JP2015040616A - 走行車両用弾性ブッシュ - Google Patents
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Abstract
【課題】中心軸の軸心方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率を任意又は極力任意に設定できるようにして、要求される剛性比率を備えることが可能な走行車両用弾性ブッシュを提供する。
【解決手段】左右向きの軸心Pを有する中心軸7と、中心軸7の径外側に周設される外側部材11と、中心軸7と外側部材11との間に介装される弾性材10とを有してなる走行車両用弾性ブッシュにおいて、外側部材11における弾性材10に外嵌する部分は、外側部材11の軸心Pに沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように軸心Pに対して傾く傾斜内周面12を有し、かつ、中心軸7における弾性材10に内嵌する部分は、軸心Pに対して傾斜内周面12と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面13を有するとともに、弾性材10は、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14を有している。
【選択図】図1
【解決手段】左右向きの軸心Pを有する中心軸7と、中心軸7の径外側に周設される外側部材11と、中心軸7と外側部材11との間に介装される弾性材10とを有してなる走行車両用弾性ブッシュにおいて、外側部材11における弾性材10に外嵌する部分は、外側部材11の軸心Pに沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように軸心Pに対して傾く傾斜内周面12を有し、かつ、中心軸7における弾性材10に内嵌する部分は、軸心Pに対して傾斜内周面12と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面13を有するとともに、弾性材10は、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14を有している。
【選択図】図1
Description
本発明は、鉄道台車の軸はり装置などに好適な走行車両用弾性ブッシュに係り、詳しくは、車両進行方向に対して交差する方向の軸心を有する中心軸と、中心軸の径外側に周設される外側部材と、中心軸と外側部材との間に介装される弾性材とを有してなる走行車両用弾性ブッシュに関するものである。
例えば、軸はり装置は、軸はりの一端部に設けられた筒状ハウジング部に車両進行方向に対して直角な中心軸と、この中心軸の外周に配置し固着されたゴムなどによる略筒状弾性体と、この略筒状弾性体の外周面を覆うように固着された外側部材としての外筒とを備えてなる走行車両用弾性ブッシュを嵌合固定するとともに、走行車両用弾性ブッシュの中心軸を台車フレームに回転不能に固定している。
上述の構造により、走行車両用弾性ブッシュの略筒状弾性体の弾性作用により、軸はりの中心軸回りの回転運動を許容しながら、軸はりと台車フレームとの連結部位の振動及び衝撃を吸収するという防振機能を発揮することができる。このような技術としては、例えば、特許文献1や特許文献2において開示されたものが知られている。
特許文献1のものでは、その図6に示されるように、ねじり棒(8)に外嵌される内筒(符記無し)と、側梁(2)に内嵌される外筒(符記無し)と、これら内外筒の間に介装されるリング状の弾性層(ゴムブッシュ:9)とにより弾性ブッシュが構成されている。
特許文献1のものでは、その図6に示されるように、ねじり棒(8)に外嵌される内筒(符記無し)と、側梁(2)に内嵌される外筒(符記無し)と、これら内外筒の間に介装されるリング状の弾性層(ゴムブッシュ:9)とにより弾性ブッシュが構成されている。
走行車両用弾性ブッシュには、車両の加減速や曲線走行に伴う遠心力、或いは横揺れなど、種々の力が作用するので、軸心方向及び径方向のいずれの方向にも大なる荷重が作用することを想定した設計が必要とされる。
一例として、制動による減速時における大なる荷重が作用することに重点を置いた性能の走行車両用弾性ブッシュとする場合には、その大なる荷重を受けながら良好な耐久性を得るために、略筒状弾性体を予め径方向に圧縮させた状態で装備する予圧縮手段を採ることがある。
一例として、制動による減速時における大なる荷重が作用することに重点を置いた性能の走行車両用弾性ブッシュとする場合には、その大なる荷重を受けながら良好な耐久性を得るために、略筒状弾性体を予め径方向に圧縮させた状態で装備する予圧縮手段を採ることがある。
即ち、特許文献2において前述の予圧縮手段を採る場合には、略筒状弾性体(10)の径方向厚みを幾分大きい値にしておき、ボルト(9)締結により半割り基体ケース(4B)と半割り先端ケース(4A)とによる嵌合穴(5)に、略筒状弾性体(10)を圧縮させた状態で組付けることが可能である。
走行車両用弾性ブッシュが前述の軸はり装置に使用される場合、中心軸の軸心方向の剛性(又はバネ定数)と径方向の剛性(又はバネ定数)との比率、即ち、剛性比率は、走行車両の種類や仕様によっては2倍程度(約1〜3倍)の低い剛性比率(軸心方向の剛性が高いもの)が要求されることがある。
