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公開番号2025054605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023163729
出願日2023-09-26
発明の名称センサ内蔵型防振ゴム
出願人住友理工株式会社
代理人個人,個人
主分類F16F 15/08 20060101AFI20250331BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】本来の防振性能を損なうことなく、振動に伴う荷重の入力に対する応答性を向上させて荷重を正確に検出すると共に、製造コストも抑制する。
【解決手段】センサ内蔵型防振ゴム1は、ゴム本体2と、ゴム本体2に接着される固定具3と、ゴム本体2内に形成されたセンサ収容部10に収容されるロードセル21とを含む。センサ収容部10には、固定具3に結合されてロードセル21を内側に保持する保持ケース20と、保持ケース20の開口側からロードセル21に当接し、入力した荷重をロードセル21に伝達可能な支圧プレート23と、保持ケース20と支圧プレート23との間に介在され、ロードセル21と支圧プレート23との当接状態を弾性的に維持するシールゴム22とが設けられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
鉄道車両に設けられて走行時の振動を吸収すると共に、内蔵したセンサによって振動に伴う荷重を検出するセンサ内蔵型防振ゴムであって、
所定方向の荷重の入力により変形するゴム本体と、
前記所定方向の一方側で前記ゴム本体に接着される固定具と、
前記ゴム本体内に形成されたセンサ収容部に収容されるセンサと、を含み、
前記センサ収容部には、
前記固定具に結合されて前記所定方向に開口し、前記センサを内側に保持する保持部材と、
前記保持部材の開口側から前記センサに当接し、前記所定方向から前記ゴム本体に入力した荷重を前記センサに伝達可能な支圧部材と、
前記保持部材と前記支圧部材との間に介在され、前記センサと前記支圧部材との当接状態を弾性的に維持するシール部材と、
が設けられているセンサ内蔵型防振ゴム。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記保持部材は、前記固定具に結合される底部と、前記底部から立ち上がって前記開口を形成する側壁部とを有し、
前記底部と前記側壁部とで囲まれる内部に前記センサが、前記開口側に荷重検出部を向けた姿勢で保持されている請求項１に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項３】
前記支圧部材における前記センサとの対向面は、前記センサにおける前記支圧部材との対向面よりも大きく形成されて、前記支圧部材は、前記センサにおける前記対向面の外側に配置された前記シール部材に前記支圧部材における前記対向面が当接することで弾性支持されている請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項４】
前記支圧部材における前記センサとの当接範囲は、前記センサにおける前記支圧部材との対向面の大きさよりも小さくなっている請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項５】
前記センサは、前記底部に固定されている請求項２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項６】
前記センサ収容部において、前記ゴム本体と前記支圧部材との間には、前記ゴム本体と前記支圧部材との間の隙間を埋める調整用ゴム部材が介在されている請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項７】
前記センサは複数設けられている請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項８】
前記保持部材は、前記ゴム本体及び前記固定具に対して着脱可能である請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。
【請求項９】
前記保持部材は、前記固定具と一体に設けられている請求項１又は２に記載のセンサ内蔵型防振ゴム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄道車両に走行時の振動を吸収するために設けられる防振ゴムに係り、特に荷重を検出するためのセンサを内蔵したセンサ内蔵型防振ゴムに関する。
