(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部を有する防振装置であって、
前記緩衝部は、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが全周で一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間に全周に間隙部が形成されており、
前記ゴム筒の内周部及び前記ピンの外周部には、このピンがこのゴム筒から抜け出すのを防止する抜け止め部が形成されており、
前記間隙部は、前記ゴム筒と前記ピンとの間を非接着状態にし、前記外筒とこのピンとの間にゴムを流し込みこのゴム筒を成形した後にこのゴム筒が収縮することによって形成されており、このゴム筒側の抜け止め部とこのピン側の抜け止め部との間にも形成されていること、
を特徴とする防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部を有する防振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の防振ゴムは、一般に振動数が低いときには柔らかく振動数が高いときには剛である（例えば、非特許文献１参照）。例えば、従来の加硫ゴムは、振動周波数が増加するとともに剛性も高くなる傾向を示している（例えば、非特許文献２参照）。このような従来の防振ゴムでは、振動数が低い時のばね定数に対する振動数が高い時のばね定数の比である動的倍率によって特性を評価している。
【０００３】
【非特許文献１】防振制御ハンドブック P409  図３ 時田保夫、森田正直監修、フジ・テクノシステム発行,1992
【０００４】
【非特許文献２】防振ゴム P17-18  図3.7  日本鉄道車両工業会（現代工学社）発行,1975
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の防振ゴムでは、振動周波数が高くなるにしたがって剛性も高くなる特性を有するため、周波数の高い領域では加振による振動の影響を受けやすくなる問題点がある。一方、従来の防振ゴムでは、このような加振による影響を避けるために剛性を小さくすると、力を伝達することが要求される機構部などにこの防振ゴムを使用したときに本来の求められている力の伝達機能を発揮できなくなる問題点がある。
【０００６】
この発明の課題は、振動周波数が高くなった場合に剛性を低下させることができるとともに、加振力を受けたときの変位量が小さい場合や振動の振幅が小さくなった場合に剛性を低下させることができる防振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝部（２）を有する防振装置であって、前記緩衝部は、外筒（３）の内周部（３ｂ）とゴム筒（５）の外周部（５ａ）とが全周で一体となって接合し、ピン（４）の外周部（４ｂ）とこのゴム筒の内周部（５ｂ）との間に全周に間隙部（６）が形成されており、前記ゴム筒の内周部及び前記ピンの外周部には、このピンがこのゴム筒から抜け出すのを防止する抜け止め部（４ｃ，５ｃ）が形成されており、前記間隙部は、前記ゴム筒と前記ピンとの間を非接着状態にし、前記外筒とこのピンとの間にゴムを流し込みこのゴム筒を成形した後にこのゴム筒が収縮することによって形成されており、このゴム筒側の抜け止め部（５ｃ）とこのピン側の抜け止め部（４ｃ）との間にも形成されていることを特徴とする防振装置（１）である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、振動周波数が高くなった場合に剛性を低下させることができるとともに、加振力を受けたときの変位量が小さい場合や振動の振幅が小さくなった場合に剛性を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る防振装置の外観図であり、図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は側面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のI-IC線で切断した状態を示す断面図である。
【００１６】
図１に示す防振装置１は、振動を低減するための装置である。防振装置１は、例えば、鉄道車両の台車のヨーイング運動を減衰させるために車体と台車とを連結するヨーダンパ装置や、車体と台車との間で駆動力及び制動力などの前後力を伝達するために車体と台車とを連結するけん引装置などに使用される。防振装置１は、図１に示すように、緩衝部２を備えている。
【００１７】
緩衝部２は、振動の伝達と衝撃とを緩和する装置である。緩衝部２は、例えば、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置のリンク部材の両端の挿入孔に挿入される緩衝ゴム（ピン付きゴムブシュ）などである。緩衝部２は、図１に示すように、外筒３と、ピン４と、ゴム筒５と、間隙部６などを備えている。
【００１８】
