JP4247062B2 - 鉄道車両の床用防振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両における台枠から乗客荷重を受ける上床板へ伝達される振動を低減することで、車外はもとより、車内の低騒音化・静粛化を図るべく台枠と上床板との間に設置して用いられる鉄道車両の床用防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄道車両の更なる高速化に伴い車内の低騒音化・静粛化の要求は益々高くなりつつあり、その要求に応える鉄道車両の床用防振装置として、従来、台枠の根太と上床板との間にゴム弾性体を配設し、根太側にゴム弾性体を固定するストッパーを設けるとともに、上床板側にストッパーに当接するねじ座を設けた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５２０４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示されているように、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置においては、当該装置本来の防振性能のため、すなわち、車内の低騒音化・静粛化のために、空車時のような低荷重時における固有振動数を低くしようとすると、圧縮方向に柔らかいゴム弾性体を用いてばね定数を小さくしなければならないが、このように小さいばね定数にすると、例えば定員以上の乗車時から満車時のような高荷重時にはゴム弾性体が大きく圧縮変位して低荷重時の圧縮変位との差が大きくなり、上床板のレベルに大きな段差を感じさせることになるばかりでなく、固有振動数が不必要に低くなり乗り心地の悪化を招き、また、ゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生してその耐久性、性能維持にも悪影響を与える。加えて、上床板側のねじ座が台枠側のストッパーに当接することで、上床板が台枠に剛支持されることになり、鉄道車両の走行時における台枠の振動が上床板に直接的に伝達されて防振装置本来の車内騒音の低減化を達成することができない。また、上述とは逆に高荷重時における乗り心地をよくし、かつ、ゴム弾性体の耐久性や性能維持を向上するために、圧縮方向に硬いゴム弾性体を用いてばね定数を大きくすると、空車時から定員乗車時までのような低荷重時における車内騒音の低減化という本来の防振性能を十分に達成することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、空車時から定員乗車時までのような低荷重時にはばね定数が小さく、かつ、定員以上の乗車時から満車時までのような高荷重時にはばね定数が急激に立ち上がる非線形ばね特性を発揮させて常に車内騒音の低減化と乗り心地及び耐久性の向上を共に満足することができ、しかも、空車時から満車時まで上床板を常に段差の感じないレベルに維持することができる鉄道車両の床用防振装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両の床用防振装置は、台枠と乗客荷重を受ける上床板との間に設置される鉄道車両の床用防振装置であって、上記台枠側から上方へ向けて互いに対向状態で固定突設した左右の荷重受け部材の対向面と上記左右の荷重受け部材間の中央部に向けて上記上床板側から下方へ突設した荷重伝達部材の両側面との間にはそれぞれ主たる荷重作用方向に対して傾斜する左右一対の空間が形成されているとともに、上記荷重伝達部材の下端面と台枠の上面との間には上記左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間が形成されており、上記左右一対の空間には低荷重作用時にせん断変形して小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体が介在されているとともに、上記水平空間には高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体が介在されており、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して上記第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成の本発明によれば、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、台枠側の左右一対の荷重受け部材と上床板側の荷重伝達部材との間で主たる荷重方向に対して傾斜させて形成された左右一対の空間内に介在の第１のゴム弾性体がせん断変形される状態となり、上床板は台枠に対して、ばね定数の小さい柔らかいばね系で支持されることになる。一方、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時には、上記第１のゴム弾性体のせん断変形とともに、左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間に介在の第２のゴム弾性体が圧縮変形される状態となり、上床板は台枠に対して、ばね定数の大きい硬いばね系で支持されることになる。このように空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性が発揮されることにより、低荷重作用時には、台枠から上床板へ伝播される振動をせん断型の第１のゴム弾性体により効果的に吸収緩和して上床板の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することが可能であるとともに、高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、第１及び第２のゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることが可能である。
