(57)【要約】    【課題】大きな荷重の入力頻度が高い場合にも、変位量を抑えることのできるゴムブッシュの提供。    【解決手段】軸心金具２を設ける。軸心金具２の径方向外側にハウジング３を配置する。軸心金具２とハウジング３との間にゴム状弾性体４を介在させる。ゴム状弾性体４にストッパー６を設ける。ストッパー６を軸心金具２及びハウジング３のそれぞれと隙間７、８をあけて対向させる。ゴムブッシュ１に大きな荷重を入力した際、ストッパー６を軸心金具２及びハウジング３の両方に当接させる。ゴム状弾性体４の変形量を制限してゴム状弾性体４の疲労を抑える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心金具と、該軸心金具の径方向外側に配置された外筒金具と、前記軸心金具と外筒金具との間に介在するゴム状弾性体とを備え、前記ゴム状弾性体に、軸心金具及び外筒金具のそれぞれと隙間をあけて対向するストッパーが設けられたことを特徴とするゴムブッシュ。
【請求項２】
前記ゴム状弾性体の外周面に複数の中間金具が周方向に間隔をあけて止着されると共に、該中間金具の外側に外筒金具が固定され、前記複数の中間金具の間に前記ストッパーが配置されたことを特徴とする請求項１に記載のゴムブッシュ。
【請求項３】
前記ストッパーは、軸心金具と外筒金具との相対的な変位を制限する際、軸心金具及び外筒金具のうちの一方に当接した後、遅れて他方に当接することを特徴とする請求項１又は２に記載のゴムブッシュ。
【請求項４】
前記ゴム状弾性体に、軸心金具又は外筒金具へのストッパーの当接を遅らせる当接抑制部が設けられたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のゴムブッシュ。
【請求項５】
鉄道車両に装備される軸はり式の軸箱支持装置に設けられ、該軸箱支持装置の軸はりの先端のハウジングが前記外筒金具と兼用されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴムブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、鉄道車両に装備される軸はり式の軸箱支持装置に設けられるゴムブッシュに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両には、車軸の軸受を内装した軸箱が設けられ、この軸箱を例えば軸はり式の軸箱支持装置を介して台車枠に取り付けることにより、車軸に台車枠が弾性的に支持されている。
【０００３】
図７に示すように、軸はり式の軸箱支持装置は、車軸１０１を回転自在に保持する軸箱１０２が軸ばね１０３を介して台車枠１０４を上下方向に支持すると共に、軸箱１０２から延設された軸はり１０５を介して台車枠１０４を車両進行方向に支持する構造とされる。軸はり１０５は、その先端部を台車枠１０４のブラケット１０６に連結され、両者の間に、軸はり１０５の揺動を許容しつつ振動及び衝撃を吸収するためのゴムブッシュ１０７が介装されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
図８に示すように、特許文献１のゴムブッシュ１０７は、軸心金具１０８の外周面にゴム状弾性体１０９を固着すると共に、その外側に中間金具１１０を固着し、さらに、その外側に圧入組付部材１１１を取り付けた構造とされる。このゴムブッシュ１０７は、軸はり１０５の先端部に設けられた筒状のハウジング１１２に圧入すると共に、軸心金具１０８を台車枠１０４のブラケット１０６に固定することによって取り付けられる。
【０００５】
ゴム状弾性体１０９の外周部にはストッパー１１３が設けられ、このストッパー１１３が圧入組付部材１１１に当接することにより、ゴム状弾性体１０９の過大な変形を防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７４７７８３号公報（段落番号００３２〜００３６、００４２〜００４４、図１、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１のゴムブッシュは、そのストッパーをゴム状弾性体の外周部に設けた構造であり、ストッパーが圧入組付部材に当接することにより、ストッパーを設けた部位のゴム状弾性体が軸心金具と圧入組付部材及びストッパーとの間で強く圧縮されることになる。この圧縮の繰り返しによって、ゴム状弾性体の疲労が進行しやすくなる可能性があり、大きな荷重が繰り返し入力されると、その入力回数の増加に伴って、ゴムブッシュの変位が増大するおそれがある。
