(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の円筒状金属板と円筒状弾性ゴムを同心状態で径内外方向に交互に積層してなる主軸ばねがその軸線を上下垂直姿勢にした状態で台車枠と軸箱との間に介装されているとともに、上記主軸ばねの中心部である最も内側の径小円筒状金属板の上端部に固定配置される補助軸ばねを、その上端面と上記台車枠の下端面との間に離間寸法が設定される状態で設けて、定員または定員付近の車体重量になったとき、上記補助軸ばねが上記主軸ばねと協働してばね作用を発揮するように構成されている鉄道車両用軸ばね装置。
【請求項２】
上記補助軸ばねが、弾性ゴムと金属板との積層構造から構成されている請求項１に記載の鉄道車両用軸ばね装置。
【請求項３】
上記補助軸ばねが、弾性変位の増加につれて順次台車枠との接触面積が増大する断面台形状もしくはそれに類似する形状に形成されている請求項１または２に記載の鉄道車両用軸ばね装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄道車両用軸ばね装置に関する。詳しくは、鉄道車両の蛇行動や上下動時の衝撃を吸収緩和するように、台車枠と軸箱との間に介装して用いられる鉄道車両用軸ばね装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に用いられている軸ばね装置は、図５に示すように、複数個の円筒状金属板１１と円筒状弾性ゴム１２を同心状態で径内外方向に交互に積層してなる軸ばね１３単体からなり、この軸ばね１３を、車軸の中心の前後両側位置でその軸線を上下垂直姿勢にした状態で台車枠と軸箱との間に介装して用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来一般の軸ばね装置における最近の傾向は、空車時等のような車体重量が小さいときの曲線走行時に脱線等が起こらないようにするために、軸ばね１３を構成する弾性ゴム１２として柔らかいゴムを使用して軸ばね１３全体のばね定数を低く設定するケースが増えている。
【０００４】
しかし、このようにばね定数を低く設定すると、例えば定員以上の大きな車体重量が負荷された場合、弾性ゴム１２が大きく撓んで亀裂を発生したり、クリープしたりして、その耐久性に悪影響が生じる。また、クリープが大きいと、軸ばね１３の金属板１１が台車枠にメタルタッチして車両走行時に思わぬ衝撃が発生する可能性がある。
【０００５】
一方、弾性ゴム１２の亀裂やクリープを低減するために、ばね定数を高く設定すると、空車時等のような車体重量が小さいときの曲線走行時の追従性が悪化して脱線等を起こす原因になりかねないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、空車時のような車体重量が小さいときの追従性に優れた特性を発揮させながら、定員以上の車体重量が大きいときのゴムの亀裂やクリープを低減して耐久性の向上を図ることができる鉄道車両用軸ばね装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置は、複数個の円筒状金属板と円筒状弾性ゴムを同心状態で径内外方向に交互に積層してなる主軸ばねがその軸線を上下垂直姿勢にした状態で台車枠と軸箱との間に介装されているとともに、上記主軸ばねの中心部である最も内側の径小円筒状金属板の上端部に固定配置される補助軸ばねを、その上端面と上記台車枠の下端面との間に離間寸法が設定される状態で設けて、定員または定員付近の車体重量になったとき、上記補助軸ばねが上記主軸ばねと協働してばね作用を発揮するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成の本発明によれば、空車時等のような車体重量が小さいときは、主軸ばねのみのばね作用によりばね定数の低い追従性に優れた特性を発揮しながら、定員または定員付近以上の車体重量が大きいときは、主軸ばねと補助軸ばねの協働によりばね定数の高いばね作用を発揮して、主軸ばねにおける弾性ゴムの亀裂やクリープを低減し、その耐久性を向上することが可能である。
【０００９】
本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置において、補助軸ばねは主軸ばねの中心部である最も内側の径小円筒状金属板の上端部に固定配置されていることが望ましく、また、その補助軸ばねとしては、弾性ゴム単体であっても、積層ゴムであっても、コイル状スプリングであってもよいが、弾性ゴムと金属板との積層構造から構成されたものがそれ自体の耐久性の点からみて最も好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置の補助軸ばねとして、弾性変位の増加につれて順次台車枠との接触面積が増大する断面台形状もしくはそれに類似する形状に形成されたものを使用する場合は、車体重量の増加に対して撓み量がほぼ直線的に増大する特性となり、弾性ゴムの亀裂やクリープの低減効果を高めるように設定しやすく、耐久性の一層向上が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置の要部の縦断面図であり、この軸ばね装置１０は、主軸ばね１と補助軸ばね２とから構成されている。