【０００８】
また、第１及び第２のゴム弾性体の肉厚等の仕様変更により低荷重作用時と高荷重作用時のばね定数を適切に設定することにより、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定にして空車時と満車時のような大きな荷重変動に対しても車内の低騒音化・静粛化という装置本来の防振性能を常に安定よく発揮させることが可能である。さらに、空車時のような低荷重作用時と満車時のような高荷重作用時とにおける上下変位差が小さいために、上床板を常に段差の感じないレベルに維持して、乗客に与える違和感も軽減することが可能である。
【０００９】
上記構成を有する本発明に係る鉄道車両の床用防振装置において、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したり、請求項２に記載のように、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体に低荷重作用時から上記台枠の上面に当接するゴム弾性突起部を一体に形成し、このゴム弾性突起部の左右両側における第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したりすることにより、空隙の大きさ及び形状、ゴム弾性突起部の形状及び大きさ、第１，第２のゴム弾性体の厚さ及び硬度等の選定により、非線形ばね特性を広範囲に亘って変化（調整）することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００１０】
また、上記構成の本発明に係る鉄道車両の床用防振装置において、第１のゴム弾性体と第２のゴム弾性体とはそれぞれ別体であってもよいが、請求項３に記載のように、第１，第２の両ゴム弾性体を一体に成形することにより、当該防振装置全体の構造及び組立が容易となり、製作コストの低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第１実施例を示す縦断面図である。この第１実施例の床用防振装置Ａは、例えばアルミニウム合金等の軽合金製の押出し材から構成され、車両の圧縮荷重等に耐える強度部材となる台枠１と、例えばアルミニウム合金製のハニカムパネルから構成され、車内の座席荷重及び乗客荷重を受ける上床板２との間に設置して用いられるものであって、上記台枠１上に固定接合されて上方へ向け互いに対向状態に突設された左右のレール状荷重受け部材３，３と、上記上床板２の下面に固定されて左右の荷重受け部材３，３間の中央部に向け下方へ突設された荷重伝達部材４と、後述する第１及び第２のゴム弾性体７，７及び８とから構成されている。
【００１２】
上記左右の荷重受け部材３，３の対向面３ａ，３ａは、それらの下方ほど漸次対面間距離が狭まるような傾斜面に形成されているとともに、上記荷重伝達部材４の左右両側面４ａ，４ａも左右の荷重受け部材３，３の対向面３ａ，３ａと平行になるような傾斜面に形成されており、これによって、左右の荷重受け部材３，３の対向傾斜面３ａ，３ａと荷重伝達部材４の左右両側傾斜面４ａ，４ａとの間にはそれぞれ、上床板２に働く主たる荷重作用方向Ｆに対して傾斜する左右一対の空間５，５が形成されているとともに、上記荷重伝達部材４の下面４ｂと台枠１の上面１ｂとの間には左右一対の傾斜空間５，５の下端部間に亘る水平空間６が形成されている。
【００１３】
そして、上記左右一対の傾斜空間５，５には、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時にせん断変形して、小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体７，７が介在されているとともに、上記水平空間６には、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体８が介在され、かつ、この第２のゴム弾性体８の下面と上記台枠１の上面１ｂとの間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体８を圧縮変形可能な状態とする空隙９が形成されている。なお、上記第１のゴム弾性体７，７と第２のゴム弾性体８とは一連一体品に成形されている。
【００１４】
上記のように構成された第１実施例の鉄道車両の床用防振装置Ａにおいては、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、主たる荷重方向Ｆに対して左右一対の傾斜空間５，５内に介在されている第１のゴム弾性体７，７がせん断変形される状態となるため、上床板２は台枠１に対して、ばね定数の小さい柔らかいばね系で支持されて荷重の増加に伴い図２のａ部分で示すように緩やかな動的ばね定数を呈することになる。一方、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時には、上記第１のゴム弾性体７，７のせん断変形とともに、左右一対の傾斜空間５，５の下端部間に亘る水平空間６に介在されている第２のゴム弾性体８が圧縮変形される状態となるため、上床板２は台枠１に対して、ばね定数の大きい硬いばね系で支持されて荷重の増加に伴い図２のｂ部分で示すように急激な立ち上がりの動的ばね定数を呈することになる。因みに、図２の点線は、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置における各荷重作用時の動的ばね定数を示す。
【００１５】
