JPS6131331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスプリングに関し、特にゴム等のエラ
ストマー部材層と金属板とを交互に重ね合わせて
接着して成る重合型のスプリングに関する。

このような重合型のスプリングは、種々の応
用、例えば軌道台車（鉄道車輌）の懸架装置の一
部として使用され、このような応用においては、
スプリングは、通常、車輌の重量がゴム層に実質
上圧縮力のみを作用させるようにゴム層及び金属
板が実質上水平になるように装着されているが、
車輌懸架装置の諸部分間の相対的な横方向の運動
がゴム層のせん断変形（ずれ）を生じさせてしま
う。

特に、比較的大きなせん断変形が生じると、上
層のゴム層が下層のゴム層に関して横方向に移動
して上層ゴムと下層ゴムとの重なりが少なくなつ
た場合（下層ゴムが上層ゴムのほんの一部のみを
支持するようになつた場合）、圧縮荷重を支持す
るスプリングの有効断面積が著しく減少してしま
う。このような状態においてせん断荷重と圧縮荷
重との合成荷重がゴム層に曲げモーメント力を加
え、被労破壊は曲げモーメント力が最大に作用す
る最外側ゴム層に生じることが判明した。

本発明の目的はせん断荷重を受けても疲労によ
る破壊に耐え、使用寿命が長い重合型スプリング
を提供することである。

本発明のスプリングはゴム又はエラストマー材
料の層と金属板とを交互に重ねて接着して成り、
ゴム層及び金属板の平面に対してほぼ垂直に伸長
する縦断面の少なくとも１つの面における層の長
さは、最外側の層よりもこの最外側の層の間の層
の方が短く、また上記層の厚さは、最外側の層に
較べてこの最外側の層の間の層の方が薄くなされ
ている。

一実施例においては、上記縦断面における層の
長さは、上下各最外側ゴム層から中央ゴム層に向
うに従つて均一に減少し、これらの重合するゴム
層は、好適には、無負荷状態のときにスプリング
が上記縦断面において対称的な形状となるよう
に、互に関して長さ方向の中心を整合している。

上記縦断面に沿う方向に作用するせん断力を受
けたときのスプリングの動作においては、圧縮荷
重を支えるためのスプリングの有効面積は実質上
不変であつて、ゴム又はエラストマー材料層の中
央層（最内側ゴム層）の面積に等しい。従つて、
全てのゴム層が同じ寸法である従来の重合型スプ
リングの場合のように有効面積が大幅に減少しな
い。

更に、従来の重合型スプリングに比べて、本発
明のスプリングにおける各ゴム層及び金属板はせ
ん断荷重の作用を受けたときにスプリングの端面
に関して角度的に動くことができることができ
る。任意の１つの層の曲げ抵抗は、外部からの圧
縮力及びせん断力の合力により与えられる曲げモ
ーメントにほぼ比例し、このことが、従来のスプ
リングに比べて本発明のスプリングの疲れに対す
る使用寿命を増大させるのである。

前記縦断面における重合ゴム層の長さがそれぞ
れ異なつているというほかに、ゴム層及び金属板
の平面に実質上垂直な他の１以上の縦断面におい
ても同様にゴム層の長さを変え、それによつて１
以上の方向に作用するせん断荷重に対するスプリ
ングの疲れ抵抗を増大させてもよい。

金属板に平行に伸長する横断面におけるゴム層
の外形は、長方形、正方形、円形、楕円形、多角
形形状等任意のものでよい。また、このような横
断面においてゴム層はほぼリング形状となるよう
に、層の厚み方向に伸長する貫通孔を有してもよ
く、またスプリングが中空の空所を有するように
金属板にも貫通孔を設けてもよい。しかし、疲労
に対する良好な寿命を得るためには、ゴム層も金
属板も貫通孔を有さない方がよい。スプリングは
前記中空の空所とスプリングの外部とを連通する
通路を具備してもよい。中空の空所は気密状態に
してもよく、前述のような通路がある場合には弁
又はシールを設けて気密状態を維持してもよい。

