JP2795396B2

JP2795396B2 - 鉄道車両構体用の制振構造部材

Info

Publication number: JP2795396B2
Application number: JP5324465A
Authority: JP
Inventors: 正久直江; 莞爾斉藤
Original assignee: Iida Industry Co Ltd; Nippon Sharyo Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Iida Industry Co Ltd; Nippon Sharyo Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JPH07172305A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、鉄道車両の床や壁，屋根材など
に用いられて車両構体を形成する鉄道車両構体用部材に
関するものであり、特に、優れた制振性能を有する鉄道
車両構体用の制振構造部材に関するものである。

【０００２】

【背景技術】このような鉄道車両構体用部材としては、
従来から鋼板等が用いられていたが、鉄道車両の高速化
等に伴う軽量化および高強度化の要求に対処するため
に、近年では、二枚の面板を複数の中間板で連結してな
る中空構造の板材の採用が検討されるようになってきて
いる。なお、かかる中空構造の板材は、例えば、アルミ
ニウム合金や鉄鋼などの金属材料により、押出成形や溶
接加工，ろう付加工等にて製造されることとなる。

【０００３】また、近年では、鉄道車両の高速化や車両
用構体の軽量化等に伴って、車両構体の振動が大きな問
題となってきており、特に、車両構体の共振現象によっ
て体感できる程の振動やこもり音が発生し易いという問
題があった。そして、このような問題は、上述の如き中
空構造の板材を用いた場合でも同様に生じ、特に軽量の
アルミニウム合金製板材等では大きな問題となってい
た。

【０００４】なお、車両用構体を形成する板材の表面に
ゴム等の制振材を貼着することも考えられるが、それで
は未だ充分な制振効果が得られず、有効な方法ではなか
ったのであり、制振効果の更なる向上には重量の大幅な
増加が避けられないという不具合があったのである。

【０００５】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、重量の大幅な増加を伴うことなく、優れた
制振効果が達成される新規な中空構造の鉄道車両構体用
部材を提供することにある。

【０００６】そして、かかる課題を解決するために、本
発明の特徴とするところは、開放気泡構造組織からな
り、２０mmから１５mmまで圧縮変形せしめた状態下にお
いて、更に１０gf/cm²の荷重を加えて、１５mmから５mm
まで圧縮させるに要する時間が０．１〜１０秒である特
性を有する発泡ゴム弾性体が、中空部に充満されている
鉄道車両構体用の制振構造部材にある。

【０００７】また、本発明は、開放気泡構造組織からな
り、２０mmから１５mmまで圧縮変形せしめた状態下にお
いて、更に１０gf/cm²の荷重を加えて、１５mmから５mm
まで圧縮させるに要する時間が０．１〜１０秒である特
性を有する発泡ゴム弾性体が、中空部の内周面に沿って
配設されて中央部分に空間が形成されている鉄道車両構
体用の制振構造部材をも、特徴とする。

【０００８】更にまた、本発明は、開放気泡構造組織か
らなり、２０mmから１５mmまで圧縮変形せしめた状態下
において、更に１０gf/cm²の荷重を加えて、１５mmから
５mmまで圧縮させるに要する時間が０．１〜１０秒であ
る特性を有する発泡ゴム弾性体が、中空部の内周面に沿
って配設されて中央部分に空間が形成されていると共
に、かかる発泡ゴム弾性体における中央空間の内周面に
沿って硬質の拘束部材が配設されている鉄道車両構体用
の制振構造部材をも、特徴とする。

【０００９】また、そのような鉄道車両構体用の制振構
造部材において、中空部内に配設された発泡ゴム弾性体
としては、例えば、未加硫ゴムのシート材を中空部内に
配して加熱することにより加硫および発泡されたもの
が、好適に用いられる。さらに、本発明は、互いに離間
して対向位置する二枚の面板が、互いに同一方向に延び
る複数枚の中間板で一体的に連結されることにより、該
二枚の面板間に該中間板で仕切られた複数の内部空所が
形成されると共に、少なくとも一つの該内部空所に対し
て、開放気泡構造組織からなり、２０mmから１５mmまで
圧縮変形せしめた状態下において、更に１０gf/cm ² の荷
重を加えて、１５mmから５mmまで圧縮させるに要する時
間が０．１〜１０秒である特性を有する発泡ゴム弾性体
が収容され、該内部空所の内周面の全面に亘って密着さ
れている鉄道車両構体用の制振構造部材をも、特徴とす
る。

