鐵道車輛用軸彈簧以及其製造方法

2023-06-01 21:23:06 1

專利名稱：鐵道車輛用軸彈簧以及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵道車輛用軸彈簧，該鐵道車輛用軸彈簧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構的彈性部而成，該積層橡膠結構的 彈性部在與軸心同心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個橡膠層和硬質隔壁。
背景技術：
作為這種鐵道車輛用軸彈簧的現有技術例，已知如專利文獻1所示那樣採用直圓 筒的積層橡膠結構的類型、或者如專利文獻2所示那樣採用截面形狀呈八字形地傾斜的積 層橡膠結構的類型(被稱為所謂「錐形制動器」的軸彈簧)。接著，對鐵道車輛用軸彈簧的 代表例及其成形模進行說明。首先，如圖1、圖2所示，鐵道車輛用軸彈簧A構成為具有主軸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 態下在徑向內外方向交替地層積三層橡膠層4和兩層硬質隔壁5的積層橡膠結構、夾裝在 主軸1和外筒2之間的彈性部3。主軸1為金屬制，具有下部擴大的圓錐筒狀的軸上部1A，上部呈圓筒狀、下部呈 帶孔實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周圍的內側硬質隔壁5、外側硬質隔壁5及外筒2與主軸1同樣為金屬制，這些筒5、 5、2形成為越往上方直徑越小的圓錐筒狀。另外，附圖標記7為重量減輕部。內側硬質隔壁5比軸上部IA位於稍高的位置、外側硬質隔壁5比內側硬質隔壁5 位於稍高的位置、且外筒2比外側硬質隔壁5位於稍高的位置地以在縱軸心P方向位置偏 移的狀態配置。在外筒2的外周部，形成用於嵌入臺車框(省略圖示)的嵌合部6。軸上部 1A、內外的硬質隔壁5、5、外筒2和夾裝在它們之間的內側橡膠層4、中間橡膠層4和外側橡 膠層4通過後述的硫化粘接而一體化。另外，如圖3、圖4所示，鐵道車輛用軸彈簧A成形模K構成為具有作為整體呈有 底筒狀的主金屬模8、和平面看為圓形的蓋模9。主金屬模8構成為具有圓板狀的底部金 屬構件12、圓筒狀的外周金屬構件13、圓筒狀的內部金屬構件14、安裝在外周金屬構件13 和內部金屬構件14之間的圓筒狀的中間金屬構件15、嵌套模16、芯棒模17以及電熱裝置 (或套管)18等。內部金屬構件14是用於定位主軸1的部件，中間金屬構件15或嵌套模 16是用於定位硬質隔壁5或設定橡膠層4的形狀的部件。在蓋模9和注入承模10中，形成 用於使未硫化橡膠流入到各橡膠層4用空間部s的注入孔19、20。在蓋模9上，放置供給未硫化橡膠g的注入壺T。注入壺T構成為具有與芯棒模 17連通並嵌合放置在蓋模9上的注入承模10，可上下滑動移動地嵌合在注入承模10內且 與芯棒模17連通的注入中模11。形成為可通過在注入承模10中填充必要量的未硫化橡膠 後內嵌並壓下注入中模11、從多個注入孔20向下方排出未硫化橡膠g的結構。這樣，圖3是表示在注入壺T中裝填規定量的未硫化橡膠g、內嵌在注入承模10中的注入中模11剛開始下降移動(壓入移動)、未硫化橡膠g被注入橡膠層用空間部s的臨 近狀態。圖4表示由注入中模11的下降移動將橡膠層用空間部s由未硫化橡膠g充滿的 狀態。現有技術中，成形模K自不必說，注入壺T也要維持在硫化溫度(進行硫化所需的溫 度)，使注入到主金屬模8中的未硫化橡膠g在圖4所示的注入完成狀態下迅速進行硫化。 由此，設定成使橡膠成形工序所需的時間極力變短，可以高效率地生產鐵道車輛用軸彈簧 A0S卩，為了橡膠品質的穩定化，通過多個注入孔19、20—舉注入未硫化橡膠g，但即 使這樣，注入也要花費幾分鐘的時間。由此，就存在一部分未硫化橡膠g在注入壺內就開始 硫化的情況、或由於橡膠流動性高造成注入壓力不太上升而使得在主金屬模的一部分發生 橡膠缺損的情況。因此，不得不估計某種程度的廢品率，同時也有對品質或性能的穩定化不 好的一面，鐵道車輛用軸彈簧及其製造方法尚有改進的餘地。專利文獻1 日本特開2000-280903號公報專利文獻2 日本特開2003-341511號公報

