JP6348744B2 - 鉄道車両用ストッパ - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用ストッパに係り、詳しくは、弾性材とこれを支持する台座部材とを有し、鉄道車両側の第１部材と台車側の第２部材との何れか一方と弾性材との間に間隙を設ける状態で、第１部材と第２部材との何れか他方に台座部材を支持可能に構成されている鉄道車両用ストッパに関するものである。

この種の鉄道車両用ストッパとしては、特許文献１や特許文献２で開示されるものが知られている。特許文献１のものは、車体（１２）から下方に突設される左右一対の支持腕（１４）の左右間に、台車枠（８）に立設されているストッパ受け（１８）を配置してあり、各支持腕（１４）には積層ゴム構造のストッパゴム（１７）が装備されている。
特許文献２のものは、車体（１）から垂下される相手側固定部材（３）の左右両側のそれぞれに、その相手側固定部材（３）にストッパーゴム（９）が向く状態で台車枠（２）側に支持される可動ストッパー（４）が配備されている。

上記いずれの従来技術でも、ストッパは、弾性材とこれを支持する金属板などの台座部材とでなり、台座部材をブラケットなどの装置固定部にボルト止めされている。
そして、ストッパにより、台車と車体（鉄道車両）との間に設置されて、カーブ走行などの際に車体が左右に揺れたときに、車体が過剰に揺れることが規制される。

ところで、弾性材と台座部材とでなるストッパの場合、荷重が作用した場合の挙動は図４に示すようになる。即ち、図４（Ｘ）に示す自由状態において、荷重が弾性材２１に作用すると、図４（Ｙ）に示すように、鋼板などの図示しない当接部材と台座部材２２との間で弾性材２１が圧縮される。弾性材２１がある程度圧縮されている図４（Ｙ）の状態では、弾性材２１が横に拡がり変形するとともに、弾性材２１の抜き孔２４が消滅している。

ストッパＳ’に掛かる荷重がさらに大きくなると、図４（Ｚ）に示すように、弾性材２１はより圧縮されて、台座部材２２の長さ寸法を超えるまで横に拡がり変形し、明確な扁平形状になっている。なお、図４において２３は取付ボルト、２４は抜き孔である。

実開昭６２−１２５６５８号公報 特開平０４−２８３１６０号公報

台座部材に弾性材を一体化させた従来のストッパは、構造が簡単で廉価に作ることができて生産性に優れる利点を持つものであるが、大荷重が作用した場合には、急激にバネ定数が上昇し過ぎる傾向があった。つまり、図４（Ｚ）のような状態になると、従来のストッパＳ’ではその弾性材２１がいわゆるハードニングを起こし、衝撃吸収作用が鈍ってショックが大きくなる、という慢性的な問題があった。ハードニングは、図６の「荷重−たわみグラフ」にて破線で示されるように、荷重がある程度以上に大きくなると、たわみは殆ど増加しないようになること、すなわち殆どリジッド状態になってしまうことである。