【０００８】
本発明は、大きな荷重の入力頻度が高い場合にも、変位量を抑えることのできるゴムブッシュの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るゴムブッシュは、軸心金具と、この軸心金具の径方向外側に配置された外筒金具と、軸心金具と外筒金具との間に介在するゴム状弾性体とを備えたものであり、そのゴム状弾性体に、軸心金具及び外筒金具のそれぞれと隙間をあけて対向するストッパーを設けたものである。
【００１０】
上記構成によれば、ゴム状弾性体にストッパーを設けて、このストッパーを軸心金具及び外筒金具のそれぞれと隙間をあけて対向させるので、ゴムブッシュに大きな荷重が入力された際、ストッパーを軸心金具及び外筒金具の両方に当接させることができる。これにより、ストッパーを介して、軸心金具と外筒金具との相対的な変位を規制すると共に、ゴム状弾性体の変形量を制限して、変形の繰り返しによるゴム状弾性体の疲労を抑えることができる。さらに、ストッパーが軸心金具及び外筒金具の両方に当接することにより、いずれか一方にストッパーが当接する場合と比較して、当接の際の衝撃を抑えることができる。
【００１１】
また、ゴム状弾性体の外周面に複数の中間金具が周方向に間隔をあけて止着すると共に、この中間金具の外側に外筒金具を固定し、複数の中間金具の間にストッパーを配置するようにしてもよい。
【００１２】
この構成によると、複数の中間金具を周方向に間隔をあけて設けて、その間にストッパーを配置するので、ストッパーの方向に大きな荷重が作用した際には、ゴムブッシュが過度に変位するのをストッパーによって規制することができる。しかも、複数の中間金具を間隔をあけてゴム状弾性体の外周面に止着して、その外側に外筒金具を固定するので、ストッパーが軸心金具又は外筒金具に当接するまでは、ストッパーの方向に作用する荷重に対して、ゴム状弾性体をせん断変形させながら柔らかく支持することができる。
【００１３】
また、ストッパーを、軸心金具と外筒金具との相対的な変位を制限する際、軸心金具及び外筒金具のうちの一方に当接した後、遅れて他方に当接するようにしてもよい。
【００１４】
この構成によると、ストッパーが軸心金具及び外筒金具のうちの一方に当接した後、遅れて他方に当接するので、ゴムブッシュの変位を二段階で制限することができ、ストッパーが機能する際の衝撃を十分に抑えることができる。
【００１５】
また、ゴム状弾性体に、軸心金具又は外筒金具へのストッパーの当接を遅らせる当接抑制部を設けるようにしてもよい。
【００１６】
この構成によると、当接抑制部を設けるので、軸心金具と外筒金具との相対的な変位を制限する際、ストッパーが、軸心金具及び外筒金具のうちの一方に当接した後、遅れて他方に当接するようにすることができる。しかも、当接抑制部をゴム状弾性体に設けるので、二回の当接の間に、当接抑制部にエネルギーを吸収させることができ、ストッパーが当接する際の衝撃をさらに抑えることができる。なお、ストッパーを軸心金具及び外筒金具に二段階で当接させるには、当接抑制部を設けるだけでなく、軸心金具及び外筒金具のそれぞれとストッパーとの隙間を異なる大きさに設定するようにしてもよい。
【００１７】
また、上記のゴムブッシュを、鉄道車両に装備される軸はり式の軸箱支持装置に設けるものとし、この軸箱支持装置の軸はりの先端のハウジングを外筒金具と兼用するようにしてもよい。
【００１８】
この構成によると、鉄道車両の軸はり式の軸箱支持装置にゴムブッシュを設けるので、軸はりで台車枠を車両進行方向に支持すると共に、ゴムブッシュによって振動及び衝撃を吸収することができ、減速時には、ストッパーによって変位を制限することができる。しかも、軸はりの先端のハウジングを外筒金具と兼用するので、専用の外筒金具を省略することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のとおり、本発明によると、ゴム状弾性体に設けるストッパーを軸心金具及び外筒金具のそれぞれと隙間をあけて対向させ、ゴムブッシュに大きな荷重が入力された際、ストッパーを軸心金具及び外筒金具の両方に当接させるようにしている。
