(57)【要約】【課題】弾性材の大型化や容積減少を招くことなく、その外端面の径方向長さを増大させ、径方向荷重だけでなく捻り、及び抉り荷重も受けながらも、弾性材の外端面に早期に亀裂が生じることが抑制され、耐久性向上が図れる弾性ブッシュを提供する。【解決手段】軸心Ｐを有する軸からなる内側部材１と、内側部材１の径外側に周設される外筒２とを備え、内側部材１と外筒２との間に弾性材３が介装されてなる弾性ブッシュにおいて、弾性材３における軸心Ｐ方向の外端面５を軸心Ｐ方向に凹凸させて、外端面５の径方向の表面長さを増大させる表面長増大手段Ｈが設けられている。表面長増大手段Ｈは、凹曲面６と凸曲面７とを径方向に交互に繋げた波形状の外端面５により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を有する筒又は軸からなる内側部材と、前記内側部材の径外側に周設される外筒とを備え、前記内側部材と前記外筒との間に弾性材が介装されてなる弾性ブッシュであって、
前記弾性材における前記軸心方向の外端面を前記軸心方向に凹凸させて、前記外端面の径方向の表面長さを増大させる表面長増大手段が設けられている弾性ブッシュ。
【請求項２】
前記表面長増大手段は、前記外端面が凹曲面と凸曲面とを径方向に交互に繋げた波形状に形成されることで構成されている請求項１に記載の弾性ブッシュ。
【請求項３】
前記表面長増大手段は、丸く膨張した底部を有して前記外端面から軸心方向に延びる切込みを前記弾性材に形成することにより構成されている請求項１に記載の弾性ブッシュ。
【請求項４】
前記外端面は、前記弾性材の径方向中間部の軸心方向の長さが前記弾性材の前記内側部材及び前記外側部材それぞれとの接合部の軸心方向の長さよりも短い凹入湾曲面に形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の弾性ブッシュ。
【請求項５】
前記軸心が、車両進行方向に対して交差する方向の軸心に設定された鉄道車両用のものである請求項１〜４の何れか一項に記載の弾性ブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道台車の牽引装置といった走行車両などに好適な弾性ブッシュに係り、詳しくは、軸心を有する筒又は軸からなる内側部材と、内側部材の径外側に周設される外筒とを備え、内側部材と外筒との間に弾性材が介装されてなる弾性ブッシュに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の弾性ブッシュとしては、特許文献１において開示される自動車のサスペンションアームに用いられるゴムブッシュ（図１など）や、特許文献２（特に、図５〜７を参照）において開示されるように、鉄道車両用牽引装置の牽引リンク（１０）に用いられた弾性ブッシュ（緩衝ゴムＧ）が知られている。
【０００３】
これらの弾性ブッシュは、基本的には、内側部材と外筒とが軸心に対する径方向の力（荷重）を受けての緩衝作用が発揮されるように配置されている。しかしながら、実機においては、内側部材と外筒とが相対的に捻られる（抉られる）方向に荷重が掛る場合も多い。
【０００４】
従来の弾性ブッシュＡは、図６に示されるように、軸心Ｐを有する軸状の内側部材１と外筒２とを備え、内側部材１と外筒２との間に環状の弾性材３を介装して構成されている。弾性材３の軸心Ｐ方向の端面である外端面５，５は、弾性材３の径方向中間部の軸心Ｐ方向幅が最も小さくなる状態の凹入湾曲面に形成されていた。
従来の弾性ブッシュＡにおいては、弾性材３の外端面５に応力集中し易く、そこから亀裂が生じ易い傾向があった。
【０００５】
軸心荷重に加えて捻り、及び抉り荷重も受ける弾性ブッシュにおいて、弾性材の外端面（表面）に亀裂が入り易い傾向を抑制させ、弾性ブッシュとしての耐久性向上を図る手段としては、特許文献３や特許文献４において示されるものがある。
特許文献３にて開示される弾性ブッシュは、内側部材（インナ筒金具１２）と外筒（アウタ筒金具１４）との間に介装されている弾性材（本体ゴム弾性体１６）は、その軸心（Ｌ）方向の表面である外端面を、軸心（Ｌ）方向に大きく湾入する凹入形状とされている。特許文献４においても、特許文献３のものと同様の工夫が弾性材（４０）に為されている。
【０００６】
特許文献３，４のものでは、弾性材の厚みが制約される条件化において、外端面の凹入量を大きく増すことで表面長さを増やして応力集中を避け、外端面に早期に亀裂が発生し難いようにする手段である。しかしながら、単に大きく凹入させる手段では、弾性ブッシュの大きさ自体を変えない場合は弾性材の容積減少が無視できなくなり、また、弾性材の容積を確保する場合には弾性材の、つまりは弾性ブッシュの大きさが軸心方向などに大型化するので、いずれの場合であっても実現は困難である。従って、弾性ブッシュを大型化させず、かつ、弾性材を容積減少させ過ぎずに外端面の径方向長さを増大させるには、より一層の改善が求められるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−０５１０９９号公報
