JPH0367903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエラストマー取付物に関するものであ
り、具体的には、唯一のものではないが、間には
さんだ山形鉄板と一層以上のエラストマー材料と
から成る慣用のシエブロン型ばねに代るものとし
て使用する取付物に関するものである。

（従来の技術） シエブロン型ばねについての普通の応用は鉄道
車輛サスペンシヨン装置であり、その場合、車軸
箱と車輛枠とをその金属板の山形の頂部を形成す
る線に関して、垂線に対して小さい角度で傾斜し
て配列した一対のシエブロン型ばねによつて弾性
的に相互連結することが実際である。

このタイプのばねから最大効率を得るために
は、ゴム及び金属の材料に可能な限りの均一な応
力を与えることが望ましい。さもなければ、最大
応力点における早期疲労破壊をさけるために、材
料が均一に応力を加えられるときに必要なものよ
り大きいばねを形成させることが必要である。材
料使用上非能率であることは別としても、空間が
共通的に非常に大切なものである鉄道車輛サスペ
ンシヨン装置のような応用において、一つの欠点
となり得る。

圧力付加の均一性をある程度得るためには、例
えば７枚の山形金属板と６枚のゴムインターリー
フ層をもつばねにおいて、山形の頂部を形成する
線が相対的に長くかつ頂部から該線と直交する方
向の末端までの距離が相対的に短い形状の金属板
の一端（相対的に底端部）から、前記頂部を形成
する線が相対的に短くかつ頂部から前記直交する
方向の末端までの距離が相対的に長い形状の金属
板の他端（相対的に上端部）へと、それらの金属
板の形状を漸次的に変えるような構造にするのが
普通である。この山形の頂部を形成する線が相対
的に長くかつ頂部から該線と直交する方向の末端
までの距離が相対的に短い形状の金属板はそのば
ねの相対的に「内側」端に配置され、その他の上
下にある金属板及びゴムインターリーフ層は、そ
の「内側」金属板の両面からお互いに反対方向に
延びるように配置されている。頂部から山形の頂
部を形成する線と直交する方向の末端までの距離
の長さの変化でもつて、金属板にかかる曲げモー
メントは実質上均一に保たれる。山形の頂部の形
成する線の長から短までの長さの変動は、各金属
板とゴムインターリーフ層との接合面積を各々実
質上同じであるようにし、これは不必要な材料の
使用を避ける助けとなり、更に山形の頂部を形成
する線の方向に通常必要とされる相対的に大きい
たわみ能力を与えるのに役立つ。

（発明が解決しようとする課題） 上述の考慮は材料使用時に経済的かつ効果的で
ある一つのばね設計に通ずるものであるが、その
ばねは不規則な形状であつて空間が制限されてい
る状況においての使用にはうまく適合しない。

空間的考慮を満足させる必要が至上のものであ
る場合には山形金属板が同じ形と寸法のものであ
るばねを用いることが実態である。使用に際しこ
れはしかし金属板の頂点において相当のかつ損傷
的な応力集中が生じ、従つて比較的頻繁な間隔で
ばねを取りかえなければならない。

従つて、本発明の目的は、空間が制限されてい
る状況においても満足できるような、空間の使用
において効率的な規則的な形状を有する弾性取付
物を提供することである。

更に、本発明の別の目的は、山形金属板の各々
が同じ形と寸法のシエブロン型ばね取付物を使用
した場合に、アペツクス位置で起こつていた応力
集中による損傷を避けうるような弾性体取付物を
提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、エラストマー弾性取付物であつて、
該取付物に荷重をかけるための一対の端面部材
と、該一対の端面部材間にある複数のエラストマ
ー層と、各エラストマー層の間にはさまれ且つ該
エラストマー層に接着された複数の実質的に伸長
不能の強化層と、から成る前記エラストマー弾性
取付物において、 各々の強化層が荷重方向に対して交差する方向
に伸びる複数個の山及び谷をもつ波形形状を有す
ることを特徴とする、前記エラストマー弾性取付
物を利用することによつて、早期疲労破壊を受け
易い領域を導入することなしに小型で密な形状の
取付物を、慣用型のシエブロンばねに代るものと
して使用するために提供するものである。