そこで、従来のストッパＳ’（図４を参照）において、例えばゴム硬度を少し下げるなど弾性材２１を柔らかくする試作品が試され、その試作品の「荷重−たわみグラフ」は、図６に実線で示されるようになった。図６から分るように、従来のストッパＳ’に比べて、試作品では、荷重に対するたわみ（たわみ量）が若干増える程度であり、大荷重状態になると荷重が増加してもたわみが殆ど増えないようになること、即ちハードニングが起きることには変わりが無く、従って、更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、台座部材に弾性材が一体化されてなる構造を採りながらも、大荷重が作用したときのハードニングが解消又は軽減され、ショック吸収作用が改善されるようになる鉄道車両用ストッパを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、弾性材１と、前記弾性材１を支持する台座部材２とを有し、
鉄道車両側の第１部材１１と台車側の第２部材１２との何れか一方と前記弾性材１との間に間隙を設ける状態で、前記第１部材１１と前記第２部材１２との何れか他方に前記台座部材２を支持可能に構成されている鉄道車両用ストッパにおいて
前記台座部材２に、前記台座部材２における前記弾性材１が固着されている面２ｂに開口する逃がし部１０を形成し、
前記何れか一方との当接により前記弾性材１が圧縮された場合には、その圧縮された前記弾性材１が前記逃がし部１０に入り込むように孕み出し変位可能に構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鉄道車両用ストッパにおいて、前記逃がし部１０は、孔、凹み、切欠き、溝、穴から選ばれるものであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の鉄道車両用ストッパにおいて、前記台座部材２が鋼板製であり、かつ、前記逃がし部１０が孔であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、例えば第１部材と弾性材とが当接して弾性材が圧縮された場合には、圧縮された弾性材がその弾性変位により、台座部材に形成されている逃がし部へ入り込むように孕み出し変位可能である。故に、ストッパに作用する荷重が従来品に作用する荷重と互いに等しい場合には、ストッパのたわみは従来のストッパのたわみよりも大きくなり、大荷重が作用したときのハードニング現象が軽減又は抑制されるようになる。
従って、ストッパに大荷重が掛かったときのバネ定数の増加具合が従来よりも緩やかになり、効果的なショック吸収作用が得られるので、衝撃吸収作用が鈍ってショックが大きくなる、という従来の慢性的な問題が大きく改善される鉄道車両用ストッパを提供することができる。

この場合、請求項１のように、台座部材における弾性材が固着されている面に開口する逃がし部とすれば、ごみや異物の不測の逃がし部への入り込みが生じない又は生じ難くなって、弾性材の逃がし部への孕み出し変位が確約されるものとなるから、前記作用効果を確実に発揮できる利点がある。

また、逃がし部は、請求項２のように、状況に応じて、孔、凹み、切欠き、溝、穴から選ばれたものとすることができるとともに、請求項３のように、台座部材を鋼板製としてプレス成形などにより一挙に逃がし部である孔も形成できる、という経済的なストッパとすることが可能である。

鉄道車両用ストッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠きの正面図 （ａ）は図１のストッパの底面図、（ｂ）は図１のストッパの側面図 本発明ストッパの荷重に対する変形状況を示し、（Ａ）は自由状態、（Ｂ）はある程度の荷重が作用した状態、（Ｃ）は重荷重が作用した状態 従来ストッパの荷重に対する変形状況を示し、（Ｘ）は自由状態、（Ｙ）はある程度の荷重が作用した状態、（Ｚ）は重荷重が作用した状態 本発明及び従来ストッパの荷重とたわみとの関係を示す図 ゴム硬度が互いに異なる従来ストッパの荷重とたわみとの関係を示す図 実機への装着例を示す要部の正面図 ストッパの別構造例を示す正面図

以下に、本発明による鉄道車両用ストッパの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。簡単のため、以降においては、「鉄道車両用ストッパ」は単に「ストッパ」と略称するものとする。

〔実施例１〕
ストッパ（鉄道車両用ストッパ）Ｓは、図１，図２に示すように、ゴムでなる弾性材１と、厚肉の鋼板でなるとともに前記弾性材１を加硫接着により一体化して支持する台座部材２と、台座部材２に固定される一対の取付ボルト３，３とを有して構成されている。
なお、説明上、台座部材２の長手方向である矢印Ｐを左右、台座部材２の面と平行な方向にて矢印Ｐに直交する矢印Ｑを前後、そして矢印Ｐ，Ｑの双方に直交する矢印Ｒを上下、と定義するものとする。

弾性材１は、直方体をなす下部１Ａと、台形をなす上部１Ｂと、一対のスカート部１Ｃ，１Ｃとを有し、平面視で矩形を、かつ、正面視及び側面視で略台形を為すゴム塊で形成されている。そして、弾性材１は、加硫接着により台座部材２の上面（「弾性材が固着されている面」の一例）２ｂに一体化されている。各スカート部１Ｃは、台座部材２の上面２ｂの左右（矢印Ｐ）の端部を覆う薄膜状のものであり、図１（ｂ）に示すように、貫通する取付ボルト３の端部も覆うものとしても良い。