發明內容
本發明目的在於提供改善的鐵道車輛用軸彈簧及其製造方法，極力避免在模成形 時未硫化橡膠在注入壺內可能開始硫化的不妥情況，在充填到成形模後開始硫化，減少了 廢品率並且還謀求了作為產品的品質的穩定化。第一方面的發明的鐵道車輛用軸彈簧，在主軸1和具有與其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構的彈性部3而成，該彈性部3在與所述軸心P同 心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個橡膠層4和一個以上的硬質隔壁 5，其特徵在於，所述橡膠層4所使用的橡膠g設定成配合有具有比其模成形時的注入壺T的溫度 t高的臨界溫度r的硫化促進劑的橡膠。第二方面的發明，在第一方面所述的鐵道車輛用軸彈簧中，其特徵在於，所述臨界 溫度r設定為用於對所述彈性部3進行硫化成形的成形模K的溫度k以下。第三方面的發明，在第一或第二方面所述的鐵道車輛用軸彈簧中其特徵在於，所 述硫化促進劑是亞磺醯胺系的硫化促進劑。第四方面的發明，在第一至第三方面中任一項所述的鐵道車輛用軸彈簧中，其特 徵在於，所述主軸1的外周面la、所述彈性部3及所述外筒2的內周面加各自在沿所述軸 心P的方向上的截面形狀形成為互相在相同朝向湊齊的八字形，而且，構成為的具有研缽狀凹部21的圓錐積層橡膠結構，該研缽狀凹部21通過使所述 彈性部3在沿所述軸心P的方向相對所述主軸1靠近其小徑側配置、且使所述外筒2在沿 所述軸心P的方向相對所述彈性部3靠近其小徑側配置而成。第五方面的發明的鐵道車輛用軸彈簧的製造方法，該鐵道車輛用軸彈簧在主軸1 和具有與其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構的彈性部3而 成，該彈性部3在與所述軸心P同心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個 橡膠層4和一個以上的硬質隔壁5，在該鐵道車輛用軸彈簧的製造方法中，其特徵在於，成形模K用於對以裝填了所述主軸1、所述一個以上的硬質隔壁5以及所述外筒2的狀態流入的未硫化橡膠g進行成形，將該成形模K的溫度k設定為配合到未硫化橡膠g 中的硫化促進劑的臨界溫度r以上，且將向所述成形模K供給未硫化橡膠g的注入壺T的 溫度t設定為所述臨界溫度r以下，在該狀態下，從所述注入壺T向所述成形模K注入未硫 化橡膠g。第六方面的發明，在第五方面所述的鐵道車輛用軸彈簧的製造方法中，其特徵在 於，將所述注入壺T的溫度t設定為不阻礙未硫化橡膠g的流動性的程度的溫度以上。根據第一方面的發明，由於橡膠層所使用的橡膠設定成配合了具有比其模成形時 的注入壺的溫度高的臨界溫度的硫化促進劑的橡膠，所以，即便在從注入壺向成形模注入 未硫化狀態的橡膠需要一些時間，也可以避免或幾乎不產生在注入壺內開始硫化的不妥情 況。即是，因為注入到成形模後升溫到硫化的溫度，所以在收納成規定形狀之後形成為硫化 的正規狀態，可防止或進一步抑制橡膠一部分缺損或性狀局部改變。其結果，可提供一種改 進的鐵道車輛用軸彈簧，可極力避免在模成形時未硫化橡膠在注入壺內開始硫化的不妥情 況出現的可能，在充填到成形模後開始硫化，減少了廢品率並且還謀求了作為產品的品質 的穩定化。如第二方面那樣，若把成形模的溫度設為臨界溫度以上的話，則與從注入後使溫 度上升到臨界溫度以上的情況相比，可以迅速進行成形處理，還能夠改進生產率。另外，如 第三方面那樣，作為「具有比注入壺的溫度還高的臨界溫度的硫化促進劑」，亞磺醯胺系的 產品是合適的。根據第四方面的發明，可以改進在被稱為所謂「圓錐制動器」的剪切結構上增加了 壓縮結構的複合結構的鐵道車輛用軸彈簧的品質。根據第五方面的發明，因為在設定為注入壺的溫度<硫化促進劑的溫度<成形模 的溫度的狀態下，進行由未硫化橡膠向成形模注入而形成的成形以及在成形模中的硫化， 所以不會先發生在注入所需的時間內殘留在注入壺內的未硫化橡膠開始硫化的不妥情況。 