本発明によつて提供される主要な利点は、ある
一定の荷重要請について、強化層がＶ型断面をも
つシエブロンばねと比較するとき、本発明による
取付物の波形強化層全体にわたつて応力集中が一
層平均的に分布され、従つて、取付物の疲労寿命
が改善されるということである。さらに、同じ形
と寸法の強化層をもつ本発明による取付物中にお
いてこの平均した分布の応力集中を得ることがで
き、その結果、ある一定の荷重要請に対して、こ
の取付物は相当するシエブロンばねより狭い空間
を占有し、それによつて取付物用に使える空間が
限定されている鉄道車輛車軸サスペンシヨン装置
にこの取付物を組込むことを可能とする この波形形状は例えば断面がジグザグ形であ
り、すなわち、相互に角度がついた実質的直線部
分の一連のものであり、あるいは例えば断面が正
弦波型をもつ一連の湾曲部から成り立つていてよ
い。

好ましくは、各強化層は、その各山部または各
谷部と隣接する強化層の対応する各山部または各
谷部とで互いに一直線に重なるように配置されて
いる。

各強化層が、一つの強化層の片面における各山
の頂部またはその他面における各谷の底部を結ぶ
線と、隣接する強化層の上記片面と対向する面に
おける各谷の底部または上記他面に対向する面に
おける各山の頂部を結ぶ線とが一致する位置より
も近接していてもよいが、夫々に互いに離れてい
るような関係にあるのがより好ましい。

好ましくは山は均一な断面のものでありそして
上記の谷もまた均一断面をもつことが好ましく、
この断面は山と谷の縦軸に対して垂直にとつたも
のである。

好ましくは、各強化層は同じ形状と寸法のもの
である。この層はすべて相互の垂直方向の上方に
横たわつていてよく、あるいはその取付物の一つ
の端から他の端へ次第に片寄つていてよく、すな
わち梯形状に配列していてよい。

各々の強化層の山の数及び山間距離は、この取
付物の各部分がその三つの相互に垂直な主方向の
各々においてそれぞれ荷重がかかるときに実質上
等しい応力を受ける釣合いのとれた構造を与える
ように選んでよい。

一対の強化層の間のエラストマー層は、一以上
の山または谷の近傍において応力を緩和させても
よい。例えば、エラストマーをドリリング又は成
形により、山または谷の近傍で且つ山または谷と
平行に貫通して延びる一以上の孔を形成させ、そ
の孔により、エラストマー層と強化層との応力集
中を減少させることができる。

（実施例） 付属図面の第１図及び第２図に図示された既知
のシエブロンばねは４枚のゴムインターリーフ層
１１を間に挟みかつゴムインターリーフ層を接着
したＶ型断面をもつ５枚の山形金属板１０から構
成されている。金属板とゴムインターリーフ層と
は、応力がかからないときは、第２図に示すよう
に横方向に次第に片寄るように配列されている。
内側端にある金属板１０ａは山形の頂部を形成す
る線が相対的に長くかつ頂部から該線と直交する
方向の末満までの距離が相対的に短い形状の内側
端を有し、それに対し外側端にある金属板１０ｂ
は山形の頂部を形成する線が相対的に短くかつ頂
部から該線と直交する方向の末端までの距離が相
対的に長い形状であり、その中間の金属板１０の
これらの両方向の寸法は、ゴムインターリーフ層
と接着する１０ａ，１０ｂ等の各接着面積と金属
板１０の接着面積とが実質的に等しくなるように
次第に変化された中間的寸法となつている。ま
た、第１図及び第２図において、ばねの形状が空
間を占める限界線を規定する長方形の輪郭１２，
１３が夫々一点鎖線で示されており、これらの限
界線から仮想される総空間に比して、ばねの占め
る部分は少なく、この構造のばねが空間を有用に
使用していないことが理解できる。

付属図面の第３図から第５図をここで参照する
と、本発明に従いかつ３枚のゴムインターリーフ
層２１を間にもつ４枚の金属板２０の積重なりか
ら成り立つ取付物が描かれている。板２０はすべ
て同じ寸法と形状のものであり、同様に、ゴム量
もすべて同じ寸法と形状のものである。

板２０は一般的には交互の山２２と谷２３とを
規定する複数個の傾斜部分をもつジグザグ形状で
あり、これらの山と谷はそれらの長手方向に沿つ
て実質的に直線状でありかつ互いに平行にのびて
いる。山２２と谷２３とは板２０の表面の全面に
わたつて連続しており各々均一な断面をもち、こ
の断面は山と谷の長手方向に対して直角方向から
みたものである。