特許文献1に示される単純な円筒形状の弾性層を有する弾性ブッシュでは、構造上、前述の軸心方向の剛性(車両進行方向に対する左右方向の剛性)を高くすることはできず、せいぜい5〜20倍の範囲の剛性比率に止まる。
特許文献1に示される単純な円筒形状の弾性層を有する弾性ブッシュでは、構造上、前述の軸心方向の剛性(車両進行方向に対する左右方向の剛性)を高くすることはできず、せいぜい5〜20倍の範囲の剛性比率に止まる。
一方、特許文献2に示される構造のもの、即ち、左右に回り込むゴム層を有し、径方向に予圧縮可能な構成を採る弾性ブッシュでは、特許文献1のものに比べて剛性比率を多少は改善できる利点がある。しかしながら、2倍程度という低い剛性比率を実現するには至らないものであった。
そのため、従来の弾性ブッシュでは、軸心方向の剛性に若干の不足が生じるなど、要求される低い剛性比率を十分満足できるものに設定することが困難な場合が多かった。このように、前述した低い剛性比率の特性を持つ走行車両用弾性ブッシュを実現させるには、さらなる改善の余地が残されているものであった。
そのため、従来の弾性ブッシュでは、軸心方向の剛性に若干の不足が生じるなど、要求される低い剛性比率を十分満足できるものに設定することが困難な場合が多かった。このように、前述した低い剛性比率の特性を持つ走行車両用弾性ブッシュを実現させるには、さらなる改善の余地が残されているものであった。
本発明の目的は、更なる構造工夫を行うことにより、中心軸の軸心方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率をより低く設定できるようにして、要求される低い剛性比率にも対応可能となるように改善された走行車両用弾性ブッシュを提供する点にある。
請求項1に係る発明は、車両進行方向に対して交差する方向の軸心Pを有する中心軸7と、前記中心軸7の径外側に周設される外側部材11と、前記中心軸7と前記外側部材11との間に介装される弾性材10とを有してなる走行車両用弾性ブッシュにおいて、
前記外側部材11における前記弾性材10に外嵌する部分は、前記外側部材11の前記軸心Pに沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように前記軸心Pに対して傾く傾斜内周面12を有し、かつ、前記中心軸7における前記弾性材10に内嵌する部分は、前記軸心Pに対して前記傾斜内周面12と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面13を有するとともに、
前記弾性材10は、前記傾斜内周面12と前記傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14を有していることを特徴とするものである。
前記外側部材11における前記弾性材10に外嵌する部分は、前記外側部材11の前記軸心Pに沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように前記軸心Pに対して傾く傾斜内周面12を有し、かつ、前記中心軸7における前記弾性材10に内嵌する部分は、前記軸心Pに対して前記傾斜内周面12と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面13を有するとともに、
前記弾性材10は、前記傾斜内周面12と前記傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14を有していることを特徴とするものである。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、
前記傾斜内周面12が、前記外側部材11における前記軸心P方向での両端側部分のそれぞれに形成され、前記被圧縮部14を有する前記弾性材10及び前記傾斜外周面13はそれぞれの前記傾斜内周面12毎に設けられていることを特徴とするものである。
前記傾斜内周面12が、前記外側部材11における前記軸心P方向での両端側部分のそれぞれに形成され、前記被圧縮部14を有する前記弾性材10及び前記傾斜外周面13はそれぞれの前記傾斜内周面12毎に設けられていることを特徴とするものである。
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、
それぞれの前記被圧縮部14,14は、互いに接近する方向及び前記軸心Pに関して縮径する方向の双方に圧縮された状態で装備されていることを特徴とするものである。
それぞれの前記被圧縮部14,14は、互いに接近する方向及び前記軸心Pに関して縮径する方向の双方に圧縮された状態で装備されていることを特徴とするものである。
請求項4に係る発明は、請求項2又は3に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、前記外側部材11は、前記傾斜内周面12を有して前記軸心P方向の両側に形成される端側筒部11Aと、前記軸心Pと平行な内周面11bを有して前記端側筒部11Aどうしの間に形成される中間筒部11Bと、を備える筒状体で構成されていることを特徴とするものである。
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、
前記中心軸7は、一方の前記傾斜外周面13を備える第1分割軸部7Aと、他方の前記傾斜外周面13を備える第2分割軸部7Bとの一体化により構成されており、