【００１０】

【発明の具体的構成】先ず、本発明において中空構造の
部材としては、例えば、図１に断面図が示されているよ
うに、上下二枚の面板１０，１２が所定距離を隔てて対
向位置せしめられて、それらの間に介装された複数枚の
中間板１４によって連結された構造のものが採用され
る。即ち、このような中空部材１６には、面板１０，１
２間において、中間板１４によって仕切られた単一の若
しくは複数の内部空所１８が形成されているのである。
なお、かかる内部空所１８は、一般に、中空部材１６の
長手方向（図１中、紙面に垂直な方向）に連続して形成
されるが、幅方向に延びる補強材等によって分断されて
いたり、相互に連通されていても良い。

【００１１】また、このような中空部材１６の材質とし
ては、アルミニウム合金や鉄鋼などの各種金属が採用さ
れ、押出成形によって一体的な押出形材として製造され
たり、溶接やろう付等によって面板１０，１２に中間板
１４を固着することなどによって製造され得る。

【００１２】なお、図示はされていないが、かくの如き
中空部材１６は、その複数枚が、幅方向端縁部において
直接に或いは適当な接続部材を介して、溶接やボルト結
合等にて互いに連結されることにより、鉄道車両の床や
側壁，屋根等を形成して鉄道車両構体を構成することと
なる。

【００１３】そして、図２に示されているように、この
ような中空部材１６の内部空所１８に対して、発泡ゴム
弾性体２０が充満されている。なお、発泡ゴム弾性体２
０は、少なくとも一つの内部空所１８に実質的に充満さ
れておれば良く、また、必ずしも内部空所１８の全長に
亘って充満されている必要はないが、優れた制振性を得
るためには、全ての内部空所１８における長手方向の略
全長に亘って充満されていることが望ましい。

【００１４】ここにおいて、発泡ゴム弾性体２０として
は、自由厚さ：２０mmのものを１５mmまで圧縮変形せし
めた後、更に１０gf/cm²の荷重によって１５mmから５mm
まで圧縮変形させるに要する時間が０．１〜１０秒であ
るものが用いられる。このような発泡ゴム弾性体２０
は、従来から公知の材料を用い、発泡倍率や気泡径等を
調節して、発泡せしめ、小さな通孔によって相互に連通
された多数の気泡、即ち開放気泡構造組織を内部に形成
することによって、得ることができる。

【００１５】具体的には、このような特性の発泡ゴム弾
性体２０は、一般に、未加硫ゴム１０〜４０重量％と加
硫剤１〜３重量％，軟化剤１０〜４０重量％，発泡剤１
〜１０重量％，充填材５〜３０重量％およびハロゲンア
ンチモン系等の難燃剤３０〜７０重量％を含む組成物を
原料とし、それを加熱して加硫，発泡させることによっ
て形成される。なお、有効な制振効果を得るためには、
発泡倍率が５倍〜２５倍となり、且つ気泡の平均径が
０．５〜１０mmとなるように、配合量や発泡剤の分散等
を調節することが望ましい。

【００１６】なお、未加硫ゴムとしては、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）の他、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やブタジ
エンゴム（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ）等の各種の
合成ゴムが採用され得るが、なかでも大きな損失係数を
得易いこと等の理由からＳＢＲが好適に用いられる。ま
た、加硫剤としては、常温では反応しないが、１４０〜
１７０℃で反応して硫黄を発生して機能するものが望ま
しく、例えば硫黄化合物からなる加硫剤とチアゾール系
化合物などの加硫促進剤とを混合したものが好適に用い
られる。更にまた、高発泡とする場合には、皮膜成長を
助長せしめて安定した気泡形成が行われるように、軟化
剤として、例えば１００℃で３０cps.以上の高粘度を有
するものを用いることが望ましい。更に、発泡剤は、加
硫剤と略同じ温度範囲で分解してガスを発生するものが
望ましく、例えばアゾジカルボンアミドやジニトロソペ
ンタメチレンテトラミン等が好適に用いられ、また発泡
剤の分解を促進して高発泡とするために尿素などの発泡
助剤も適宜に併用される。また、充填剤としては従来と
同様、炭酸カルシウム等が採用されるが、高発泡とする
場合には、加硫時のゴムの流動を妨げないように、径が
１〜１０μｍで略球状のものが望ましい。更に、鉄道車
両構体用部材には、一般に難燃性が要求されることか
ら、ハロゲンアンチモン系等の難燃剤を添加することが
望ましい。