板２０は一つの板２０の各山２２または各谷２
３が隣接板２０の対応する各山２２または各谷２
３と互いに一直線に重なるように配置され、しか
し一つの板２０の片面における各山２２の頂部ま
たはその他面における各谷２３の底部を結ぶ線
と、隣接する板２０の上記片面と対向する面にお
ける各谷の底部２３または上記他面に対向する面
における各山の頂部２２を結ぶ線とが夫々互いに
離れているような関係に配置さている。

各板の山２２の頂部はそれぞれの同一平面に存
在し、この平面は板の中央軸線に平行で取付物の
軸線に垂直にのびている。任意的には各ゴム層に
は第３図の破線で示す一つ以上の山の近傍におい
て孔を開けるかまたはその他の応力緩和の手段を
設けることができる。

板２０と間のゴムインターリーフ層２１とのそ
れぞれの層は、応力がかかつていないときには、
取付物の一端から他端へ横方向に次第に片寄つて
おり（第４図及び第５図）、すなわち梯形で配列
している。

４枚の板と３枚のゴムインターリーフ層との積
み重ねは一対の平坦金属の端面部材２４の間に位
置し各々は位置ぎめ埋込ボルト２５がとり付けら
れている。端面部材２４と隣接の金属板２０との
間の空間はこれらの板へ接着されたゴム断片２６
とによつて占有されている。

取付けの操作において、板２０とそれらの間の
ゴムインターリーフ層２１とのジグザグ型側面の
ために、慣用のシエブロンばねにおけるようなＶ
型断面をもつ金属板とゴム層を提供する必要なし
に、比較的高い曲げ強さ（transverse
stiffness）、すなわち、山がのびている方向に対
して直角の矢印Ａ（第３図）によつて示される方
向における各板の相対的動きに対する抵抗性が達
成される。

金属板上の高い曲げモーメント応力の以前に経
験した問題という点において、幅の変動がないに
も拘わらずこのことは本発明の構造において著し
い問題を提供しないと信じられる。特に板中の曲
げモーメント応力は本発明による構造においてよ
り小さいと信じられ、なぜならば、第３図に示す
ような板２０とその間のゴムインターリーフ層２
１のジグザグ（波形）形状のために、このゴム材
料の局在応力はすべて慣用のシエブロンばねにお
けるよりも弱いからである。

断面が単一のＶ型である同じ寸法の板と対照し
て波形面をもつ板によつて経験する応力水準が低
下している結果として、より薄い板をもつか或い
はある一定荷重要請に対してより長い疲労寿命を
もつ取付物を選択的に提供することが可能であ
る。

ゴム層の任意的な孔開けは金属板２０の各々の
順次の傾斜部分の間の角運動を減らすことを更に
助けるものであると信じられる。

第３図〜第５図において、本発明の取付物は、
その形状によつて規定される空間を占める限界線
（第３図及び第４図に示されている一点鎖線１４，
１５）から仮想される総空間のうち大部分を占
め、第１図及び第２図に示されている従来のシエ
ブロン型ばねと比較して、空間を有用に使用して
いることが了解される。

金属板がすべて同じ形と寸法でありそれらの間
のゴム層も同様であることが好ましいが、このこ
とは波形形状であるように多数の山と谷をもつ板
を提供することである本発明の主要特色にとつて
肝要なものではないことが理解されるはずであ
る。このように本発明はまた、第１図及び第２図
に描く慣用的シエブロンばねと実質上同じ方式で
逐次的各板が総体的形状において変り、すなわ
ち、山形の頂部を形成する線が相対的に長くかつ
頂部から該線と直交する方向の末端までの距離が
相対的に短い形状の金属板の一端（相対的に底端
部）から、前記頂部を形成する線が相対的に短く
かつ頂部から前記直交する方向の末端までの距離
が相対的に長い形状の金属板の他端（相対的に上
端部）へと、それらの金属板の形状を漸次的に変
動してもよい一つの取付物も提供する。

波形板がすべて同じ形と寸法であるか否かに拘
わらず、各板の山の間の距離は等しいか、あるい
はその取付物が必要とする総体的特徴に応じて、
一つの板から他の板へ次第に変つてもよい。各板
の山の間の間隔は、逐次的各板の該当する山を通
つて描かれる想像線が相互に傾くように、逐次的
各板について次第に増加してもよい。