【００２０】
これにより、軸心金具と外筒金具との相対的な変位を規制すると共に、ゴム状弾性体の変形量を制限して、変形の繰り返しによるゴム状弾性体の疲労をおさえることができ、大きな荷重の入力頻度が高い場合にも、ゴムブッシュの変位量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るゴムブッシュを示す図で、下半分は正面図、上半分は縦断面図
【図２】図１のゴムブッシュの右側面図
【図３】図１のゴムブッシュのＡ−Ａ断面図
【図４】ゴムブッシュが変位する様子を示す図
【図５】本発明のゴムブッシュに作用する荷重とたわみ（変位）との関係を示す図
【図６】従来のゴムブッシュに作用する荷重とたわみ（変位）との関係を示す図
【図７】鉄道車両の軸はり式の軸箱支持装置を示す図
【図８】従来のゴムブッシュの横断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るゴムブッシュの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１〜図３に示すように、ゴムブッシュ１は、例えば、鉄道車両において、その車軸と台車枠との間に介装されて台車枠を弾性的に支持する軸はり式の軸箱支持装置に装備されるものであり、軸心金具２と、軸心金具２の径方向外側に配置される外筒金具としてのハウジング３と、軸心金具２とハウジング３との間に介在するゴム状弾性体４と、ゴム状弾性体４の外周面に周方向に間隔をあけて止着された二つの中間金具５ａ、５ｂと、中間金具５ａ、５ｂの間に位置するようゴム状弾性体４に止着されたストッパー６と、を備え、そのストッパー６が軸心金具２及びハウジング３のそれぞれと隙間７、８をあけて対向している。
【００２４】
軸心金具２は、例えば鋼製で、円柱状の金具本体９と、金具本体９の両端に形成された鍔部１０と、鍔部１０の外側面から軸心方向両側に突出する略正方形の取付部１１とからなり、その取付部１１が例えば台車枠のブラケットに固定される。
【００２５】
ハウジング３は、例えば、軸箱支持装置の軸はり１２の先端に設けられるものであり、例えば、鋼製で全体として筒状をなす二つ割り構造とされる。このハウジング３は、中間金具５ａ、５ｂを挟むようにして筒状に組み立てることにより、中間金具５ａ、５ｂの外側に固定され、軸心金具２とハウジング３との間に、ゴム状弾性体４、中間金具５ａ、５ｂ及びストッパー６を介在させるようになっている。
【００２６】
ゴム状弾性体４は、両端に鍔部１３を有する略等厚の筒状とされて、軸心金具２の金具本体９の外周面から鍔部１０の内側面に至る範囲を覆うように止着され、このゴム状弾性体４のうち、軸はり１２の先端側に位置する部位に、外周部に侵入するようにストッパー６が止着されている。ゴム状弾性体４のうち、ストッパー６よりも内周側の部位が軸心金具２へのストッパー６の当接を遅らせる当接抑制部１４とされ、その中央に、ストッパー６を軸心金具２と対向させる円形の貫通孔１５が形成されている。
【００２７】
中間金具５ａ、５ｂは、例えば鋼製で、両端に鍔部１６を有する円弧状の曲面板とされ、軸はり１２の軸線に対して対称で、軸はり１２の先端側でストッパー６を周方向に挟む位置に配置され、それぞれが、周方向で略１／４の範囲において、ゴム状弾性体４の外周面から鍔部１３の内側面に至る範囲を覆うように止着されている。この中間金具５ａ、５ｂは、外面の曲率半径をハウジング３の内周面と同径に設定されると共に、ハウジング３に対する回り止めとしての穴１７が形成され、外側にハウジング３を回転不能に固定される。
【００２８】
ストッパー６は、例えば鋼製で、略長方形かつ円弧状の曲面板とされて、内面側に円形の突起１８が突設され、その突起１８を貫通孔１５に侵入させつつ、ゴム状弾性体４のうちの軸はり１２の先端側に位置する当接抑制部１４の外面側に止着される。このストッパー６は、外面の曲率半径がハウジング３の内周面よりも小径で、隙間８をあけてハウジング３と対向すると共に、突起１８の先端が隙間７をあけて軸心金具２と対向し、軸心金具２及びハウジング３に当接して両者の相対的な変位を制限する際、当接抑制部１４により、軸心金具２への当接をハウジング３への当接よりも遅らせるようになっている。