下部１Ａには、正面視で略三角形を呈して前後（矢印Ｑ）に貫通する抜き孔４が形成されている。抜き孔４の断面形状は、上下に扁平な長円など、略三角形以外の形状でも良い。上部１Ｂは、前後左右の傾斜側面５，６，７，８を持つ上窄まり状の形状を呈し、平らな上面９が形成されている。弾性材１の前後幅寸法と、台座部材２の前後幅寸法とは同等に形成されているが、その限りでなくても良い。

台座部材２は、図１（ａ）や図２（ａ）に示されるように、平面視で矩形をなすいわゆる鉄板であり、その長手方向である左右両端部で前後方向の中央のそれぞれに、取付ボルト３が圧入、溶着、焼嵌め、冷し嵌めなどの手段により下面２ａから突出する状態で一体化されている。
そして、台座部材２には、前後に長い長円形の孔でなる逃がし部１０が左右一対の計２ヶ所に形成されている。各逃がし部１０は、その左右方向の位置が抜き孔４のほぼ左右端に合致する状態で、かつ、弾性材１が固着される面である上面２ｂ側が滑らかな曲線でもって開花する上拡がり状となる貫通孔に形成されている。

台座部材２に逃がし部１０，１０が形成されていることにより、ストッパＳは、弾性材１が圧縮された場合にはその圧縮された弾性材１が各逃がし部１０，１０に入り込み変位可能に構成されている。各逃がし部１０は、台座部材２における弾性材１が固着されている面である上面２ｂに開口する前後方向（矢印Ｑ方向）に長い長円（長角丸）形状の孔として形成されている。

以上のように構成されるストッパＳの実際の使用例について、ここで簡単に説明する。ストッパＳは、図７に示すように、鉄道車両の台車部分に構成される横揺れ規制機構Ｅの構成要素として用いられている。一対の台車枠（第２部材の一例）１２の間に、鉄道車両Ｄに垂下支持される牽引枠（第１部材の一例）１１が配備されるとともに、各台車枠１２，１２と牽引枠１１の上部とに亘ってダンパ１３が架設されている。牽引枠１１の下端部には牽引リンク１５が軸支されている。

ストッパＳは、その台座部材２が各台車枠１２のアーム部１２ａにボルト止めされ、かつ、左右の牽引枠１１の上下中間部位に一体化された板金製の受け台１４の側面１４ａに隙間を設けて弾性材１が対向配備される状態で組み込まれて、横揺れ規制機構Ｅが構成されている。この横揺れ規制機構Ｅにより、横揺れは左右のダンパ１３，１３によって減衰されるとともに、大きな横揺れに対しては、一対のストッパＳ，Ｓと受け台１４との当接によって対処される。

次に、ストッパＳの作用について説明する。ストッパＳに荷重が作用した場合の挙動変化を図３に示す。
図３（Ａ）に示す自由状態において、荷重が弾性材１の上面９に作用すると、図３（Ｂ）に示すように、受け台１４（図７参照）などの当接部材（第１部材に相当するものであり、図示省略）との当接により、その当接部材と台座部材２との間で弾性材１が圧縮される。
この図３（Ｂ）と従来のストッパＳ’による圧縮途中の図４（Ｙ）までの間は、図５の「荷重−たわみグラフ」に示されるように、互いに同様の挙動を示している。

そして、ストッパＳに掛かる荷重がさらに大きくなると、図３（Ｃ）に示すように、弾性材１はより圧縮されて前後左右に拡がり変形するとともに、左右一対の逃がし部１０，１０にその上方開口部から下方に入り込むように弾性変形して孕み出すこと（膨出変位とも言う）で下方変形部１ａが形成される状態となる。
この逃がし部１０への弾性材１の孕み出し変位は、図３（Ｂ）に示す状態からさらに荷重が大きくなる頃から始まる。つまり、図５に示されるように、ストッパＳに作用する荷重が、それによる弾性材１のたわみがＢのときの値となるとき以上において弾性材１の逃がし部１０への孕み出し変位が見られ、荷重が増すとともに孕み出し量（入り込み量）も大きくなる。