前記被圧縮部14は、前記弾性材10が前記外側部材11に内嵌された状態における前記第1分割軸部7Aと前記第2分割軸部7Bとを一体化するために前記軸心P方向で相対接近移動させることにより形成されていることを特徴とするものである。
前記中心軸7は、一方の前記傾斜外周面13を備える第1分割軸部7Aと、他方の前記傾斜外周面13を備える第2分割軸部7Bとの一体化により構成されており、
前記被圧縮部14は、前記弾性材10が前記外側部材11に内嵌された状態における前記第1分割軸部7Aと前記第2分割軸部7Bとを一体化するために前記軸心P方向で相対接近移動させることにより形成されていることを特徴とするものである。
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、
前記中心軸7は、前記第1分割軸部7Aと前記第2分割軸部7Bとが、それらの何れか一方7Aに形成されている凸部15と何れか他方7Bに形成されているの凹部16との圧入により一体化されることで構成されていることを特徴とするものである。
前記中心軸7は、前記第1分割軸部7Aと前記第2分割軸部7Bとが、それらの何れか一方7Aに形成されている凸部15と何れか他方7Bに形成されているの凹部16との圧入により一体化されることで構成されていることを特徴とするものである。
請求項7に係る発明は、請求項2〜6の何れか一項に記載の走行車両用弾性ブッシュにおいて、
前記弾性材10は、前記中間筒部11Bの径内側に位置する箇所を前記軸心Pに関する周溝状に欠如させた形状とされていることを特徴とするものである。
前記弾性材10は、前記中間筒部11Bの径内側に位置する箇所を前記軸心Pに関する周溝状に欠如させた形状とされていることを特徴とするものである。
請求項1の発明によれば、弾性材の被圧縮部が、傾斜内周面と傾斜外周面との間にて圧縮(予圧縮)されているから、傾斜内周面や傾斜外周面の傾斜角度やその圧縮量などの条件を適宜に設定することが可能になる。それにより、被圧縮部における中心軸の軸心方向の剛性(又はバネ定数)に対する径方向の剛性(又はバネ定数)の剛性比率を従来よりも低く設定することが可能になる。
また、弾性材は予圧縮されているので、外部からの入力により弾性材が変形する状態での歪を軽減させることが可能であり、ひいては耐久性向上も可能になる。
その結果、中心軸及び外側部材それぞれのテーパ面で弾性材を挟んで予圧縮する構造を採る工夫により、中心軸の軸心方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率をより低く設定できるようにして、要求される低い剛性比率にも対応可能となるように改善された走行車両用弾性ブッシュを提供することができる。
また、弾性材は予圧縮されているので、外部からの入力により弾性材が変形する状態での歪を軽減させることが可能であり、ひいては耐久性向上も可能になる。
その結果、中心軸及び外側部材それぞれのテーパ面で弾性材を挟んで予圧縮する構造を採る工夫により、中心軸の軸心方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率をより低く設定できるようにして、要求される低い剛性比率にも対応可能となるように改善された走行車両用弾性ブッシュを提供することができる。
請求項2の発明によれば、傾斜内周面と傾斜外周面とで圧縮される被圧縮部が軸心方向での両端側部分のそれぞれに一対装備される構成であるから、径方向の圧縮だけでなく、軸心方向の圧縮に関しても無理なく強度バランスの取れた状態とすることができ、安定して性能が発揮できる利点がある。
例えば、請求項3のように、それぞれの被圧縮部を縮径する方向だけでなく、互いに接近する方向にも圧縮される構成とすれば、一対の被圧縮部それぞれの軸心方向の反力どうしが打ち消されるようになり、軸心方向の荷重を受ける構造を別途設ける必要がなく、合理的でバランスの取れた構造の走行車両用弾性ブッシュを提供することができる。
例えば、請求項3のように、それぞれの被圧縮部を縮径する方向だけでなく、互いに接近する方向にも圧縮される構成とすれば、一対の被圧縮部それぞれの軸心方向の反力どうしが打ち消されるようになり、軸心方向の荷重を受ける構造を別途設ける必要がなく、合理的でバランスの取れた構造の走行車両用弾性ブッシュを提供することができる。
請求項4の発明によれば、左右方向で中央部に形成される中間筒部の径を、傾斜内周面を備える端側筒部の径よりも小さくすることが可能であり、下記のような効果が得られる。
例えば、金属塊や鋳金の機械加工により外径が一定の外側部材とする場合は、左右の端側筒部よりも内径が小さくなる中間筒部の径方向厚みが端部筒部の厚みよりも明確に大となる厚肉部が形成されるから(図1を参照)、その厚肉部の存在により強度に優れる外側部材を無理なく実現させることが可能になる。
また、鋼板を丸めてプレスすることで外側部材を形成する場合には、左右の端側筒部に比べて左右中央部が内外径共に小となる径不均一な筒状体になる。故に、外側部材に外嵌される部分であるハウジングなどにおける孔や穴を、外側部材と同様の径不均一な形状とすれば、その凹凸嵌合によって軸心方向への確実な抜け止め作用が発揮される。
