(57)【要約】【課題】小さな衝撃力も大きな衝撃力も緩衝し、さらには胴受け機能およびセンタリング機能を有するにも拘わらず、コンパクトで軽量な鉄道車両用緩衝器を提供する。【解決手段】第１、２のゴム緩衝器（１、２）からなるゴム緩衝部（Ｇ）と、シリンダ（３０）とピストン体（３５）とからなる粘性流体緩衝部（Ｆ）とから構成する。第１、２のゴム緩衝器（１、２）を初圧を付与した状態で車体取付板（２０）の両側にそれぞれ取り付ける。第１、２のゴム緩衝器（１、２）を軸方向圧縮し、また所定部位を圧縮する作用棒（１０）をシリンダ（３０）に剛的に接続する。ピストン体（３５）に連結器を接続する。【選択図】   図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行時に生じるような比較的小さな衝撃を吸収するゴム緩衝部と、衝突時に生じるような前記衝撃よりも比較的大きな衝撃を吸収する粘性流体緩衝部とからなり、前記ゴム緩衝部が所定径の一対の第１、２のゴム緩衝器から、前記粘性流体緩衝部が粘性流体が充填されているシリンダと該シリンダに摺動自在に設けられているピストン体とから構成され、
前記一対の第１、２のゴム緩衝器は、車体取付板の両側にそれぞれ初圧が負荷されて配置され、
前記一対の第１、２のゴム緩衝器と車体取付板とを貫通し、前記車体取付板に対して軸方向および回動方向あるいは揺動方向に自在の作用棒が一方向に移動すると、前記一対の第１、２のゴム緩衝器の一方のゴム緩衝器が、そして他方向に移動すると他方のゴム緩衝器が圧縮されて緩衝すると共に、所定方向に回動あるいは揺動すると、前記一対の第１、２のゴム緩衝器の所定部位が圧縮されて緩衝するようになっている緩衝器であって、
前記作用棒の一端は、前記粘性流体緩衝部に剛的に接続されていることを特徴とする鉄道車両用緩衝器。
【請求項２】
請求項１に記載の緩衝器において、前記作用棒の一端が前記粘性流体緩衝部を構成しているシリンダに剛的に接続されている鉄道車両用緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の連結器に組み合わされて連結装置を構成するための緩衝器に関するもので、特に限定するものではないが、鉄道車両、モノレール、無軌道の列車等の連結器に組み合わせて好適な鉄道車両用緩衝器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、一般に複数台の車両が連結器で連結されて運行されているが、連結時には車両間に衝撃が生じる。また、複数台の車両が編成されて走行するときは、編成された複数台の車両は１個の剛体ではなく、多少の遊びのある連結器で接続された一種の伸縮体と見なすことができ、車両間には発停時、加減速時等において衝撃が生じる。このような衝撃は車両に悪影響を与えるばかりでなく、乗り心地を悪くする。そこで、このような衝撃を吸収するために連結器には緩衝器が組み合わされている。
【０００３】
以下、鉄道車両の連結器に組み合わされる緩衝器について説明する。緩衝器は、連結器から作用する引っ張り方向と押し方向の両方の衝撃を吸収するようになっており、比較的シンプルなシングル形緩衝器の他に、小さな衝撃でも滑らかに吸収できるダブル形緩衝器が知られている。このような緩衝器が組み合わされている連結装置は、センタリング装置、胴受装置、ゴム緩衝器、粘性流体緩衝器あるいは塑性変形緩衝器等から構成されている。これらの装置から構成されている連結装置は、特許文献を示すまでもなく従来周知であるが、その一例として特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０６９５号公報
【０００５】