【００２９】
次に、ストッパー６がゴムブッシュ１の変位を制限する様子を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、軸心金具２に対して軸はり１２の軸線方向に作用する力が小さいとき、軸心金具２の変位と、これに伴うゴム状弾性体４の変形とが小さくなる。これにより、ストッパー６の外面が隙間８をあけて軸はり１２のハウジング３と対向すると共に、ストッパー６の突起１８の先端が隙間７をあけて軸心金具２と対向する。この状態では、ゴム状弾性体４のうち、軸心金具２と中間金具５ａ、５ｂとの間の部位のせん断変形を伴って、軸はり１２がその軸線方向に軸心金具２を柔らかく支持する。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、鉄道車両の通常の減速などによって、軸心金具２に対して軸はり１２の軸線方向に作用する力がある程度大きくなったとき、それに伴って、軸心金具２の変位と、これに伴うゴム状弾性体４の変形とが大きくなる。これにより、ストッパー６の外面が軸はり１２のハウジング３に当接し、その一方、ストッパー６の突起１８の先端と軸心金具２との隙間７は維持されたままである。この状態では、ゴム状弾性体４のうちの当接抑制部１４の圧縮を伴って、軸はり１２がその軸線方向に軸心金具２を少し強めに支持し、軸心金具２へのストッパー６の当接を遅らせる。
【００３１】
図４（ｃ）に示すように、鉄道車両の非常ブレーキの作動などによって、軸心金具２に対して軸はり１２の軸線方向に作用する力が特に大きくなったとき、それに伴って、軸心金具２の変位と、これに伴うゴム状弾性体４の変形とが特に大きくなる。これにより、ストッパー６の外面が軸はり１２のハウジング３に当接するのに加えて、ストッパー６の突起１８の先端が軸心金具２に当接する。この状態では、ストッパー６を介して、軸はり１２がその軸線方向に軸心金具２を強力に支持し、軸心金具２のさらなる変位を規制する。
【００３２】
上記構成によれば、ゴムブッシュ１に大きな荷重が入力された際、ストッパー６を軸心金具２及びハウジング３の両方に当接させるので、ストッパー６を介して、軸心金具２の変位を確実に制限することができる。これにより、ゴム状弾性体４の変形量を制限して、変形の繰り返しによるゴム状弾性体４の疲労を抑えることができ、大きな荷重の入力頻度が高い場合にも、ゴムブッシュ１の変位量を抑えることができる。しかも、ストッパー６がハウジング３に当接した後、遅れて軸心金具２に当接するので、軸心金具２の変位を二段階で規制することができ、ストッパー６が機能する際の衝撃を十分に抑えることができる。
【００３３】
ここで、ゴムブッシュに作用する荷重とたわみ（変位）との関係について、本発明のゴムブッシュ１と図８に示した構造の従来のゴムブッシュ１０７とを比較する。なお、前述した通り、ゴムブッシュ１０７は、ストッパー１１３をゴム状弾性体１０９の外周部に設けたものであり、ストッパー１１３が外側の圧入組付部材１１１にのみ当接する構造となっている。
【００３４】
図５は、本発明のゴムブッシュ１に作用する荷重とたわみ（変位）との関係を示す図であり、実線が当初の関係を示し、二点鎖線がゴム状弾性体４に疲労が生じた状態における関係を示す。
【００３５】
図５が示すように、本発明のゴムブッシュ１においては、ストッパー６の外面がハウジング３に当接してストッパー６が機能し始めるまでのたわみ範囲（ａ）では、ゴム状弾性体４のうち、軸心金具２と中間金具５ａ、５ｂとの間の部位のせん断により、軸心金具２が柔らかく支持されている（図４（ａ）参照）。たわみ範囲（ａ）では、荷重とたわみ（変位）との関係について、ゴム状弾性体４の疲労の有無に関わらず、ほぼ同一の曲線を示す。
【００３６】
ストッパー６の外面がハウジング３に当接した後、ストッパー６の突起１８の先端が軸心金具２に当接するまでのたわみ範囲（ｂ）では、ゴム状弾性体４のうちの当接抑制部１４の圧縮により、軸心金具２が少し硬めに支持されている（図４（ｂ）参照）。たわみ範囲（ｂ）では、ゴム状弾性体４の疲労により、一定のたわみに対応する荷重が低下している。また、ゴム状弾性体４の疲労の有無に関わらず、鉄道車両の通常の減速時の荷重（Ｐ１）に対応するたわみは、このたわみ範囲（ｂ）にある。
