JP2001260879A - 鉄道車両の振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】台車に取付保持した駆動モータ及び駆動力伝達
経路上の歯車カップリング装置等の回転に起因して発生
した振動が、台車枠から牽引装置を経由して車体に伝達
され、車室内において振動騒音を発生させるのを抑制す
る。 【解決手段】上部が車体４０に結合される中心ピン１２
と、各端部が台車枠１１及び中心ピン１２下部にそれぞ
れゴムブッシュ４６を介して結合されたリンク４４とを
有する牽引装置を介して台車と車体４０とを連結し、車
体４０を牽引するようになした鉄道車両において、台車
枠１１から中心ピン１２への振動伝達経路上に、液室
と、液室内の液を通過させるオリフィスとを有し、台車
枠１１と中心ピン１２との前後方向の相対的な変位に基
づき液室内の液をオリフィスを強制通過させて減衰作用
を行う液封ダンピング装置５６を介挿する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は鉄道車両の振動低
減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両において、台車に取付保持した
駆動モータの駆動力を駆動軸に出力し、そして駆動軸と
歯車カップリング装置を介して連結した従動軸に伝達し
た上、歯車装置を介して車軸及び車輪に伝達しこれを回
転させる一方、上部が車体に結合された中心ピンと、各
端部が台車枠及び中心ピン下部にそれぞれゴムブッシュ
を介して結合されたリンクとを有する牽引装置を介して
台車と車体とを連結し、車体を牽引するようになしたも
のが従来公知である。

【０００３】図７はその牽引装置と周辺部を示したもの
で、図中２００は中心ピンであり、上部が車体２０２に
結合されている。２０４は台車横梁（台車枠）２０８と
中心ピン２００とを連結すべく前後方向に延びる状態で
設けられたリンク（１本リンク）であり、その一方の端
部がゴムブッシュ２０６を介して中心ピン２００の下部
に結合され、また他方の端部が同じくゴムブッシュ２０
６を介して台車横梁２０８に結合されている。

【０００４】上記駆動軸と従動軸とを一体回転状態に連
結するための歯車カップリング装置としては、内歯車と
外歯車とを有するものが用いられている。詳しくは、
（イ）筒形のハウジングの内周側に内歯の形成された内
歯車と、（ロ）円弧形状の外歯を有し内歯に対して傾動
可能に噛み合う、駆動軸と従動軸とにそれぞれ一体回転
状態に固設された第１及び第２の一対の外歯車とを備え
た歯車カップリング装置が用いられている。

【０００５】この形態の歯車カップリング装置は、乗客
の増減等によって台車が上下に変位し、これに伴って駆
動軸及び従動軸が相対的に揺動した場合にも、その相対
的な揺動を吸収しつつ確実に駆動軸から従動軸へと駆動
力を伝達することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方でこの歯車カップ
リング装置の場合、歯車におけるバックラッシ、即ち歯
面と歯面との間の遊びに起因して内歯車と外歯車との軸
心位置の相対的なずれが発生し、このことが高周波の振
動騒音の発生要因になるといった問題が生じていた。

【０００７】図８は歯車カップリング装置において発生
した振動の周波数と列車速度との関係の測定結果を表し
ている。同図に示しているようにこの歯車カップリング
装置における上記振れ回りに起因する振動騒音は、列車
の走行速度と車輪径つまり駆動モータの回転数に依存し
ており、その回転数の変化に応じて変化している。

【０００８】而してこのようにして歯車カップリング装
置で発生した振動による加振力は、後述の実施例の図１
に示す駆動モータ１４から、図７に示すように台車横梁
２０８へと伝達されてこれを前後方向（図中左右方向）
に加振し、次いでリンク２０４を前後方向に加振し、次
に中心ピン２００を前後方向に加振し、その結果車体２
０２の枕梁２１０がねじられて車体２０２の床板２１２
が振動し車室内の「ゴー」といった篭り音を発生させ
る。

【０００９】以上は車室内の篭り音の原因の大部分とな
るものであるが、この他にも駆動モータや歯車装置、更
には上記歯車カップリング装置における上記以外の様々
な振動が駆動モータの回転数の変化に応じて発生し、こ
れが車体へと伝達されて車室内の振動騒音の原因とな
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の鉄道車両の振動
低減装置はこのような課題を解決するために案出された
ものである。而して請求項１のものは、上部が車体に結
合される中心ピンと、各端部が台車枠及び該中心ピンの
下部にそれぞれゴムブッシュを介して結合されたリンク
とを有する牽引装置を介して台車と車体とを連結し、該
車体を牽引するようになした鉄道車両の振動低減装置で
あって、（イ）液室と、（ロ）該液室内の液を通過させる
オリフィスとを有し、前記台車枠と中心ピンとの前後方
向の相対的な変位に基づき該液室内の液を該オリフィス
を強制通過させて減衰作用を行う液封ダンピング装置
を、前記台車枠から前記中心ピンへの振動伝達経路上に
介挿したことを特徴とする。

