專利名稱：鐵道車輛用軸彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵道車輛用軸彈簧，其在主軸和與主軸具有相互相同或大體相同 的軸心的外筒之間夾裝積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部而構(gòu)成，該彈性部在與軸心同心或大體同心 的狀態(tài)下在徑向內(nèi)外方向交替層積多個(gè)橡膠層和一個(gè)或多個(gè)硬質(zhì)隔壁。
背景技術(shù)：
作為這種鐵道車輛用軸彈簧的現(xiàn)有技術(shù)例，已知如專利文獻(xiàn)1所示的采用直圓筒 的積層橡膠結(jié)構(gòu)、或如專利文獻(xiàn)2所示的采用截面形狀呈八字形地傾斜的積層橡膠結(jié)構(gòu) (被稱為所謂“錐形制動(dòng)器”的軸彈簧)。鐵道車輛用軸彈簧正在普及而取代現(xiàn)有技術(shù)的螺 旋彈簧，這是因?yàn)殍F道車輛所要求的對(duì)前后、左右、上下各動(dòng)作的隨動(dòng)性優(yōu)良，使用橡膠后 可得到高的衰減力的緣故。在鐵道車輛用軸彈簧中，為了相對(duì)于時(shí)常作用的上下方向的大負(fù)荷使各橡膠層的 彈性變形極力相等，制作成越是上下方向看的面積變大的外側(cè)的橡膠層、上下方向長度尺 寸(高度尺寸)就越小。例如，在橡膠層是三層的結(jié)構(gòu)時(shí)，各橡膠層的高度尺寸為，內(nèi)側(cè)橡 膠層>中間橡膠層>外側(cè)橡膠層(參照?qǐng)D1)。但是，在因曲線通過等而有扭力作用于軸彈簧的情況下，越是與上下尺寸相比水 平方向尺寸長的外側(cè)的橡膠層，就越會(huì)受到大的扭力而發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，同時(shí)其頻率也增高。 即是，在以對(duì)乘坐舒適性最具影響的上下負(fù)荷為基準(zhǔn)的通常的設(shè)計(jì)中，存在越是外側(cè)的橡 膠層則作為整體的負(fù)擔(dān)變得越大而容易惡化(耐久性差)、外側(cè)橡膠層的短壽命就成為了 軸彈簧的壽命這樣的問題。這樣，認(rèn)為外側(cè)的橡膠層也要把上下尺寸設(shè)成比現(xiàn)有技術(shù)大來保證可對(duì)抗扭力的 容量，但這樣的話，由于相對(duì)上下負(fù)荷的彈簧常數(shù)變大，給乘坐舒適性帶來不好的影響，所 以難以實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有良好乘坐舒適性和長壽命雙方的軸彈簧的方面還留有改 進(jìn)的余地。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-280903號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-341511號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過反復(fù)進(jìn)行銳意研究，開發(fā)提供進(jìn)行了改進(jìn)而不會(huì)引起乘 坐舒適性惡化地可提高耐久性的鐵道車輛用軸彈簧。第一方面的發(fā)明的鐵道車輛用軸彈簧，其在主軸1和與該主軸具有相互相同或大 體相同的軸心P的外筒2之間夾裝積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部3而構(gòu)成，該彈性部3以與所述 軸心P同心或大體同心的狀態(tài)在徑向內(nèi)外方向交替層積多個(gè)橡膠層4和一個(gè)或多個(gè)硬質(zhì)隔 壁5，其特征在于，所述多個(gè)橡膠層4中的兩個(gè)以上的橡膠層4彼此由特性相互不同的橡膠材料形 成。
