(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸箱に突設された支軸に固定される内筒金具と、
該内筒金具の外側に距離を隔てて同軸状に配置され台車枠側に固定される筒状ケース金具と、
前記内筒金具と前記筒状ケース金具との間の一端側に配置されたゴムブッシュと、
前記内筒金具と前記筒状ケース金具との間の他端側に配置され前記ゴムブッシュとの間に液体が封入された液体封入室を形成するダイヤフラムと、
前記内筒金具の外周との間に間隔部を形成して前記筒状ケース金具の内周に固定保持され、前記液体封入室を主液室と副液室とに仕切るとともに前記主液室と前記副液室とを連通するオリフィス通路を有する環状の仕切部材と、
該仕切部材の内周端部と前記内筒金具とに両端が固定保持され、前記主液室を径方向外側に位置し前記オリフィス通路を介して前記副液室と連通する外側主液室と径方向内側に位置し前記間隔部を介して前記副液室と連通する内側主液室とに仕切る仕切ゴム壁と、
から構成されていることを特徴とする鉄道車両用防振装置。
【請求項２】
前記ゴムブッシュは、筒状のゴム層及び金属筒が交互に積層されて構成されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用防振装置。
【請求項３】
前記仕切ゴム壁は、前記仕切ゴム壁のゴム本体部の中央部に固着されて振動入力時に前記ゴム本体部の過大な弾性変形を規制する金属により形成された拘束部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用防振装置。
【請求項４】
前記ゴム本体部の剛性は、前記ダイヤフラムの剛性よりも高くされていることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両用防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の軸箱と台車枠との間に配設されて使用される鉄道車両用防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鉄道車両における台車枠は、輪軸の両端を支持する軸受を収納した軸箱に防振支持されるように構成されている。このような防振支持装置は、車両の前後方向の動きを押さえ、左右方向には横圧を緩和する余裕をもたせ、上下方向には緩衝作用が働くような特性が要求される。従来の防振支持装置には、軸箱守方式や軸はり方式、板ばね方式、リンクアーム方式、ゴム方式など種々の方式がある。
【０００３】
例えば、図５に示すように、軸箱７０と台車枠８０との間にコイルばね９０を設置するとともに、軸箱７０に突設された支軸７０ａに固定された内筒金具１０と、内筒金具１０の外側に距離を隔てて同軸状に配置され台車枠８０側に固定される筒状ケース金具２０と、内筒金具１０と筒状ケース金具２０との間に配置された円筒状のロールゴム３０とからなる防振装置を併設したものが知られている。この場合には、大部分の荷重をコイルばね９０で負担し、上下方向の振動をロールゴム３０の転がり変形によって減衰させるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記防振装置に用いられるロールゴム３０は、減衰性を確保するため動ばね定数が大きくなっている。しかし、動ばね定数が大きいと、車両の走行中に、車輪の芯振れなどによって発生する８〜２０Ｈｚのびびり振動などを有効に低減させることができず、乗客の乗り心地が悪化する原因となる。
【０００５】
本発明は上記実状に鑑み案出されたものであり、低動ばね化及び高減衰化を図り得る鉄道車両用防振装置を提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、軸箱に突設された支軸に固定される内筒金具と、該内筒金具の外側に距離を隔てて同軸状に配置され台車枠側に固定される筒状ケース金具と、前記内筒金具と前記筒状ケース金具との間の一端側に配置されたゴムブッシュと、前記内筒金具と前記筒状ケース金具との間の他端側に配置され前記ゴムブッシュとの間に液体が封入された液体封入室を形成するダイヤフラムと、前記内筒金具の外周との間に間隔部を形成して前記筒状ケース金具の内周に固定保持され、前記液体封入室を主液室と副液室とに仕切るとともに前記主液室と前記副液室とを連通するオリフィス通路を有する環状の仕切部材と、該仕切部材の内周端部と前記内筒金具とに両端が固定保持され、前記主液室を径方向外側に位置し前記オリフィス通路を介して前記副液室と連通する外側主液室と径方向内側に位置し前記間隔部を介して前記副液室と連通する内側主液室とに仕切る仕切ゴム壁と、から構成されているという手段を採用している。
【０００７】