例えば、金属塊や鋳金の機械加工により外径が一定の外側部材とする場合は、左右の端側筒部よりも内径が小さくなる中間筒部の径方向厚みが端部筒部の厚みよりも明確に大となる厚肉部が形成されるから(図1を参照)、その厚肉部の存在により強度に優れる外側部材を無理なく実現させることが可能になる。
また、鋼板を丸めてプレスすることで外側部材を形成する場合には、左右の端側筒部に比べて左右中央部が内外径共に小となる径不均一な筒状体になる。故に、外側部材に外嵌される部分であるハウジングなどにおける孔や穴を、外側部材と同様の径不均一な形状とすれば、その凹凸嵌合によって軸心方向への確実な抜け止め作用が発揮される。
この場合、請求項5のように、第1分割軸部と第2分割軸部とを軸心方向において相対接近移動させての一体化で中心軸とする構成を採れば、その一体化による中心軸の製作工程を行うだけで弾性材を圧縮して被圧縮部を形成しながら、所期する形状のものを構成することができるので、合理的であり、かつ、生産性に優れる利点がある。
請求項6の発明によれば、第1分割軸部と第2分割軸部とを軸心方向に相対接近移動させて凸部と凹部とを圧入すれば、第1分割軸部と第2分割軸部とを一体化して中心軸7を構成することと、被圧縮部を形成することとが行える。
従って、第1分割軸部と第2分割軸部とを近づけて圧入させるという、単純で簡単な作製手段としながら、請求項5の発明による作用効果を得ることができる利点がある。
従って、第1分割軸部と第2分割軸部とを近づけて圧入させるという、単純で簡単な作製手段としながら、請求項5の発明による作用効果を得ることができる利点がある。
請求項7の発明によれば、弾性材はその左右中央部分を周溝状に欠如させた形状であるから、実使用時などにおける外部から入力が加えられた状態では、左右の被圧縮部それぞれが互いの干渉無く又は少なく変位挙動することが可能になる。その結果、懸架作用や防振作用などの機能を安定して発揮可能な走行車両用弾性ブッシュを提供することができる。
以下に、本発明による走行車両用弾性ブッシュ(以下、「弾性ブッシュ」と略称する)の実施の形態を、鉄道車両の軸はり装置などに適用したものとして図面を参照しながら説明する。
〔実施形態1〕
図3に鉄道車両の軸はり装置の概略が示されており、1は車軸、2は軸箱部、3は軸はり、4はハウジング部、5は車軸1に取付けられる車輪、6は弾性ブッシュ(防振ブッシュ)、8は台車フレームである。
軸はり3は、車軸1を支持する軸箱部2から車両進行方向(矢印Y方向)に向けて延設され、その軸はり3の一端部に形成される筒状のハウジング部4に弾性ブッシュ6が嵌装されている。8Aは、弾性ブッシュ6の中心軸7を支持する二股状の支持ブラケットであり、台車フレーム8から下向きに突出形成されている。
図3に鉄道車両の軸はり装置の概略が示されており、1は車軸、2は軸箱部、3は軸はり、4はハウジング部、5は車軸1に取付けられる車輪、6は弾性ブッシュ(防振ブッシュ)、8は台車フレームである。
軸はり3は、車軸1を支持する軸箱部2から車両進行方向(矢印Y方向)に向けて延設され、その軸はり3の一端部に形成される筒状のハウジング部4に弾性ブッシュ6が嵌装されている。8Aは、弾性ブッシュ6の中心軸7を支持する二股状の支持ブラケットであり、台車フレーム8から下向きに突出形成されている。
図3〜図5に示すように、ハウジング部4の嵌合孔4H内に弾性ブッシュ6の外側部材11が嵌合固定され、図示は省略するが、弾性ブッシュ6における中心軸7の両端部が、ボルト止め手段などによって支持ブラケット8Aに回転不能に支持されている。
このような構造により、軸はり3が中心軸7の軸心P回りに揺動移動可能であるとともに、軸はり3と台車フレーム8との連結部位の振動及び衝撃を吸収できうるように構成されている。
このような構造により、軸はり3が中心軸7の軸心P回りに揺動移動可能であるとともに、軸はり3と台車フレーム8との連結部位の振動及び衝撃を吸収できうるように構成されている。
ハウジング部4は、図4に示すように、車両進行方向Yにて前後2分割された半割形式の構造体である。先端側の半割体4Aは、軸はり3に一体形成されている基端側の半割体4Bにボルト9を用いて取付けられている。このように、ボルト9を用いての半割り構造のハウジング部4とすれば、外側部材11が単なる円筒状のものばかりでなく、例えば、球面状の外周面を持つものなど、外径が一定でない形状の外側部材11を無理なく良好にハウジング部4に挿入して固定させることができる。
弾性ブッシュ6は、図1,図2、及び図3,4に示すように、車両進行方向Yに対して交差する方向の軸心Pを有する中心軸7と、中心軸7の径外側に周設される略円筒状の外側部材11と、中心軸7と外側部材11との間に介装される弾性材10とを有して構成されている。
この弾性ブッシュ6は、軸心Pに沿っての2分割構造の中心軸7と、略三角形の断面形状を持つ金属製で筒状の外側部材11と、組付け前には外側部材11の左右の傾斜内周面12に一体化されている左右セパレート状の弾性材10とから成る。第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを圧入して中心軸7とすることにより、弾性材10が予め圧縮された予圧縮状態で組み付けられて弾性ブッシュ6となるように構成されている。