【００１１】請求項２のものは、請求項１において、前
記液封ダンピング装置は前記リンクと並列に介挿してあ
ることを特徴とする。

【００１２】請求項３のものは、請求項１，２の何れか
において、前記液封ダンピング装置は前記液室を形成す
る状態で設けられたゴム弾性体を有しており、該ゴム弾
性体の変形を伴って前記液室内の液を流動させるものと
なしてあることを特徴とする。

【００１３】

【作用及び発明の効果】以上のように本発明は、台車枠
から中心ピンへの振動伝達経路上に、液室とオリフィス
とを有し、その液室内の液をオリフィスを強制通過させ
て減衰作用を行う液封ダンピング装置を介挿したもの
で、本発明によれば、その液封ダンピング装置の共振周
波数を適宜に設定することで、その液封ダンピング装置
による減衰作用により台車枠から中心ピン、更には中心
ピンを経て車体に到る振動伝達を良好に抑制することが
できる。

【００１４】尚この液封ダンピング装置は、それ自体を
ゴムブッシュに組み込むなどして上記のリンクと直列に
設けることもできるが、かかる液封ダンピング装置をリ
ンクと並列に介挿しておくことができる（請求項２）。
このようにすれば、従来既存の構造をそのままにして容
易に車両に組み付けることが可能となる。

【００１５】更にまたこのように液封ダンピング装置を
リンクと並列に設けることで、リンクを従来と同様に動
作させつつ、併せてこのリンクを介しての台車枠側から
中心ピン側、更には車体側への振動の低減を容易に行う
ことができる。

【００１６】上記液封ダンピング装置はまた、液室を形
成する状態で設けられたゴム弾性体を有し、そのゴム弾
性体の変形を伴って液室内の液を流動させるものとなし
ておくことができる（請求項３）。更にこの液封ダンピ
ング装置は、そのゴム弾性体とともに液室を構成するダ
イヤフラムを有するものとなしておくことができる。

【００１７】更にまたこの液封ダンピング装置は、単一
種類のオリフィスを設けておくこともできるが、互いに
異った種類のオリフィスを複数設けておくこともでき
る。このようにした場合、互いに種類の異なるオリフィ
スのそれぞれの液の絞り量を異ならせることができ、こ
れによって同一の液封ダンピング装置において互いに周
波数の異なる高周波振動を効果的に吸収，遮断し若しく
は低減することができる。

【００１８】本発明においては、単一若しくは種類の異
なる複数のオリフィスを同一の液封ダンピング装置内に
設けることもできるし、或いは複数の液封ダンピング装
置を設けてそれぞれのオリフィスを互いに種類の異なる
ものとなすこともでき、これらの場合においてそのオリ
フィスは、液の通過の際の絞り量を調整又は切替可能な
ものとなしておき、手動により若しくは駆動モータの回
転数を信号出力するなどして、その駆動モータの回転数
に応じて自動的に絞り量を調整若しくは切り替えるよう
になすこともできる。

【００１９】前述したように台車枠から中心ピンを含む
牽引装置を経由して車体側に伝達される振動の周波数
は、駆動モータの回転数の変化に応じて変化する。従っ
て単一のオリフィスを設けただけであると、様々な周波
数の振動伝達を良好に吸収，遮断若しくは低減すること
が難しい。しかるに上記のようにしておけば、様々な周
波数の振動、例えば前述した歯車カップリング装置にお
ける歯車の振れ回りに起因する特定周波数の振動やその
他の様々な周波数の振動を全般に亘って良好に吸収で
き、車室内の振動騒音を効果的に低減することができ
る。

【００２０】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１において１０は鉄道車両における台車
で、１１は台車枠である。台車枠１１は側梁１１Ａと横
梁１１Ｂとを有している。１２は中心ピンで、１４はそ
の台車１０に取付固定された駆動モータである。１６は
車軸で、１８は車輪であり、これら車輪１８がレール上
を回転走行する。

【００２１】車軸１６は、上記駆動モータ１４に対し歯
車カップリング装置２０及び歯車装置２２を介して作動
的に連結され、駆動モータ１４からの駆動力がそれら歯
車カップリング装置２０及び歯車装置２２を介して車軸
１６に、ひいては車輪１８に伝えられるようになってい
る。

【００２２】図２に示しているように中心ピン１２は上
部が車体４０における車体台枠に固定されており、また
下部がリンク（１本リンク）４４及びゴムブッシュ４６
を介して台車枠１１、具体的には台車枠１１における横
梁１１Ｂに連結されている。