【００１７】そして、このような組成からなる原料を中
空部材１６の内部空所１８に注入した後、加熱して加硫
および発泡させることにより、目的とする発泡ゴム弾性
体２０が形成され得るが、特に、本発明においては、上
述の如き組成からなる原料をシート状に成形し、加熱に
よって発泡と同時に加硫されるようにしたものが、好適
に用いられる。

【００１８】すなわち、シート状に成形された材料を用
いれば、中空部材１６の内部空所１８に挿入，配置せし
めた後に加熱し、加硫および発泡させることによって発
泡ゴム弾性体２０を形成することができるのであり、そ
れ故、ゴム材料を内部空所１８内に容易に且つ全長に亘
って均一に挿入配置することができ、内部空所１８内に
略均質な発泡ゴム弾性体２０を有利に充満させることが
可能となるのである。また、特にアルミニウム合金製の
押出形材を用いる場合には、ゴム材料の加硫および発泡
のための加熱操作を、形材の時効処理の後、或いは時効
処理と同時に行うことも可能である。

【００１９】なお、かくの如くして形成された発泡ゴム
弾性体２０は、発泡によって中空部材１６の内部空所１
８の内周面に密着されることとなるが、特に、シート状
に成形された材料を用いれば、それ自身の粘着性によっ
て内部空所１８の内周面に有利に貼着され得る。尤も、
適当な接着剤を用いて発泡ゴム弾性体２０を中空部材１
６の内部空所１８の内周面に固着することも可能であ
る。

【００２０】そして、このようにして得られる、前述の
如き特性を有する発泡ゴム弾性体２０が内部空所１８に
充満されてなる中空部材１６にあっては、発泡ゴム弾性
体２０において互いに連通形成された気泡間で流通せし
められる空気の流通抵抗等によって発揮される粘弾性特
性に基づき、大きな損失係数が実現されて、優れた制振
効果が発揮されるのである。

【００２１】しかも、上述の如き構造の鉄道車両構体用
部材にあっては、難燃剤を添加すること等によって優れ
た難燃性が容易に実現され得るのであり、溶接による部
材接合も行うことが可能であると共に、溶接による熱が
及ぼされた場合でも、発泡ゴム弾性体２０の変質等によ
る制振効果の低下が可及的に防止され得ることとなる。

【００２２】また、図３に示されているように、上述の
如き発泡ゴム弾性体２０を、中空部材１６の内部空所１
８内において、かかる内部空所１８の内周面に沿って配
設し、中央部分に空所２２を形成しても良い。

【００２３】すなわち、このように、制振性に余り寄与
しないと考えられる発泡ゴム弾性体２０の中央部分を肉
抜きすることによって、軽量化することが可能となるの
であり、しかも、かくの如き構造の鉄道車両構体用部材
においても、制振に重要な面板１２，１４および連結板
１６の表面、なかでも特に重要なそれら面板１２，１４
と連結板１６の接合部では、発泡ゴム弾性体２０による
制振効果が有効に発揮されることから、制振効果が大幅
に低下することもないのである。

【００２４】なお、中央部分に空所２２を有する発泡ゴ
ム弾性体２０は、例えば、前述の如くシート状に成形さ
れた材料を中空部材１６における内部空所１８の内周面
に沿って配設した後、加熱して加硫，発泡させること等
によって有利に形成され得る。

【００２５】更にまた、図４及び図５に示されているよ
うに、上述の如き発泡ゴム弾性体２０を、中空部材１６
における内部空所１８の内周面に沿って配設して中央部
分に空所２２を形成すると共に、空所２２の内周面に沿
って硬質の拘束部材２４，２６を配設するようにしても
良い。

【００２６】かかる拘束部材としては、少なくとも発泡
ゴム弾性体２０よりも高剛性であれば良く、例えば、図
４に示されている如く高発泡のポリウレタンフォームや
ポリウレタンスポンジ等からなる硬質のブロック２４
や、図５に示されている如く硬質樹脂等からなる板材２
６などが、適宜に採用され得る。