第二方面的發(fā)明，在第一方面所述的鐵道車輛用軸彈簧中，所述兩個(gè)以上的橡膠 層4中的、在關(guān)于所述軸心P的徑向越是外側(cè)的橡膠層4由彈簧常數(shù)越高的橡膠材料構(gòu)成。第三方面的發(fā)明，在第二方面所述的鐵道車輛用軸彈簧中，所述橡膠層4由在徑 向最內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)橡膠層4A、在徑向最外側(cè)的外側(cè)橡膠層4C及位于所述內(nèi)側(cè)橡膠層4A和所 述外側(cè)橡膠層4C的徑向間的中間橡膠層4B這三層構(gòu)成，設(shè)定成與所述內(nèi)側(cè)橡膠層4A的橡 膠材料的彈簧常數(shù)相比、所述中間橡膠層4B的橡膠材料的彈簧常數(shù)高，且與所述中間橡膠 層4B的橡膠材料的彈簧常數(shù)相比、所述外側(cè)橡膠層4C的橡膠材料的彈簧常數(shù)高的狀態(tài)。第四方面的發(fā)明，在第一至第三方面中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛用軸彈簧中，所述 主軸1的外周面la、所述彈性部3及所述外筒2的內(nèi)周面加各自在沿軸心P的方向上的截 面形狀形成為相互在相同朝向上對(duì)齊的八字形，同時(shí)構(gòu)成為具有研缽狀凹部21的圓錐積 層橡膠結(jié)構(gòu)，該研缽狀凹部通過使所述彈性部3在沿所述軸心P的方向上相對(duì)所述主軸1 靠近其小徑側(cè)配置、且使所述外筒2在沿所述軸心P的方向上相對(duì)所述彈性部3靠近其小 徑側(cè)配置而成。根據(jù)第一方面的發(fā)明，因?yàn)槭苟鄠€(gè)橡膠層中的兩個(gè)以上的橡膠層彼此由特性相互 不同的橡膠材料形成，可對(duì)應(yīng)橡膠材料的各種因素來設(shè)定多個(gè)橡膠層所需要的特性(即橡 膠硬度、彈簧常數(shù)等)，因而，與由單一橡膠材料形成各橡膠層的現(xiàn)有技術(shù)相比，在提高扭力 方面弱的橡膠層的耐扭性、或改進(jìn)壓縮方面弱的橡膠層的耐壓縮性的情況下，可以不改變 作為產(chǎn)品的彈簧常數(shù)地增強(qiáng)應(yīng)該改進(jìn)的特性項(xiàng)目。其結(jié)果，可提供進(jìn)行了改進(jìn)而不造成乘 坐舒適性惡化、可提高耐久性的鐵道車輛用軸彈簧。根據(jù)第二方面的發(fā)明，對(duì)各橡膠層設(shè)定適于越是相對(duì)軸心的外側(cè)抗扭條件越嚴(yán)格 的使用方式的彈簧常數(shù)，減輕外側(cè)的橡膠層由時(shí)間流逝而導(dǎo)致的彈力減弱現(xiàn)象，改進(jìn)其耐 久性，因此，可提高作為橡膠層整體、即鐵道車輛用軸彈簧的耐久性。另外，通過降低內(nèi)側(cè)的 橡膠層的彈簧常數(shù)，與提高了外側(cè)的橡膠層的彈簧常數(shù)相抵，可以維持作為彈性部整體、即 鐵道車輛用軸彈簧的彈簧常數(shù)(乘坐舒適性)為良好的狀態(tài)。根據(jù)第三方面的發(fā)明，可維持具有使用頻率最高的橡膠層為三層結(jié)構(gòu)的彈性部的 鐵道車輛用軸彈簧的懸掛性能并可提高耐久性，同時(shí)，如第四方面的發(fā)明，可進(jìn)行適用于截 面形狀形成為相互在同一朝向?qū)R的八字形的錐形制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的鐵道車輛用軸彈簧的性 能改進(jìn)。


圖1是表示鐵道車輛用軸彈簧的剖面圖。圖2是圖1的鐵道車輛用軸彈簧的平面圖。圖3是表示各橡膠層的材料配合及特性的表的圖。附圖標(biāo)記說明1…主軸；Ia…外周面；2…外筒；2a···內(nèi)周面；3…彈性部；4…橡膠層；4A…內(nèi)側(cè) 橡膠層；4B…中間橡膠層；40··外側(cè)橡膠層；5…硬質(zhì)隔壁；21…研缽狀凹部；A…鐵道車輛