このように空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性を発揮することになるため、低荷重作用時には、台枠１から上床板２へ伝播される振動を第１のゴム弾性体７，７のせん断変形により効果的に吸収緩和して上床板２の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することができるとともに、高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、第１のゴム弾性体７，７及び第２のゴム弾性体８自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることができる。
【００１６】
特に、第２のゴム弾性体８の下部に形成されている空隙９の大きさｈ、第１のゴム弾性体７，７に肉厚ｔ１及び第２のゴム弾性体８の肉厚ｔ２やそれら各ゴム弾性体７，７、８の硬度等を適切に選定することにより、非線形ばね特性を広範囲に亘って変化（調整）することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００１７】
また、第１のゴム弾性体７，７及び第２のゴム弾性体８の肉厚等の仕様変更により低荷重作用時と高荷重作用時のばね定数を適切に設定することにより、図３のＡ〜Ｃで示すように、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定に保つことが可能であり（因みに、図３の点線は、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置における各荷重作用時の固有振動数の変化を示す。）、空車時と満車時のような大きな荷重変動に対しても車内の低騒音化・静粛化という床用防振装置Ａ本来の防振性能を常に安定よく発揮させることができる。さらに、空車時のような低荷重作用時と満車時のような高荷重作用時とにおける上下変位差を小さくすることが可能であるために、上床板２を常に段差の感じないレベルに維持して、乗客に与える違和感も軽減することができる。
【００１８】
図４は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第２実施例を示す縦断面図であり、この第２実施例の床用防振装置Ａは、第２のゴム弾性体８の中央部に、低荷重作用時から台枠１の上面１ｂに当接するゴム弾性突起部８Ａを一体に形成し、このゴム弾性突起部８Ａの左右両側における第２のゴム弾性体８の下面と台枠１の上面１ｂとの間に、設定値以上、例えば定員乗車時以上の高荷重が作用したとき、互いに接触するような空隙９Ａ，９Ａを形成したものであり、その他の構成は上記第１実施例と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略している。
【００１９】
図５は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第３実施例を示す縦断面図であり、この第３実施例の床用防振装置Ａは、第２のゴム弾性体８の下面を円弧状にして、その中央頂部を低荷重作用時から台枠１の上面１ｂに当接するゴム弾性突起部８Ａに形成し、その左右両側に空隙９Ａ，９Ａを形成したものであり、その他の構成は上記第１及び第２実施例と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略している。
【００２０】
上記した第２実施例及び第３実施例の鉄道車両の床用防振装置Ａのいずれも、第１実施例の床用防振装置Ａとほぼ同様な非線形ばね特性が得られ、これによって、車内騒音の低減化と乗り心地及び耐久性の向上といった低荷重作用時と高荷重作用時とで互いに相反する要求性能を共に満足し両立することができるとともに、空車時から満車時まで上床板を常に段差の感じないレベルに維持することができる上に、空隙９Ａ，９Ａの大きさ及び形状、ゴム弾性突起部８Ａの形状及び大きさ、第１，第２のゴム弾性体７，７、８の厚さ及び硬度等の選定により、非線形ばね特性の調整範囲を広げることが可能で、車両の大きさや重量、上床板２の重量や大きさ等に対応して一層自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上要するに、本発明によれば、空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性を得ることができるので、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、台枠から上床板へ伝播される振動をせん断型の第１のゴム弾性体により効果的に吸収緩和して上床板の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することができるとともに、定員乗車時から満車時までの高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、ゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることができるといったように、低荷重作用時と高荷重作用時とで互いに相反する要求性能を共に満足することができる。しかも、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定にして空車時と満車時のような大きな荷重変動があっても車内の低騒音化・静粛化という装置本来の防振性能を常に安定よく発揮させることができ、加えて、低荷重作用時と高荷重作用時とにおける上床板の上下変位差を小さくして常に段差の感じないレベルを維持し、乗客に与える違和感も軽減することができるという効果を奏する。
【００２２】
