軸彈簧的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種主要用于鐵道車輛的軸彈簧裝置，尤其涉及一種在主軸和外筒之間介入安裝有彈性部的軸彈簧，其中，從主軸的軸心方向看時所述外筒以外側包圍主軸的狀態配置，所述彈性部是將中間硬質筒和彈性層在軸心的徑向內外方向上交替地層疊而形成的。
【背景技術】
[0002]作為使用這種軸彈簧的例子，將其應用在鐵道車輛用臺車的例子較多。例如，日本國特開2009-115156號公報(參照圖3)中，在鐵道臺車29，作為使車軸箱27懸掛支撐在臺車框28的單元而使用，其中車軸箱27用于支撐車輪25的車軸26。
[0003]但是，這種軸彈簧裝置多傾向于如下情況，S卩，在如空車等車體重量小的情況下，為了進一步提高乘坐舒適性、或在曲線行駛時發生輪重減載的難度，將軟橡膠用作構成軸彈簧的彈性層，從而使整體的彈簧常數設定為低值。
[0004]但是，若使整體的彈簧常數設定為低值，則例如在車廂滿員(超過定員)時施加大負載如緊急制動的情況下，存在彈性層發生大的彎曲而導致乘坐舒適性惡化、或這些彈性層發生龜裂或蠕變的憂慮增加等的對軸彈簧的耐久性或乘車感容易產生不好影響的傾向。
[0005]因此，為了提高滿員等大負載時的乘坐舒適性、以及避免彈性層發生龜裂或蠕變，若使彈簧常數設定為高值，則這樣在車身重量小如空車時會導致曲線行駛的隨動性、或乘坐舒適性下降。
[0006]另外，在最近的輪重管理方面上，各種負載下的彈簧常數為固定時，因容易發生輪重減載或調節輪重較費事，從而有時難以采用在新車上。
[0007]因此，如日本國特開2003-341511號公報中的圖3所示，其公開了如下一種軸彈簧:設置具有輔助空氣彈簧的控制系統，其中所述輔助空氣彈簧配置在主軸上部，從而在低負載范圍(空車時)下使空氣彈簧幾乎不發揮作用；而在達到滿員或接近滿員的車身重量的高負載范圍下，空氣彈簧與彈性部協同工作而發揮彈簧作用的、具有非線性彈簧特性的軸彈簧。
[0008]另外，如日本國特開2006-057746號公報所示，增大主軸凸緣的直徑，且將最內側的硬質隔壁(中間筒)向下方延長，彈性部彎曲到一定程度后凸緣會與最內側的硬質隔壁抵接，即作為所謂的金屬接觸結構而發揮非線性特性的軸彈簧也進行了嘗試。
[0009]但是，在日本國特開2003-341511號公報所示的方案中，由于除了彈性層以外還需要空氣彈簧的控制系統，因此，不僅會導致部件數量增加和成本提高，而且由于在主軸上部固定空氣彈簧，因此也導致結構的復雜化。另外，如日本國特開2006-057746號公報所示，在使構成要素彼此之間發生干擾的方案中，會存在干擾時產生噪音的問題，也難以得到長期穩定了的特性。
【發明內容】
[0010]鑒于上述實際情況，本發明的目的在于提供一種，不受滿員情況下緊急制動等時的彈簧上重量的變化所帶來的限制，具有可發揮良好的乘坐舒適性、或減輕搖晃作用的非線性特性，盡可能避免所述非線性特性導致部件數量增加或結構復雜化，并且在耐久性也優異的、與現有技術相比得到改善的軸彈簧。
[0011]根據本發明的軸彈簧，其包括:主軸I ;外筒2，其從所述主軸I的軸心P方向看時以外側包圍所述主軸I的狀態配置；及彈性部3，其以將中間硬質筒9、10和彈性層11、12、13在所述軸心P的徑向內外方向上交替層疊并介入安裝在所述主軸I和所述外筒2之間的方式形成，其特征在于:
[0012]在所述主軸I或所述外筒2可裝卸地設置彈性材料制的擋塊(stopper) 4，隨著所述主軸I和所述外筒2在所述軸心P的方向上以規定量進行相對接近的移動，在將所述擋塊4設置在所述主軸I的情況下，固定在所述外筒2的被固定體18a與所述擋塊4抵接，而在將所述擋塊4設置在所述外筒2的情況下，所述主軸I與所述擋塊4抵接。
[0013]根據本發明，主軸和外筒在軸心的方向上以規定量進行相對接近的移動之前，處于由彈性部的彈性作用下的懸掛狀態；在以規定量進行相對接近的移動之后，處于由彈性部和擋塊兩者的彈性作用下的懸掛狀態。因此，在僅基于彈性部的懸掛狀態下的平緩的非線性特性上增加了基于擋塊的懸掛狀態，即、增加了擋塊的彈簧常數而形成二階非線性特性，從而，在負載較輕時處于由彈性部作用下的柔軟(soft)的懸掛狀態，在大幅度下沉的大負載時處于彈性部與擋塊兩者的彈性作用下的硬的懸掛狀態。