図２は、この発明の第１実施形態に係る防振装置の緩衝部の特性を模式的に示すグラフであり、図２（Ａ）は振動周波数に対するばね定数の変化を示し、図２（Ｂ）は加振力を受けたときの変位量に対するばね定数の変化を示し、図２（Ｃ）は振動の振幅に対するばね定数の変化を示す。
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す縦軸はばね定数であり、図２（Ａ）に示す横軸は振動周波数であり、図２（Ｂ）に示す横軸は加振力を受けたときの変位量であり、図２（Ｃ）に示す横軸は振動の振幅である。緩衝部２は、図２（Ａ）に示すように、振動周波数が低いときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部２は、図２（Ａ）に示すように、振動周波数が低いときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動周波数が高いときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。また、緩衝部２は、図２（Ｂ）に示すように、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部２は、加振力を受けたときの変位量が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、加振力を受けたときの変位量が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。さらに、緩衝部２は、図２（Ｃ）に示すように、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝部２は、図２（Ｃ）に示すように、振動の振幅が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動の振幅が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。
【００１９】
図１に示す外筒３は、ゴム筒５を収容する筒状部材である。外筒３は、例えば、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置の両端のブシュ孔に挿入される。外筒３は、例えば、機械構造用炭素鋼管などを所定の形状に加工して形成されており、図１（Ｃ）に示すようにヨーダンパ装置又はけん引装置の両端のブシュ孔と嵌合する外周部３ａと、ゴム筒５に連結される内周部３ｂとを備えている。
【００２０】
ピン４は、ゴム筒５と接触する接触部であり、ゴム筒５に収容される軸状部材である。ピン４は、例えば、鉄道車両の台車又は車体の固定部材に連結される。ピン４は、例えば、機械構造用炭素鋼などを所定の形状に加工して形成されており、図１に示すように軸部４ａと、外周部４ｂと、抜け止め部４ｃと、取付部４ｄと、取付孔４ｅなどを備えている。軸部４ａは、ゴム筒５に収容される部分であり、外周部４ｂはゴム筒５の内周部５ｂと対向する部分である。外周部４ｂには、周方向に溝状の抜け止め部４ｃが形成されている。抜け止め部４ｃは、ピン４の軸方向に荷重が作用したときに軸部４ａがゴム筒５から抜け出すのを防止する部分である。取付部４ｄは、ピン４を取り付けるための部分であり、図１（Ｃ）に示すように軸部４ａと一体に板状に形成されており、軸部４ａの両端部から所定の長さだけ突出している。取付孔４ｅは、取付部４ｄの端部に形成された貫通孔であり、例えば鉄道車両の台車又は車体の固定部材に連結される。
【００２１】
ゴム筒５は、外筒３とピン４との間で伝達する振動を緩和するとともにこれらの間に作用する衝撃を緩和する筒状部材である。ゴム筒５は、図１（Ｃ）に示すように、外筒３とピン４との間に配置されており、外周部５ａと、内周部５ｂと、抜け止め部５ｃとを備えている。外周部５ａは、外筒３の内周部３ｂと連結する部分であり、外筒３とピン４との間にゴムを流し込みゴム筒５を成形したときにこの内周部３ｂと一体となって接合する。内周部５ｂは、ピン４の外周部４ｂと対向する部分であり、この内周部５ｂには周方向に突起状の抜け止め部５ｃが形成されている。抜け止め部５ｃは、ピン４の軸方向に荷重が作用したときに軸部４ａがゴム筒５から抜け出すのを防止する部分であり、ピン４の抜け止め部４ｃと僅かに隙間をあけて嵌合している。
【００２２】
間隙部６は、ピン４とゴム筒５との間に形成される隙間である。間隙部６は、ピン４の外周部４ｂとゴム筒５の内周部５ｂとの間を非接着状態にするとともに、抜け止め部４ｃと抜け止め部５ｃとの間を非接着状態にすることによって形成されている。間隙部６は、例えば、外筒３とピン４との間にゴムを流し込みゴム筒５を成形した後にこのゴム筒５が収縮することによってゴム筒５の全周に形成される。間隙部６は、ゴム筒５が収縮する際の変形量によって隙間が変化する。
【００２３】
次に、この発明の第１実施形態に係る防振装置の作用を説明する。