【特許文献２】特開２００９−０５１４２０号公報
【特許文献３】特開２０１５−０１０６２７号公報
【特許文献４】特開２０１６−０１７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、さらなる構造工夫により、弾性材の大型化や容積減少を招くことなく、その外端面の径方向長さを増大させ、径方向荷重だけでなく捻り、及び抉り荷重も受けながらも、弾性材の外端面に早期に亀裂が生じることが抑制され、耐久性向上が図れる弾性ブッシュを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、軸心Ｐを有する筒又は軸からなる内側部材１と、前記内側部材１の径外側に周設される外筒２とを備え、前記内側部材１と前記外筒２との間に弾性材３が介装されてなる弾性ブッシュにおいて、
前記弾性材３における前記軸心Ｐ方向の外端面５を前記軸心Ｐ方向に凹凸させて、前記外端面５の径方向の表面長さを増大させる表面長増大手段Ｈが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の弾性ブッシュにおいて、
前記表面長増大手段Ｈは、前記外端面５が凹曲面６と凸曲面７とを径方向に交互に繋げた波形状に形成されることで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の弾性ブッシュにおいて、
前記表面長増大手段Ｈは、丸く膨張した底部９を有して前記外端面５から軸心Ｐ方向に延びる切込み８を前記弾性材３に形成することにより構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の弾性ブッシュにおいて、
前記外端面５は、前記弾性材３の径方向中間部の軸心Ｐ方向の長さＬｔが前記弾性材３の前記内側部材１及び前記外筒２それぞれとの接合部の軸心Ｐ方向の長さＬ１，Ｌ２よりも短い凹入湾曲面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の弾性ブッシュにおいて、
前記軸心Ｐが、車両進行方向Ｚに対して交差する方向Ｘの軸心に設定された鉄道車両用のものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、外端面を軸心方向に凹凸させる表面長増大手段により、弾性ブッシュを軸心方向や中心線の方向に大型化させることなく、かつ、弾性材を過剰に容積減少させることなく外端面の径方向長さを増大させ、応力集中が生じ難いように改善されている。
その結果、さらなる構造工夫により、弾性材の大型化や容積減少を招くことなく、その外端面の径方向長さを増大させ、径方向荷重だけでなく捻り、及び抉り荷重も受けながらも、弾性材の外端面に早期に亀裂が生じることが抑制され、耐久性向上が図れる弾性ブッシュを提供することができる。
【００１５】
請求項２の発明は、凹曲面と凸曲面とを径方向に交互に繋げた波形状の外端面とする表面長増大手段であり、請求項３の発明は、丸く膨張した底部を有して外端面から軸心方向に延びる切込みを弾性材に形成する表面長増大手段である。
【００１６】
請求項４の発明は、弾性材の外端面が凹入湾曲面に形成された弾性ブッシュであり、請求項５の発明は、内側部材の軸心が、車両進行方向に対して交差する方向の軸心に設定された鉄道車両用の弾性ブッシュである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】弾性ブッシュを示し、（ａ）は一部切欠きの側面図、（ｂ）は正面図
【図２】図１（ａ）における弾性材の要部を示す断面図
【図３】弾性ブッシュの変形例を示す一部切欠きの側面図（実施形態２）
【図４】実施形態３の弾性ブッシュを示す一部切欠きの側面図
【図５】図４における弾性材の要部を示す断面図
【図６】従来の弾性ブッシュを示す一部切欠きの側面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明による弾性ブッシュの実施の形態を、鉄道車両用のものとして図面を参照しながら説明する。なお、各図においては、軸心Ｐ方向である矢印Ｘ方向を左右、中心線Ｗの方向である矢印Ｙ方向を上下、矢印Ｚ方向を前後として説明する。なお、矢印Ｘを「方向Ｘ」と換言することもある。
【００１９】
〔実施形態１〕
図１及び図２に示されるように、弾性ブッシュＡは、軸心Ｐを有する軸状部材である支軸（内側部材の一例）１と、支軸１の径外側に周設される外筒２と、支軸１と外筒２との環状隙間を満たす筒状ゴム（弾性材の一例）３を設けて構成されている。弾性ブッシュＡの実機での使用例としては、軸心Ｐが、車両進行方向Ｚに対して交差する方向Ｘの軸心に設定された鉄道車両用のものであって、前述の特許文献２において開示されたように、牽引リンクの前後に用いられる構成がある。
【００２０】