用軸彈簧。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D面說明本發(fā)明的鐵道車輛用軸彈簧實(shí)施方式。[實(shí)施例1]如圖1、圖2所示，鐵道車輛用軸彈簧A構(gòu)成為具有主軸1，具有與主軸1相互相 同(或大體相同)的縱軸心P的外筒2，形成為在與縱軸心P同心(或大體同心)的狀態(tài)下 在徑向內(nèi)外方向交替層積三層橡膠層4和兩層硬質(zhì)隔壁(金屬環(huán))5的積層橡膠結(jié)構(gòu)、夾裝 在主軸1和外筒2之間的彈性部3。在該徑向的內(nèi)外、彈性部3采用積層橡膠結(jié)構(gòu)的情況 下，硬質(zhì)隔壁5的數(shù)目為橡膠層4的數(shù)目減去1的值。主軸1為金屬制，具有下部擴(kuò)大的圓錐筒狀的軸上部1A，上部呈圓筒狀、下部呈 帶孔實(shí)心圓形截面的軸下部1B，在它們的上下之間形成為大直徑狀的凸緣部1C。配置在該 主軸1周圍的內(nèi)側(cè)硬質(zhì)隔壁5、外側(cè)硬質(zhì)隔壁5及外筒2與主軸1同樣為金屬制，這些筒、即 內(nèi)外的硬質(zhì)隔壁5、5及外筒2形成為越往上方直徑越小的圓錐筒狀。另外，附圖標(biāo)記7為 設(shè)于外側(cè)橡膠層4C的重量減輕部，也可以沒有這些重量減輕部。內(nèi)側(cè)硬質(zhì)隔壁5比軸上部IA位于稍高的位置、外側(cè)硬質(zhì)隔壁5比內(nèi)側(cè)硬質(zhì)隔壁5 位于稍高的位置、且外筒2比外側(cè)硬質(zhì)隔壁5位于稍高的位置地以在縱軸心P方向位置偏 移的狀態(tài)配置。在外筒2的外周部，形成用于嵌入臺(tái)車框(省略圖示)的嵌合部6。軸上部 1A、內(nèi)外的硬質(zhì)隔壁5、5、外筒2和夾裝在它們之間的內(nèi)側(cè)橡膠層4A、中間橡膠層4B和外側(cè) 橡膠層4C通過后述的硫化粘接而一體化。如圖1、圖2所示，主軸1的外周面(軸上部IA的外周面)la、彈性部3及外筒2 的內(nèi)周面加各自的在沿軸心P的方向(在圖1中為上下方向)上的截面形狀形成為相互 在相同朝向?qū)R的八字形。另外，構(gòu)成為具有研缽狀凹部21的圓錐層積橡膠結(jié)構(gòu)(錐形制 動(dòng)器結(jié)構(gòu))的鐵道車輛用軸彈簧A，該研缽狀凹部21通過使彈性部3在沿軸心P的方向上 相對(duì)主軸1靠近其小徑側(cè)配置、且使外筒2在沿軸心P的方向上相對(duì)彈性部3靠近其小徑 側(cè)配置而成。接著，對(duì)橡膠層4進(jìn)行說明。將各橡膠層4A、4B、4C及現(xiàn)有技術(shù)的橡膠層的材料 (主材料)和配合比、特性、產(chǎn)品(鐵道車輛用軸彈簧)特性表示在圖3中。在圖3中，彈簧 特性(彈簧常數(shù))是測(cè)定了在一定的壓縮負(fù)荷范圍內(nèi)的彈簧常數(shù)的值[彈簧常數(shù)(ΔΚ)= 負(fù)荷/位移]，其單位是kN/mm。另外，關(guān)于反復(fù)疲勞強(qiáng)度，在垂直方向以一定振幅進(jìn)行反復(fù) 疲勞試驗(yàn)，評(píng)價(jià)定形性(力7卜性)，因此，數(shù)字越小，則定形性越良好。反復(fù)疲勞強(qiáng)度(％ )， 是以試驗(yàn)前的產(chǎn)品厚度(Ts)除從試驗(yàn)前的產(chǎn)品厚度(Ts)減去試驗(yàn)后的產(chǎn)品厚度(Ta)所 得的數(shù)值、再乘100而得到的值，即是，反復(fù)疲勞強(qiáng)度(％) = [(Ts-Ta)/Ts] XlOO0另外， 圖3中所示的硬度、比重、強(qiáng)度、伸展、壓縮永久變形及疲勞性的各項(xiàng)目，都是按由JIS規(guī)定 的試驗(yàn)方法得到的。內(nèi)側(cè)橡膠層(內(nèi)層橡膠)4A的橡膠材料如圖3所示，是按照相對(duì)NR100取鋅氧粉 5、硬脂酸1、C.B50、油5、硫磺及促進(jìn)劑適當(dāng)量(微量)這樣的配合比而得到的。中間橡膠 層(中層橡膠)4B的橡膠材料，是按照相對(duì)NR100取鋅氧粉5、硬脂酸1、(』(碳黑)60、油 5、硫磺及促進(jìn)劑適當(dāng)量(微量)這樣的配合比而得到的(參照?qǐng)D幻。外側(cè)橡膠層(外層橡 膠)4C的橡膠材料，是按照相對(duì)NR100取鋅氧粉5、硬脂酸1、C. B70、油5、硫磺及促進(jìn)劑適 當(dāng)量(微量)這樣的配合比而得到的(參照?qǐng)D3)。由于彈簧常數(shù)隨著C. B的量(重量份)
