(57)【要約】【課題】同心円状の積層ゴム構造を有して軸箱と台車枠とに亘って架設される配置構造を主とする軸ばねにおいて、下向き荷重に対するバネ定数特性が変わることなく又は少なくしながら、制動時の減速ショックの緩和が図れるように進化したものとする。【解決手段】主軸１とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心Ｐを有する外筒２との間に、複数のゴム層４と硬質隔壁５とを軸心Ｐと同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部３が介装されて成る鉄道車両用軸ばねにおいて、弾性部３における軸心Ｐに関して車両前進方向で下手側の箇所に、ゴム層４を部分的に欠如させて成る肉抜き部１６を形成する。【選択図】図１
2009079622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心を有する外筒との間に、複数のゴム層と硬質隔壁とを前記軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部が介装されて成る鉄道車両用軸ばねであって、
前記弾性部における前記軸心に関して車両前進方向で下手側の箇所に、前記ゴム層を部分的に欠如させて成る肉抜き部が形成されている鉄道車両用軸ばね。
【請求項２】
前記肉抜き部が前記複数のゴム層のうちうの最も外側となる最外側ゴム層に形成されている請求項１に記載の鉄道車両用軸ばね。
【請求項３】
前記肉抜き部が、前記弾性部における前記軸心に関して車両後進方向で下手側の箇所にも形成されている請求項１又は２に記載の鉄道車両用軸ばね。
【請求項４】
前記肉抜き部は、前記車両進行方向の幅寸法が小さく、かつ、前記軸心に関する周方向寸法が大きい扁平な形状に形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道車両用軸ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用軸ばねに係り、詳しくは、同心円状の積層ゴム構造を有して軸箱と台車枠とに亘って架設される配置構造を主とする軸ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の鉄道車両用軸ばねは、主軸とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心を有する外筒との間に、複数のゴム層と硬質隔壁とを軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部が介装されて成るものであり、例えば特許文献１や特許文献２で開示されたものが知られている。
【０００３】
これらの鉄道車両用軸ばねは、円錐台状の主軸の周囲に、円環状の金属製硬質筒とゴム層とを所定数交互に重ねて成る積層ゴム構造の弾性部を配備するとともに、同様に円環状の外筒を備えるせん断型弾性機構に構成されている。そして、それら特許文献１や２のように、下方拡がりする形状とされたものは、下向きの荷重に対してはせん断だけでなく圧縮力も作用して良好な踏ん張りが発揮される利点を有しており、コニカルストッパとも呼ばれている。
【０００４】
近年における鉄道車両の高性能化に伴い、横方向に対する懸架性能に対しても高度な要望が表面化してきている。即ち、加減速時や横揺れの緩和や吸収等であり、中でも急制動（急ブレーキ）時における減速ショックを和らげることが強く望まれている。この要求に答えるには、減速方向のバネ定数を非線形化させることであるが、上述した従来技術（特許文献１や２）の軸ばねでは、乗車感を向上すべく、下向き荷重に対しては変位が増すに連れてバネ定数が大きくなる非線形特性を出す工夫が施されているが、横方向に対しては特に工夫はなく、線形なバネ定数のものとなっていた。
【０００５】
そこで、前後方向のバネ定数を非線形化すべく、例えばいずれかのゴム層のゴム硬度を他のゴム層と変えるといった調整を行うと、それによって上下方向のバネ定数も明確に変化してしまうことになり、従って、現実的な対策とは成りえず、改善の余地が残されているものであった。
【特許文献１】特開２００６−０５７７４６号公報
【特許文献２】特開２００３−０４０１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述した構造の軸ばねにおいて、下向き荷重に対するバネ定数特性が変わることなく又は少なくしながら、制動時の減速ショックの緩和が図れるように進化した鉄道車両用軸ばねを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、主軸１とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心Ｐを有する外筒２との間に、複数のゴム層４と硬質隔壁５とを前記軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部３が介装されて成る鉄道車両用軸ばねにおいて、