特に、水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体を大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したり、請求項２に記載のように、水平空間に介在される第２のゴム弾性体に低荷重作用時から台枠の上面に当接するゴム弾性突起部を一体に形成し、このゴム弾性突起部の左右両側における第２のゴム弾性体の下面と台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体を大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したりするという構成を採用することにより、非線形ばね特性を広範囲で調整することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】 同上第１実施例の床用防振装置による各荷重作用時における動的ばね定数の変化を示すばね特性図である。
【図３】 同上第１実施例の床用防振装置による各荷重作用時における固有振動数の変化を示す振動特性図である。
【図４】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第２実施例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第３実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 台枠
１ｂ 台枠の上面
２ 上床板
３ 荷重受け部材
３ａ 対向傾斜面
４ 荷重伝達部材
４ａ 傾斜面
５ 傾斜空間
６ 水平空間
７ 第１のゴム弾性体
８ 第２のゴム弾性体
８Ａ ゴム弾性突起部
９，９Ａ 空隙
Ａ 鉄道車両の床用防振装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両における台枠から乗客荷重を受ける上床板へ伝達される振動を低減することで、車外はもとより、車内の低騒音化・静粛化を図るべく台枠と上床板との間に設置して用いられる鉄道車両の床用防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄道車両の更なる高速化に伴い車内の低騒音化・静粛化の要求は益々高くなりつつあり、その要求に応える鉄道車両の床用防振装置として、従来、台枠の根太と上床板との間にゴム弾性体を配設し、根太側にゴム弾性体を固定するストッパーを設けるとともに、上床板側にストッパーに当接するねじ座を設けた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５２０４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示されているように、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置においては、当該装置本来の防振性能のため、すなわち、車内の低騒音化・静粛化のために、空車時のような低荷重時における固有振動数を低くしようとすると、圧縮方向に柔らかいゴム弾性体を用いてばね定数を小さくしなければならないが、このように小さいばね定数にすると、例えば定員以上の乗車時から満車時のような高荷重時にはゴム弾性体が大きく圧縮変位して低荷重時の圧縮変位との差が大きくなり、上床板のレベルに大きな段差を感じさせることになるばかりでなく、固有振動数が不必要に低くなり乗り心地の悪化を招き、また、ゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生してその耐久性、性能維持にも悪影響を与える。加えて、上床板側のねじ座が台枠側のストッパーに当接することで、上床板が台枠に剛支持されることになり、鉄道車両の走行時における台枠の振動が上床板に直接的に伝達されて防振装置本来の車内騒音の低減化を達成することができない。また、上述とは逆に高荷重時における乗り心地をよくし、かつ、ゴム弾性体の耐久性や性能維持を向上するために、圧縮方向に硬いゴム弾性体を用いてばね定数を大きくすると、空車時から定員乗車時までのような低荷重時における車内騒音の低減化という本来の防振性能を十分に達成することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、空車時から定員乗車時までのような低荷重時にはばね定数が小さく、かつ、定員以上の乗車時から満車時までのような高荷重時にはばね定数が急激に立ち上がる非線形ばね特性を発揮させて常に車内騒音の低減化と乗り心地及び耐久性の向上を共に満足することができ、しかも、空車時から満車時まで上床板を常に段差の感じないレベルに維持することができる鉄道車両の床用防振装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両の床用防振装置は、台枠と乗客荷重を受ける上床板との間に設置される鉄道車両の床用防振装置であって、上記台枠側から上方へ向けて互いに対向状態で固定突設した左右の荷重受け部材の対向面と上記左右の荷重受け部材間の中央部に向けて上記上床板側から下方へ突設した荷重伝達部材の両側面との間にはそれぞれ主たる荷重作用方向に対して傾斜する左右一対の空間が形成されているとともに、上記荷重伝達部材の下端面と台枠の上面との間には上記左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間が形成されており、上記左右一対の空間には低荷重作用時にせん断変形して小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体が介在されているとともに、上記水平空間には高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体が介在されており、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して上記第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成の本発明によれば、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、台枠側の左右一対の荷重受け部材と上床板側の荷重伝達部材との間で主たる荷重方向に対して傾斜させて形成された左右一対の空間内に介在の第１のゴム弾性体がせん断変形される状態となり、上床板は台枠に対して、ばね定数の小さい柔らかいばね系で支持されることになる。