この弾性ブッシュ6は、軸心Pに沿っての2分割構造の中心軸7と、略三角形の断面形状を持つ金属製で筒状の外側部材11と、組付け前には外側部材11の左右の傾斜内周面12に一体化されている左右セパレート状の弾性材10とから成る。第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを圧入して中心軸7とすることにより、弾性材10が予め圧縮された予圧縮状態で組み付けられて弾性ブッシュ6となるように構成されている。
中心軸7は、図1,図2に示すように、左右対称形状である弾性ブッシュ6のセンター線Cに関して左側に位置する一方の傾斜外周面13を備える第1分割軸部7Aと、センター線Cに関して右側に位置する他方の傾斜外周面13を備える第2分割軸部7Bとの一体化により構成されている。
各分割軸部7A,7Bは、ボルト相通用などのための取付孔7hを備えて断面が小判型形状を呈する左右で端の取付部7a、軸心P方向でセンター線Cに行くほど径が小となるテーパ角度が施されている左右中心側の傾斜外周面13、及び、傾斜外周面13の最大径よりも大径のフランジ部7bを備えている。各傾斜外周面13は円錐面である。
第1分割軸部7Aは、傾斜外周面13の最小径部位に続く垂直壁面7cと、その垂直壁面7cから軸心P方向に突出する円柱状の凸部15とを有している。
第2分割軸部7Bは、傾斜外周面13の最小径部位に続く垂直壁面7dと、その垂直壁面7dから軸心P方向に凹んだ円形穴状の凹部16とを有している。凸部15は凹部16へ圧入可能である。
各分割軸部7A,7Bは、ボルト相通用などのための取付孔7hを備えて断面が小判型形状を呈する左右で端の取付部7a、軸心P方向でセンター線Cに行くほど径が小となるテーパ角度が施されている左右中心側の傾斜外周面13、及び、傾斜外周面13の最大径よりも大径のフランジ部7bを備えている。各傾斜外周面13は円錐面である。
第1分割軸部7Aは、傾斜外周面13の最小径部位に続く垂直壁面7cと、その垂直壁面7cから軸心P方向に突出する円柱状の凸部15とを有している。
第2分割軸部7Bは、傾斜外周面13の最小径部位に続く垂直壁面7dと、その垂直壁面7dから軸心P方向に凹んだ円形穴状の凹部16とを有している。凸部15は凹部16へ圧入可能である。
外側部材11は、図1,図2に示すように、左右端の大径内周面11aと、これに続く傾斜内周面12とを有して軸心P方向の左右両側に形成される端側筒部11A,11Aと、軸心Pと平行な小径内周面11bを有して左右の端側筒部11A,11Aどうしの間に形成される中間筒部11Bと、を備える金属製などの筒状体で構成されている。外側部材11の軸心P方向の切断面の形状は、図1に示すように、V字状内周面を有する略三角形状を呈している。
弾性材10は、図1,図2に示すように、環状で左右一対の傾斜内嵌部10A,10Aと、左右中央の空隙部10Bとを有するとともに、各傾斜内嵌部10Aの内周側に金属製の中間輪17を一体に備える複合構造体に構成されている。空隙部10Bには、型成形都合や中間筒部11Bの防錆上の点から、中間筒部11Bの内周側を覆って一対の傾斜内嵌部10A,10Aを繋ぐ薄肉状ゴムの環状膜部10bが形成されているのが好ましいが、この環状膜部10bは無くてもよい。
鋼板プレス製の中間輪17は、傾斜内嵌部10Aに加硫接着又は接着剤にて一体化される傾斜本体17Aと、センター線Cに沿う側周部17Bとを有して構成されている。
鋼板プレス製の中間輪17は、傾斜内嵌部10Aに加硫接着又は接着剤にて一体化される傾斜本体17Aと、センター線Cに沿う側周部17Bとを有して構成されている。
組付け状態(図1の状態)では、傾斜本体17Aは傾斜外周面13に隙間なく外嵌され、かつ、側周部17Bは垂直壁面7c(7d)に当接するように形状設定されるとともに、弾性材10は、その傾斜内嵌部10Aが、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14に構成されている。
より詳しく言うと、傾斜内嵌部10Aとは、弾性ブッシュ6としての組付け前の状態を指し、組付け後は傾斜内嵌部10Aが傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮(予圧縮)されて被圧縮部14となる。
より詳しく言うと、傾斜内嵌部10Aとは、弾性ブッシュ6としての組付け前の状態を指し、組付け後は傾斜内嵌部10Aが傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮(予圧縮)されて被圧縮部14となる。
組付け状態(図1の状態)では、弾性ブッシュ6の組付け状態は、凸部15と凹部16とが圧入嵌合され、かつ、左右の側周部17B,17Bどうしが当接した状態であり、その当接面がセンター線Cになるように設定されている。弾性材10と外側部材11とも、加硫接着又は接着剤にて一体化されている。
また、組付け状態では、中心軸7の左右のフランジ部7b,7bの幅と、外側部材11の幅とは等しくなるように設定されている。傾斜内周面12と傾斜本体17Aと傾斜外周面13との対応する三者は、軸心Pに対して互い等しい角度で傾いているが、互いに等しくなくても良い。
また、組付け状態では、中心軸7の左右のフランジ部7b,7bの幅と、外側部材11の幅とは等しくなるように設定されている。傾斜内周面12と傾斜本体17Aと傾斜外周面13との対応する三者は、軸心Pに対して互い等しい角度で傾いているが、互いに等しくなくても良い。
