JP2002067945A

JP2002067945A - 鉄道車両

Info

Publication number: JP2002067945A
Application number: JP2000264486A
Authority: JP
Inventors: Michio Sehata; 美智夫瀬畑; Toshiaki Makino; 俊昭牧野; Motosane Hiraishi; 元実平石; Minoru Nakamura; 実中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: JP3863358B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄道車両用台車において、駆動系のアンバラン
スに起因する振動を抑制し、振動に伴う車内騒音を低減
する。【解決手段】車体２０の連結部材２５と台車枠１１とを
連結する牽引リンク４０の内部に、鉛系以上の高比重の
物質の粒状体５０ａ，５０ｂを挿入し、リンク４０内部
の前後方向の中央部に固定され、かつ粒状体の移動が可
能な仕切り板５０を固定している。走行用の電動機４
１，減速機及び軸継ぎ手の駆動系から発生した振動はリ
ンク４０に伝わる。この振動エネルギーは、リンク４０
内部の粒状体同士の衝突、あるいはリンク４０内壁との
衝突を繰り返す。前後方向への移動を抑制する仕切り板
４１により、粒状体の目詰まりを抑制でき、静音リンク
４０本体の振動が常に効率良く低減され、これに起因し
て起こる車内騒音が大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両用台車に関
する。

【０００２】

【従来の技術】実公昭５８−１４０６号に記載のよう
に、鉄道車両の台車枠と車体とは牽引リンク（以下、リ
ンクという。）で連結されている。リンクの両端、すな
わち前後方向にはゴムブッシュが配置されている。ゴム
ブッシュは大きな前後方向（リンク方向）の圧縮荷重に
対して十分耐えるように設計されている。また、ゴムブ
ッシュは走行安定性のために用いられている。また、台
車と車体とはヨーダンパーで接続されている。

【０００３】また、粒状体を用いた遮音パネルとして、
特開平１０−２６６３８８号公報がある。これはアルミ
ハニカムパネルを用いた車体の床において、パネルの内
部に粒径３０μｍ〜１０００μｍの粉体を収納させ、車
体の床の上下方向の制振を図るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】台車側で発生する前後
方向（車両の走行方向）の振動が、２つのゴムブッシュ
やリンク、また、ヨーダンパー等の連結部を介して車体
側へ伝達される。このため、車内の騒音が高くなってい
る。特に、駆動系のアンバランスに起因する回転周波数
成分の８０〜３００Ｈｚ帯域の固体伝播振動が台車枠へ
伝わり、床を振動させて車内騒音を増大させるという問
題がある。

【０００５】駆動系のアンバランスにより発生する回転
振動は、電動機軸の回転振動成分ｆ₁ の１倍から３倍ま
での大きさ１０ｍ／ｓ² 以下の成分が比較的顕著であ
る。これらの回転振動成分ｆ₁〜３ｆ₁は、リンクを介し
て車体へ固体伝播振動として伝わり、車体床面の上下振
動となり、車内騒音として現れる。特に、車両走行中に
おける加速時には前後方向，左右方向及び上下方向に２
倍の２ｆ₁ 成分が生じ、特に前後方向の振動が車内騒音
への増大に寄与している。また、減速及び惰行時には、
１倍のｆ₁ 成分，３倍の３ｆ₁ 成分の振動増加が顕著に
生じる。例えば、ｆ₁ は８０Ｈｚとすると、２ｆ₁ は１
６０Ｈｚ，３ｆ₁ は２４０Ｈｚである。このため、約１
００Ｈｚ以上の振動を低減することが求められる。

【０００６】本発明の目的は、簡単な構成で車内騒音を
低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、車体と車体
との連結部材、または車体と台車枠との連結部材の内部
に、該連結部材に対して移動可能な高比重の物体を配置
し、内部にしきり部材を設けることによって達成でき
る。