続きを表示（約 4,400 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両において、車体を支持する台車枠には、防振ゴムが設けられている。例えば特許文献１には、台車枠と、車輪を駆動させる歯車装置との間に防振装置を設ける発明が開示されている。歯車装置は、吊り装置を介して台車枠に支持されており、防振ゴムは、吊り装置に設けられて歯車装置を支持する吊りロッドに設けられている。具体的には、防振ゴムは、上下方向の吊りロッドに貫通される環状の防振用ゴム部材と、防振用ゴム部材に埋設される圧電センサと、防振用ゴム部材に接着される接着用プレートとを含んでいる。圧電センサは、アルミニウム部材をフッ素系樹脂で被覆した保護層で被覆されており、保護層は、熱硬化性エラストマ組成物を加硫成形した被覆層により被覆されている。ここでは鉄道車両の走行振動により、防振用ゴム部材へ上下方向（厚み方向）に圧縮力が加わると、圧電センサに振動に応じた荷重が入力され、圧電センサが荷重に応じた電気信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２００８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の防振装置においては、圧電センサの周囲が保護層及び被覆層で覆われているため、荷重の入力に伴って保護層及び被覆層が横方向（径方向や周方向）へ変形してしまう。よって、荷重が分散したり圧電センサの位置がずれたりするおそれがあり、圧電センサで正確に荷重の検出ができない場合があった。また、防振用ゴム部材と別に保護層及び被覆層を形成するため、工程が増えて製造コストがかさむ上、本来の防振性能を損なうおそれもあった。
【０００５】
そこで、本開示は、本来の防振性能を損なうことなく、振動に伴う荷重の入力に対する応答性を向上させて荷重を正確に検出できると共に、製造コストも抑制できるセンサ内蔵型防振ゴムを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示は、鉄道車両に設けられて走行時の振動を吸収すると共に、内蔵したセンサによって振動に伴う荷重を検出するセンサ内蔵型防振ゴムであって、
所定方向の荷重の入力により変形するゴム本体と、
当該所定方向の一方側でゴム本体に接着される固定具と、
ゴム本体内に形成されたセンサ収容部に収容されるセンサと、を含む。
そして、センサ収容部には、
固定具に結合されて当該所定方向に開口し、センサを内側に保持する保持部材と、
保持部材の開口側からセンサに当接し、当該所定方向からゴム本体に入力した荷重をセンサに伝達可能な支圧部材と、
保持部材と支圧部材との間に介在され、センサと支圧部材との当接状態を弾性的に維持するシール部材と、
が設けられていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、保持部材は、固定具に結合される底部と、底部から立ち上がって開口を形成する側壁部とを有し、
底部と側壁部とで囲まれる内部にセンサが、開口側に荷重検出部を向けた姿勢で保持されていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、支圧部材におけるセンサとの対向面は、センサにおける支圧部材との対向面よりも大きく形成されて、支圧部材は、センサにおける対向面の外側に配置されたシール部材に支圧部材における対向面が当接することで弾性支持されていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、支圧部材におけるセンサとの当接範囲は、センサにおける支圧部材との対向面の大きさよりも小さくなっていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、センサは、底部に固定されていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、センサ収容部において、ゴム本体と支圧部材との間には、ゴム本体と支圧部材との間の隙間を埋める調整用ゴム部材が介在されていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、センサは複数設けられていることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、保持部材は、ゴム本体及び固定具に対して着脱可能であることを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、保持部材は、固定具と一体に設けられていることを特徴とする。
なお、本開示において、支圧部材及びセンサにおける「対向面」は、正対する平面に加えて、段差や凹凸形状がある面や傾斜面、曲面も含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ゴム本体内で保持部材によってセンサが保持されているので、ゴム本体内でセンサを省スペースで位置決めしてセンサのずれを抑えることができる。また、入力された荷重が支圧部材を介してセンサに伝わるので、入力荷重と比例した検出値を得ることができる。よって、本来の防振性能を損なうことなく、振動に伴う荷重の入力に対する応答性の劣化を抑えて荷重を正確に検出できる。
特に、シール部材により、保持部材と支圧部材との間へのゴム本体の膨出が抑制可能となるため、ゴム本体の変形により入力される荷重の分散が抑制される。また、シール部材により支圧部材の傾きやがたつきが抑えられるため、支圧部材からセンサへ荷重を均等に伝えることができる。