【００２７】すなわち、このように発泡ゴム弾性体２０
の中央空所２２の内周面に沿って拘束部材２４，２６を
配設して発泡ゴム弾性体２０の内周面の変形を制限する
ことにより、中空部材１６からの振動入力時に発泡ゴム
弾性体２０に一層大きな変形が生ぜしめられることか
ら、より効果的な制振効果が発揮され得るのである。

【００２８】そして、特に、発泡ゴム弾性体２０よりも
密度の小さい発泡体からなるブロック２４を採用した
り、中空枠体構造の板材２６を採用すれば、部材の軽量
化も有利に達成され得ることとなる。

【００２９】なお、中央空所２２の内周面に沿って拘束
部材２４，２６が配設された発泡ゴム弾性体２０は、例
えば、前述の如くシート状に成形された材料を拘束部材
２４，２６の外周面に螺旋状に巻き付けた後に、かかる
拘束部材２４，２６を中央空所２２内に挿入し、加熱し
て加硫，発泡させること等によって有利に形成され得
る。

【００３０】以上、本発明の具体的構成について、具体
例を挙げながら詳述してきたが、本発明は、上述の具体
的説明および以下の実施例の記載によって何等限定的に
解釈されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々
なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され
得るものであり、また、そのような実施態様が本発明の
趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含ま
れるものであることは、言うまでもないところである。

【００３１】

【実施例】先ず、図６に示されているように、７つの内
部空所２７を備えた断面形状を有し、厚さが８０mmで長
さが４〜２５ｍとされたアルミニウム合金：Ａ６Ｎ０１
−Ｔ５から成る押出形材２８を複数準備する一方、未加
硫ゴムとしてＳＢＲを用い、それに前述の如き加硫剤，
軟化剤，発泡剤Ｐ充填材および難燃剤を加えて混練し、
シート状に成形することにより、各種の粘弾性特性を有
する開放気泡構造組織の発泡ゴム弾性体を得ることので
きるゴム材料３０を、それぞれ準備した。

【００３２】次いで、かかるシート状のゴム材料３０
を、押出形材２８の各内部空所２７に挿入し、全長に亘
って配置した後、この形材２８をテンパー炉によって１
７０℃×１hrの熱処理を行い加硫，発泡させることによ
り、各種の粘弾性特性を有する発泡ゴム弾性体が内部空
所２７に充満された複数の鉄道車両構体用部材３２を得
た（図２参照）。なお、ゴム材料３０の内部空所２７へ
の挿入は、内部空所２７の断面形状に略対応した断面形
状の搬送ブロックを用い、それにゴム材料３０の端部を
係止した後、内部空所２７の長手方向一方の側から他方
の側に向かってエア搬送することによって行った。

【００３３】このようにして得られた、各種の粘弾性特
性を付与した発泡ゴム弾性体が内部空所２７に充満され
た部材について、それぞれ、ハンマー加振によって伝達
関数を測定し、得られた結果から共振法に基づいて、下
式に従って損失係数を算出した。損失係数＝半値幅／共振周波数

【００３４】そして、各種の粘弾性特性を有する発泡ゴ
ム弾性体（下記［表１］のNO. １〜７の７種類）につい
て、共振周波数が２５０Hzで一定となるように押出形材
の長さを設定して損失係数を求めた結果を、下記［表
１］に示す。なお、表中、所要時間とは、２０mmの厚さ
の発泡ゴム弾性体を前もって１５mmまで圧縮し、その後
１０gf/cm²の荷重によって、更に１５mmから５mmまで圧
縮変形させるに要する時間を示す。また、NO. ８は、未
発泡の状態を示す。

【００３５】

【００３６】［表１］に示された結果からも、所要時間
が０．１〜１０秒である、本発明に係る構造の部材につ
いては、極めて高い損失係数が得られ、優れた制振効果
が発揮され得ることが明らかなところである。

【００３７】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされた鉄道車両構体用の制振構造部材にお
いては、発泡ゴム弾性体の粘弾性特性に基づいて、極め
て優れた制振性が発揮され得るのであり、それ故、鉄道
車両構体用の制振構造部材の振動に起因する鉄道車両に
おける振動やこもり音等が、何れも効果的に軽減乃至は
防止され得るのである。