図１（Ｂ）に示す加振力が大きくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなり、間隙部６の減少量が大きくなる。その結果、外周部４ｂと内周部５ｂとの密着度が高くなって緩衝部２の剛性が高くなるため、図２（Ｂ）に示すように、変位量が大きくなるとばね定数が大きくなるという関係により、外筒３とピン４との間で力が伝達され、図２（Ａ）に示すように振動周波数が低くなるとばね定数が大きくなるという関係により、振動周波数が低くて振幅の大きい振動が外筒３とピン４との間で通常の剛性をもって伝達される。一方、図１（Ｂ）に示す加振力が小さくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなり、間隙部６の減少量が小さくなる。その結果、外周部４ｂと内周部５ｂとの密着度が低くなって緩衝部２の剛性が低くなるため、図２（Ｂ）に示すように変位量が小さくなるとばね定数が小さくなるという関係により、外筒３とピン４との間の力の伝達が抑制され、図２（Ａ）に示すように振動周波数が高くなるとばね定数が小さくなるという関係により、振動周波数が高くて振幅の小さい振動が外筒３とピン４との間で伝達されるのが抑制される。
【００２４】
この発明の第１実施形態に係る防振装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、振動周波数が小さいときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を緩衝部２が有する。また、この第１実施形態では、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝部２が有する。さらに、この第１実施形態では、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝部２が有する。このため、加振力の伝達が抑制されて、振動周波数が高くて振幅の小さい振動が伝達されるのを抑制することができる。
【００２５】
(2) この第１実施形態では、ゴム筒５とピン４との間に緩衝部２が間隙部６を有する。このため、加振力が大きくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなる。その結果、間隙部６の減少量が大きくなって外周部４ｂと内周部５ｂとの密着度が高くなり、緩衝部２の剛性を高くすることができる。一方、加振力が小さくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。その結果、間隙部６の減少量が小さくなって外周部４ｂと内周部５ｂとの密着度が低くなり、緩衝部２の剛性を低くすることができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態に係る防振装置の外観図であり、図３（Ａ）は正面図であり、図３（Ｂ）は側面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のIII-IIIC線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図１に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図３に示す緩衝部２は、ゴム筒５に空隙部７を有し、ピン４の外周部４ｂとゴム筒５の内周部５ｂとの間が接着されている。空隙部７は、ゴム筒５内に形成された隙間であり、図３（Ｂ）に示すようにゴム筒５の周方向に所定長さ及び幅でスリット状に形成されている。空隙部７は、図１に示す間隙部６と同様に、ゴム筒５が弾性変形することによって隙間が変化する。
【００２７】
この発明の第２実施形態に係る防振装置には、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、緩衝部２がゴム筒５に空隙部７を有する。その結果、図３（Ｂ）に示す加振力が大きくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が大きくなるとともに振動の振幅も大きくなる。このため、空隙部７の減少量が大きくなり、緩衝部２の剛性を高くすることができる。一方、図３（Ｂ）に示す加振力が小さくゴム筒５とピン４との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒５とピン４との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。このため、空隙部７の減少量が小さくなり緩衝部２の剛性を低くすることができる。
【実施例】
【００２８】
次に、この発明の実施例について説明する。
図４は、この発明の実施例に係る防振装置の外観図であり、図４（Ａ）は正面図であり、図４（Ｂ）は側面図である。以下では、図１に示す部分と対応する部分については、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示す防振装置１０は、図１に示す防振装置１と同一構造であり、図４に示すφ1=130mm，φ2=70mm，Ｌ1=80mm，Ｌ2=110mm，Ｌ3=180mm，Ｌ4=260mm，Ｈ=40mmである。