[0014]而且，作為用于得到該二階非線性特性的方法，僅僅將彈性材料制的擋塊設置在主軸或外筒，因此不需要復雜的結構，從而可以以低成本實現簡單的結構。
[0015]其結果，提供一種不受滿員情況下緊急制動等時彈簧上重量的變化所帶來的限制，具有可發揮良好的乘坐舒適性、或減輕搖晃作用的非線性特性，盡可能避免所述非線性特性導致部件數量增加和結構復雜化，另外在耐久性也優異的、與現有技術相比得到改善的軸彈費。
[0016]根據本發明的實施方式I所述的軸彈簧，其特征在于:
[0017]所述擋塊4設置在所述主軸I。
[0018]根據本發明，由于在作為軸彈簧的、具有中心軸的主軸設置擋塊的方法，因此與將擋塊設置在外筒的情況相比，能夠將擋塊容易平衡良好地配置在軸彈簧的中心位置處、或無需其他部件而直接安裝在主軸等，從而實現結構的簡單化和低成本化，同時可以合理地進行裝配。
[0019]根據本發明的實施方式2所述的軸彈簧，其特征在于:所述主軸I以筒狀形成，
[0020]所述擋塊4包括:安裝部4B，其進入至所述主軸I的中空部ID而緊密嵌合或壓入于所述中空部ID ;作用部4A，其比所述安裝部4B更粗且從所述主軸I朝向所述軸心P的方向突出，從而形成與所述主軸I的環狀端面Ib抵接的階梯部4a。
[0021]根據本發明，通過將安裝部緊密嵌合或壓入于主軸的中空部，直至階梯部與環狀端面抵接，從而能夠將擋塊簡單且確切地設置在主軸。
[0022]根據本發明的實施方式3所述的軸彈簧，其特征在于:
[0023]所述中空部ID以其直徑在所述軸心P方向上從所述環狀端面Ib越朝向所述主軸I的內部深處越變大的方式形成為底部擴大形狀。
[0024]根據本發明，具有如下優點:中空部以其直徑越朝向主軸的內部深處越變大的方式形成為底部擴大形狀、且以輕量體構成，同時可以通過安裝部的嵌合或壓入來將擋塊切實地設置在主軸。
[0025]根據本發明的實施方式3或4所述的軸彈簧，其特征在于:在所述作用部4A的頂端面4b配置有用于降低與所述被固定體18a之間的摩擦系數的滑動材料21。
[0026]根據本發明，在被固定體與擋塊抵接的狀態、即施加了大負載的狀態下，被固定體和擋塊橫向相對位移可以在低摩擦狀態下進行，因此是優選的。
【附圖說明】
[0027]圖1是示出軸彈簧結構的剖視圖(實施例1)。
[0028]圖2是示出大負載作用時變形狀態的剖視圖。
[0029]圖3是示出負載和變形量之間關系的圖。
[0030]圖4是示出擋塊的其他嵌合結構I的主要部分的剖視圖。
[0031]圖5是示出擋塊的其他嵌合結構2的主要部分的剖視圖。
[0032]圖6是示出使用軸彈簧一例的鐵道臺車主要部分的側視圖。
【具體實施方式】
[0033]下面，參照附圖對本發明的軸彈簧的實施方案進行說明。此外，如圖1所示，由于外筒2以相對于主軸I處于上位的狀態使用的情況較多，因此將該狀態稱為正立狀態，并以該正立狀態來規定上下左右。
[0034]根據本發明，如圖1所示，軸彈簧A包括:主軸I ;外筒2 ;彈性部3，其介入安裝在這些主軸I和外筒2之間；及擋塊4，其設置在主軸部I的上端部。如圖1所示，軸彈簧A以主軸I位于外筒2下方的正立狀態使用的情況較多，但并不限定于此。
[0035]主軸I具有軸心P且從軸心P的方向看時呈圓形，主軸I包括:下端的支撐部1A，其受到臺車側的支撐；上部的主體部IB ;凸緣部1C，其位于支撐部IA與主體部IB的上下之間；俯視時呈圓形的中空部1D，其從上端形成至支撐部IA的大致上下中央處。主體部IB的外周面5及內周面6形成為，相對于軸心P的直徑越朝向下方越變大的圓錐面(錐形外周面，倒錐形內周面)。即，中空部ID以其直徑在軸心P的方向上從環狀端面Ib越朝向主軸I的內部深處越變大的方式形成為底部擴大形狀。
[0036]圓筒狀的外筒2包括??裙(skirt)部7，其具有相對于上下軸心P的直徑越朝向下方越變大的圓錐面、即錐形內周面7a;以及筒上部8，其位于裙部7的上部。圓錐內周面7a的傾斜角度及方向設定成與主體部IB的外周面5相同。筒上部8基本上是具有相對于軸心P的直徑為固定的內周面的部分，所述筒上部8形成有直徑略大的內嵌部8a，使得下述固定構件18a等可內嵌于內嵌部8a。
[0037]該外筒2以從側面看時與主軸I相比更靠近于上側、且從外側包圍主軸I的狀態