JP2001295204A

JP2001295204A - 防振軌道パッド

Info

Publication number: JP2001295204A
Application number: JP2000112167A
Authority: JP
Inventors: Masaru Sasaki; 勝佐々木
Original assignee: SOGO KAIHATSU KK
Current assignee: SOGO KAIHATSU KK
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】軌道防振ゴムパッドが、車輌の重荷重を伴っ
た加速振動を受け、急激に反発する反発力を抑制して減
衰力をもたせると共に、バネ常数を低くする為に、ゴム
にせん断弾性力をもたせた構造の防振軌道パッドを提供
する。【解決手段】防振ゴムパッドに複数個の太鼓形透孔、
鼓形透孔、円形透孔を穿って形成した防振ゴムパッド又
は該パッドの透孔の上下面の外周にリング状の突起を形
成したパッド。又該パッドに金属板を接着、又はステン
レンスカバーを装着して形成した防振ゴムパッドとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道軌道に於ける
レール締結装置の軌道防振パッド（以下単に防振パッド
と呼称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄道軌道レールの防振パッドは軌
道構造上、有道床軌道では枕木（ＰＣコンクリート枕
木）、スラブ軌道にはレール締結装置（タイプレート）
に併用する。即ち、枕木の場合は、設置した枕木とレー
ルの間にゴムパッドを介在させて、レール押さえバネと
楔形受台等で締結する構造。スラブ軌道に於いては、レ
ール締結装置（タイプレート）を電気絶縁板を介してス
ラブブロックにアンカボールトで固定する。固定したタ
イプレートの上に可変パッドを置き、その上に防振パッ
ドを置いて、レールを施設して、レール押さえバネで緊
定する構造である。上記の防振パッドは車輌の重荷重圧
を受けて圧縮されると、ゴム板の外周近辺の弾力性は良
好（バネＫが低い）に働くが、中央部分の弾力性が悪い
（バネＫが高く、硬くなる）という問題が生じる。これ
はゴム板が圧縮されると、外周部分はゴムが伸びて逃げ
やすく、中央部分は逃げ場がない為に硬くなる。即ちゴ
ム弾性が不均一になるという欠点が生ずる。その為にゴ
ム板に複数条の溝を上下面に形成して、ゴムの逃げ場を
確保する軌道パッドも存在する。しかしながら、軌道レ
ール下に設置したゴム板は、荷重圧が上下方向のみでは
なく、進行方向にも及ぶのである。したがってゴム板は
進行方向に押し出されるような力が働く為に、表面に擦
過傷が生じる。これを防ぐ為にゴム板の表面に金属板を
接着しているが、ゴム板に金属板を接着すると、ゴム板
に溝を形成した効果がなくなり、ゴム弾性の阻害（バネ
Ｋが高く硬くなる）、即ちゴムの圧縮死点を形成するこ
とになる。しかしながら、軌道枕木が、ＰＣコンクリー
ト枕木に変わって久しく現在まで唯一防振ゴムパッドと
して多用されてきたのである。近年鉄道の高速化が時代
の趨勢となり、その為に振動騒音の発生が増大し、公害
問題として社会に大きく宣伝されるように成ってきた。
したがってその対策が火急的に望まれる訳である。新設
軌道の新幹線の場合は基礎対策から軌道、及び軌道締結
装置等に新しい防振装置、即ち防振枕木、せん断型締結
装置等が採用され、それなりの防振効果を発揮している
が、既存の新幹線や、在来線軌道は、ＰＣ枕木にゴムパ
ッドを敷きレールを締結する方法が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の目的を達成する
ため、請求項１に係る防振パッドは、請求項２のように
防振ゴム板に複数個の太鼓（胴太）状の円形透孔、又は
鼓形（胴細）状の円形透孔を穿って形成した防振パッド
が該当する。防振ゴムには天然ゴム又は合成ゴム等を主
成分とした黒色加硫ゴムで形成した防振ゴムが使用され
る。請求項３は請求項２に記載のゴムパッドに穿った複
数個の太鼓形（胴太）透孔、又は鼓形（胴細）状の透孔
を穿った孔の、上下面側の周囲にリング状の突起を形成
した構造の防振パッドである。請求項４は、請求項３に
記載の防振パッドに於いて、該防振パッドの上面に、ス
テンレンス板、亜鉛引き鋼板等を接着して形成、又は該
ゴムパッドにステンレンス、カバーを嵌着し、紫外線の
遮蔽構造に形成、或いは該カバー内に合成樹脂板又は合
成樹脂に金属粉や無機物質を混入して均一分散させて形
成した樹脂板を挿入して形成した構造の防振パッドであ
る。ここで合成樹脂板には、例えばポリアミド系樹脂、
ポリイミド、ポリエステル系樹脂などが該当する。また
合成樹脂に金属粉や無機物質を混入して、均一分散させ
て形成した樹脂板には、例えば特開昭５０−１３９７６
号に記載の干渉防振材などが該当し好ましい。これはこ
の樹脂自体が防振効果を持っているからである。