一方、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時には、上記第１のゴム弾性体のせん断変形とともに、左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間に介在の第２のゴム弾性体が圧縮変形される状態となり、上床板は台枠に対して、ばね定数の大きい硬いばね系で支持されることになる。このように空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性が発揮されることにより、低荷重作用時には、台枠から上床板へ伝播される振動をせん断型の第１のゴム弾性体により効果的に吸収緩和して上床板の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することが可能であるとともに、高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、第１及び第２のゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることが可能である。
【０００８】
また、第１及び第２のゴム弾性体の肉厚等の仕様変更により低荷重作用時と高荷重作用時のばね定数を適切に設定することにより、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定にして空車時と満車時のような大きな荷重変動に対しても車内の低騒音化・静粛化という装置本来の防振性能を常に安定よく発揮させることが可能である。さらに、空車時のような低荷重作用時と満車時のような高荷重作用時とにおける上下変位差が小さいために、上床板を常に段差の感じないレベルに維持して、乗客に与える違和感も軽減することが可能である。
【０００９】
上記構成を有する本発明に係る鉄道車両の床用防振装置において、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したり、請求項２に記載のように、上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体に低荷重作用時から上記台枠の上面に当接するゴム弾性突起部を一体に形成し、このゴム弾性突起部の左右両側における第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したりすることにより、空隙の大きさ及び形状、ゴム弾性突起部の形状及び大きさ、第１，第２のゴム弾性体の厚さ及び硬度等の選定により、非線形ばね特性を広範囲に亘って変化（調整）することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００１０】
また、上記構成の本発明に係る鉄道車両の床用防振装置において、第１のゴム弾性体と第２のゴム弾性体とはそれぞれ別体であってもよいが、請求項３に記載のように、第１，第２の両ゴム弾性体を一体に成形することにより、当該防振装置全体の構造及び組立が容易となり、製作コストの低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第１実施例を示す縦断面図である。この第１実施例の床用防振装置Ａは、例えばアルミニウム合金等の軽合金製の押出し材から構成され、車両の圧縮荷重等に耐える強度部材となる台枠１と、例えばアルミニウム合金製のハニカムパネルから構成され、車内の座席荷重及び乗客荷重を受ける上床板２との間に設置して用いられるものであって、上記台枠１上に固定接合されて上方へ向け互いに対向状態に突設された左右のレール状荷重受け部材３，３と、上記上床板２の下面に固定されて左右の荷重受け部材３，３間の中央部に向け下方へ突設された荷重伝達部材４と、後述する第１及び第２のゴム弾性体７，７及び８とから構成されている。
【００１２】
上記左右の荷重受け部材３，３の対向面３ａ，３ａは、それらの下方ほど漸次対面間距離が狭まるような傾斜面に形成されているとともに、上記荷重伝達部材４の左右両側面４ａ，４ａも左右の荷重受け部材３，３の対向面３ａ，３ａと平行になるような傾斜面に形成されており、これによって、左右の荷重受け部材３，３の対向傾斜面３ａ，３ａと荷重伝達部材４の左右両側傾斜面４ａ，４ａとの間にはそれぞれ、上床板２に働く主たる荷重作用方向Ｆに対して傾斜する左右一対の空間５，５が形成されているとともに、上記荷重伝達部材４の下面４ｂと台枠１の上面１ｂとの間には左右一対の傾斜空間５，５の下端部間に亘る水平空間６が形成されている。
【００１３】
そして、上記左右一対の傾斜空間５，５には、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時にせん断変形して、小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体７，７が介在されているとともに、上記水平空間６には、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体８が介在され、かつ、この第２のゴム弾性体８の下面と上記台枠１の上面１ｂとの間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体８を圧縮変形可能な状態とする空隙９が形成されている。なお、上記第１のゴム弾性体７，７と第２のゴム弾性体８とは一連一体品に成形されている。