この手段によれば、内筒金具と筒状ケース金具との間に軸方向の振動が入力すると、内筒金具と筒状ケース金具とが軸方向に相対変位し、その相対変位による荷重がゴムブッシュにせん断方向に作用する。これにより、ゴムブッシュの低動ばね化された柔らかいばね特性が発揮される。
そして、内筒金具と筒状ケース金具とが軸方向に相対変位すると、主液室及び副液室の容積変化に伴って、両液室内の液体がオリフィス通路及び仕切部材の内周と内筒金具との間に形成されている間隔部を通って流動する。このとき、オリフィス通路を流動する液体により液柱共振作用が生起し、この液柱共振作用によって軸方向に入力する所定周波数の振動が効果的に減衰され、高減衰化が可能となる。
【０００８】
またこのとき、主液室は、仕切ゴム壁によって外側主液室と内側主液室とに仕切られているため、外側主液室内の液体は内側主液室へひいては仕切部材の内周と内筒金具との間の間隔部を通って副液室へ流動しない。これにより、外側主液室からオリフィス通路を通って副液室へ流動する液体の充分な量が確保されるため、オリフィス通路を流動する液体に基づく液柱共振作用が促進される。
【０００９】
したがって、本発明の鉄道車両用防振装置によれば、低動ばね化及び高減衰化の両方を同時にかつ充分に達成することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ゴムブッシュは、筒状のゴム層及び金属筒が交互に積層されて構成されているという手段を採用している。
【００１０】
この手段によれば、ゴムブッシュの軸方向（せん断方向）の動ばね定数をより低くすることができる。また、各ゴム層のボリュームなどを種々変更することにより、ゴムブッシュの径方向（車両の前後方向及び左右方向）のばね定数の設定を容易に変更することができる。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記仕切ゴム壁は、前記仕切ゴム壁のゴム本体部の中央部に固着されて振動入力時に前記ゴム本体部の過大な弾性変形を規制する金属により形成された拘束部材を有するという手段を採用している。
【００１１】
この手段によれば、振動入力時にゴム本体部の過大な弾性変形が抑制されることにより、外側主液室からオリフィス通路へ流動する液体量の損失が抑制されるため、オリフィス通路を流動する液体に基づく液柱共振作用を効率よく発揮させることができる。また、拘束部材を設けることにより、仕切ゴム壁の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
なお、仕切ゴム壁は、軸方向に圧縮されるときに仕切ゴム壁が積極的に外側主液室側に膨出するように構成しておけば、外側主液室からオリフィス通路へ流動する液体量を更に増大させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態に係る鉄道車両用防振装置の軸方向に沿う断面図であり、図２はその鉄道車両用防振装置に用いられる仕切部材の平面図であり、図３は図２の III−III 線で切断した断面図である。
【００１４】
本実施形態の防振装置は、図１に示すように、内筒金具１と、内筒金具１の外側に距離を隔てて同軸状に配置された筒状ケース金具２と、内筒金具１と筒状ケース金具２との間の一端側に配置されたゴムブッシュ３と、内筒金具１と筒状ケース金具２との間の他端側に配置されゴムブッシュ３との間に液体封入室４５を形成するダイヤフラム４と、筒状ケース金具２の内周に固定保持され液体封入室４５を主液室５５と副液室５６とに仕切るとともに両液室５５、５６を連通するオリフィス通路５３を有する仕切部材５と、仕切部材５と内筒金具１とに両端が固定保持され主液室５５を外側主液室５５ａと内側主液室５５ｂとに仕切る仕切ゴム壁６とを主要素として構成されている。
【００１５】
内筒金具１は、鋼鉄等の金属により円筒状に形成されており、一端側の大径部１１と、大径部１１に段部１２を介して連接された小径部１３とからなる。この内筒金具１は、車両の軸箱に突設された支軸に嵌合固定される。
筒状ケース金具２は、鋼鉄等の金属により略円筒状に形成され、内筒金具１の外側に距離を隔てて同軸状に配置されている。筒状ケース金具２の一端側には、外方に張り出すフランジ部２１が設けられている。このフランジ部２１には、筒状ケース金具１を台車枠側に取付ける際にボルトが螺合されるねじ穴２２が複数箇所に形成されている。
【００１６】
ゴムブッシュ３は、円筒状で径寸法の異なる３個のゴム層３１と円筒状で径寸法の異なる３個の金属筒３２とが交互に積層されて構成されている。このゴムブッシュ３は、最内側に位置するゴム層３１の内周面が内筒金具１の大径部１１の外周面に加硫接着により固着され、最外側に位置する金属筒３２が筒状ケース金具２の開口端部内周に圧入により嵌合固定されている。これにより、ゴムブッシュ３は、内筒金具１と筒状ケース金具２との間の一端側を封止するように取付けられている。