一方、ゴム本体のセンサ収容部に、センサを保持した保持部材を埋め込めばよいため、製造コストも抑制可能となる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、保持部材は、底部と側壁部とを有し、底部と側壁部とで囲まれる内部にセンサが、開口側に荷重検出部を向けた姿勢で保持されているので、保持部材を用いてセンサを適正な向きで位置決めすることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、支圧部材は、センサにおける対向面の外側に配置されたシール部材に対向面が当接することで弾性支持されているので、支圧部材をセンサの荷重検出部と干渉することなくシール部材を介して弾性支持することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、支圧部材におけるセンサの荷重検出部との当接範囲は、センサにおける支圧部材の対向面の大きさよりも小さくなっているので、支圧部材に加わる荷重を集中的に荷重検出部へ入力させることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、センサは、保持部材の底部に固定されているので、保持部材に対するセンサの位置ずれをより効果的に防止できる。また、保持部材へのセンサの組み付けも容易に行える。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、ゴム本体と支圧部材との間に、両者の隙間を埋める調整用ゴム部材が介在されているので、ゴム本体と支圧部材との間に隙間があっても支圧部材がセンサの荷重検出部に常に当接している状態を保つことができ、荷重検出性能を維持することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、センサを複数設けているので、ゴム本体の異なる位置でそれぞれ荷重の検出が可能となり、荷重の検出精度を高めることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、保持部材を固定具に対して着脱可能としているので、センサの修理や交換等の作業が容易に行える。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、保持部材は、固定具に結合されて一体に設けられているので、保持部材をゴム本体に対して安定した状態で配置でき、所定方向の荷重のみを安定した精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
センサ内蔵型防振ゴムの斜視図である。
センサ内蔵型防振ゴムの平面図である。
図２のＡ－Ａ線断面図である。
センサ内蔵型防振ゴムの分解斜視図である。
センサ内蔵型防振ゴムの変更例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、センサ内蔵型防振ゴム（以下単に「防振ゴム」という。）１の一例を示す斜視図である。図２は、防振ゴム１の平面図、図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。
防振ゴム１は、鉄道車両の台車枠に設けられて歯車装置を吊り下げ支持する図示しない吊りロッドに貫通される。そして、防振ゴム１は、吊りロッドが貫通する台車枠側の上ブラケットと吊りロッドとの間及び／又は、歯車装置側の下ブラケットと吊りロッドとの間にそれぞれ介在されて、走行時の振動を吸収する。図３に示す上下の矢印Ａ方向が、吊りロッドが貫通して荷重が入力される方向となる。矢印Ａ方向は、本開示の所定方向の一例である。
防振ゴム１は、ゴム本体２と、固定具３と、センサユニット４とを備えている。
ゴム本体２は、熱硬化性エラストマ（例えば天然ゴム）を加硫成形してなるリング状で、中心に、吊りロッドが貫通する上貫通孔５を有している。
固定具３は、防振ゴム１の下面に加硫接着される金属製で、平面視がゴム本体２よりやや大きい円盤状となっている。固定具３の中心には、上貫通孔５よりやや大径の下貫通孔６が形成されている。下貫通孔６の内周縁は、全周に亘って下向きに突出する突出部７となっている。
【００１０】
ゴム本体２と固定具３とには、両者に跨がってセンサ収容部１０が形成されている。センサ収容部１０は、ゴム本体２側では、凹部１１と溝部１２とを有している。凹部１１は、図４にも示すように、ゴム本体２の偏心位置で下面に開口する平面視円形となっている。溝部１２は、凹部１１の下部と連通してゴム本体２の径方向外側に延び、ゴム本体２の下面及び周面に開口している。
センサ収容部１０は、固定具３側では、それぞれ上下に貫通する円形孔１３とスリット１４とを有している。円形孔１３は、突出部７の径方向外側となる固定具３の偏心位置で凹部１１の下方に位置している。円形孔１３は、凹部１１と同心円であるが、凹部１１よりも大径となっている。スリット１４は、円形孔１３と連通して固定具３の径方向外側に延びて固定具３の周面に開口している。スリット１４は、溝部１２と同じ幅で溝部１２の真下に位置している。
（【００１１】以降は省略されています）

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