【００１４】
上記のように構成された第１実施例の鉄道車両の床用防振装置Ａにおいては、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、主たる荷重方向Ｆに対して左右一対の傾斜空間５，５内に介在されている第１のゴム弾性体７，７がせん断変形される状態となるため、上床板２は台枠１に対して、ばね定数の小さい柔らかいばね系で支持されて荷重の増加に伴い図２のａ部分で示すように緩やかな動的ばね定数を呈することになる。一方、定員以上の乗車時から満車時までの高荷重作用時には、上記第１のゴム弾性体７，７のせん断変形とともに、左右一対の傾斜空間５，５の下端部間に亘る水平空間６に介在されている第２のゴム弾性体８が圧縮変形される状態となるため、上床板２は台枠１に対して、ばね定数の大きい硬いばね系で支持されて荷重の増加に伴い図２のｂ部分で示すように急激な立ち上がりの動的ばね定数を呈することになる。因みに、図２の点線は、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置における各荷重作用時の動的ばね定数を示す。
【００１５】
このように空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性を発揮することになるため、低荷重作用時には、台枠１から上床板２へ伝播される振動を第１のゴム弾性体７，７のせん断変形により効果的に吸収緩和して上床板２の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することができるとともに、高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、第１のゴム弾性体７，７及び第２のゴム弾性体８自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることができる。
【００１６】
特に、第２のゴム弾性体８の下部に形成されている空隙９の大きさｈ、第１のゴム弾性体７，７に肉厚ｔ１及び第２のゴム弾性体８の肉厚ｔ２やそれら各ゴム弾性体７，７、８の硬度等を適切に選定することにより、非線形ばね特性を広範囲に亘って変化（調整）することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００１７】
また、第１のゴム弾性体７，７及び第２のゴム弾性体８の肉厚等の仕様変更により低荷重作用時と高荷重作用時のばね定数を適切に設定することにより、図３のＡ〜Ｃで示すように、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定に保つことが可能であり（因みに、図３の点線は、圧縮型のゴム弾性体のみを用いた従来の床用防振装置における各荷重作用時の固有振動数の変化を示す。）、空車時と満車時のような大きな荷重変動に対しても車内の低騒音化・静粛化という床用防振装置Ａ本来の防振性能を常に安定よく発揮させることができる。さらに、空車時のような低荷重作用時と満車時のような高荷重作用時とにおける上下変位差を小さくすることが可能であるために、上床板２を常に段差の感じないレベルに維持して、乗客に与える違和感も軽減することができる。
【００１８】
図４は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第２実施例を示す縦断面図であり、この第２実施例の床用防振装置Ａは、第２のゴム弾性体８の中央部に、低荷重作用時から台枠１の上面１ｂに当接するゴム弾性突起部８Ａを一体に形成し、このゴム弾性突起部８Ａの左右両側における第２のゴム弾性体８の下面と台枠１の上面１ｂとの間に、設定値以上、例えば定員乗車時以上の高荷重が作用したとき、互いに接触するような空隙９Ａ，９Ａを形成したものであり、その他の構成は上記第１実施例と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略している。
【００１９】
図５は本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第３実施例を示す縦断面図であり、この第３実施例の床用防振装置Ａは、第２のゴム弾性体８の下面を円弧状にして、その中央頂部を低荷重作用時から台枠１の上面１ｂに当接するゴム弾性突起部８Ａに形成し、その左右両側に空隙９Ａ，９Ａを形成したものであり、その他の構成は上記第１及び第２実施例と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの説明を省略している。
【００２０】
上記した第２実施例及び第３実施例の鉄道車両の床用防振装置Ａのいずれも、第１実施例の床用防振装置Ａとほぼ同様な非線形ばね特性が得られ、これによって、車内騒音の低減化と乗り心地及び耐久性の向上といった低荷重作用時と高荷重作用時とで互いに相反する要求性能を共に満足し両立することができるとともに、空車時から満車時まで上床板を常に段差の感じないレベルに維持することができる上に、空隙９Ａ，９Ａの大きさ及び形状、ゴム弾性突起部８Ａの形状及び大きさ、第１，第２のゴム弾性体７，７、８の厚さ及び硬度等の選定により、非線形ばね特性の調整範囲を広げることが可能で、車両の大きさや重量、上床板２の重量や大きさ等に対応して一層自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上要するに、本発明によれば、空車時から満車時までの大きな荷重変動に対して動的ばね定数が定員乗車時付近で急激に立ち上がる非線形ばね特性を得ることができるので、空車時から定員乗車時までの低荷重作用時には、台枠から上床板へ伝播される振動をせん断型の第１のゴム弾性体により効果的に吸収緩和して上床板の振動及びその振動に伴って車内に放射される騒音を低減することができるとともに、定員乗車時から満車時までの高荷重作用時には、乗り心地を良好に保てるとともに、ゴム弾性体自身に亀裂やクリープが発生することを抑制しその耐久性、性能維持を図ることができるといったように、低荷重作用時と高荷重作用時とで互いに相反する要求性能を共に満足することができる。