第６図と第７図を参照すると、第３図から第５
図を参照して上述した取付物と類似の取付物３０
を組込んでいる鉄道車輛サスペンシヨンが示され
ている。

このサスペンシヨンは、車軸３２の端部が回転
可能の状態に受け入れられている一つの中央部開
口をもつ車軸箱３１と、車軸箱３１の前後におい
て車輛の縦方向に取付けられかつ車軸箱と車輛枠
３４との間にのびている一対の取付物３０と、か
ら成り立つている。各々の取付物３０は第３図か
ら第５図を参照して説明したものと同じであつ
て、ゴムインタリーフ層３６が間に挿入されかつ
接着された金属板３５の積み重ねから成り立つて
いる。板３５は同じ寸法と形状のものであり、ゴ
ム層も同様であり、そしてばねの一端から他端へ
かけて次第に片寄り、すなわち梯形状に配列され
ている。各板３５が荷重方向に対して交差する方
向に伸びる複数個の山３７及び谷３８をもつ波形
形状を有するものであつて、各々の板の各山３７
と各谷３８とが実質的にそれらの長手方向に沿つ
て直線で且つ互いに平行である。各山３７と各谷
３８とが、板３５の表面の全面にわたつて直線状
に連続であり、夫々の板３５の各山３７および各
谷３８がそれらの長手方向に対して直角方向から
みて、同一形状で形成されている。各板３５の各
山３７または各谷３８と隣接する板３５の対応す
る各山３７または各谷３８とで互いに一直線に重
なるように配置され、一つの板３５の片面におけ
る各山３７の頂部またはその他面における各谷３
８の底部を結ぶ線と、隣接する板３５の上記片面
と対向する面における各谷の底部３８または上記
他面に対向する面における各山の頂部３７を結ぶ
線とが夫々互いに離れているような関係にある。

第６図に示すように、取付物３０は、車軸箱３
１から上向きかつ外向きに差し伸びて、車軸箱３
１の鉛直線及び水平線に対して等しくかつ反対の
角度に傾斜した取付具の軸線をもつＶ型配置とな
つている。その結果、ゴム層は車輛の垂直及び横
方向に適用される荷重に対して圧縮及び剪断の荷
重を受ける。

第７図に示すように、取付物３０は山及び谷の
軸線が車軸がのびている方向に交差する方向にの
びているよう配置されている。その結果、ゴム層
はまた車輛の横方向に適用される荷重に対して圧
縮及び剪断としても荷重がかかり、車軸に平行な
方向でのこの取付物の剛性、すなわち山及び谷が
のびている方向に交差する方向での剛性は、各層
が平坦である取付物に比較して増加する。

この取付物３０は上述のようなサスペンシヨン
中で設置するときにはシエブロンばねと類似の特
徴をもつが、しかしある一定荷重要請について、
より小さい空間がこの占有ですむ利点をもつてい
る。

本発明の範囲は慣用のシエブロン型ばねに代る
ものとしての用途のための取付物に制約されるも
のではない。従つて、さらに例示すれば、本発明
による一つの取付物は実質的に水平にひろがる板
及びゴム挿入層をもつ取付物にも適している。一
つのこのタイプの応用は鉄道車輛サスペンシヨン
の側受取付物としてであり、そしてそのタイプの
応用に使用するための取付物の一つの形は第８図
と第９図に示されている。この取付物は波形形状
をもつ６枚の金属板４０と逐次的各板の波形面へ
接着した５枚のゴム挿入層４１との積み重ねから
成り立つている。