【０００８】この連結部材とは、牽引リンク，ヨーダン
パー，左右動ダンパー，車体間前後ダンパー，ボルスタ
アンカ等である。

【０００９】これによれば、連結部材に発生した振動エ
ネルギーは、前記物体との衝突により、前記物体の運動
エネルギーに変換される。また前記物体同士の接触によ
る摩擦制振や、前記物体としきり部材とのすべり摩擦が
生じて、該連結部材における振動が低減される。さら
に、内部に適宜に設けられた前後方向の動きを抑制する
仕切り板あるいは、前記物体に加振力が定常的に加わ
り、前記物体の目詰まりの発生を抑制できることにな
る。

【００１０】すなわち、車内騒音は車体の床面の振動に
よって発生するが、その振動源は台車駆動系の回転アン
バランスである。前記連結部材は振動発生源と車体の床
面との間にあり、主として前後方向に振動して車体床面
を上下方向に振らせている。このとき、連結部材の内部
の物体は、前後方向に移動しながら衝突を繰り返すが、
物体が前後方向に移動しながら、物体同士での目詰まり
が発生する。このため、物体同士の衝突による運動エネ
ルギーへの変換，粒状体同士の摩擦による制振効果が減
少することになる。このため、物体が移動しても目詰ま
りが起こりにくくするために、内部に前後方向の移動を
抑制できる仕切り板を配置させる。これによって、物体
の目詰まりが防止でき、物体による制振効果が最大限に
作用する。したがって、車体床面の振動源を抑制でき、
車内騒音を低減できるものである。

【００１１】以上のように連結部材で振動を減衰でき、
車体への振動伝播を抑制できるので車内騒音が低減でき
る。

【００１２】この連結部材は比較的軽量であるので、簡
単な装置で振動を抑制できるものである。

【００１３】また、連結部材の台車枠側にポリエチレン
材等のナイロン樹脂を配置させることにより達成でき
る。これによれば、物体が移動しても、物体の移動先に
固渋しにくい部材、例えばポリエチレン材等のナイロン
系樹脂あるいはばね作用のある物質があるので、物体の
目詰まりが防止でき、物体による制振効果が最大限に作
用する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による鉄道車両用の台車の
一実施例を図１から図５によって説明する。台車の台車
枠１１は、車輪１２を有する２つの車軸１３で支持さ
れ、車軸１３を駆動する電動機１４及び歯車からなる減
速機を支持している。台車枠１１は空気ばね１５を介し
て車体２０を支持している。

【００１５】車体の下面から下方に突出させた連結部材
（一般に中心ピンと呼ばれる。）２５と台車枠１１は牽
引リンク（以下、リンクという。）３０で連結してい
る。リンク３０は前後力を伝達するもので、走行方向の
水平方向に沿っている。

【００１６】台車枠１１の左右の端部はヨーダンパー２
８，２８を介して車体２０に連結している。ヨーダンパ
ー２８の両端部は、リンク３０と同様にゴムブッシュを
介して、台車枠１１，車体２０に連結している。ヨーダ
ンパー２８は、走行中の蛇行動を防止するためのもので
ある。

【００１７】リンク３０の両端はリング３２，ゴムブッ
シュ３５，ピン３６等を介して台車１１，連結部材２５
に連結している。連結部材２５は車体２０からリンク３
０との連結部に向かって傾斜して配置されている。連結
部材２５の下端部の縦断面は逆Ｕ字状である。傾斜部は
車体の走行方向に沿っている。リンク３０は車体の走行
方向の水平方向に配置され、前記逆Ｕ字状の部分を貫通
している。リンク３０の中央部は筒４０である。

【００１８】電動機１４、その減速機および軸継ぎ手の
駆動系を振動源とした振動は、主としてリンク３０を介
して車体に伝達される。したがって、リンク３０で制振
する例について以下説明する。