【００１７】
ダイヤフラム４は、リング状のゴム膜４１と、ゴム膜４１の内周端部に接着されたリング状の内側保持金具４２と、ゴム膜４１の外周端部に接着されたリング状の外側保持金具４３とからなる。このダイヤフラム４は、内側保持金具４２が内筒金具１の小径部１３の開口端部外周に圧入により嵌合固定され、外側保持金具４３が筒状ケース金具２のフランジ部２１側の開口端部内周に圧入により嵌合固定されている。これにより、ダイヤフラム４は、内筒金具１と筒状ケース金具２との間の他端側を封止し、ゴムブッシュ３との間に液体封入室４５を形成している。液体封入室４５には、例えば水やアルキレングリコール、シリコンオイル等の非圧縮性の液体Ｌが封入されている。ここでの液体Ｌは、１〜１００ｃｐ程度の低粘度のものが用いられている。
【００１８】
仕切部材５は、図２及び図３に示すように、環状に形成された第１部材５１と、第１部材５１よりも内周径のみが小さい環状に形成されて第１部材５１の一面に接合された第２部材５２とからなる。第１部材５１と第２部材５２との接合面には、周方向に沿って約３／４周する長さの凹溝が対向するように形成されており、この両凹溝によってオリフィス通路５３が形成されている。
【００１９】
オリフィス通路５３の一端側は、第１部材５１に設けられた連通孔５３ａにより第１部材５１の接合面と反対側の面に開口し、その他端側は、第２部材５２に設けられた連通孔５３ｂにより第２部材５２の接合面と反対側の面に開口している。なお、オリフィス通路５３の通路長さと断面積は、低減を目的とする振動の周波数に合わせて適宜設定される。
【００２０】
この仕切部材５は、図１に示すように、筒状ケース金具２のフランジ部２１側の開口端部内周に嵌合され、第２部材５２が当接する筒状ケース金具２の段部と第１部材５１に当接するダイヤフラム４の外側保持金具４３とによって挟持された状態で固定されている。この仕切部材５により、液体封入室４５がゴムブッシュ３側の主液室５５とダイヤフラム４側の副液室５６とに仕切られ、主液室５５と副液室５６はオリフィス通路５３を介して連通されている。
【００２１】
また、仕切部材５の第２部材５２の内周面と、これに対向する内筒金具１の小径部１３の開口端部に取付けられた内側保持金具４２との間には、仕切部材５（筒状ケース金具２）と内筒金具１との径方向の相対変位が許容されるように、所定距離の間隔部５７が形成されている。この間隔部５７によっても主液室５５と副液室５６とが連通している。
【００２２】
仕切ゴム壁６は、略円筒状に形成されたゴム本体部６１と、ゴム本体部６１の一端に接着された保持リング６３と、ゴム本体部６１の中央部に固着されてゴム本体部６１の過大な弾性変形を規制する金属によりリング状に形成された拘束部材６２とからなる。ここでのゴム本体部６１の剛性は、前記ダイヤフラム４の剛性よりも高くなるように設定されている。
【００２３】
この仕切ゴム壁６は、ゴム本体部６１の一端が仕切部材５の第２部材５２の内周端部に固着され、保持リング６３が内筒金具１の段部１２に当接した状態で小径部１３の外周に嵌合固定されることにより取付けられている。この仕切ゴム壁６により、主液室５５は径方向外側の外側主液室５５ａと径方向内側の内側主液室５５ｂとに仕切られている。よって、外側主液室５５ａはオリフィス通路５３を介して副液室５６と連通し、内側主液室５５ｂは間隔部５７を介して副液室５６と連通している。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態の鉄道車両用防振装置は、図４に示すように、軸箱７と台車枠８との間にコイルばね９とともに併設される。この場合、軸箱７の上面には支軸７１が突設されており、コイルばね９は支軸７１の外側に距離を隔てて同軸状となるように軸箱７上のばね座７２に設置される。そして、台車枠８の装着孔８１内に防振装置を挿入し、防振装置のフランジ部２１のねじ穴２２に取付ボルト８３を螺合して、フランジ部２１を台車枠８に固定する。その状態で、防振装置の内筒金具１を軸箱７の支軸７１にクリアランスが無い状態に嵌合して固定する。これにより、台車枠８のばね座８２がコイルばね９の上端に着座した状態となり、取付けが完了する。
【００２５】
このように取付けられた防振装置は、車両の走行中に車輪の芯振れなどによりびびり振動が発生し、防振装置に上下方向の振動が入力すると、内筒金具１と筒状ケース金具２とが軸方向に相対変位し、その相対変位による荷重がゴムブッシュ３にせん断方向に作用する。これにより、ゴムブッシュ３の低動ばね化された柔らかいばね特性が発揮される。
【００２６】
そして、内筒金具１と筒状ケース金具２とが軸方向に相対変位すると、主液室５５及び副液室５６の容積変化に伴って、両液室内５５、５６の液体Ｌがオリフィス通路５３及び仕切部材５の内周と内筒金具１との間に形成されている間隔部５７を通って流動する。このとき、オリフィス通路５５を流動する液体Ｌにより液柱共振作用が生起し、この液柱共振作用によって上下方向に入力する振動が効果的に減衰され、高減衰化が可能となる。