【０００４】

【作用】軌道レールの下に設置された防振パッドが走行
する車輌の重荷重を伴った衝撃圧を受けると、ゴム板は
圧縮されて収縮する。通常のゴム板の場合は上下方向に
圧縮されると、横の外周方向に伸縮して圧力を逃し、緩
衝作用をするのが一般的なゴム板の防振作用である。本
発明防振パッドは、従来のゴムの圧縮による収縮と弾性
作用と、その応力のメカニズムの解明をすると共に、せ
ん断弾性力を併用して防振能力をより高度に発揮するよ
うに構造した防振パッドである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて、この発
明を更に詳細に説明する。図１、図２、図３はこの発明
の基本原理を概略的に図示したものである。ゴムパッド
図１には複数個の太鼓形（胴太）の透孔２が穿たれ、図
２には複数個の鼓形（胴細）の透孔３が穿たれている。
該ゴムパッドが重荷重を受けて圧縮されると、ゴムは必
然的に抵抗の少ない部分、即ち透孔部分に圧力が集中す
るので、透孔は収縮する。荷重が軽減すると圧縮された
ゴム板は復元する。したがって収縮された透孔内の圧力
も減衰されて透孔は元の形状に復元する。上記の作用効
果は防振能力の範囲内の作動である。これが防振能力以
上の荷重圧を受けると、ゴムパッドは圧縮死点となり防
振機能を喪失する。したがって防振ゴムは荷重に見合う
バネＫを取らなければ防振ができない。そこで防振パッ
ドに穿つ透孔の径や個数は、荷重圧やバネ常数を勘案
し、試算して決定するのが好ましい。本発明防振パッド
は、更なる防振機能の向上を目的に開発されたものであ
る。即ち前述のように防振ゴムの防振能力にはゴムの弾
性力を利用する緩衝作用と、ゴムのせん断弾性力を利用
して防振する方法とがある。したがって、防振ゴムの効
果的な防振技術の利用は上記のように、圧縮弾性力を利
用する緩衝作用と、ゴムのせん断弾性力を併用する方法
とのコンビネーション作用が最も好ましい防振方法であ
る。上記の防振能力を形成する為に、本発明防振パッド
は図３のように、ゴムパッド１に穿った複数個の透孔
２、３の上下面の外周に、該透孔の円形より所要径の大
きさのリング状突起Ｒを、ゴムパッド１と一体構造に形
成した防振パッドである。又、更なる防振効果を高める
目的、即ちゴムのせん断弾性力を利用する為に、該リン
グ状突起を図３（ａ、ｂ）に示すように、ゴムパッド１
の上下面の片面に大径のリング状突起を、その反対面に
は小径リング状の突起を形成する。又この大小のリング
状突起（Ｒ、Ｒ’）の組合を左右交互に形成すると、ゴ
ムパッドはバランスの取れたせん断弾性力が生じる。次
に、このせん断弾性力の原理を詳細に説明する。該ゴム
パッドが荷重を受けると、上下面に設けた大小のリング
状突起はゴム板に穿った孔の外周部を両面から圧縮し孔
は縮小する。更にゴムは、小リング状突起に圧入された
ゴムの外周を反対側に設けた大リング状の突起に圧入さ
れたゴムが嵌合するように働く、即ちゴムのせん断弾性
力が発生して、強力なゴムの反発力を抑制して、減衰力
が働く効果は極めて大きい。防振の基本は、圧縮された
バネの急激な反発力をどのように抑制して、減衰させる
かが防振の決め手である。防振パッドは走行する車輌の
重荷重圧と衝撃波を勘案して、ゴムＫを設定して形成す
る。即ち上述のように防振パッドに穿った透孔の縮小と
復元力、大小のリング状突起によるせん断弾性力との相
乗効果を利用した防振パッドである。また該防振パッド
は、片面に大径リング状突起を設け、反対側面に小径リ
ング状突起を形成し、またリング状の突起の高さを変え
て、圧縮強度に変化をもたらすように形成して、バネ常
数を段階的に変化して調整することができる。したがっ
て従来のゴムパッドのように圧縮力が大きくなるほど反
発力も又大きくなり、それによって共振現象を誘発し、
防振ができなくなる等の欠点を除去した極めて優秀な防
振パッドである。