5變多而增高，所以成為內(nèi)側(cè)橡膠層4A的彈簧常數(shù)<中間橡膠層4B的彈簧常數(shù)<外側(cè)橡膠 層4C的彈簧常數(shù)。作為參考，現(xiàn)有技術(shù)的鐵道車輛用軸彈簧中的彈性部的橡膠材料如圖3所示，內(nèi) 中外的各橡膠層是相互相同的橡膠材料，其按照相對(duì)NR100取鋅氧粉5、硬脂酸1、C. B60、油 5、硫磺及促進(jìn)劑適當(dāng)量(微量)這樣的配合比而得到的，即是與在本申請(qǐng)所說的中間橡膠 層(中層橡膠)4B相同的規(guī)格。在圖3中，所謂定形性是指壓縮永久變形，其值小的話則是 理想的。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)例的軸彈簧，由于用相互相同的橡膠材料形成內(nèi)中外的各橡膠層，所 以定形性及耐久性由最苛刻條件的外側(cè)橡膠層確定，它們的評(píng)價(jià)為15和Δ。對(duì)此，在本發(fā)明的軸彈簧中，由于與相對(duì)扭力的條件變得嚴(yán)格相應(yīng)、即越是外側(cè)的 橡膠層就把彈簧常數(shù)設(shè)定得越高，所以，可以使各橡膠層4A、4B、4C的彈力減弱情況均等。 即是，可改進(jìn)外側(cè)橡膠層4C的早期彈力減弱，形成為由各橡膠層4A、4B、4C因經(jīng)長期造成的 彈力減弱程度一致，實(shí)質(zhì)上提高了壽命、即耐久性(圖3的◎)。另外，即使外側(cè)橡膠層4C 的彈簧常數(shù)變高，由于內(nèi)側(cè)橡膠層4A的彈簧常數(shù)降低，所以，作為產(chǎn)品的彈簧常數(shù)、即乘坐 舒適性(懸掛性能)與現(xiàn)有技術(shù)一樣得到良好的維持。另外，同樣也改進(jìn)了作為鐵道車輛 用軸彈簧A的定形性，從現(xiàn)有技術(shù)的評(píng)價(jià)15提高到了 10(參照?qǐng)D3)。另外，在圖3的反復(fù) 疲勞強(qiáng)度(定形性)這項(xiàng)中的數(shù)字表示相對(duì)評(píng)價(jià)。在實(shí)施例1中，以具有三層結(jié)構(gòu)的橡膠層的軸彈簧A為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明也 可適用于具有兩層結(jié)構(gòu)或四層以上的橡膠層的類型、或者越是外側(cè)的橡膠層則上下高度變 得越大的特殊結(jié)構(gòu)的鐵道車輛用軸彈簧。如以上說明的那樣，在本發(fā)明的鐵道車輛用軸彈簧A中，由于在各橡膠層4A、4B、 4C整體施加均勻(一樣)的疲勞負(fù)荷，所以，難以產(chǎn)生局部的彈力減弱的大小，因此可維 持長期穩(wěn)定的乘坐舒適性或行進(jìn)穩(wěn)定性。由于不產(chǎn)生或難以產(chǎn)生局部疲勞，所以作為整體 (橡膠層4的整體)其耐久性(壽命)得到提高而耐用于長期使用。隨之，過負(fù)荷時(shí)的安全 性也得到提高。另外，為了進(jìn)行前后或左右的彈簧調(diào)整，一般在外側(cè)橡膠層4C設(shè)置沖孔7，但也可 以通過把外側(cè)橡膠層4C在周向分割為四個(gè)部分，把成為前后或左右的位置的橡膠設(shè)為低 反作用橡膠(低強(qiáng)度橡膠、低彈簧常數(shù)橡膠)或者高反作用橡膠，從而省略沖孔7。