特許文献１に示されている連結装置は、図３の模式的側面図に示されているように、図３において左端が他の連結器５０’に接続されるようになっている連結器５０、連結器５０にその左端が接続されている揺動機構５２、揺動機構５２にその左端が同様に接続され、走行時のような通常の衝撃を吸収するゴム緩衝器５５等からなっている。衝突時のような大きな衝撃時に塑性変形して緩衝する塑性変形緩衝器５１は、連結器５０に組み込まれている。揺動機構５２は水平ピン５３と縦ピン５４とから構成されている。ゴム緩衝器５５は、緩衝器枠５６と、一対の第１、２のゴムパット組立体６１、６２とからなり、これらのゴムパット組立体６１、６２は、緩衝器枠５６を軸方向に仕切っている仕切部材５８と第１、２の伴板５６、５９との間にそれぞれ配置されている。これらの伴板５７、５９は、図示されていない車両に取り付けられている伴板守に係止されている。上記した各装置あるいは部材は、図示されているように、個々に構成され、そして機械的な接続部材により適宜軸方向に接続されている。
【０００６】
なお、車両を連結するときには連結器５０とゴム緩衝器５５は一直線に保持されているのが望ましいのでセンタリング装置が、また連結器５０が重力により垂れ下がるのを防ぐために胴受装置が、それぞれ設けられるが、図３には示されていない。センタリング装置、胴受装置等は、例えば特開２００８−２５４５４２号公報に示されているように構成され、そして上記した連結器装置に格別に組み込まれるようになっている。
【０００７】
上記連結器５０に、図３において右方向の小さな衝撃が作用すると、この衝撃力は塑性変形緩衝器５１および揺動機構５２を介して緩衝器枠５６に伝わる。緩衝器枠５６を仕切っている仕切部材５８も右方向に押される。第２の伴板５９は伴板守により車体に固定されているので、第２のゴムパット組立体６２が圧縮される。これにより、右方向の衝撃が吸収される。左方に作用するときは、今度は仕切部材５８が左方へ動くので、仕切部材５８と第１の伴板５７との間に設けられている第１のゴムパット組立体６１が圧縮されて緩衝される。衝突時のような大きな衝撃が作用すると、今度は塑性変形緩衝器５１が変形し、あるいは破損し衝撃が緩衝される。また、縦ピン５４により、連結器５０とゴム緩衝器５５との間の水平方向の変位は許容され、垂直方向の変位に対しては水平ピン５３により許容される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、特許文献１により提案されている連結装置も第１、２のゴムパット組立体６１、６２を有するので、走行時のような小さな圧縮および引っ張り方向の緩衝は吸収される。また、塑性変形緩衝器５１も備えているので、衝突事故のような大きな衝撃にも対応できる。さらには、連結器５０とゴム緩衝器５５は水平ピン５３と縦ピン５４とからなる揺動機構５２により接続されているので、連結器５０とゴム緩衝器５５との間の上下および水平方向の変位にも対応できる、等の利点が得られる。
【０００９】
しかしながら、改良すべき問題点も見出される。例えば、連結器５０（塑性変形緩衝器５１）、揺動機構５２，ゴム緩衝器５５等は個々に構成されているので、これらを接続する機械的な部品を必要とし、重量は比較的大きくなっている。また、図３には示されていないが、胴受装置、センタリング装置も必要とするので、重量はさらに嵩んでいる。重量が嵩んでいるのでコスト高にもなっている。また、連結器５０、揺動機構５２，ゴム緩衝器５５等が接続部品により軸方向に配置されているので、軸方向に長く配置面積あるいは配置空間を広く必要としている。
【００１０】
本発明は、上記したような問題点を解決した鉄道車両用緩衝器を提供することを目的としている。具体的には、圧縮方向、引っ張り方向等の通常の比較的小さな衝撃力を緩衝すると共に、衝突事故時のような比較的大きな衝撃力も緩衝し、さらには胴受け機能およびセンタリング機能を有するにも拘わらず、コンパクトで軽量な鉄道車両用緩衝器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、走行時に生じるような相対的に小さいな衝撃を吸収するゴム緩衝部と、衝突時に生じるような前記衝撃よりも相対的に大きな衝撃を吸収する粘性流体緩衝部とから構成する。前記ゴム緩衝部は、車体取付板の両側に配置される一対の第１、２のゴム緩衝器から構成し、前記粘性流体緩衝部は粘性流体が充填されるシリンダとピストン体とから構成する。そして、前記粘性流体緩衝部に、前記第１、２のゴム緩衝器を圧縮するように作用する作用棒を剛的に取り付ける。前記作用棒は、前記車体取付板に摺動・揺動機構を介して取り付ける。すなわち、車体取付枠に対して軸方向および回動方向あるいは揺動方向に自在に取り付ける。