【００１９】リンク３０の筒４０には内部に制振用の粒
状体５０（２種類の粒状体５０ｂ，５０ｃを総称して言
う。）を封入している。粒状体５０の封入量はできるだ
け多い方が良い。このため、筒４０は周囲の部材に接触
しない限り大きく形成している。すなわち、筒４０の縦
断面は幅寸法よりも縦寸法が大きい。筒４０は長円状で
ある。筒４０の長手方向に沿って、連結部材２５側の縦
寸法が台車枠１１側の縦寸法よりも小さい。縦寸法は３
段階に変化している。筒４０は筒部４０ａ，４０ｂ，４
０ｃからなる。筒４０は上下に２分割されている。プレ
ス加工された６部品を溶接して筒４０にしている。

【００２０】筒部４０ｂと筒部４０ｃとの接続部には四
角形の仕切り板４１を配置している。仕切り板４１は筒
部４０ｂと筒部４０ｃとの溶接部に設けた裏当て４２の
端部に溶接している。筒部４０ｂと筒部４０ｃとの溶接
部に内部と同形状の裏当て４２を配置する。配置する前
に、裏当て４２の端部の仕切り板４１を溶接する。しか
る後、筒部４０ｂと４９ｃの溶接部に配置し、筒部３０
ｂ，４０ｃを溶接する。仕切り板４１の上下端は筒部４
０ｂ，４０ｃの内部の高さ寸法よりも小さく、仕切り板
４１の上下端部に粒状体５０が通過できる空間４３があ
る。

【００２１】粒状体５０は筒４０内に封入している。リ
ング状の継ぎ手部３２には筒４０に対向する位置に粒状
体を挿入できる孔を設けている。継ぎ手部３２，３２、
凸粒４０とを溶接した後、熱処理し、しかる後、継ぎ手
部３２の穴から所定量の粒状体５０を入れる。仕切り板
４１の前後に粒状体５０を入れる。その後、継ぎ手部３
２にゴムブッシュを挿入する。

【００２２】筒４０には、粒状体５０ｂ，５０ｃを混在
させている。粒状体５０は加振周波数に応じて、種類，
形状を変化させている。例えば、粒径１mmと粒径５mmの
混合で、混合割合は５：５程度が良い。１種類でもよ
い。

【００２３】粒状体５０は、鉛系の比重の高い物質の粒
状体である。粒径は０.１mm 〜１０mm程度である。例え
ば、鉛，イリジウム，金，白金，タングステン等があ
り、価格の安いもの、成形のしやすさから選定すればよ
い。

【００２４】粒状体５０の重量とその制振効果は比例関
係にあるため、高比重のものを使用すれば、筒４０の形
状も小型化でき、全体として小型にできる。

【００２５】粒状体５０の形状は球形である必要はな
く、製造過程で、非円形になったもの、多角形につぶれ
たもの、ひょうたん形状でもよい。粒状体５０は形状
（大きさを含む）が１種類ではなく、複数の形状を有す
る粒状体を混ぜていれるとよい。これによれば重量比の
増大や摩擦力の増大で、制振効果が向上する。形状が異
なれば、粒状体同士の接触面積が向上し、制振効果が向
上する。

【００２６】一般に加振源側（台車枠１１側）に粒状体
５０は固まり（目詰まり）を生じ易い。そうすると制振
効果が低下する。しかし、仕切り板４１により、粒状体
５０の前後方向への移動を抑制でき、粒状体５０同士の
目詰まりが抑制できる。これにより、粒状体同士の衝突
による運動エネルギーへの変換、粒状体同士の摩擦によ
る制振効果が常に得られることになる。このため、粒状
体５０による制振効果が最大限に作用し、車体床面の振
動源を抑制でき、車内騒音が低減することになる。

【００２７】しかし、仕切り板４１と粒状体５０との摩
擦が増加し、加振力が小さい場合に制振効果が少なくな
る傾向となる。

【００２８】また、仕切り板４１を筒部４０ａと筒部４
０ｂとの接続部部分に設置した場合は効果が少なく、筒
４０の長手方向の中間部分（筒部４０ｂと筒部４０ｃの
接続部）に設置した場合は効果がよいものであった。