これらの波形形状は第３図から第５図の具体化
の言及に関して前述したのと実質上同じに構成及
び配置された交互の山と谷とから成り立つ。第４
図で示す梯形配置と対照的に、この構造において
は、これらの板と層は垂直に並び、側受けの応用
において使用するときにはその金属板は一般的に
は一つの水平面内でひろがつている。また外側端
板は各々内側へ向いた波形の面をもち、一つの波
形ゴム層が端板へ直接に接着されるようにする。
任意的には各々のゴム層には孔をあけてもよくさ
もなければ破線で示すように一つ以上の山の近傍
において応力緩和の手段を設けてもよい。これら
の孔は山及び谷と平行にのびている。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄道車輛サスペンシヨン装置で使用す
るための既知のシエブロンばねの平面図であり；
第２図は第１図のばねの側面図であり；第３図は
鉄道車輛サスペンシヨン装置で使用するための本
発明による取付物の端面図であり；第４図は第３
図の取付物の側面図であり；第５図は第３図と第
４図の取付物の平面図であり；第６図は第３図か
ら第５図の取付物を組み込んだ鉄道車輛サスペン
シヨン装置の側面図であり；第７図は第６図に示
すサスペンシヨン装置の平面図であり；第８図は
本発明による別の取付物の側面図であり；第９図
は第８図に示す取付物の端面図である。 ２０，３５，４０……金属板、２１，３６，４
１……エラストマー材料、２２，３７……山、２
３，３８……谷、２４……端面部材、２５……埋
込ボルト、３０……取付具、３１……車軸箱。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エラストマー弾性取付物であつて、該取付物
   に荷重をかけるための一対の端面部材２４と、該
   一対の端面部材間にある複数のエラストマー層２
   １，３６，４１と、各エラストマー層２１，３
   ６，４１の間にはさまれ且つ該エラストマー層に
   接着された複数の実質的に伸長不能の強化層２
   ０，３５，４０と、から成る前記エラストマー弾
   性取付物において、 各々の強化層２０，３５，４０が荷重方向に対
   して交差する方向に伸びる複数個の山２２，３７
   及び谷２３，３８をもつ波形形状を有することを
   特徴とする、前記エラストマー弾性取付物。 ２ 各強化層２０，３５，４０は、その各山２
   ２，３７部または各谷２３，３８部と隣接する強
   化層の対応する各山２２，３７部または各谷２
   ３，３８部とで互いに一直線に重なるように配置
   されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の取付物。 ３ 各強化層が、一つの強化層の片面における各
   山２２，３７の頂部またはその他面における各谷
   ２３，３８の底部を結ぶ線と、隣接する強化層の
   上記片面と対向する面における各谷の底部２３，
   ３８または上記他面に対向する面における各山の
   頂部２２，３７を結ぶ線とが夫々互いに離れてい
   るような関係にあることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の取付物。 ４ 各山２２，３７と各谷２３，３８とが実質的
   にそれらの長手方向に沿つて直線で且つ互いに平
   行であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれかに記載の取付物。 ５ 強化層２０，３５，４０の各山２２，３７と
   各谷２３，３８とが、強化層の表面の全面にわた
   つて直線状に連続していることを特徴とする、特
   許請求の範囲第４項に記載の取付物。 ６ 夫々の強化層２０，３５，４０の各山２２，
   ３７および各谷２３，３８が、それらの長手方向
   に対して直角方向からみて、同一形状で形成され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   〜第５項のいずれかに記載の取付物。 ７ 各強化層２０，３５，４０が互いに同じ寸法
   と形状のものであることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の取付
   物。 ８ 各強化層２０，３５，４０が横方向に次第に
   片寄るように配列されていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載
   の取付物。 ９ 夫々の強化層２０，３５，４０の各山２２，
   ３７の頂部が同一平面上にあることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに
   記載の取付物。 １０ 複数のエラストマー層２１，３６，４１と
   複数の強化層２０，３５，４０とが一対の波形端
   板２０，３４，４０の間に配置されていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項〜第９項のい
   ずれかに記載の取付物。 １１ 車輛枠３４と、車軸３２の端部を回転可能
   な状態に取付けた車軸箱３１と、車軸箱の前後に
   配列され且つ軸線が垂直および水平に対して傾斜
   しているようなＶ型配置で上記車軸箱３１および
   車輛枠３４の間にひろがつている一対のエラスト
   マー弾性取付具３０と、から成り、各取付具３０
   が取付具に荷重をかけるための一対の端面部材
   と、該一対の端面部材間にある複数のエラストマ
   ー層３６と、各エラストマー層３６の間にはさま
   れ且つ該エラストマー層に接着された複数の実質
   的に伸長不能の強化層３５と、から成る車輛軸サ
   スペンシヨン装置において、 各強化層３５が荷重方向に対して交差する方向
   に伸びる複数個の山３７及び谷３８をもつ波形形
   状を有するものであつて、各々の強化層の各山３
   ７と各谷３８とが実質的にそれらの長手方向に沿
   つて直線で且つ互いに平行であり且つ各々の強化
   層の各山３７と各谷３８とが車軸３２が延びる方
   向に対して横断する方向に延びており、その各山
   ３７部または各谷３８部と隣接する強化層の対応
   する各山３７部または各谷３８部とで互いに一直
   線に重なるように配置されていることを特徴とす
   る、前記車輛軸サスペンシヨン装置。 １２ 各強化層３５が互いに同じ寸法と形状のも
   のであること特徴とする、特許請求の範囲第１１
   項に記載のサスペンシヨン装置。