【００２７】
またこのとき、主液室５５は、仕切ゴム壁６によって外側主液室５５ａと内側主液室５５ｂとに仕切られているため、外側主液室５５ａ内の液体Ｌは内側主液室５５ｂへひいては仕切部材５の内周と内筒金具１との間の間隔部５５を通って副液室５６へ流動しない。これにより、外側主液室５５ａからオリフィス通路５３を通って副液室５６へ流動する液体Ｌの充分な量が確保されるため、オリフィス通路５３を流動する液体Ｌに基づく液柱共振作用が促進される。また、仕切ゴム壁６には、拘束部材６２が設けられているため、ゴム本体部６１の過大な弾性変形が抑制されることにより、外側主液室５５ａからオリフィス通路５３へ流動する液体量の損失が抑制され、オリフィス通路５３を流動する液体Ｌに基づく液柱共振作用が効率よく発揮される。
【００２８】
以上のように、本実施形態の鉄道車両用防振装置によれば、内筒金具１と筒状ケース金具２との間に軸方向の振動が入力したときに、ゴムブッシュ３がせん断方向にその荷重を受けるように構成されているため、低動ばね化することができる。また、本実施形態のゴムブッシュ３は、複数のゴム層３１と金属筒３２とが交互に積層されて構成されているため、軸方向（せん断方向）の動ばね定数をより低くすることができる。
【００２９】
そして、本実施形態の鉄道車両用防振装置は、オリフィス通路５３を流動する液体Ｌにより生起する液柱共振作用を利用して、軸方向に入力する所定周波数の振動を効果的に減衰させるように構成されているため、高減衰を得ることができる。したがって、低動ばね化及び高減衰化の両方を同時にかつ充分に達成することができる。
【００３０】
また、主液室５５は、仕切ゴム壁６によって外側主液室５５ａと内側主液室５５ｂとに仕切られているため、外側主液室５５ａからオリフィス通路５３へ流動する液体Ｌの充分な量を確保することができ、オリフィス通路５３を流動する液体Ｌに基づく液柱共振作用を促進させることができる。なお、主液室５５に仕切ゴム壁６が設けられていない場合には、通常、仕切部材５と内筒金具１との径方向の相対変位を許容するために設けられる間隔部５７の断面積の方がオリフィス通路５３の断面積よりも大きくなるため、オリフィス通路５３へ流動する液体Ｌの量を充分に確保することができなくなる。
【００３１】
そして、本実施形態の仕切ゴム壁６は、ゴム本体部６１の過大な弾性変形を規制する拘束部材６２を有するため、外側主液室５５ａからオリフィス通路５３へ流動する液体量の損失を抑制して、オリフィス通路５３を流動する液体Ｌに基づく液柱共振作用を効率よく発揮させることができる。また、仕切ゴム壁６の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両用防振装置の軸方向に沿う断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る鉄道車両用防振装置に用いられる仕切部材の平面図である。
【図３】図２の III−III 線で切断した断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る鉄道車両用防振装置の取付け状態を示す断面図である。
【図５】従来の鉄道車両用防振装置の取付け状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０…内筒金具      ２、２０…筒状ケース金具
３、３０…ゴムブッシュ      ４…ダイヤフラム      ５…仕切部材
６…仕切ゴム壁      ７、７０…軸箱      ８、８０…台車枠
９、９０…コイルばね      １１…大径部      １２…段部
１３…小径部      ２１…フランジ部      ２２…ねじ穴
３１…ゴム層      ３２…金属筒      ４１…ゴム膜
４２…内側保持金具      ４３…外側保持金具      ４５…液体封入室
５１…第１部材      ５２…第２部材      ５３…オリフィス通路
５３ａ、５３ｂ…連通孔      ５５…主液室      ５５ａ…外側主液室
５５ｂ…内側主液室      ５６…副液室      ５７…間隔部
６１…ゴム本体部      ６２…拘束部材      ６３…保持リング
５５ａ…外側主液室      ５５ｂ…内側主液室
７０ａ、７１…支軸      ７２、８２…ばね座      ８３…取付ボルト
【図１】
0003827120.tif 000002
【図２】
0003827120.tif 000003
【図３】
0003827120.tif 000004
【図４】
0003827120.tif 000005
【図５】
0003827120.tif 000006