支軸１は、図１及び図２に示されるように、長手方向で両端の取付部１Ａ，１Ａと、長手方向中間（中央）の支持部１Ｂとからなる金属製のものであり、支持部１Ｂの外周面１ｂに筒状ゴム３が外囲固着されている。支持部１Ｂは円柱状の部位であり、各取付部１Ａ，１Ａは、支持部１Ｂより若干細径（同径又は大径でも可）で、かつ、前後に平面状の取付面１ａを有して左右方向視の形状が小判型となる部位である。各取付部１Ａ，１Ａには、ボルト層通用の取付孔４があけられている。
【００２１】
鋼板などの金属製の円環でなる外筒２は、図１及び図２に示されるように、支持部１Ｂの径外側に同心状態で配備されている。支軸１と外筒２とは、中心線Ｗに関して線対称に形成されている。外筒２の左右幅は、支持部１Ｂの左右幅よりも少し狭い程度の長さに設定されている。筒状ゴム３は、加硫接着により支持部１Ｂの外周面１ｂと外筒２の内周面２ａとに固着された状態で、支軸１と外筒２との間の環状空間部に充填配置されている。
【００２２】
各外端面５は、全体として見た場合、基本的に、弾性材３の径方向中間部の軸心Ｐ方向の長さＬｔが、弾性材３の支軸１及び外筒２それぞれとの接合部の軸心Ｐ方向の長さＬ１，Ｌ２よりも短い凹入湾曲面に形成されている（図６も参照）。例えば、径方向中間部長さＬｔは５０〜７０ｍｍ（好ましくは６３ｍｍ）、内径側長さＬ１は９０〜１１０ｍｍ（好ましくは１０２ｍｍ）に、外径側長さＬ２は７０〜９０ｍｍ（好ましくは８０ｍｍ）にそれぞれ設定されているが、これらの値には限られない。その基本的な凹入湾曲面である外端面５に表面長増大手段Ｈが設けられている。
【００２３】
表面長増大手段Ｈは、図１及び図２に示されるように、弾性材３における軸心Ｐ方向の端面である外端面５を軸心Ｐ方向に凹凸させて、外端面５の径方向の表面長さを増大させるものである。即ち、凹曲面（凹円弧面）６と凸曲面（凸円弧面）７とを径方向に交互に繋げた波形状に形成されることで構成されている。複数の凹及び凸曲面６，７は、外端面５の周方向に連続形成されて軸心Ｐ方向視で環状をなしている。この凹凸曲面による表面長増大手段Ｈにより、外端面５の径方向長さを無理なく増大させることができている。
【００２４】
つまり、表面長増大手段Ｈによって、弾性ブッシュＡを軸心Ｐ方向や中心線Ｗの方向に大型化させることなく、かつ、弾性材３を過剰に容積減少させることなく外端面５の径方向長さを増大させることができている。その結果、軸心荷重に加えて捻り、及び抉り変位も受ける弾性ブッシュにおいて、外端面５における応力集中が低減されるようになり、耐久性が向上するように改善されている。
【００２５】
〔実施形態２〕
図３に、実施形態２による弾性ブッシュＡが示されている。この弾性ブッシュＡは、図１，２に示された実施形態１の弾性ブッシュＡの支軸１が、内周面１ｃを有する金属製の筒部材１に置き換えられた以外は、図１，２の弾性ブッシュＡと同じである。従って、対応する箇所には同じ符号を付し、説明は割愛する。
【００２６】
〔実施形態３〕
図４及び図５に、実施形態３による弾性ブッシュＡが示されている。実施形態３の弾性ブッシュＡは、表面長増大手段Ｈが異なる以外は、実施形態１の弾性ブッシュＡと同じであり、対応する箇所には同じ符号を付し、説明は割愛する。
【００２７】
実施形態３の弾性ブッシュＡの表面長増大手段Ｈは、図５に示されるように、丸く膨張した底部９を有して外端面５から軸心Ｐ方向に延びる切込み８を弾性材３に形成することにより構成されている。底部９は、例として内球面状（球の内面）に形成されている。
【００２８】
切込み８の深さ（軸心Ｐ方向長さ）ｄは、あまり深くなり過ぎず、かつ、浅過ぎず程度の長さ（例えば４．６ｍｍ）に設定されている。軸心Ｐ周りに連続形成された周溝である切込み８は、同心状で径方向へ均等間隔又は不等間隔ごとに５つ形成されているが、それ以上やそれ以下の個数でもよい。複数の切込み８により、外端面５の径方向長さは飛躍的に増大しており、かつ、丸められた底部９により、切込み８から亀裂がまず生じないように抑制されている。
【００２９】
〔別実施例〕
表面長増大手段Ｈは、より小幅な又は大幅な凹凸曲面を交互に繋げたもの（実施形態１の変形例）や、切込み８の形状や深さ、切込み方向を変化させたもの（実施形態３の変形例）、或いはその他のものでも良い。
【符号の説明】
【００３０】
１          内側部材（支軸）
２          外筒
３          弾性材（筒状ゴム）
５          外端面
６          凹曲面
７          凸曲面
８          切込み
９          底部
Ｈ          表面長増大手段
Ｌ１        弾性材の内側部材との接合部の軸心方向の長さ
Ｌ２        弾性材の外筒との接合部の軸心Ｐ方向の長さ
Ｌｔ        弾性材の径方向中間部の軸心方向の長さ
Ｐ          軸心
Ｘ          車両進行方向に交差する方向
Ｚ          車両進行方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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