因此，因為注入到成形模後升溫到硫化的溫度，所以在收納成為規定形狀後成為硫化的正 規狀態，可防止或進一步抑制橡膠一部分缺損或性狀局部改變。其結果，可提供一種改進的 鐵道車輛用軸彈簧的製造方法，可極力避免在模成形時未硫化橡膠在注入壺內開始硫化的 不妥情況出現的可能，在充填到成形模後開始硫化，減少了廢品率並且還謀求了作為產品 的品質的穩定化。根據第六方面的發明，可以順暢進行未硫化橡膠從注入壺向成形模的注入，消除 了起因於所謂的橡膠層局部性狀改變的流動性惡化的不妥情況，可以提供一種進一步改進 了鐵道車輛用軸彈簧的品質的製造方法。


圖1是表示鐵道車輛用軸彈簧的剖視圖。圖2是圖1的鐵道車輛用軸彈簧的平面圖。圖3是表示鐵道車輛用軸彈簧的模成形剛開始後的狀態的剖視圖。圖4是表示鐵道車輛用軸彈簧的模成形時的未硫化橡膠注入完成狀態的剖視圖。附圖標記說明1…主軸；Ia…外周面；2…外筒；2a···內周面；3…彈性部；4…橡膠層；5…硬質隔壁；21…研缽狀凹部；K…成形模；P…軸心；T…注入壺；g…橡膠(未硫化橡膠)；k…成形模 K的溫度；r…臨界溫度；t…注入壺的溫度。
具體實施例方式以下，參照

本發明的鐵道車輛用軸彈簧及其製造方法的實施方式。[實施例1]實施例1的鐵道車輛用軸彈簧A與前面所述的圖1及圖2所示的現有產品結構相 同，在主軸1和具有與其相同(或大體相同)的軸心P的外筒2之間夾裝積層橡膠結構的 彈性部3而構成，該彈性部3在與軸心P同心(或大體同心)的狀態下在徑向內外方向交 替地層積三層(多層的一例)橡膠層4和二層(一層以上的一例)的圓筒狀的金屬環(硬 質隔壁的一例)5。另外，在彈性部3採用積層橡膠結構的情況下，金屬環5的數目為橡膠層 4數目減1的值。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 的內周面加各自在沿軸心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 相同朝向湊齊的八字形。另外，構成為具有研缽狀凹部21的圓錐層積橡膠結構的鐵道車輛 用軸彈簧A，該研缽狀凹部21通過使彈性部3在沿軸心P的方向相對主軸1靠近其小徑側 配置、且使外筒2在沿軸心P的方向相對彈性部3靠近其小徑側配置而成。其他的說明與 現有產品相同，在此省略多餘的結構說明。與現有產品的不同點在於，橡膠層4所使用的橡膠(未硫化橡膠)g設定成為配合 了具有比在其模成形時的注入壺T的溫度t高的臨界溫度r的硫化促進劑(以下只簡稱為 「促進劑」)。具體地，注入壺T的溫度t設定為「90°C彡t彡130°C」，成形模K的溫度k設 定為140°C彡k彡170°C。另外，作為促進劑的一例，使用臨界溫度為134°C的二硫化二苯並 噻唑、或臨界溫度為141 °C的N-環已基-2-苯並噻唑亞磺醯胺。作為未硫化橡膠g的成分及其配合比率的例子，相對於天然橡膠(NR ；Rss#3)為 100，鋅氧粉為5，硬脂酸為1，微晶石蠟為1，防老劑為2，碳黑(N550)為55，芳烴油為5，硫 磺為1.5，促進劑為1.5。另外，作為促進劑和其臨界溫度的例子，可舉出N-環已基-2-苯 並噻唑亞磺醯胺(141°C )、N-氧二乙基-2-苯並噻唑亞磺醯胺(145°C )、N-叔丁基-2-苯 並噻唑亞磺醯胺(143°C )、二硫化二苯並噻唑(134°C )、硫醇基苯並噻唑(125°C )。作為橡膠層4 (未硫化橡膠g)的橡膠材料，也可以是天然橡膠、順丁橡膠(BR)、丁 苯橡膠(SBR)或混合它們兩種以上而成的物質。在此，對臨界溫度進行說明。將促進劑發揮「促進效果(硫化促進效果)，，所需的 最低溫度稱為臨界溫度(Critical Temperature :CT)。促進劑並不是具有各自特有的敏銳 的臨界溫度，即使是安全性怎樣高的促進劑，若在硫化溫度以下的低溫、例如在70°C下長時 間放置的話，雖多少有些差別，但都會顯示硫化現象。即是，所謂臨界溫度，並不是指所說在 其以下不硫化、而在其以上硫化這樣的狀況清晰的溫度，可以說是一種概念性溫度。