【００２３】ここでリンク４４は両端部に円筒形状の保
持筒４８を有している。一方ゴムブッシュ４６は、図３
に示しているように外筒５０と心棒５２とを有してお
り、それらの間に円筒形状のゴム弾性体５４が加硫接着
されている。而してこのゴムブッシュ４６は、外筒５０
がリンク４４における保持筒４８内部に圧入され、その
保持筒４８においてリンク４４に固定状態とされてい
る。

【００２４】このリンク４４の両端部に圧入固定された
一対のゴムブッシュ４６の内、一方は心棒５２に横梁１
１Ｂが結合され、また他方においては心棒５２に中心ピ
ン１２の下部が結合されている。尚、図２において４２
は車体台枠上に設けられた床板である。

【００２５】本例においては、リンク４４と並列に液封
ダンピング装置５６が設けられている。５８はその液封
ダンピング装置５６におけるダンピング本体で、このダ
ンピング本体５８からはアーム６０が延び出しており、
それぞれの端部が連結バー６１によって上記ゴムブッシ
ュ４６における心棒５２に結合されている。

【００２６】尚アーム６０と連結バー６１とはボールジ
ョイント４７によって相対回転可能に結合されている。
中心ピン１２と台車枠１１とは、これらアーム６０と連
結バー６１とがボールジョイント４７で結合されている
ことで、液封ダンピング装置５６の付設にも拘らず相対
変位することができる。

【００２７】図４及び図５はそのダンピング本体５８の
構造を詳しく示したものである。同図に示しているよう
にダンピング本体５８は、円筒金具６２と、その軸端の
一方の開放部を閉鎖する端部金具６４と、他方の開放部
を閉鎖するゴム弾性体６６とを有している。それら端部
金具６４とゴム弾性体６６からはねじ軸６８が突き出し
ており、それらねじ軸６８において上記アーム６０がね
じ結合されている。

【００２８】端部金具６４の内部にはダイヤフラム７０
が設けられており、そのダイヤフラム７０と端部金具６
４との間に空気室７２が形成されている。またこのダイ
ヤフラム７０と上記ゴム弾性体６６との間には液室７４
が形成されている。

【００２９】液室７４の内部には、それぞれ異なったハ
ット形状をなす２枚のプレート７６，７８が配設されて
いる。これらプレート７６と７８との間には環状通路８
２が形成されており、更にその環状通路８２に沿って周
方向に大きく隔たった２位置において、プレート７６と
７８とに貫通孔８０が環状通路８２に連通する状態で形
成されている（図６(Ａ)参照）。

【００３０】これら貫通孔８０は第１のオリフィスＡを
形成するもので、ゴム弾性体６６が図５中左方向に圧縮
弾性変形したとき、液室７４内の液はプレート７６の貫
通孔８０を通じて環状通路８２内部に流入し、更にその
長い環状通路８２を流通した後、プレート７８の貫通孔
８０より環状通路８２の外部に流出する。そしてその際
の流動抵抗に基づいて減衰作用を行う。

【００３１】プレート７６と７８との間にはまた、小液
室１０４が形成されている。この小液室１０４内部には
可動板１０６が配設されており、更にこの小液室１０４
に連通する状態でプレート７６と７８とのそれぞれに貫
通孔１０８が形成されている。

【００３２】ここで貫通孔１０８は第２のオリフィスＢ
を形成するものである。この第２のオリフィスＢは次の
ように作用する。即ち上記のようにゴム弾性体６６が圧
縮弾性変形すると、液室７４内の液は先ずプレート７６
の貫通孔１０８を通じて小液室１０４内部に流入し、続
いてプレート７８の貫通孔１０８より小液室１０４外部
に流出する。そしてその際の流動抵抗に基づいて減衰作
用を行う。

【００３３】但しこの第２のオリフィスＢの場合、大振
幅時には可動板１０６が図６（Ｃ）に示しているように
移動して、プレート７８の貫通孔１０８を塞いだ状態と
なって液の流動を生ぜしめない。即ち第２のオリフィス
Ｂは小振幅時のみ液を流動させて減衰作用を行う。

【００３４】上記ゴム弾性体６６には、円筒金具６２の
内面に沿って延び、液室７４の内壁を形成する円筒形状
の延長部８４が一体に形成されている。

【００３５】前記ゴム弾性体６６に固定のねじ軸６８に
は芯体軸部８６が一体に設けられており、この芯体軸部
８６の端部に対し、液室７４内において段付皿形状のプ
レート８８がナット９０により締結固定されている。

【００３６】このプレート８８は、その周壁部とゴム弾
性体６６に一体に形成された延長部８４との間に微細な
環状隙間９８を形成しており、その環状隙間９８によっ
て第３のオリフィスＣが形成されている。この第３のオ
リフィスＣの場合、ゴム弾性体６６が圧縮弾性変形した
とき、液室７４内の液が環状の第３のオリフィスＣを通
過してプレート８８の裏側に向う流れを生じ、その際の
流動抵抗に基づいて減衰作用を行う。