【００２９】なお、粒状体５０の充填率は９５％から９
７％程度とする。充填率１００％とは正規に封入する粒
状体５０をこれ以上充填できない量を言う。充填率９５
％は重量比である。

【００３０】したがって、筒４０に設置した粒状体５０
によって台車駆動系の振動を効率良く制振でき、これに
起因して増大する車内騒音を大幅に低減できるものであ
る。

【００３１】図６のように、仕切り板４１ｂの上下端部
に円形の孔４４を設けたものでもよい。孔４４の径は粒
状体５０が通過できる大きさである。例えば、孔径は粒
径の５倍以上とする。

【００３２】図７の実施例を説明する。前記実施例に比
較して、仕切り板４５ａ，４５ｂ，４５ｃを筒４０内部
に約４５°に傾斜させて配置させたものである。筒４０
は上下に２分割されている。このため、下部側のＵ字状
の内面に４５°しきり板45a,４５ｂ，４５ｃを溶接で固
定し、しかる後、上側のＵ字状部を溶接結合している。
仕切り板４５ａ，４５ｂ，４５ｃの上端側には粒状体５
０の通過口がある。

【００３３】このような構成において、台車枠側から加
振力が加わると、粒状体５０はこの加振側に移動する傾
向を示す。このとき、約４５°に仕切り板４５ａ，４５
ｂ，４５ｃを配置すると、加振側へ移動した粒状体は車
体側へ戻される力（重力の１／１.４ｇ)が働くことにな
り、粒状体５０ａ，５０ｂは常に同じ方向に移動でき
ず、目詰まりが防止できることになる。

【００３４】図８および図９の実施例を説明する。仕切
り板４６は筒４０内を縦方向及び横方向を分割するもの
である。仕切り板４６縦断面が十字状である。仕切り板
４６は台車枠側の継ぎ手３２と筒４０とを溶接する前
に、筒４０内に仕切り板４６を挿入する。その後、継ぎ
手３２と筒４０とを溶接する。仕切り板は筒４０に固定
する必要はない。

【００３５】これによれば、粒状体５０と仕切り板４６
との前後方向のすべり摩擦効果が増加することになる。

【００３６】図１０の実施例を説明する。仕切り板４６
に替えて、パイプ４７ａ，４７ｂを挿入したものであ
る。パイプ４７ａ，５７ｂは、径が約２０mmで、長さ３
００mm程度であり、材質は、錆びにくいステンレス材あ
るいはアルミ材等である。

【００３７】これによれば、前述同様に粒状体５０とパ
イプ４７ａ，４７ｂとの前後方向等のすべり摩擦効果が
増加することになる。

【００３８】図１１の実施例を説明する。これは長さ２
０mm程度のパイプ４８を筒４０内に挿入したものであ
る。

【００３９】これによれば、前述同様に粒状体５０とパ
イプ４８とのすべり摩擦効果が増加し、また粒状体５０
とパイプ４８とが混合するために、粒状体５０の大きな
移動が抑制できる。

【００４０】図１２の実施例を説明する。これは図１の
実施例において、筒４０の台車枠側の内部に、ポリエチ
レン材等からなるナイロン系樹脂等あるいはばね作用の
ある部材４９を配置したものである。部材４９は粒状体
５０を挿入した後、挿入する。

【００４１】これによれば、加振力側に固渋しにくいポ
リエチレン材等からなるナイロン系樹脂等あるいはばね
作用のある部材等を配置することにより、粒状体同士の
目詰まりが起こりにくくなる。これにより、粒状体５０
による制振効果が常に期待できることになる。