例如，二苯硫脲雖是弱促進劑(硫化作用弱的促進劑)，但在低溫下進行硫化，過 早硫化的傾向強。如該例所表明的那樣，超促進劑(硫化作用超強的促進劑)並不低，但一 般來講越是強促進劑(硫化作用強的促進劑)，CT就越低。對於亞磺醯胺系那樣的遲滯性 的物質，準超促進劑(硫化作用準超強的促進劑)多，但與其他促進劑相比有CT比較清晰的傾向。接著，對鐵道車輛用軸彈簧A的製造方法進行說明。本發明的鐵道車輛用軸彈簧 A，基本上通過與圖3、圖4所示的現有的方法相同的模成形製作。不同點在於，在現有技術 中，成形模K和注入壺T都設定為比橡膠層4的臨界溫度r高的溫度；相對於此，在本發明 的製造方法中，成形模K用於對以裝填了主軸1、內外的金屬環5、5以及外筒2的狀態流入 的未硫化橡膠g進行成形，將該成形模K的溫度k設定為配合到未硫化橡膠g中的硫化促 進劑的臨界溫度r以上，且將向成形模K供給未硫化橡膠g的注入壺T的溫度t設定為所 述臨界溫度r以下，在這樣的狀態下，從注入壺T向成形模K注入未硫化橡膠g。關於注入壺T的溫度範圍即使把未硫化橡膠g放置在一定期間之間，也很難促進 硫化，而且為了產生使未硫化橡膠g自身的流動性良好的效果，注入壺T的溫度t優選設定 為90°C< t ( 130°C，最好設定為100°C< t ( 120°C。在90°C以下的情況下，在從注入壺 T注入未硫化橡膠g時未硫化橡膠g的流動性變差。另外，在設為130°C以上的溫度的情況 下，由於放置時間變長，容易引起過早硫化(早期硫化)，模流動性也變差，對產品物性造成 不好的影響。即，所謂「不阻礙未硫化橡膠g的流動性的程度的溫度」是90°C。關於成形模K的溫度範圍成形模K的溫度k通常可以按未硫化橡膠g可以硫化 的範圍的溫度設定，但一般來講最好為140°C彡k彡170°C的溫度。這是因為，在成形模K 的溫度k為140°C以下時，適當的硫化時間耗費多，在成本方面不利；在170°C以上時，在天 然橡膠系的情況下，容易發生逆回現象(硫化返回現象)而引起性能下降。另外，促進劑的 臨界溫度r如所述那樣即使比臨界溫度r低，在長時間放置下硫化也緩緩進行，所以，在注 入壺T中即使較長時間保持未硫化橡膠g，在其臨界溫度r高的情況下，硫化的進行狀態也 變遲緩。如以上所說明的那樣，採用以下的製造方法，即是，作為在鐵道車輛用軸彈簧A的 橡膠層4所使用的未硫化橡膠g中配合的硫化促進劑，使用其臨界溫度r為125°C 145°C 的類型，而且，分別把成形模K的溫度k設定為140°C 170°C，且把注入壺T的溫度t設定 為90°C 130°C，最好為100°C 120°C，進行模成形。因此，可以沒有了流動性變差或早期 硫化的可能，可以把未硫化橡膠g從注入壺T填充到成形模K中，注入到成形模K後升溫到 硫化的溫度，即是，變成在收納成為規定形狀之後硫化的正規狀態，可防止或進一步抑制橡 膠局部缺損或性狀局部改變這樣的狀況。其結果，能夠提供進行了改進的鐵道車輛用軸彈簧，極力避免在模成形時未硫化 橡膠g在注入壺T內開始硫化的不妥情況的可能，在充填到成形模K中之後開始進行硫化， 減少了廢品率並且還謀求了作為產品的品質的穩定化。[補充說明]對於鐵道車輛用軸彈簧，是需要幾升橡膠的縱向較長且呈圓錐形狀的橡膠產品， 一般來講不能採用像成為穩定製法的大型橡膠金屬模產品那樣的壓縮成形硫化。另外，由 於硫化時間長且注入路徑也長，所以也不適宜噴射，所以採用了使用注入壺的從多個注入 孔一舉向各橡膠層用空間注入橡膠的方式、即使用了注入壺和成形模(金屬模)的模成形 方法(傳遞成形)。為此，將注入壺溫度設高，將橡膠(未硫化橡膠)的流動性設好(高)， 但在現有技術中，即使這樣的話由於注入需要數分鐘，所以存在未硫化橡膠的一部分發生 意外的硫化開始而得不到穩定的性能、或是因為流動性好使得壓力不太提高而在局部發生橡膠缺損這樣的不妥狀況。另外，也存在預先塗布在金屬環等上的粘接劑由於在比較高的溫度下注入的橡膠 的流動而容易剝離的方面。進而，當具有分割成內外三個部位的大體圓錐臺狀而各自體積 不同的橡膠層用空間、開始向它們均勻地注入橡膠且注入未完成時，金屬環有可能會產生 變形。為此，雖進行了適當改變設定注入孔的直徑或數量(周向的數量或徑向的數量)等 麻煩的操作，但由上述過好的流動性產生的缺損或早期硫化的問題卻依然存在，成為了導 致產品不良的主要原因。因此，在本發明中，通過對促進劑的鑽研以及對注入壺溫度設定的鑽研，將注入 壺溫度設定在比促進劑的臨界溫度更低、且不阻礙未硫化橡膠流動性的程度的溫度範圍 (90°C 130°C)內。由此，通過使注入壺的溫度下降，未硫化橡膠向成形模的注入可在適當 的溫度及適當的壓力下進行，可以提供解決了現有技術的各種問題使品質穩定的鐵道車輛 用軸彈簧。