【００３８】また、本発明において用いられる発泡ゴム
弾性体は発泡倍率が比較的高く、従来の中実シート状の
制振材に比して極めて軽量であることから、車両用構体
の重量増加が問題となるようなこともない。

【００３９】さらに、特に、未加硫ゴムのシート材を部
材の中空部内で発泡させた発泡ゴム弾性体を用いれば、
発泡ゴム弾性体の中空部内への配設が極めて容易となる
と共に、発泡ゴム弾性体の材質の均一化が有利に達成さ
れ得るのであり、それによって制振効果の安定化や信頼
性の向上等が図られ得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄道車両構体用部材に用いられる
中空部材の一具体例を示す正面図である。

【図２】本発明に係る鉄道車両構体用部材の一具体例を
示す要部拡大断面図である。

【図３】本発明に係る鉄道車両構体用部材の別の具体例
を示す要部拡大断面図である。

【図４】本発明に係る鉄道車両構体用部材の更に別の具
体例を示す要部拡大断面図である。

【図５】本発明に係る鉄道車両構体用部材の更に別の具
体例を示す要部拡大断面図である。

【図６】本発明に係る鉄道車両構体用部材に用いられる
中空部材の一実施例であって、内部空所に発泡ゴム弾性
体のシート状材料を配設せしめた状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１６中空部材１８内部空所２０発泡ゴム弾性体２２空所２４，２６拘束部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤莞爾東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内 (56)参考文献特開平３−208777（ＪＰ，Ａ) 特開平５−319305（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−128557（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B61D 17/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄道車両構体を形成する中空構造の制振
構造部材であって、開放気泡構造組織からなり、２０mm
から１５mmまで圧縮変形せしめた状態下において、更に
１０gf/cm²の荷重を加えて、１５mmから５mmまで圧縮さ
せるに要する時間が０．１〜１０秒である特性を有する
発泡ゴム弾性体が、前記中空部に充満されていることを
特徴とする鉄道車両構体用の制振構造部材。
【請求項２】鉄道車両構体を形成する中空構造の制振
構造部材であって、開放気泡構造組織からなり、２０mmから１５mmまで圧縮
変形せしめた状態下において、更に１０gf/cm²の荷重を
加えて、１５mmから５mmまで圧縮させるに要する時間が
０．１〜１０秒である特性を有する発泡ゴム弾性体が、
前記中空部の内周面に沿って配設されて中央部分に空間
が形成されていることを特徴とする鉄道車両構体用の制
振構造部材。
【請求項３】鉄道車両構体を形成する中空構造の制振
構造部材であって、開放気泡構造組織からなり、２０mmから１５mmまで圧縮
変形せしめた状態下において、更に１０gf/cm²の荷重を
加えて、１５mmから５mmまで圧縮させるに要する時間が
０．１〜１０秒である特性を有する発泡ゴム弾性体が、
前記中空部の内周面に沿って配設されて中央部分に空間
が形成されていると共に、かかる発泡ゴム弾性体におけ
る中央空間の内周面に沿って硬質の拘束部材が配設され
ていることを特徴とする鉄道車両構体用の制振構造部
材。
【請求項４】前記発泡ゴム弾性体として、未加硫ゴム
のシート材を前記中空部内で加熱することにより加硫お
よび発泡されたものが用いられている請求項１乃至３の
何れかに記載の鉄道車両構体用の制振構造部材。
【請求項５】鉄道車両構体を形成する中空構造の制振
構造部材であって、互いに離間して対向位置する二枚の
面板が、互いに同一方向に延びる複数枚の中間板で一体
的に連結されることにより、該二枚の面板間に該中間板
で仕切られた複数の内部空所が形成されると共に、少な
くとも一つの該内部空所に対して、開放気泡構造組織か
らなり、２０mmから１５mmまで圧縮変形せしめた状態下
において、更に１０gf/cm ² の荷重を加えて、１５mmから
５mmまで圧縮させるに要する時間が０．１〜１０秒であ
る特性を有する発泡ゴム弾性体が収容され、該内部空所
の内周面の全面に亘って密着されていることを特徴とす
る鉄道車両構体用の制振構造部材。