図５に示すように、本発明によるストッパＳにおいては、荷重がＢのときの値以上になった範囲での実線ラインの傾きが破線で示される従来品のものより明らかに緩くなることが理解できる。つまり、圧縮されることによる弾性変形により、弾性材１が逃がし部１０へ入り込むように孕み出し変位することが可能になるから、従来品と互いに荷重が等しい場合には、ストッパＳのたわみは従来のストッパＳ’のたわみよりも大きくなり、大荷重が作用したときのハードニング現象が軽減又は抑制されるようになる。
従って、ストッパＳに大荷重が掛かったときのバネ定数の増加具合が従来よりも緩やかになり、効果的なショック吸収作用が得られるので、衝撃吸収作用が鈍ってショックが大きくなる、という従来の慢性的な問題が大きく改善されている。

以上述べたストッパＳにおいては、台座部材である金具２に弾性材であるゴム１が孕み出しによって逃げ込める逃がし部１０が形成されているので、大荷重がストッパＳに負荷された場合、ゴム１が金具２の逃がし部１０に逃げるため、ハードニングが起きず、所期する一定の特性を維持することができるものとなる。孕み出たゴム１が逃がし部１０から戻り変位する際に、ゴム１と金具２との間に摩擦が発生するため、それによってエネルギーを吸収すること（反力による車両の揺れ返しを抑えること）が可能となる。
このように、台座部材２に逃がし部１０を設ける工夫によれば、ストッパＳの外郭形状は従来と同じであるから、鉄道車両や台車等の周辺部位には何らの変更なく、ストッパＳの部品交換のみで対策が可能であり、実用上の利点が大である。また、ゴムの圧縮量を従来品に比べて小さくできるので、耐衝撃力にも優れる。

〔別実施形態〕
図８に示すように、長円形で左右一対の逃がし部１０，１０が、上下方向視で丁度抜き孔４の左右方向の幅寸法内に収まる状態に台座部材２に配置形成される構成のストッパＳでも良い。

そして、図示は省略するが、逃がし部１０は、要は弾性材１が孕み出し変位可能なものであれば良く、図１や図８に示すものにおいて下端が開放されず行き止まり状態となったもの、即ち上面２ｂに開口する穴や凹みでも良い。また、図示は省略するが、逃がし部１０は、上面２ｂに開口して前後に貫通する溝、或いは前後に貫通しない状態で、前及び／又は後に開放される切欠きなど、種々の変更設定が可能である。

１ 弾性材
２ 台座部材
２ｂ 弾性材が固着されている面
１０ 逃がし部
１１ 第１部材
１２ 第２部材

Claims (3)

1. 弾性材と、前記弾性材を支持する台座部材とを有し、
   鉄道車両側の第１部材と台車側の第２部材との何れか一方と前記弾性材との間に間隙を設ける状態で、前記第１部材と前記第２部材との何れか他方に前記台座部材を支持可能に構成されている鉄道車両用ストッパであって、
   前記台座部材に、前記台座部材における前記弾性材が固着されている面に開口する逃がし部を形成し、
   前記何れか一方との当接により前記弾性材が圧縮された場合には、その圧縮された前記弾性材が前記逃がし部に入り込むように孕み出し変位可能に構成されている鉄道車両用ストッパ。
2. 前記逃がし部は、孔、凹み、切欠き、溝、穴から選ばれるものである請求項１に記載の鉄道車両用ストッパ。
3. 前記台座部材が鋼板製であり、かつ、前記逃がし部が孔である請求項１に記載の鉄道車両用ストッパ。

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