しかも、各荷重作用時における固有振動数をほぼ一定にして空車時と満車時のような大きな荷重変動があっても車内の低騒音化・静粛化という装置本来の防振性能を常に安定よく発揮させることができ、加えて、低荷重作用時と高荷重作用時とにおける上床板の上下変位差を小さくして常に段差の感じないレベルを維持し、乗客に与える違和感も軽減することができるという効果を奏する。
【００２２】
特に、水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体を大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したり、請求項２に記載のように、水平空間に介在される第２のゴム弾性体に低荷重作用時から台枠の上面に当接するゴム弾性突起部を一体に形成し、このゴム弾性突起部の左右両側における第２のゴム弾性体の下面と台枠の上面との間に、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して第２のゴム弾性体を大きいばね定数のばね系を作用させる空隙を形成したりするという構成を採用することにより、非線形ばね特性を広範囲で調整することが可能となり、車両の大きさや重量、上床板の重量や大きさ等に対応して自由度の高い防振設計を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】 同上第１実施例の床用防振装置による各荷重作用時における動的ばね定数の変化を示すばね特性図である。
【図３】 同上第１実施例の床用防振装置による各荷重作用時における固有振動数の変化を示す振動特性図である。
【図４】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第２実施例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明に係る鉄道車両の床用防振装置の第３実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 台枠
１ｂ 台枠の上面
２ 上床板
３ 荷重受け部材
３ａ 対向傾斜面
４ 荷重伝達部材
４ａ 傾斜面
５ 傾斜空間
６ 水平空間
７ 第１のゴム弾性体
８ 第２のゴム弾性体
８Ａ ゴム弾性突起部
９，９Ａ 空隙
Ａ 鉄道車両の床用防振装置
Claims (3)
- 台枠と乗客荷重を受ける上床板との間に設置される鉄道車両の床用防振装置であって、
上記台枠側から上方へ向けて互いに対向状態で固定突設した左右の荷重受け部材の対向面と上記左右の荷重受け部材間の中央部に向けて上記上床板側から下方へ突設した荷重伝達部材の両側面との間にはそれぞれ主たる荷重作用方向に対して傾斜する左右一対の空間が形成されているとともに、上記荷重伝達部材の下端面と台枠の上面との間には上記左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間が形成されており、
上記左右一対の空間には低荷重作用時にせん断変形して小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体が介在されているとともに、上記水平空間には高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体が介在されており、
上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して上記第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙が形成されていることを特徴とする鉄道車両の床用防振装置。 - 台枠と乗客荷重を受ける上床板との間に設置される鉄道車両の床用防振装置であって、
上記台枠側から上方へ向けて互いに対向状態で固定突設した左右の荷重受け部材の対向面と上記左右の荷重受け部材間の中央部に向けて上記上床板側から下方へ突設した荷重伝達部材の両側面との間にはそれぞれ主たる荷重作用方向に対して傾斜する左右一対の空間が形成されているとともに、上記荷重伝達部材の下端面と台枠の上面との間には上記左右一対の空間の下端部間に亘る水平空間が形成されており、
上記左右一対の空間には低荷重作用時にせん断変形して小さいばね定数のばね系を構成する第１のゴム弾性体が介在されているとともに、上記水平空間には高荷重作用時に圧縮変形して大きいばね定数のばね系を構成する第２のゴム弾性体が介在されており、
上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体には、低荷重作用時から上記台枠の上面に当接するゴム弾性突起部が一体に形成されており、このゴム弾性突起部の左右両側における第２のゴム弾性体の下面と上記台枠の上面との間には、設定値以上の高荷重が作用したとき、互いに接触して上記第２のゴム弾性体の大きいばね定数のばね系を作用させる空隙が形成されていることを特徴とする鉄道車両の床用防振装置。 - 上記左右一対の空間に介在される第１のゴム弾性体と上記水平空間に介在される第２のゴム弾性体とは、一体に成形されている請求項１又は２に記載の鉄道車両の床用防振装置。
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