好適な実施例においては、スプリングの中央
（即ち内側）におけるゴム層は最外側ゴム層に比
して比較的薄く、重合するゴム層の厚さは中央ゴ
ム層から両最外ゴム層に進むに従つて均一に漸増
している。

本発明の一実施例を図に基づき説明すると、鉄
道車輌の懸架装置に使用するための重合型懸架ス
プリング１０は複数のゴム層１１と金属板１２と
を交互に接着固定して成る。１３は金属製端板で
ある。

ゴム層１１の厚さは中央層（即ち最内側層）１
１ａから最外側ゴム層に進むにつれて漸増してお
り、第１図の左右方向の距離で示されるゴム層及
び介在する金属板の長さもまた中央ゴム層１１ａ
から最外側ゴム層及び端板に進むに従つて均一に
漸増している。

第１図に示すような各ゴム層の全長に亘つて、
全てのゴム層は第１図の紙面に垂直な方向におい
ては同じ奥行きを有し、金属板も同様に形成され
ている。中央ゴム層１１ａ及び中央金属板１２ａ
は正方形の外形を有しており（第１図の上下方向
から見た場合）、従つてこれら以外のゴム層１１
及び金属板１２，１３は長方形の外形を有する。

スプリングにせん断力と圧縮力との合力が作用
したとき、第３図に示すように、圧縮応力を直接
支えるスプリングの有効面積は、中央ゴム層１１
ａの横断面において実質上不変のままであり、こ
のことが最外側ゴム層上への曲げ応力の作用を最
少化し、それによつて、全て同じ寸法のゴム層及
び金属板から成る従来のスプリングに比べて疲れ
に対する寿命を増大させる。第３図から、最外側
から中央に進むにつれて長さが漸減するゴム層及
び金属板を使用することにより、全てのゴム層及
び金属板は、全て同じ寸法のゴム層及び金属板か
ら成る従来のスプリングに比べて、端板に関して
遥かに角度的に動くことができ、従つて全てのゴ
ム層間においてより一層均一な曲げ応力の分布が
得られ、そのためスプリングの疲労に対する寿命
が増大するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は無負荷状態における本発明のスプリン
グの側面図、第２図は圧縮力を受けた状態でのス
プリングの側面図、第３図は圧縮力とせん断力の
合力を受けた状態でのスプリングの側面図であ
る。 １１……ゴム層、１１ａ……中央ゴム層、１２
……金属板、１２ａ……中央金属板、１３……端
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゴム又はエラストマー材料の層と金属板とを
   交互に重ねて接着して成るスプリングであつて、
   前記層及び金属板の平面に対してほぼ垂直に伸長
   する縦断面の少くとも１つの面における前記層の
   長さは、最外側の層よりも該最外側の層の間の層
   の方が短く、また前記層の厚さは、最外側の層に
   較べて該最外側の層の間の層の方が薄くなされる
   ことを特徴とするスプリング。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のスプリングに
   おいて、前記層の厚さは中央の層から最外側の層
   に進むに従つて均一に漸増していることを特徴と
   するスプリング。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のス
   プリングにおいて、前記縦断面における層の長さ
   は最外側層から中央の層に進むに従つて均一に漸
   減していることを特徴とするスプリング。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載のスプリングにおいて、各々の層は、前記
   縦断面で見た時に、長さ方向の中心を互に整合し
   て配置されることを特徴とするスプリング。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
   に記載のスプリングにおいて、前記層又は前記金
   属板あるいはこれら層および金属板の両方には、
   層あるいは金属板の厚み方向に伸長する貫通孔が
   形成されることを特徴とするスプリング。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載のスプリングに
   おいて、中空の空所を備えていることを特徴とす
   るスプリング。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載のスプリングに
   おいて、前記中空の空所とスプリング外部とを連
   通する通路が設けられることを特徴とするスプリ
   ング。 ８ 特許請求の範囲第６項又は第７項に記載のス
   プリングにおいて、前記中空の空所が実質上気密
   状態に維持されていることを特徴とするスプリン
   グ。