【００３７】
ストッパー６の外面がハウジング３に当接した後、ストッパー６の突起１８の先端が軸心金具２に当接した状態のたわみ（ｃ）では、ストッパー６により、軸心金具２のさらなる変位が確実に規制されている（図４（ｃ）参照）。たわみ（ｃ）に至らせる荷重は、ゴム状弾性体４の疲労によって低下している。また、ゴム状弾性体４の疲労の有無に関わらず、鉄道車両の非常ブレーキ時の荷重（Ｐ２）に対応するたわみは、このたわみ（ｃ）である。なお、ゴムブッシュ１では、ストッパー６でたわみを制限することにより、ゴム状弾性体４の疲労自体を抑える効果がある。
【００３８】
図６は、従来のゴムブッシュ１０７に作用する荷重とたわみ（変位）との関係を示す図であり、実線が当初の関係を示し、二点鎖線がゴム状弾性体４に疲労が生じた状態における関係を示す。
【００３９】
図６が示すように、従来のゴムブッシュ１０７においては、ストッパー１１３の外面が圧入組付部材１１１に当接してストッパー１１３が機能し始めるまでのたわみ範囲（ｄ）では、ゴム状弾性体１０９のせん断により、軸心金具１０８が柔らかく支持される。たわみ範囲（ｄ）では、荷重とたわみ（変位）との関係について、ゴム状弾性体１０９の疲労の有無に関わらず、ほぼ同一の曲線を示す。
【００４０】
ストッパー１１３の外面が圧入組付部材１１１に当接した後のたわみ範囲（ｅ）では、ゴム状弾性体１０９の圧縮により、軸心金具１０８が硬めに支持される。たわみ範囲（ｅ）では、ゴム状弾性体１０９の疲労により、一定のたわみに対応する荷重が低下している。また、ゴム状弾性体１０９の疲労の有無に関わらず、鉄道車両の通常の減速時の荷重（Ｐ１）に対応するたわみと、鉄道車両の非常ブレーキ時の荷重（Ｐ２）に対応するたわみとは、いずれもこのたわみ範囲（ｅ）にある。
【００４１】
ストッパー１１３の外面が圧入組付部材１１１に当接した後、軸心金具１０８のさらなる変位を規制する手段は存在せず、荷重が大きくなるほどたわみが増加し、特に、ゴム状弾性体１０９の疲労によってたわみ増加（ｆ）が生じ、荷重の増加に対応するたわみの増加が顕著になる。また、ゴムブッシュ１０７では、ストッパー１１３でたわみの上限を制限することができず、大きな荷重の入力頻度が高い場合には、ゴム状弾性体１０９の疲労自体が進行しやすくなる。
【００４２】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、ゴムブッシュ１は、軸はり式の軸箱支持装置に装備するものに限定されるものではなく、ハウジング３の代わりに、専用の外筒金具を設けたものであってもよい。また、ゴム状弾性体４に当接抑制部１４を設けて軸心金具２へのストッパー６の当接を遅らせる代わりに、隙間７、８の大きさを調節することによって、ストッパー６の二回の当接をずらすようにしてもよく、ストッパー６の二回の当接を同時に生じさせるようにしてもよい。また、中間金具５ａ、５ｂを設けることなく、ストッパー６を除いて、軸心金具２の全周にゴム状弾性体４を配置してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１      ゴムブッシュ
２      軸心金具
３      ハウジング
４      ゴム状弾性体
５ａ、５ｂ  中間金具
６      ストッパー
７、８  隙間
９      金具本体
１０    鍔部
１１    取付部
１２    軸はり
１３    鍔部
１４    当接抑制部
１５    貫通孔
１６    鍔部
１７    穴
１８    突起
ａ、ｂ  たわみ範囲
ｃ      たわみ
ｄ、ｅ  たわみ範囲
ｆ      たわみ増加
Ｐ１    通常の減速時の荷重
Ｐ２    非常ブレーキ時の荷重
【図１】
2019105297.tif 000003
【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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【図７】
2019105297.tif 000009
【図８】
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