【００３７】ここでプレート８８は小径の第１の皿状部
９２と大径の第２の皿状部９４とを有しており、その第
１の皿状部９２の底部に貫通孔９６が形成されている。
そしてその貫通孔９６によって第４のオリフィスＤが形
成されている。この第４のオリフィスＤの場合、ゴム弾
性体６６が圧縮弾性変形したとき、液室７４内の液が貫
通孔９６を流通して流れを生じ、その際の流動抵抗に基
づいて減衰作用を行う。

【００３８】尚ゴム弾性体６６には、上記貫通孔９６の
外周側においてプレート８８の底面に当接する環状の突
起１００が形成されており、また第２の皿状部９４の底
面に当接するストッパ部１０２が形成されている。

【００３９】本例において第１のオリフィスＡ，第２の
オリフィスＢ，第３のオリフィスＣ，第４のオリフィス
Ｄの関係は次のような関係となっている。即ち、本例に
おいては第１のオリフィスＡ→第２のオリフィスＢ→第
３のオリフィスＣ→第４のオリフィスＤの順に流動抵抗
が大きく、従って大振幅時においては主として第４のオ
リフィスＤが減衰作用を発揮し、また小振幅時には第１
のオリフィスＡが主として減衰作用を発揮する。そして
それらの中間の振幅時において第２のオリフィスＢ，第
３のオリフィスＣが主として減衰作用を発揮する。つま
り本例では互いに異なった周波数の振動に対して種類の
異なったオリフィスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが有効に働くように
なされている。

【００４０】以上のように本例の液封ダンピング装置５
６において、ダンピング本体５８は減衰特性の異なる４
種類のオリフィスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えており、従って
それぞれの共振周波数を目標とする振動周波数に合せて
適宜に設定しておくことで、台車枠１１から中心ピン１
２を含む牽引装置を経由して車体４０へと伝達される振
動を、その液封ダンピング装置５６の部分で良好に遮断
ないし抑制することができ、車室内の振動騒音を良好に
低減することができる。

【００４１】本例では液封ダンピング装置５６をリンク
４４と並列に介挿しており、これにより従来既存の構造
をそのままにして容易に液封ダンピング装置５６を車両
に組み付けることができる。

【００４２】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において他の様々な形態で構成することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の適用対象である鉄道車両の
台車と牽引装置とを示す平面図である。

【図２】同じ実施例の液封ダンピング装置を含む牽引装
置とその周辺部を示す図である。

【図３】図２のゴムブッシュの構成を示す図である。

【図４】図２のダンピング本体の構成を示す図である。

【図５】図４のダンピング本体を更に拡大して示した図
である。

【図６】図４及び図５のダンピング本体のオリフィスの
作用説明図である。

【図７】従来の鉄道車両における牽引装置とその周辺部
を示す図である。

【図８】従来の鉄道車両における歯車カップリング装置
において発生していた振動の周波数と列車速度との関係
を示した図である。

【符号の説明】

１０ 台車 １１ 台車枠 １２ 中心ピン ４０ 車体 ４４ リンク ４６ ゴムブッシュ ５６ 液封ダンピング装置 ６６ ゴム弾性体 ７４ 液室 Ａ 第１のオリフィス Ｂ 第２のオリフィス Ｃ 第３のオリフィス Ｄ 第４のオリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 修 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 三石 雄介 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3J047 AA03 CA06 CA17 FA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部が車体に結合される中心ピンと、各
   端部が台車枠及び該中心ピンの下部にそれぞれゴムブッ
   シュを介して結合されたリンクとを有する牽引装置を介
   して台車と車体とを連結し、該車体を牽引するようにな
   した鉄道車両の振動低減装置であって、 （イ）液室と、（ロ）該液室内の液を通過させるオリフィ
   スとを有し、前記台車枠と中心ピンとの前後方向の相対
   的な変位に基づき該液室内の液を該オリフィスを強制通
   過させて減衰作用を行う液封ダンピング装置を、前記台
   車枠から前記中心ピンへの振動伝達経路上に介挿したこ
   とを特徴とする鉄道車両の振動低減装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記液封ダンピング
   装置は前記リンクと並列に介挿してあることを特徴とす
   る鉄道車両の振動低減装置。
3. 【請求項３】 請求項１，２の何れかにおいて、前記液
   封ダンピング装置は前記液室を形成する状態で設けられ
   たゴム弾性体を有しており、該ゴム弾性体の変形を伴っ
   て前記液室内の液を流動させるものとなしてあることを
   特徴とする鉄道車両の振動低減装置。