【００２９】
図５は、この発明の実施例に係る防振装置の軸直角方向（Ｚ方向）の荷重−変位特性の測定結果を一例として示すグラフであり、この曲線の傾きが静的ばね定数に相当する。図６は、この発明の実施例に係る防振装置の動的ばね定数の測定結果を一例として示すグラフである。
図５に示す縦軸は、荷重(N)であり、横軸は変位(mm)である。図６に示す縦軸は、動的ばね定数(N/mm)であり、横軸は周波数(Hz)である。先ず、図４に示すピン４０とゴム筒５０との間の間隙部６０を測定したところ、隙間は0.40〜0.45mmであった。次に、図４に示す防振装置１０のＺ方向の静的ばね定数(ks)を測定したところ、図５に示すように静的ばね定数(ks)は5.6(kN/mm)であった。また、図４に示す防振装置１０のＺ方向の動的ばね定数(kd)を、測定条件としてＺ方向プレロード０(N)、加振振幅±0.5mm（周波数によらず一定）で加振させて測定したところ、図６に示すように動的ばね定数(kd)は10Hz以上の周波数では0.4〜0.5(kN/mm)であった。その結果、図４に示す防振装置１０の動倍率(kd/ks)は、1/10以下であることが確認された。一般に防振ゴムの動倍率は１以上であるが、この防振装置１０では動倍率が0.1程度に低下しており、振動周波数が高くなるに従ってばね定数が低下する効果が確認された。
【００３０】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、緩衝部２がピン付きゴムブシュである場合を例に挙げて説明したが、ピン付きゴムブシュ以外の緩衝ゴムについてもこの発明を適用することができる。例えば、車体側の中心ピンを台車側のけん引梁に回転自在に嵌合させ、複数のゴムを積層した心皿ゴムによってけん引梁と台車枠とを連結する心皿積層ゴム式けん引装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、鉄道車両のヨーダンパ装置又はけん引装置などに防振装置１が使用される場合を例に挙げて説明したが、自動車、構造物、機械類などのサスペンション装置、ダンパ装置、免振装置、制振装置などについてもこの発明を適用することができる。
【００３１】
(2) この実施形態では、間隙部６又は空隙部７を緩衝部２に形成した場合を例に挙げて説明したが、微細な孔をゴム筒５に多数形成することもできる。また、この実施形態では、ゴム部としてゴム筒５を例に挙げ、このゴム部と接触する接触部としてピン４を例に挙げて説明したが、ゴム部を筒状態に限定し接触部を軸部材に限定するものではなく、これらが他の形状である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、ゴム筒５の内周部５ｂに突起状の抜け止め部５ｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、ゴム筒５の内周部５ｂではなくピン４の外周部４ｂに突起状の抜け止め部５ｃを形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第１実施形態に係る防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のI-IC線で切断した状態を示す断面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る防振装置の緩衝部の特性を模式的に示すグラフであり、（Ａ）は振動周波数に対するばね定数の変化を示し、（Ｂ）は加振力を受けたときの変位量に対するばね定数の変化を示し、（Ｃ）は振動の振幅に対するばね定数の変化を示す。
【図３】この発明の第２実施形態に係る防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のIII-IIIC線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】この発明の実施例に係る防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図５】この発明の実施例に係る防振装置の荷重−変位特性の測定結果を一例として示すグラフである。
【図６】この発明の実施例に係る防振装置の動的ばね定数の測定結果を一例として示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  防振装置
２  緩衝部
３  外筒
４  ピン（接触部）
４ｂ  外周部
５  ゴム筒（ゴム部）
５ａ  外周部
５ｂ  内周部
５ｃ  抜け止め部
６  間隙部
７  空隙部
【図１】
0004644103.tif 000002
【図２】
0004644103.tif 000003
【図３】
0004644103.tif 000004
【図４】
0004644103.tif 000005
【図５】
0004644103.tif 000006
【図６】
0004644103.tif 000007