JPS6131331B2 - - Google Patents
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- JPS6131331B2 JPS6131331B2 JP52103530A JP10353077A JPS6131331B2 JP S6131331 B2 JPS6131331 B2 JP S6131331B2 JP 52103530 A JP52103530 A JP 52103530A JP 10353077 A JP10353077 A JP 10353077A JP S6131331 B2 JPS6131331 B2 JP S6131331B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/40—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spring, and more particularly to a polymerized spring formed by alternately overlapping and bonding layers of elastomer material such as rubber and metal plates.
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。 Such polymerized springs are used in a variety of applications, such as as part of suspension systems for track bogies (railway vehicles);
The spring is normally mounted so that the rubber layer and metal plate are substantially horizontal so that the weight of the vehicle exerts only a substantially compressive force on the rubber layer;
Relative lateral movement between parts of a vehicle suspension system can cause shear deformation (slippage) of the rubber layer.
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。 In particular, when a relatively large shear deformation occurs, the upper rubber layer moves laterally with respect to the lower rubber layer, reducing the overlap between the upper and lower rubber layers (the lower rubber layer is only a small portion of the upper rubber layer). (If the spring only supports the compressive load), the effective cross-sectional area of the spring that supports the compressive load will be significantly reduced. It has been found that under such conditions, the combined load of the shear load and the compressive load applies a bending moment force to the rubber layer, and induced fracture occurs in the outermost rubber layer where the bending moment force acts maximum.
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。 An object of the present invention is to provide a polymerized spring that resists failure due to fatigue even when subjected to shear loads and has a long service life.
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。 The spring of the present invention is composed of alternating layers of rubber or elastomer material and metal plates bonded together,
The length of the layers in at least one plane of the longitudinal section extending approximately perpendicular to the plane of the rubber layer and the metal plate is shorter for the layers between the outermost layers than for the outermost layer; The thickness of the above-mentioned layers is such that the layer between the outermost layers is thinner than the outermost layer.
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。 In one embodiment, the length of the layers in the longitudinal section uniformly decreases from the upper and lower outermost rubber layers to the central rubber layer, and these polymerized rubber layers are preferably unloaded. The longitudinal centers of the springs are aligned with each other so that the springs have a symmetrical shape in the longitudinal section when the springs are in this state.
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。 In the operation of the spring when subjected to shear forces acting in the direction along the longitudinal section, the effective area of the spring for supporting the compressive load remains essentially unchanged, and equal to the area of the inner rubber layer). Therefore,
The effective area is not significantly reduced as in conventional polymeric springs where all rubber layers are of the same size.
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。 Furthermore, compared to conventional polymerized springs, each rubber layer and metal plate in the spring of the present invention can move angularly with respect to the end face of the spring when subjected to a shear load. The bending resistance of any one layer is approximately proportional to the bending moment imparted by the resultant of external compressive and shear forces, which reduces the fatigue life of the spring of the present invention compared to conventional springs. It increases it.
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。 In addition to the lengths of the polymerized rubber layers in the longitudinal section being different, the lengths of the rubber layers are also changed in one or more other longitudinal sections substantially perpendicular to the planes of the rubber layer and the metal plate, Therefore 1
The fatigue resistance of the spring against shear loads acting in the above directions may be increased.
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。 The outer shape of the rubber layer in a cross section extending parallel to the metal plate may be arbitrary, such as rectangular, square, circular, elliptical, or polygonal. Further, the rubber layer may have a through hole extending in the thickness direction of the layer so that the rubber layer has a substantially ring shape in such a cross section, and the metal plate may also have a through hole extending in the thickness direction of the layer so that the rubber layer has a substantially ring shape in such a cross section. A through hole may be provided. However, in order to obtain a good fatigue life, it is better that neither the rubber layer nor the metal plate have through holes. The spring may include a passage communicating between the hollow cavity and the outside of the spring. The hollow cavity may be made airtight, and where such passageways are present, valves or seals may be provided to maintain the airtightness.
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。 In a preferred embodiment, the rubber layer at the center (i.e., inner side) of the spring is relatively thin compared to the outermost rubber layer, and the thickness of the polymerized rubber layer is such that going from the center rubber layer to both outermost rubber layers, Therefore, it increases uniformly and gradually.
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。 One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A polymerized suspension spring 10 for use in a suspension system for a railway vehicle is made up of a plurality of rubber layers 11 and metal plates 12 alternately bonded and fixed. 13 is a metal end plate.
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。 The thickness of the rubber layer 11 is the center layer (i.e. the innermost layer) 1
1a to the outermost rubber layer, and the length of the rubber layer and the intervening metal plate, which is indicated by the distance in the left-right direction in FIG. 1, also increases from the central rubber layer 11a.
It gradually increases uniformly as it progresses from the outermost rubber layer to the end plate.
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。 Throughout the entire length of each rubber layer as shown in Figure 1,
All the rubber layers have the same depth in the direction perpendicular to the paper plane of FIG. 1, and the metal plates are similarly formed. Central rubber layer 11a and central metal plate 12a
has a square outer shape (when viewed from the top and bottom of FIG. 1), and therefore the rubber layer 11 other than these
The metal plates 12 and 13 have a rectangular outer shape.
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。 When the resultant force of shear force and compressive force acts on the spring, as shown in FIG. 3, the effective area of the spring that directly supports the compressive stress is the central rubber layer 11
remains substantially unchanged in the cross-section of a, which minimizes the effect of bending stresses on the outermost rubber layer, thereby making it possible to reduce Compared to this, it increases the lifespan against fatigue. From Figure 3, it can be seen that by using rubber layers and metal plates whose lengths gradually decrease from the outermost side to the center, all the rubber layers and metal plates can be replaced with conventional rubber layers and metal plates that all have the same dimensions. Compared to springs, they can move much more angularly with respect to the end plates, thus providing a more uniform bending stress distribution between all rubber layers, thereby increasing the fatigue life of the spring.
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。
Figure 1 is a side view of the spring of the present invention under no load, Figure 2 is a side view of the spring under compression, and Figure 3 is a side view of the spring under compression and shear. It is a side view of a spring. 11...Rubber layer, 11a...Central rubber layer, 12
...Metal plate, 12a... Central metal plate, 13... End plate.
Claims (1)
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。[Scope of Claims] 1. A spring made of layers of rubber or elastomer material and metal plates that are alternately stacked and bonded together,
The length of the layer in at least one plane of a longitudinal section extending substantially perpendicular to the plane of the layer and the metal plate is shorter for the layer between the outermost layers than for the outermost layer. , and a spring characterized in that the layers between the outermost layers are thinner than the outermost layers. 2. The spring according to claim 1, wherein the thickness of the layers gradually increases uniformly from the center layer to the outermost layer. 3. The spring according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the layers in the longitudinal section gradually decreases uniformly from the outermost layer to the central layer. spring. 4. In the spring according to any one of claims 1 to 3, each layer is arranged with longitudinal centers aligned with each other when viewed in the longitudinal section. Characteristic spring. 5. In the spring according to any one of claims 1 to 4, the layer or the metal plate, or both of these layers and the metal plate,
A spring characterized by having a through hole extending in the thickness direction of a layer or metal plate. 6. The spring according to claim 5, characterized in that the spring is provided with a hollow space. 7. The spring according to claim 6, wherein a passage is provided that communicates the hollow space with the outside of the spring. 8. The spring according to claim 6 or 7, wherein the hollow space is maintained in a substantially airtight state.
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