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、走行時に生じるような比較的小さな衝撃を吸収するゴム緩衝部と、衝突時に生じるような前記衝撃よりも比較的大きな衝撃を吸収する粘性流体緩衝部とからなり、前記ゴム緩衝部が所定径の一対の第１、２のゴム緩衝器から、前記粘性流体緩衝部が粘性流体が充填されているシリンダと該シリンダに摺動自在に設けられているピストン体とから構成され、前記一対の第１、２のゴム緩衝器は、車体取付板の両側にそれぞれ初圧が負荷されて配置され、前記一対の第１、２のゴム緩衝器と車体取付板とを貫通し、前記車体取付板に対して軸方向および回動方向あるいは揺動方向に自在の作用棒が一方向に移動すると、前記一対の第１、２のゴム緩衝器の一方のゴム緩衝器が、そして他方向に移動すると他方のゴム緩衝器が圧縮されて緩衝すると共に、所定方向に回動あるいは揺動すると、前記一対の第１、２のゴム緩衝器の所定部位が圧縮されて緩衝するようになっている緩衝器であって、前記作用棒の一端は、前記粘性流体緩衝部に剛的に接続さるように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の緩衝器において、前記作用棒の一端が前記粘性流体緩衝部を構成しているシリンダに剛的に接続される。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によると、ゴム緩衝部を構成している一対の第１、２のゴム緩衝器は車体取付板の両側に初圧を付与して配置され、その作用棒は粘性流体緩衝部に剛的に接続されているので、全体がコンパクト、軽量になっている。コンパクト、軽量であるにも拘わらず、ゴム緩衝部を備えているので、走行時に生じるような比較的小さな衝撃を吸収すると伴に、粘性流体緩衝部により衝突時に生じるような相対的に大きな衝撃も吸収できる。さらには、作用棒は車体取付板に対して回動方向あるいは揺動方向に自在であるので、作用棒は上下、左右のようなあらゆる方向に傾くことができ、傾くと車体取付板の両側に配置されている所定径の第１、２のゴム緩衝器の所定部位が圧縮される。これにより、あらゆる方向の衝撃力が緩衝される。
【００１４】
また、粘性流体緩衝部に、換言すると作用棒に下方への力が作用すると、所定径の第１、２のゴム緩衝器１，２の所定部位が圧縮されるが、この圧縮力の反作用により粘性流体緩衝は支えられる。すなわち、胴受けされる。本発明によると、第１、２のゴム緩衝器は車体取付板の両側面側に配置され重力的に左右にバランスし、粘性流体緩衝部はシリンダとピストン体とからコンパクトで軽量に構成されているので、粘性流体緩衝部を支持する力は大きくはなく、従来のような胴受装置がなくても胴受けされるという、効果が得られる。
【００１５】
さらには、本発明によると、粘性流体緩衝部に作用する左右方向の力も第１、２のゴム緩衝器の所定部位が圧縮されて緩衝するので、第１、２のゴム緩衝器の復元力により粘性流体緩衝部は、無負荷状態では車体取付板に対して直角方向の中心方向を向く効果すなわちセンタリング効果も得られる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によると、作用棒の一端が粘性流体緩衝部を構成しているシリンダに剛的に接続されているので、粘性流体緩衝部を構成しているピストン体に接続されている場合に比較して、粘性流体緩衝部の重量は車体取付板の方へ寄る。