權利要求
1.一種鐵道車輛用軸彈簧，該鐵道車輛用軸彈簧在主軸和具有與其相互相同或大體相 同的軸心的外筒之間夾裝積層橡膠結構的彈性部而成，該積層橡膠結構的彈性部在與所述 軸心同心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個橡膠層和一個以上的硬質 隔壁，其特徵在於，所述橡膠層所使用的橡膠，設定成配合了具有比其模成形時的注入壺的溫度高的臨界 溫度的硫化促進劑的橡膠。
2.如權利要求1所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特徵在於，所述臨界溫度設定為用於對 所述彈性部進行硫化成形的成形模的溫度以下。
3.如權利要求1所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特徵在於，所述硫化促進劑是亞磺醯胺 系的硫化促進劑。
4.如權利要求2所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特徵在於，所述硫化促進劑是亞磺醯胺 系的硫化促進劑。
5.如權利要求1 4任一項中所述的鐵道車輛用軸彈簧，其特徵在於，所述主軸的外周 面、所述彈性部以及所述外筒的內周面各自在沿所述軸心的方向上的截面形狀形成為互相 在相同朝向湊齊的八字形，而且，構成為具有研缽狀凹部的圓錐積層橡膠結構，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所述主軸靠近其小徑側配置、且使所述外筒在沿所述軸心的方向上相 對所述彈性部靠近其小徑側配置而成。
6.一種鐵道車輛用軸彈簧的製造方法，該鐵道車輛用軸彈簧在主軸和具有與其相互相 同或大體相同的軸心的外筒之間夾裝積層橡膠結構的彈性部而成，該積層橡膠結構的彈性 部在與所述軸心同心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個橡膠層和硬質 隔壁，其特徵在於，將用於對以裝填了所述主軸、所述一個以上的硬質隔壁以及所述外筒的狀態流入的未 硫化橡膠進行成形的成形模的溫度設定為配合到未硫化橡膠中的硫化促進劑的臨界溫度 以上，且將向所述成形模供給未硫化橡膠的注入壺的溫度設定為所述臨界溫度以下，在該 狀態下，從所述注入壺向所述成形模注入未硫化橡膠。
7.如權利要求6所述的鐵道車輛用軸彈簧的製造方法，其特徵在於，將所述注入壺的 溫度設定為不阻礙所述未硫化橡膠的流動性的程度的溫度以上。
全文摘要
本發明提供一種改進的鐵道車輛用軸彈簧以及其製造方法，可極力避免在模成形時未硫化橡膠在注入壺內開始硫化的不妥情況出現的可能，在充填到成形模後開始硫化，減少了廢品率並且還謀求了作為產品的品質的穩定化。該鐵道車輛用軸彈簧在主軸(1)和具有與其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構的彈性部(3)而成，該彈性部(3)在與軸心(P)同心或大體同心的狀態下在徑向內外方向交替地層積多個橡膠層(4)和一個以上的硬質隔壁(5)，其中，所述橡膠層(4)所使用的橡膠設定成配合了具有比其模成形時的注入壺的溫度高的臨界溫度的硫化促進劑的橡膠。
文檔編號C08L21/00GK102092400SQ20101014317
公開日2011年6月15日 申請日期2010年3月29日 優先權日2009年12月15日
發明者增田武司, 松浦宏佳 申請人:東洋橡膠工業株式會社