若省略 沖孔7的話，則稱為上部安裝孔的臺(tái)車側(cè)或車輛側(cè)的對(duì)應(yīng)部位與沖孔的對(duì)位等的關(guān)系不受 拘束，具有容易進(jìn)行組裝作業(yè)(安裝作業(yè))的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種鐵道車輛用軸彈簧，該鐵道車輛用軸彈簧在主軸和與該主軸具有相互相同或大 體相同的軸心的外筒之間夾裝積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部而成，該積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部在與 所述軸心同心或大體同心的狀態(tài)下在徑向內(nèi)外方向交替層積多個(gè)橡膠層和一個(gè)或多個(gè)硬 質(zhì)隔壁，其特征在于，所述多個(gè)橡膠層之中的兩個(gè)以上的橡膠層彼此由特性相互不同的橡膠材料形成。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特征在于，所述兩個(gè)以上的橡膠層之中 的在關(guān)于所述軸心的徑向上越是外側(cè)的橡膠層由彈簧常數(shù)越高的橡膠材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特征在于，所述橡膠層由在徑向最內(nèi)側(cè) 的內(nèi)側(cè)橡膠層、在徑向最外側(cè)的外側(cè)橡膠層以及位于所述內(nèi)側(cè)橡膠層和所述外側(cè)橡膠層的 徑向間的中間橡膠層這三層構(gòu)成，設(shè)定成與所述內(nèi)側(cè)橡膠層的橡膠材料的彈簧常數(shù)相比所 述中間橡膠層的橡膠材料的彈簧常數(shù)高、且與所述中間橡膠層的橡膠材料的彈簧常數(shù)相比 所述外側(cè)橡膠層的橡膠材料的彈簧常數(shù)高的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特征在于，所述主軸的外周 面、所述彈性部以及所述外筒的內(nèi)周面各自的在沿軸心的方向上的截面形狀形成為相互在 相同朝向上對(duì)齊的八字形，而且構(gòu)成為具有研缽狀凹部的圓錐積層橡膠結(jié)構(gòu)，該研缽狀凹 部通過使所述彈性部在沿所述軸心的方向上相對(duì)所述主軸靠近其小徑側(cè)配置、且使所述外 筒在沿所述軸心的方向上相對(duì)所述彈性部靠近其小徑側(cè)配置而成。
全文摘要
本發(fā)明通過進(jìn)行銳意研究開發(fā)提供進(jìn)行了改進(jìn)而不會(huì)引起乘坐舒適性惡化地可提高耐久性的鐵道車輛用軸彈簧。該鐵道車輛用軸彈簧在主軸(1)和與該主軸具有相互相同或大體相同的軸心(P)的外筒(2)之間夾裝積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部(3)而成，該積層橡膠結(jié)構(gòu)的彈性部(3)在與軸心(P)同心或大體同心的狀態(tài)下在徑向內(nèi)外方向交替層積多個(gè)橡膠層(4A、4B、4C)和一個(gè)或多個(gè)硬質(zhì)隔壁(5)，其中，在多個(gè)橡膠層(4A、4B、4C)之中，外側(cè)橡膠層(4C)由彈簧常數(shù)高的橡膠材料構(gòu)成，中間橡膠層(4B)由彈簧常數(shù)中等的橡膠材料構(gòu)成，內(nèi)側(cè)橡膠層(4A)由彈簧常數(shù)低的橡膠材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)F16F9/05GK102094925SQ20101014317
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者松浦宏佳, 浜田晃 申請(qǐng)人:東洋橡膠工業(yè)株式會(huì)社