すなわち、より小さな胴受力で胴受けされるという、効果がさらに得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る緩衝器を一部断面にして示す正面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図で、その（ア）は粘性流体緩衝部の他の実施の形態を一部断面にして示す正面図、その（イ）は摺動・揺動機構の他の実施の形態に係る球状体と作用棒とを示す斜視図、その（ウ）は摺動・揺動機構が組み込まれた車体取付板を示す平面図、その（エ）は図（ウ）においてエ−エ方向に見た断面図、その（オ）は摺動・揺動機構が他の方法で組み込まれた車体取付板を示す平面図、その（カ）は図（オ）においてカ−カ方向に見た断面図である。
【図３】従来例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る緩衝器Ｓは、図１に示されているように、概略的には通常の走行時に生じるような相対的に小さな衝撃を緩衝するゴム緩衝部Ｇと、それよりも大きな例えば衝突時に生じるような相対的に大きな衝撃を吸収する粘性流体緩衝部Ｆとからなっいる。ゴム緩衝部Ｇは第１、２のゴム緩衝器１、２から、そして粘性流体緩衝部Ｆはシリンダ３０とピストン体３５とから構成されている。
【００１９】
車体取付板２０の両側に配置される一対の第１、２のゴム緩衝器１、２は、ゴム製の中空体から構成することもできるが、望ましくは所定径の複数枚の円盤状の鋼板と、同様な形状の板状のゴム材とが交互に積層された組立体から構成されている。そして、その中心部には、作用棒１０が貫通されている。
【００２０】
粘性流体緩衝部Ｆは、粘性流体が充填されるシリンダ３０と、このシリンダ３０内に往復動的に設けられているピストン体３５とからなっている。ピストン体３５は通常のピストンよりも軸方向に長くなっている。すなわち、シリンダ３０の内周壁と接する距離が長くなっている。換言すると、シリンダ３０の内壁がピストン体３５を支持する距離も長くなっている。これにより、ピストン体３５はシリンダ３０内に水平に保持されている。そして、図示の形態によると、このシリンダ３０の底部３１から作用棒１０が一体的に軸方向すなわち図１において右方向に延びている。したがって、シリンダ３０が図１において左右方向に動く、あるいは移動するときは作用棒１０も一体的に動くことになる。ピストン体３５の左端は、図には示されていないが連結器が接続される連結部３６となっている。この連結部３６から第１、２のゴム緩衝器１、２に主として圧縮および引っ張り方向の衝撃的な力が加わることになる。シリンダ３０のヘッド室３２にはジメチルシリコノイル、フェニルメチルシリコンオイル、フルオルカーボン等の粘性流体が充填されている。なお、粘性流体が圧縮されるとき、粘性流体を流す「絞り」あるいは「オリフィス」は図１には示されていない。
【００２１】
シリンダ３０の底部３１から軸方向に延びている作用棒１０の右端部近傍の外周面には、締付けナット１１が螺合する雄ネジ１２が形成されている。この締め付けナット１１とシリンダ３０の底部３１との間に、詳しく後述するように、第１のゴム緩衝器１、車体取付板２０、第２のゴム緩衝器２および第２の押プレート３３が位置する。
【００２２】
車体取付板２０は、緩衝器Ｓを車体に取り付けるための部材で、平板状を呈し、その両側面は第１、２のゴム緩衝器１，２をそれぞれ受ける受プレートの作用も奏している。この車体取付板２０に、球面滑り軸受すなわち摺動・揺動機構２５が設けられ、この機構２５により作用棒１０は車体取付板２０を貫通する軸方向および揺動方向に自在となっている。摺動・揺動機構２５は、車体取付板２０に開けられている透孔２１内に挿入されている２つ割り構造の凹面軸受２６、２６と、これらの凹面軸受２６、２６に軸受けされている球状体２７とから構成されている。２つ割り構造の凹面軸受２６、２６は、その内側に球状体２７を挟み、そして合わせると、その外周面が透孔２１の内周面に圧入あるいは嵌まる大きさで、半径中心側が所定量切り落とされた形の半凹面状となっている。