【０００６】図３は図１、図２の透孔の上下面の外周部
にリング状の突起を形成したパッドの斜視図ａとＡ−Ａ
断面図ｂである。

【０００７】図４ａは図３のゴムパッドの表面にステン
レンス板等の金属板を接着して形成した防振パッドで、
ｂはＡ−Ａの断面図である。本発明防振パッドは、前述
のようにレールを設置した場合、レールの摺動でゴムパ
ッドの表面擦過傷を防ぐ為である。又ゴム板に溝を形成
したパッドに比較して、透孔の外周に設けたリング状の
突起に接着した場合は防振効果の阻害は極めて軽微であ
る。

【０００８】図５ａは図３の防振パッドにステンレンス
等の金属カバーを装着した斜視図で、カバーの一部を破
断して表示した図で、ｂは側面図である。本発明防振パ
ッドは紫外線によるゴムの劣化防止を目的とした防振パ
ッドである。

【０００９】図６は、図５のゴムパッド１の上部に合成
樹脂板、又は合成樹脂に金属粉を混入し、均一分散させ
て形成した樹脂板を装着した斜視図で、該樹脂板６およ
び金属カバー５の一部を破断し図示した図である。ここ
で合成樹脂板には例えばポリアミド系樹脂、ポリイミ
ド、ポリエステル樹脂などが該当する。又合成樹脂に金
属粉を混入して、均一分散させて形成した樹脂板には、
前述の干渉防振材が好ましい。又樹脂板とゴム面の滑性
が防振作用の作動を良好にする等の相乗効果をもたせた
防振パッドである。

【００１０】図７は本発明防振パッドを軌道に装着した
図で、ａは枕木に該防振パッドを設置し、その上にレー
ルを施設して、楔形受け台９及びレール押さえバネ１０
で、緊定固着した平面図である。ｂはａの側面図、ｃは
スラブに設置したコンクリートブロック１４に電気絶縁
板を置き、その上にタイプレート１２を装着してアンカ
ーボールト１３で固定する。固定したタイプレート１２
の上に可変パッド８を置きその上に防振パッド１を置い
て、レール７を施設し、レール押さえバネ１０と、緊定
具１３を介して締結した在来の軌道スラブ型タイプレー
トに本発明防振パッドを装着した図である。

【００１１】一般に有道床形軌道のＰＣ枕木や、新幹線
スラブ軌道の軌道締結用タイプレートのタイパッド（上
下面に溝を穿った）を久しく使用してきた。当時は単価
が安く施工が簡単でそれなりに重宝されて、防振ゴムパ
ッドとして使用されてきたが、時代の趨勢として最早や
限界に達してきた。それは近年特に列車の高速化が要求
されてきた、これは一人新幹線のみならず、広く一般在
来線にも及んできた。それは大量輸送時代の幕開けでも
ある。車輌の高速化は必然的に振動騒音公害の発生を促
す。車輌の高速化による振動騒音の発生エネルギーは、
指数函数的に増加するものである。したがってその対策
が急がれるのである。新設軌道の場合は初めにその対策
を講じることも可能であるが、既存の軌道は施工方法
や、施工時間等に制約があって厳しい制限を受ける。し
たがって施工が簡単で短時間に防振ができるものや方法
が特に望まれるのである。