【００４２】図１３の実施例を説明する。仕切り板６０
は中央部に孔６１を有し、該孔に向けてテーパ上の案内
６２を設けている。

【００４３】これによれば、加振力が作用した場合、案
内６２があるので、粒状体５０は孔６１を通り、両側の
室内に案内されやすく、粒状体の目詰まりが防止でき、
さらに粒状体の運動が活発化される。これにより、粒状
体による制振効果が、さらに期待できることになる。

【００４４】図１４の実施例を説明する。筒４０の下面
側のＵ状部４１ｄは連結部側から台車枠側に向けた直線
状に傾斜している。これによれば下側の筒部を１つにで
き、安価にできるものである。

【００４５】上記各実施例の筒４０内には粒状体が封入
されている。

【００４６】図示してないが、筒４０内部にゴムコーテ
ィングを施すことにより、粒状体とゴムの接触による弾
性変形が生じて、制振効果が増加することになる。な
お、ゴムコーティングは、筒４０の溶接歪取りのための
焼鈍を実施後に、粒状体挿入孔より吹き付けて、コーテ
ィングするものである。あるいは、粒状体外周に、ゴム
コーティングしても良い。

【００４７】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、車体と車体とを連結す
る連結部材，台車と車体を連結する連結部材に物体を移
動可能に設ける簡単な構成により、台車駆動系から生じ
る振動の伝達を抑制でき、かつ車内騒音を低減すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の牽引リンクの断面図であ
る。

【図２】台車の平面図である。

【図３】図１を備えた牽引リンク部の台車の側面図であ
る。

【図４】図１のIV−IV断面図である。

【図５】図４の縦断面図である。

【図６】本発明の他の実施例の図４相当図である。

【図７】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図で
ある。

【図８】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図で
ある。

【図９】図８の中央縦断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図
である。

【図１１】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図
である。

【図１２】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図
である。

【図１３】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図
である。

【図１４】本発明の他の実施例の牽引リンクの縦断面図
である。

【符号の説明】

１１…台車枠、２５…連結部材、２８…ヨーダンパー、
３０…牽引リンク、３２…継ぎ手、４０…筒、４０ａ，
４０ｂ，４０ｃ…筒部、４１，４１ｂ，45a,４５ｂ，４
５ｃ，４６…仕切り板、４７ａ，４７ｂ，４８…パイ
プ。

フロントページの続き (72)発明者平石元実山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者中村実山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸事業所内Ｆターム(参考） 3J048 AA06 AC02 BA25 BE14 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と車体との連結部材、または車体と台
車枠との連結部材の内部に、多数の粒状体および、該粒
状体同士を仕切る仕切り体を封入していること、を特徴
とする鉄道車両。
【請求項２】請求項１の鉄道車両において、前記仕切り
体は前記連結部材の内部を長手方向に仕切るものであ
り、該仕切り板を前記連結部材に固定しており、仕切り
板は長手方向に前記粒状体の移動を許容するものである
こと、を特徴とする鉄道車両。
【請求項３】請求項１の鉄道車両において、前記仕切り
板は前記連結部材の内部を上下左右に仕切るものである
こと、を特徴とする鉄道車両。
【請求項４】請求項１の鉄道車両において、前記仕切り
板はパイプであること、を特徴とする鉄道車両。
【請求項５】請求項１の鉄道車両において、前記連結部
材の台車枠側にナイロン樹脂を配置させたこと、を特徴
とする鉄道車両。
【請求項６】車体と台車枠とを接続する連結部材の高さ
寸法は、台車側が車体側よりも大きく、前記連結部材の下面側は、車体側と台車枠とを１つの直
線で接続しており、上面側は、複数の直線で接続してお
り、前記連結部材の内部に粒状体を封入していること、を特
徴とする鉄道車両。
【請求項７】車体と車体との連結部材、または車体と台
車枠との連結部材の内部に、多数の粒状体を封入してお
り、前記連結部材の内壁をゴムコーティングしているこ
と、を特徴とする鉄道車両。