凹面軸受２６、２６の軸方向の長さは、車体取付板２０の板厚よりも短く、その両側には所定の隙間ｓ、ｓあるいは「遊び」がある。隙間ｓ、ｓがあるので、作用棒１０は透孔２１に接触することなく、点Ｐを中心として所定量回動あるいは揺動できる。このようにして、球状体２７は凹面軸受２６、２６に回動自在に軸受されている。この球状体２０には貫通孔が明けられ、この貫通孔に作用棒１０が摺動自在に挿通されている。したがって、作用棒１０は球状体２０に軸方向に軸受されて移動自在であり、球状体２０は凹面軸受２６、２６に回動あるいは揺動自在に軸受されて、点Ｐを中心としてあらゆる方向に回動自在である。車体取付板２０の所定箇所には、車体取り付け用のボルト挿通孔２２、２２、…が複数個開けられている。
【００２３】
次に、作用について説明する。２つ割り構造の凹面軸受２６、２６間に球状体２７を挟み込む、あるいは包み込む。そして、球状体２７を包み込んだ凹面軸受２６、２６を車体取付板２０の透孔２１の所定位置に圧入しておく。シリンダ３０の底部３１から延びている作用棒１０に第１のゴム緩衝器１を挿入する。そして、作用棒１０を図１において左方から車体取付板２０に挿通する。すなわち、作用棒１０を球状体２７に挿通する。次いで、第２のゴム緩衝器２、第２の押プレート３３の順に挿通して締付けナット１１により締め付ける。締め付けるとき、第１、２のゴム緩衝器１、２に所定の初圧を与える。これにより、緩衝器Ｓが構成される。車体取付板２０を複数本のボルトにより車体に取り付け、ピストン体３５の連結部３６に連結器を接続する。
【００２４】
今、連結器側から矢印Ａで示す方向に、走行時に生じるような比較的小さな押し方向の力が作用すると、粘性流体緩衝部Ｆは小さな衝撃に対しては一種の剛体とみることができ、また車体取付板２０は固定されているので、作用棒１０はシリンダ３０により図１において右方へ押され、移動する。第１の押プレートの作用も奏するシリンダ３０の底部３１と車体取付板２０との間で第１のゴム緩衝器１が圧縮され、これにより比較的小さな衝撃的な力が緩衝される。逆に、引っ張り方向に衝撃力が作用すると、今度は第２の押プレート３３と車体取付板２０との間で第２のゴム緩衝器２が圧縮され、これにより衝撃的な引っ張り力が緩衝される。衝突時に生じるような大きな衝撃がピストン体３５に加わるときは、粘性流体緩衝部Ｆのピストン体３５が粘性流体を圧縮して緩衝する。
【００２５】
連結器の方から軸方向以外の力、例えば上方から下方へ力が作用すると、作用棒１０は点Ｐを中心として上下方向に揺動できるので、作用棒１０は傾き、車体取付板２０とシリンダ３０との間は下方が狭くなり、車体取付板２０と第２の押プレート３３との間は、上方が狭くなる。すなわち、第１のゴム緩衝器１は下方部分が、第２ゴム緩衝器２は上方部分が圧縮される。第１、２のゴム緩衝器１、２の径は所定径になっているので、下方への衝撃力も充分に緩衝される。下方から上方へ作用するときは、第１、２のゴム緩衝器１、２の反対側が圧縮され同様に緩衝される。作用棒１０は点Ｐを中心としてあらゆる方向に回動あるいは揺動できるので、水平方向の衝撃力に対しても同様に緩衝される。
【００２６】
本実施の形態に係る緩衝器は、上記のように、ピストン体３５換言すると粘性流体緩衝部Ｆに下方への力が作用すると、第１、２のゴム緩衝器１，２の所定部位が圧縮されるが、この圧縮力の反作用により粘性流体緩衝部Ｆは支えられる。すなわち、胴受けされる。特に、本実施の形態によると、第１、２のゴム緩衝器１，２は車体取付板２０に対して重力的に左右にバランスし、粘性流体緩衝部Ｆはコンパクトで軽量になっているので、胴受け力すなわち粘性流体緩衝部Ｆを支持する力は大きくはなく、従来のような胴受装置がなくても胴受けされる。また、本実施の形態によると、上記のようにピストン体３５あるいは粘性流体緩衝部Ｆに作用する左右方向の力も第１、２のゴム緩衝器１、２の所定部位が圧縮されて緩衝するので、第１、２のゴム緩衝器１、２の復元力により粘性流体緩衝部Ｆに接続されている連結器は、無負荷状態では車体取付板２０に対して直角方向の中心方向を向く。すなわち、センタリングされる。以上のように、本実施の形態によると、所定径の第１、２のゴム緩衝器１、２は、車体取付板の両側に所定圧を負荷した状態で設けられているので、胴受け作用もセンタリング作用も得られる。