次に、弾性ブッシュ6の製造方法(作り方)について説明する。実施形態1による弾性ブッシュ6は、中心軸7を除いてセンター線Cに関して左右対称形状のものであり、中心軸7の組み付けに明確な特徴を有している。
まず、図2(a)に示すように、各傾斜内周面12のそれぞれに対応する傾斜内嵌部10Aが、かつ、小径内周面11bに環状膜部10bが加硫接着又は接着剤により、中間輪17,17を有する弾性材10と外側部材11とが一体化されているものと、第1分割軸部7Aと、第2分割軸部7Bとを用意する。
そして、第1分割軸部7Aを軸心P方向に移動してその傾斜外周面13を左側の中間輪17にあてがう(軽く当接する)とともに、第2分割軸部7Bを軸心P方向に移動してその傾斜外周面13を右側の中間輪17にあてがう(軽く当接する)セット工程aを行う。
まず、図2(a)に示すように、各傾斜内周面12のそれぞれに対応する傾斜内嵌部10Aが、かつ、小径内周面11bに環状膜部10bが加硫接着又は接着剤により、中間輪17,17を有する弾性材10と外側部材11とが一体化されているものと、第1分割軸部7Aと、第2分割軸部7Bとを用意する。
そして、第1分割軸部7Aを軸心P方向に移動してその傾斜外周面13を左側の中間輪17にあてがう(軽く当接する)とともに、第2分割軸部7Bを軸心P方向に移動してその傾斜外周面13を右側の中間輪17にあてがう(軽く当接する)セット工程aを行う。
図2(a)は、第2分割軸部7Bを、対応する傾斜外周面13に当接させるべく軸心P方向に移動させている途中の状態を描いてある。
このセット工程aにおける傾斜外周面13と中間輪17とが軽く当接する状態では、図2(a)の紙面左側に示すように、軸心P方向における中間輪17の最外端(フランジ部7bの内側の垂壁面)の位置は、外側部材11の最外端の位置よりも外側に張り出た状態になっている。勿論、フランジ部7bは、軸心P方向において外側部材11よりも外側に位置している。
このセット工程aにおける傾斜外周面13と中間輪17とが軽く当接する状態では、図2(a)の紙面左側に示すように、軸心P方向における中間輪17の最外端(フランジ部7bの内側の垂壁面)の位置は、外側部材11の最外端の位置よりも外側に張り出た状態になっている。勿論、フランジ部7bは、軸心P方向において外側部材11よりも外側に位置している。
そして、図2(b)に示すように、セット工程aの後に、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを互いに近づく方向に相対強制移動させ、凸部15と凹部16とを圧入嵌合させる圧縮工程bを行う。この圧縮工程bは、左右の側周部17B,17Bどうしが当接した時点で終了するのであり、その状態では、凸部15の先端面15aと凹部16の底面16aとの間には軸心P方向で隙間が空くように設定されている。
つまり、圧縮工程bでは、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを一体化すべく軸心P方向に相対接近移動させることにより、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間で傾斜内嵌部10Aを圧縮させながら弾性材10に中心軸7を内装する。
つまり、圧縮工程bでは、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを一体化すべく軸心P方向に相対接近移動させることにより、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間で傾斜内嵌部10Aを圧縮させながら弾性材10に中心軸7を内装する。
自然状態における弾性材10の全幅Dが、圧縮工程bにより図2(a),(b)に示すように、全幅dに縮小されるので、傾斜内嵌部10Aの予圧縮でなる被圧縮部14の軸心P方向でのみかけの圧縮量eは、e=(D−d)/2である。しかしながら、傾斜内嵌部10Aは傾斜内周面12と傾斜外周面13とで軸心P方向に圧縮されるので、実際には軸心P方向だけでなく、軸心Pに対する径方向にも圧縮されるようになる。なお、軸心P方向とその径方向との圧縮比率は、傾斜内周面12の軸心Pに対する傾斜角度や傾斜外周面13の軸心Pに対する傾斜角度に依存される。
このように、セット工程a及び圧縮工程bにより、凸部15と凹部16とが強固に圧入されて図2(b)に示される組付状態に保持され、左右一対の被圧縮部14,14を有する弾性ブッシュ6が作製される。空隙部10Bは、圧縮工程bによりその左右幅が自然状態の場合〔図2(a)参照〕に比べて縮小されてはいるが、中間筒部11Bの径内側に位置する箇所を軸心Pに関する周溝状に欠如された(削いだような)形状とされている。
〔第2実施形態〕
図7に示すように、空隙部10Bの存在しない弾性材10を用いる弾性ブッシュ6でも良い。例えば、図7(a)に示すように、自然状態において左右の側周部17B,17Bどうしの間にもゴム等による弾性材料が充填されることで中間弾性部10Cを有する弾性材10である。この場合は、図7(b)に示されるように、凸部15の先端面15aと凹部16の底面16aとの当接により、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとの圧入が終了し、弾性ブッシュ6の組付け状態が得られる。