【００１２】
主軸ばね１は、複数個の円筒状金属板３…と円筒状弾性ゴム４…を同心状態で径内外方向に交互に積層してなり、最も内側の径小円筒状金属板３の下端部には後述する軸箱への取付座５が形成されているとともに、最も外側の径大円筒状金属板３の上端部には、後述する台車枠の嵌込み部６が形成されている。
【００１３】
補助軸ばね２は、円板状の弾性ゴム２ａと円板状の金属板２ｂとの積層構造から構成されており、上記主軸ばね１の中心部である最も内側の径小円筒状金属板３の上端部に固定配置されている。この補助軸ばね２の上端面と上記嵌込み部６に嵌め込まれる台車枠の下端面との間の離間寸法Ｌは、車体重量（車両総重量）が空車ないし定員未満の状態では補助軸ばね２がばね作用を発揮せず、車体重量が定員以上になつたとき、補助軸ばね２が上記主軸ばね１と協働してばね作用を発揮するような値に設定されている。
【００１４】
上記構成の軸ばね装置１０は、図２に示すように、鉄道車両における車軸７の中心の前後両側位置でその軸線ａを上下垂直姿勢にした状態で台車枠８と軸箱９との間に介装して用いられる。このような使用形態で空車ないし定員未満までの車体重量が小さいときは、主軸ばね１のみがばね作用することになり、図３の特性図でも明らかなように、軸ばね装置１０全体のばね定数は低く、曲線走行時に脱線等を起こさず追従性に優れた特性を発揮しながら、定員以上の満車状態のように車体重量が大きいときは、主軸ばね１と補助軸ばね２が協働してばね作用することになり、軸ばね装置１０全体のばね定数が高くなる非線形の特性を発揮して、主軸ばね１における弾性ゴム４…の亀裂の発生やクリープを低減し、その耐久性の向上を図ることが可能である。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、補助軸ばね２として、弾性ゴム２ａと金属板２ｂとの積層構造から構成されたものを用いたが、これに代えて、弾性ゴム単体や積層ゴムあるいはコイル状スプリングを用いてもよい。
【００１６】
また、図４に示すように、補助軸ばね２として、弾性変位の増加につれて順次台車枠８との接触面積が増大する断面台形状もしくはそれに類似する形状に形成されたものを使用する場合は、車体重量の増加に対する撓み量をほぼ直線的に増大させる特性が得られ、主軸ばね１の弾性ゴム４…の亀裂やクリープの低減効果を高めるように設定しやすく、その耐久性の一層の向上が図れる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、空車時等のような車体重量が小さいときは、ばね定数の低い追従性に優れた特性を発揮させながら、定員または定員付近以上の車体重量が大きいときは、主、補助両軸ばねの併用によりばね定数の高いばね作用を発揮させて主軸ばねにおける弾性ゴムの亀裂やクリープを低減し、その耐久性を向上することができるという効果を奏する。
【００１８】
特に、請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加えて、車体重量の増加に対して撓み量をほぼ直線的に増大させる特性が得られて、弾性ゴムの亀裂やクリープの低減効果を高めるように設定しやすくなり、軸ばね装置全体の耐久性を一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置の縦断面図である。
【図２】同軸ばね装置の使用状態を示す要部の側面図である。
【図３】同軸ばね装置の車体重量と撓み量の関係を示す特性図である。
【図４】本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置の他の実施の形態を示す要部の拡大縦断面図である。
【図５】従来一般の鉄道車両用軸ばね装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  主軸ばね
２  補助軸ばね
２ａ  弾性ゴム
２ｂ  金属板
３  円筒状金属板
４  円筒状弾性ゴム
８  台車枠
９  軸箱
【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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