【００２７】
本発明は上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、図１に示されている実施の形態では粘性流体緩衝部Ｆはシングルタイプであるが、ピストンのヘッド側とロッド側の両室に粘性流体を充填してダブル型とすることもできる。このように実施するときは、ピストンのヘッド部は軸方向に短くなるので、ピストンロッドはシリンダの蓋で受けるように実施することもできる。また、粘性流体緩衝部Ｆを構成しているシリンダ３０とピストン体３５は、相対的であるので、ピストン体３５から作用棒１０を延在させることもできる。その例が図２の（ア）に示されている。このように実施するときは、ピストン体３５には第１の押プレート３１’を取り付け、この押プレート３１から作用棒１０を延在させることになる。また、シリンダ３０側に連結部３６’を設ける。
【００２８】
作用棒１０の雄ネジ１２にねじ込まれている締付けナット１１は、粘性流体緩衝部Ｆの重量をバランスする作用も奏しているので、締付けナット１１の重量を設計値よりも大きくしてバランスウエイトの作用を持たせることもできる。さらには、バランスウエイト用のナットを別に設けることもできる。このバランスウエイト用のナットは、ゆるみ防止用の２重ナットの作用も奏することになる。
【００２９】
摺動・揺動機構２５の他の実施の形態が図２の（イ）〜（カ）に示されている。図１に示されている実施の形態の構成要素と同じ要素には同じ参照数字を付け、同じような要素には同じ参照数字にダッシュ「’」、「”」を付けて重複説明はしないが、本実施の形態に係る摺動・揺動機構２５’も、図２の（イ）に示されているように、球状体２７を有する。この球状体２７に作用棒１０が軸方向に摺動自在に挿通され、球状体２７の外表面が車体取付板２０’に軸受けされている。図２の（ウ）、（エ）に示されている実施の形態によると、車体取付板２０’は上下の板２０’ｕ、２０’ｄに２分割され、それぞれの分割面の厚み方向の中心部に球状体２７を受ける半分の凹曲面の軸受が形成されている。車体取付板２０’の周縁の一部が切り落とされフランジ２０ｆ、２０ｆが形成され、これらのフランジ２０ｆ、２０ｆをボルト・ナット２０ｂ、２０ｂ、…で締め付けることにより、上下の板２０’ｕ、２０’ｄが一体化されると共に、球状体２７が分割面間に回転自在に保持されている。本実施の形態でも、作用棒１０は車体取付板２０’に対して摺動および揺動自在であり、図１に示されている実施の形態と同様に作用する。
【００３０】
図２の（オ）、（カ）には、車体取付板２０”を面に平行に分割し、それぞれの分割面側に球状体２７を受ける凹曲面が形成されている例が示されている。分割された取付板２０”ｕ、２０”ｄをボルト２０ｂ、２０ｂ、…で締め付けることにより、分割された取付板２０”ｕ、２０”ｄが一体化される。同時に球状体２７が分割面間に回転自在に保持される。本実施の形態も、図１に示されている実施の形態と同様に作用する。
【符号の説明】
【００３１】
Ｓ      緩衝器                    Ｇ      ゴム緩衝部
Ｆ      粘性流体緩衝部            １      第１のゴム緩衝器
２      第２のゴム緩衝器        １０      作用棒
２０      車体取付板              ２５      摺動・揺動機構      
３０      シリンダ                ３１      底部（第１の押プレート）  
３５      ピストン体              ３６      連結部
【図１】
2015157582.tif 000003
【図２】
2015157582.tif 000004
【図３】
2015157582.tif 000005