図7に示すように、空隙部10Bの存在しない弾性材10を用いる弾性ブッシュ6でも良い。例えば、図7(a)に示すように、自然状態において左右の側周部17B,17Bどうしの間にもゴム等による弾性材料が充填されることで中間弾性部10Cを有する弾性材10である。この場合は、図7(b)に示されるように、凸部15の先端面15aと凹部16の底面16aとの当接により、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとの圧入が終了し、弾性ブッシュ6の組付け状態が得られる。
図7(a)に示すように、凸部15の外径と側周部17B(弾性材10)の内径とには明確な差を付けて、径方向に明確な環状の間隙部18を設けている。これは、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとで弾性材10が左右方向に圧縮されることで中間弾性部10Cも左右に圧縮されるが、その際、図7(b)に示すように、中間弾性部10Cが径内側に弾性変形して形成される張出し部10cを許容するための空間部である。なお、図7においては、図1,2などに示される実施形態1による弾性ブッシュ6に対応する箇所には対応する符号を付け、その説明は割愛するものとする。
〔別実施例〕
弾性ブッシュ6の他の使用例としては、図6に示すように、牽引リンク20の端部に装備されるものでも良い。
牽引リンク20は、鉄道車両である車体フレーム21に支持される牽引枠22と、台車枠23の一対の主支持枠24,24のうちの一方と、に亘って架設連結される単一のトルク受け部材として構成されている。
弾性ブッシュ6の他の使用例としては、図6に示すように、牽引リンク20の端部に装備されるものでも良い。
牽引リンク20は、鉄道車両である車体フレーム21に支持される牽引枠22と、台車枠23の一対の主支持枠24,24のうちの一方と、に亘って架設連結される単一のトルク受け部材として構成されている。
牽引枠22は、車体フレーム21にボルト止めされるフランジ22Aを有して垂設される状態で、牽引リンク20を跨ぐ二股下端部22a,22aを備える金属製の部材に形成されている。牽引リンク20のそれぞれの中心軸7,7の一方は二股下端部22aにボルト止めされ、もう一方は主支持枠24から突設される二股状ステー24aにボルト止めされている。
牽引リンク20は、鋼管材で形成される牽引部材20Aと、牽引部材20Aの両端それぞれに溶着一体化される金属製の筒ボス20B,20Bとから構成されており、各筒ボス20B,20Bのそれぞれに外側部材11が内嵌される状態で弾性ブッシュ6が装備されている。この場合、図示は省略するが、各筒ボス20Bは、図4に示すハウジング部4のような半割りボルト止め構造を採っても良い。
〔その他の別実施例〕
図示は省略するが、圧入以外の手段により、中心軸7を形成することもできる。例えば、凸部15の外周に雄ネジを形成し、かつ、凹部16の内周に雌ネジを形成し、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを相対回動させるなどして、それら雄ネジと雌ネジとの螺合による軸心P方向の螺進により、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを一体化して中心軸7とすることが可能である。
図示は省略するが、圧入以外の手段により、中心軸7を形成することもできる。例えば、凸部15の外周に雄ネジを形成し、かつ、凹部16の内周に雌ネジを形成し、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを相対回動させるなどして、それら雄ネジと雌ネジとの螺合による軸心P方向の螺進により、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを一体化して中心軸7とすることが可能である。
以上説明したように、本発明による弾性ブッシュ6は、外側部材11における弾性材10に外嵌する部分は、外側部材11の軸心Pに沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように軸心Pに対して傾く傾斜内周面12を有し、かつ、中心軸7における弾性材10に内嵌する部分は、軸心Pに対して傾斜内周面12と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面13を有するとともに、弾性材10は、傾斜内周面12と傾斜外周面13との間にて圧縮される被圧縮部14を有していることを特徴としている。
そのため、傾斜内周面12や傾斜外周面13の傾斜角度やその圧縮量などの条件を適宜に設定することが可能であり、それによって被圧縮部14における中心軸7の軸心P方向の剛性(又はバネ定数)に対する径方向の剛性(又はバネ定数)の剛性比率を従来よりも低く設定することが可能になる。
従って、中心軸7の軸心P方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率をより低く設定できるようにして、要求される低い剛性比率にも対応可能となるように改善された走行車両用弾性ブッシュ6を提供することができる。
従って、中心軸7の軸心P方向の剛性と径方向の剛性との比率である剛性比率をより低く設定できるようにして、要求される低い剛性比率にも対応可能となるように改善された走行車両用弾性ブッシュ6を提供することができる。