前記弾性部３における前記軸心Ｐに関して車両前進方向で下手側の箇所に、前記ゴム層４を部分的に欠如させて成る肉抜き部１６が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鉄道車両用軸ばねにおいて、前記肉抜き部１６が前記複数のゴム層４Ａ，４Ｂ，４Ｃのうちうの最も外側となる最外側ゴム層４Ｃに形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の鉄道車両用軸ばねにおいて、前記肉抜き部１６が、前記弾性部３における前記軸心Ｐに関して車両後進方向で下手側の箇所にも形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
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鉄道車両用軸ばねにおいて、前記肉抜き部１６は、前記車両進行方向の幅寸法が小さく、かつ、前記軸心Ｐに関する周方向寸法が大きい扁平な形状に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、弾性部における軸心に関して車両前進方向で下手側の箇所に、ゴム層を部分的に欠如させて成る肉抜き部を形成してあるので、減速力が作用して主軸と外筒とが前進方向に圧縮される場合には、その肉抜き部が設けられている箇所のゴム層の減速方向のバネ定数がその他のゴム層のバネ定数よりも低くなって、まずその肉抜き部付のゴム層の径方向で内側の硬質隔壁と外側の硬質隔壁とが当接するような状況になる迄は、主に肉抜き部付のゴム層による比較的ソフトなバネ定数で懸架され、尚も圧縮されると肉抜き部付のゴム層以外のゴム層の圧縮による比較的ハードなバネ定数での懸架状態になる。
【００１２】
そして、肉抜き部は部分的に形成されているものであるから、せん断荷重によって抗することとなる上下荷重に対しては、肉抜き部を設けない場合と殆ど変わらないバネ定数が得られるようになる。その結果、下向き荷重に対するバネ定数が変わることなく又は少なくしながら、制動時の減速ショックの緩和が図れて、ブレーキ時の走行挙動の安定化を促進できるとか乗車感が改善されるといった利点が得られるように進化した鉄道車両用軸ばねを提供することができる。
【００１３】
請求項２の発明のように、複数のゴム層のうちで最も体積比率を大きく取り易い最外側ゴム層に肉抜き部を設けるようにすれば、バネ定数の変化割合を大きく取ったり小さくしたりの設計自由度が最も効くとともに、バネ定数の非線形化を安定的に出せる利点が得られる。
【００１４】
請求項３の発明のように、肉抜き部を前後それぞれに設けるようにすれば、前後進いずれの方向に走行する場合でも請求項１や２の構成によるいずれかの前記効果を奏することができるので、前後間違えて装着するといった誤組付けが解消されるとか、前後反転して運転される鉄道車両に好適なものとなる等、より便利で実用的な鉄道車両用軸ばねを提供することができる。
【００１５】
請求項４の発明のように、車両進行方向の幅寸法が小さく、軸心に関する周方向寸法が大きい扁平な形状の肉抜き部とすれば、前進方向に圧縮された場合におけるバネ定数の低い状態と高い状態との差を明確に出し易く、またよりソフトなバネ定数の低い状態を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による鉄道車両用軸ばねの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は鉄道車両用軸ばねの平面図、図２は図１の軸ばねの断面図、図３は軸ばねを有する鉄道台車の側面図、図４は上下反転された状態の軸ばねを示す見下ろしの斜視図である。
【００１７】
〔実施例１〕
鉄道車両用軸ばね（以下、単に「軸ばね」と略称する）Ａは、図３に示すように、鉄道台車Ｂに用いられるものであって、車軸６を支える車軸箱７の両端と台車枠８との間のそれぞれに上下向きの縦軸心Ｐを有する状態で介在されている。尚、９は鉄道車両、１０は台車枠８に支持されて鉄道車両９が載せ付けられる空気ばね、１１は車輪、１２はレールである。
【００１８】
実施例１による軸ばねＡは、図１，図２に示すように、主軸１と、主軸１と互いに同一（又はほぼ同一）の縦軸心Ｐを有する外筒２と、複数のゴム層４と硬質隔壁５とを縦軸心Ｐと同心（又はほぼ同心）状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造に形成されて主軸１と外筒２との間に介装される弾性部３と、を有して構成されている。
【００１９】
主軸１は、金属製のものであって、下拡がり円錐筒状の軸上部１Ａと、上半分が円筒状の軸下部１Ｂと、それらの上下間に大径状に形成されるフランジ部１Ｃと有している。軸下部１Ｂの下端部には、これを車軸箱７に固定するための雌ネジ部１３が形成されている。この主軸１の周囲に配置される内側硬質隔壁５Ａ、外側硬質隔壁５Ｂ、及び外筒２は、主軸１と同様に金属製のものであって、これらの筒５Ａ，５Ｂ，２は上方に行くほど径が小さくなる円錐筒状に形成されている。