【００１２】本発明防振パッドは、上記の目的を勘案し
て従来のゴムパッドのようなゴム弾性による緩衝作用の
みではなくて、前述のようにゴムのせん断弾性力等の相
乗効果を併用して、より高度な防振効果が得られる防振
ゴムパッドに形成したものでるある。図３、図４、図
５、図６のように構造した防振パッドをレールと枕木や
タイプレートに介在させた軌道に、重荷重を伴った車輌
が走行すると、レールは重荷重を伴った衝撃波が、下部
のゴムパッドを圧して枕木から地盤へと伝達する。従来
のゴムパッドは、ゴム弾性（ゴムＫ）のみで対応してい
た。即ち、ゴムの弾力を強くするほど、重荷重圧に耐え
て下部への衝撃波の防振ができる。これが今までの防振
対策であった。当然ゴムの反発力も強力となり防振を困
難にしていた。タイパッドも同様である。近年は軌道バ
ネ常数（バネＫ）の低下は騒音振動の低減に有効である
ことが各種軌道の実験で証明されてきた。したがって軌
道バネ低下が今後の防振の主流を成すものと思考する。
通常、軌道締結装置の防振は、個々の締結装置の弾性力
で車輌の重荷重を伴った衝撃波振動を減衰して防振する
ことを基本としてその対策が取られてきた。したがって
軌道防振を益々困難にしてきたのである。近年上記の問
題を解決する方法として軌道の低バネ化をはかり、軌道
の広範囲で重荷重を伴った振動衝撃波を受けて減衰する
方法が、効果的であることが証明されている。軌道低バ
ネ化対策の方法で最も簡単で効果的な防振が本発明防振
パッドである。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明防振パッド
は、ゴムパッドに複数個の円形透孔、太鼓形透孔、鼓形
透孔を穿って形成したゴムパッド、又該パッドの透孔
２、３の上下面の外周にリング状の突起を形成したゴム
パッド等である。該パッドは重荷重を受け圧縮される
と、上下面に設けた大リング状突起Ｒと小リング状突起
Ｒ’は、互いに嵌合するようにゴムを圧縮する。圧縮さ
れたゴムは必然的に透孔内に逃げる。圧縮された透孔
は、縮小されて杭圧力が増大して重荷重圧に耐える。荷
重が軽減すると透孔は、リング状の突起の嵌合の復元と
共に拡大し原形に復する。即ちゴムのせん断弾性力が発
生するのである。したがって急激な反発力が抑制されて
減衰力が働き極めて効果的な防振ができる。従来のゴム
板の場合は重荷重を受けて圧縮されたゴムの弾力性が、
急激に荷重が軽減すると、強力な反発力を誘発する為
に、これが共振現象を誘発して防振を困難にしていた。
本発明防振ゴムパッドは上記のように円形透孔と、該透
孔の上下面部の外周に大小のリング状突起を形成して、
ゴムのせん断弾性力によって急激な反発力の減衰と、バ
ネ常数の低下をはかった防振パッドである。したがって
既存の有道床枕木（ＰＣ）から新幹線スラブ軌道のタイ
プレートのタイパッドのみならず所要の大きさのパッド
に形成してこれを、スラブのコンクリートブロックに埋
め込む防振枕木の下敷きにすると特効がある。また、一
般動力機械の防振台の防振パッドとしても利用できる
等。極めて広範囲の防振ができる。等の軌道防振パッド
である。したがって既設軌道のみならず、新設軌道にも
使用できる極めて優秀な軌道防振パッドである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ゴムパッドに太鼓形透孔を穿った平面図
ａと、該パッドのＡ−Ａ断面図ｂである。

【図２】ゴムパッドに鼓形透孔を穿った平面図ａと該ゴ
ムパッドのＡ−Ａ断面図ｂである。

【図３】図１、図２の透孔の上下面の外周にリング状の
突起を形成したパッドの斜視図ａとＡ−Ａ断面図ｂであ
る。

【図４】図３の上面にステンレンス等の金属板を接着し
た図ａとＡ−Ａ断面図ｂである。

【図５】図３の防振パッドにステンレンスカバーを装着
した図ａとその側面図ｂである。

【図６】図５のステンレンスカバー５の内部の上面に樹
脂板を内装した斜視図の一部破断した図ａと、該防振パ
ッドの側面図ｂとＡ−Ａ断面図ｃである。

【図７】本発明防振軌道パッドをコンクリート枕木とレ
ールの間に装着した平面図ａと断面図ｂと、防振軌道パ
ッドをスラブ軌道のタイプレートとレールの間に装着し
た図ｃである。

【符号の説明】

１、１’ 防振ゴムパッド２、２’ 太鼓形透孔３、３’ 鼓形透孔Ｒ、Ｒ’ リング状突起４金属板５ステンレンス、カバー６樹脂板７レール８可変パッド９楔形受け台１０バネ１１ＰＣコンクリート枕木１２軌道締結タイプレート１３アンカボールト１４スラブに設置したコンクリートブロック１５バラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴム又は合成ゴム等を、主成分とし
た黒色加硫ゴムで形成したゴム板に、複数個の円形透孔
を穿って形成したことを特徴とする防振軌道パッド。
【請求項２】請求項１に記載の同ゴム板に於いて、複
数個の太鼓形（胴太）状、又は複数個の鼓形（胴細）状
の透孔を穿って形成したことを特徴とする防振軌道パッ
ド。
【請求項３】請求項１、２に記載のゴムパッドに於い
て、穿った複数個の透孔に関し、該透孔の上下面の周囲
に、リング状の突起を形成したことを特徴とする防振軌
道パッド。
【請求項４】請求項２、３に記載のゴムパッドに於い
て、形成したリング状突起を、片面は大リング状突起、
その反対側面には小リング状突起を形成、又はこの大小
のリング状突起を上下面側に左右交互に形成したことを
特徴とする防振軌道パッド。
【請求項５】請求項２、３、４に於いて、該防振パッ
ドの表面に亜鉛鋼板、ステンレンス板等を接着、又は該
パッドにステンレンスカバーを嵌着したことを特徴とす
る防振軌道パッド。