被圧縮部14を挟む箇所である中間輪17及び傾斜内周面12は、それぞれの軸心Pに対する傾き角(テーパ角)を互いに等しくしてあるので、各傾斜内嵌部10Aに均一な予圧縮を与えることが可能である。また、その予圧縮が、第1分割軸部7Aと第2分割軸部7Bとを軸心P方向移動することのみにより為されるから、その点でも被圧縮部14の圧縮応力の均一化、ひいては弾性ブッシュ6としての性能安定化に寄与できる利点もある。
そして、外側部材(外輪)11と弾性材10と中心軸7との三者をテーパ形状どうしで嵌合させてあるから、外側部材11と中心軸7とが軸心P方向にずれることが無い。
そして、外側部材(外輪)11と弾性材10と中心軸7との三者をテーパ形状どうしで嵌合させてあるから、外側部材11と中心軸7とが軸心P方向にずれることが無い。
7 中心軸
7A 第1分割軸部
7B 第2分割軸部
10 弾性材
11 外側部材
11A 端側筒部
11B 中間筒部
11b 内周面
12 傾斜内周面
13 傾斜外周面
14 被圧縮部
15 凸部
16 凹部
P 軸心
7A 第1分割軸部
7B 第2分割軸部
10 弾性材
11 外側部材
11A 端側筒部
11B 中間筒部
11b 内周面
12 傾斜内周面
13 傾斜外周面
14 被圧縮部
15 凸部
16 凹部
P 軸心
Claims (7)
- 車両進行方向に対して交差する方向の軸心を有する中心軸と、前記中心軸の径外側に周設される外側部材と、前記中心軸と前記外側部材との間に介装される弾性材とを有してなる走行車両用弾性ブッシュであって、
前記外側部材における前記弾性材に外嵌する部分は、前記外側部材の前記軸心に沿う幅方向での端に向かうに従って径が大きくなるように前記軸心に対して傾く傾斜内周面を有し、かつ、前記中心軸における前記弾性材に内嵌する部分は、前記軸心に対して前記傾斜内周面と互いに同じ方向に傾く傾斜外周面を有するとともに、
前記弾性材は、前記傾斜内周面と前記傾斜外周面との間にて圧縮される被圧縮部を有している走行車両用弾性ブッシュ。 - 前記傾斜内周面が、前記外側部材における前記軸心方向での両端側部分のそれぞれに形成され、前記被圧縮部を有する前記弾性材及び前記傾斜外周面はそれぞれの前記傾斜内周面毎に設けられている請求項1に記載の走行車両用弾性ブッシュ。
- それぞれの前記被圧縮部は、互いに接近する方向及び前記軸心に関して縮径する方向の双方に圧縮された状態で装備されている請求項2に記載の走行車両用弾性ブッシュ。
- 前記外側部材は、前記傾斜内周面を有して前記軸心方向の両側に形成される端側筒部と、前記軸心と平行な内周面を有して前記端側筒部どうしの間に形成される中間筒部と、を備える筒状体で構成されている請求項2又は3に記載の走行車両用弾性ブッシュ。
- 前記中心軸は、一方の前記傾斜外周面を備える第1分割軸部と、他方の前記傾斜外周面を備える第2分割軸部との一体化により構成されており、
前記被圧縮部は、前記弾性材が前記外側部材に内嵌された状態における前記第1分割軸部と前記第2分割軸部とを一体化するために前記軸心方向で相対接近移動させることにより形成されている請求項4に記載の走行車両用弾性ブッシュ。 - 前記中心軸は、前記第1分割軸部と前記第2分割軸部とが、それらの何れか一方に形成されている凸部と何れか他方に形成されているの凹部との圧入により一体化されることで構成されている請求項5に記載の走行車両用弾性ブッシュ。
- 前記弾性材は、前記中間筒部の径内側に位置する箇所を前記軸心に関する周溝状に欠如させた形状とされている請求項2〜6の何れか一項に記載の走行車両用弾性ブッシュ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013173465A JP2015040616A (ja) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | 走行車両用弾性ブッシュ |
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JP2015040616A true JP2015040616A (ja) | 2015-03-02 |
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JP2013173465A Pending JP2015040616A (ja) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | 走行車両用弾性ブッシュ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020118284A (ja) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | Nok株式会社 | 防振ブッシュ及び防振ブッシュの製造方法 |
-
2013
- 2013-08-23 JP JP2013173465A patent/JP2015040616A/ja active Pending
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JP7178914B2 (ja) | 2019-01-28 | 2022-11-28 | Nok株式会社 | 防振ブッシュ及び防振ブッシュの製造方法 |
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