【００２０】
そして、軸上部１Ａよりも内側硬質隔壁５Ａがやや高い位置に、内側硬質隔壁５Ａよりも外側硬質隔壁５Ｂがやや高い位置に、かつ、外側硬質隔壁５Ｂよりも外筒２がやや高い位置になるように縦軸心Ｐ方向に位置ズレさせた状態で配置されている。外筒２の外周部には、台車枠８に嵌り込ませるための嵌合部１４が形成されている。また、軸上部１Ａ、内外の硬質隔壁５Ａ，５Ｂ、及び外筒２と、これらの間に介装される内側ゴム層４Ａ、中間ゴム層４Ｂ、及び外側ゴム層４Ｃとは、加硫接着によって一体化されている。
【００２１】
上下肉厚の厚いフランジ部１Ｃは内側硬質隔壁５Ａの下方位置に達する大きな径を有するものに形成されており、その上面側には内側ゴム層４Ａに連続されるストッパゴム部１５が積層配置されている。これにより、上下方向のバネ定数を非線形化すべく径外側に張出しで配置されているフランジ部１Ｃに、上下方向の荷重が増した際に内側硬質隔壁５Ａがダイレクトに当接すること、いわゆるメタルタッチが回避される構成とされている。
【００２２】
図１，図２に示すように、弾性部３の外側ゴム層４Ｃにおける縦軸心Ｐに関して車両前進方向で下手側、即ち前進方向イ、及び車両前進方向で上手側、即ち後進方向ロの各箇所に、外側ゴム層４Ｃを部分的に欠如させて成る第１肉抜き部１６，１６が形成されている。加えて、弾性部３の外側ゴム層４Ｃにおける縦軸心Ｐに関する左方向ハ、及び右方向ニの各箇所にも、外側ゴム層４Ｃを部分的に欠如させて成る第２肉抜き部１７，１７が形成されている。
【００２３】
第１肉抜き部１６は、縦軸新Ｐを通る前後向き軸心Ｘに対して左右対称形状を呈するとともに、縦軸新Ｐを通る左右向き軸心Ｙに関する線対称となる位置に設定されており、車両進行方向の幅寸法ｄが小さく（外側ゴム層４Ｃの厚みの１／３〜１／２程度）、かつ、縦軸心Ｐに関する周方向寸法、即ち角度θが大きい（図１では約６０度）扁平な形状に形成されている。そして、第１肉抜き部１６は、外筒２の内周面に到達するように外側ゴム層４Ｃにおける径外側に寄った位置で、かつ、上下に貫通する状態の孔に形成されている。また、第１肉抜き部１６の周方向端は、応力集中を避けるべく平面視で半円形を示す端部処理が為されている。
【００２４】
第２肉抜き部１７は、外側ゴム層４Ｃにおいて、左右向き軸心Ｙに対して前後対称形状を呈するとともに、前後向き軸心Ｘに関する線対称となる位置に設定されており、その幅、即ち計方向長さは、外側硬質隔壁５Ｂの外周面から外筒２の内周面に亘る幅広なものに設定されている。つまり、左右２箇所の第２肉抜き部１７，１７によって外側ゴム層４Ｃが前後に分断されたような形になっている。
【００２５】
以上述べたように、本発明による軸ばねＡを装着した鉄道台車では、前後方向に肉抜き部１６，１６を設けて、前後方向のバネ定数を非線形化することができるとか、上下方向のバネ定数を変えることなく前後方向のバネ定数を変えることが可能になる。そして、通常走行時のバネ定数は柔かく、ブレーキ作動時は硬いバネ定数になるという非線形特性のバネ定数を有する軸ばねＡが構成されている。その前後方向（車両進行方向）のバネ定数が非線形特性であることにより、従来よりも乗り心地が向上するようになる。また、第１肉抜き部１６の厚み（形方向幅）ｄと角度θとを適宜に調節設定することにより、前後方向のバネ定数（バネ特性）における非線形特性部位（バネ定数が変化する箇所）の立ち上がり部（バネ定数の変化部）を広く設定することも可能である。
【００２６】
〔別実施例〕
第１肉抜き部１６を、縦軸新Ｐに対する矢印イ方向となる前進側（減速側）にのみ設ける構成や、内側ゴム層４Ａや中間ゴム層４Ｂに設ける構成でも良い。また、第１肉抜き部１６の幅や厚みは適宜に設定可能であるとともに、縦軸心Ｐ方向に貫通されない穴状のものでも良い。さらに、第１肉抜き部１６は、軸心Ｐに対する車両進行方向（矢印イ，ロ）に２箇所以上設ける構成も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１による軸ばねの平面図
【図２】図１の軸ばねの断面側面図
【図３】図１の軸ばねを装備した鉄道台車の側面図
【図４】図１の軸ばねを上下反転させた状態で見下ろした斜視図
【符号の説明】
【００２８】
１                主軸
２                外筒
３                弾性部
４                ゴム層
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  ゴム層
４Ｃ              最外側ゴム層
５                硬質隔壁
１６              肉抜き部
Ａ                鉄道車両用軸ばね
Ｐ                軸心
【図１】
2009079622.tif 000003
【図２】
2009079622.tif 000004
【図３】
2009079622.tif 000005
【図４】
2009079622.tif 000006