JP4315828B2 - 鉄道車両用低騒音連結装置 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両用低騒音連結装置に関する。

一般に、鉄道車両においては、図８に示すように、車両同士を連結する連結器１０１の後側には、車両を連結するときの衝撃、発車・停車時の衝撃、加減速時の衝撃などを吸収するために、ゴム緩衝器１０２が配設されている。このゴム緩衝器１０２によって車両間の前後の衝撃は緩和される。つまり、引張時にすなわち車両間が広がったときにはゴム緩衝器１０２の連結面側のゴムが圧縮される一方、車両間が狭まった圧縮時にはゴム緩衝器１０２の車体中央側のゴムが圧縮される。このようにゴム緩衝器１０２のが伸長・圧縮されるときには、そのゴム緩衝器１０２が、車両台枠１０３にリベット結合された支持枠１０４（伴板もり）内で前後に移動する。この移動により、車両間に発生する衝撃は緩和され、乗り心地が改善される。

このようなゴム緩衝器１０２の前後の移動を支えるために、支持枠１０４とゴム緩衝器１０２の枠フレーム１０５との間に、耐摩レジン製のスリ板を利用したスリ板機構１０６が設けられている（例えば特許文献１参照）。
特開平８−１５６７９２号公報（段落番号０００９，００１０及び図２，図３）

そのようなスリ板を利用したスリ板機構１０６を利用したものでは、スリ板上を摩擦部材（枠フレーム１０５）が摺動することでゴム緩衝器１０２の前後の移動を許容するようになっているので、ゴム緩衝器１０２の枠フレーム１０５がスリ板上を摺動するときに異音を出す。すなわち、摩擦部材（枠フレーム１０５）がスリ板上を摺動して摩擦振動が生じ、それが車両台枠１０３に伝わり不快な異音となっている。

また、異音が発生している対象部位に塗油することで異音の発生を低減することも行われているが、この場合は前記塗油を一定期間経過ごとに繰り返して行わなければならず、メンテナンス上不利であり、また、その作業も面倒である。それに加えて、塗油することは耐摩レジンの品質上の問題があるし、塗油によって塵芥を招くおそれもある。

ところで、発明者は、鉄道車両の車両間の連結部において発生する異音の低減について別途研究を重ねた結果、そのような連結部において発生する異音の主たるものは、ゴム緩衝器（枠フレーム）の下側の摺動部（スリ板機構）において、スリ板がひっかかったり滑ったりするスティックスリップ現象に起因するものであることが確認された。つまり、スリ板機構において、ゴム緩衝器が摺動する際に生ずる異音を低減することができれば、鉄道車両の車両間の連結部において発生する異音を大幅に低減できるという事実を見い出した。

この事実に基づき、この部位での異音の発生を回避するためさらに研究を重ねたところ、スリ板機構を改良しても自ずと限度があり、異音発生低減について大幅な改善を期待できないことが判明した。この知見に基づき、発明者は、異音の主たる発生原因であるスリ板機構を用いることなく、ゴム緩衝器の車両前後方向の変位を許容するにはどのようにすればよいかについて検討を重ね、大きな変形を期待できるゴムの弾性変形を利用すれば、異音を生ずることなくゴム緩衝器の車両前後方向の移動を許容できるとの着想に基づき、
本発明をなすに至ったものである。

その場合に、橋梁の支持やビルなどの建築構造物の免震にも使用され、大きなせん断変形にも適用可能である、積層ゴム構造の免震装置が知られているが、そのような免震装置の場合には、次の(i)(ii)の点などにおいて、鉄道車両におけるゴム緩衝器の支持部とは
要求が全く異なる。

(i) 数十年以上に一回程度に発生する地震時以外は、作用する垂直荷重がほとんど変化しないが、静的な建築構造物の場合と異なり、動的な鉄道車両の場合は走行するため、走行によるピッチング等にの連結器の首振り等により荷重の変動も常時発生する。

(ii) せん断変形の発生も、建築構造物は地震の発生によるものであるため回数（頻度
）が非常に少ないが、鉄道車両の場合は、連結・連結解除を始めとして、走行時の加減速や、車両間の前後動に伴い頻繁に発生する。

しかしながら、発明者は、疲労性や耐候性に優れるようにすれば、鉄道車両にも適用することができることを見い出し、そのような構造を従来のスリ板機構に代えて用いる本発明を開発するに至ったものである。

この発明は、前述した連結部における異音の発生を防止することができる鉄道車両用低騒音連結装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、車両間を連結する連結器にゴム緩衝器が連結され、このゴム緩衝器が台枠に対して車両前後方向において移動可能に支持される鉄道車両用低騒音連結装置であって、前記ゴム緩衝器の枠フレームの下側に上側部材が取り付けられ、前記上側部材と間隔を存するように下側部材が前記台枠に取り付けられ、前記上側及び下側部材の間に移動許容部材が設けられ、この移動許容部材は、金属板と弾性ゴムシート層とが交互に積み重ねられてなる積層ゴムで、弾性ゴムシート層のゴム弾性を利用して前記下側部材に対し前記上側部材が鉄道車両の前後方向において移動可能な構成とされ、鉛直荷重の変動に対する撓みの変化を少なくし、前記ゴム緩衝器の車両前後方向における通常の範囲内での移動に伴うせん断方向の繰り返し変形を許容することを特徴とする。

このようにすれば、（耐候性及び耐疲労性に優れる）弾性ゴムのゴム弾性を利用して、上側部材が鉄道車両の前後方向において移動するようにしているので、従来のスリ板機構のように、摩擦音（異音）を生ずる摺動構造によりゴム緩衝器を支持するのではなく、弾性変形構造によりゴム緩衝器を支持することになり、連結部における異音の発生が確実に防止することができる。つまり、請求項１の発明は、ゴム緩衝器を車両前後方向の移動を許容して支持するために従来ほとんどの鉄道車両において用いられているスリ板機構を改良するのではなく、弾性ゴムのゴム弾性を利用した全く新しい機構を採用することで、前記スリ板機構に固有の課題を解決したものである。

また、積層ゴム（金属板と弾性ゴムシート層とが交互に積み重ねる）という簡単な構造であり、積層ゴムの高さ（厚さ）の調整が容易で、設計の自由度が高く、既存の車両に対し、ゴム緩衝器を支持するスリ板機構を積層ゴムに変更することも比較的容易である。つまり、新規の車両だけでなく、既存の車両に対しても適用することができる。

さらに、従来のスリ板機構を用いた場合とほとんど同様に、積層ゴムによって、ゴム緩衝器の車両前後方向の移動が許容されるとともに、ゴム緩衝器と支持枠の間に摺動がなくなる。よって、従来のスリ板機構と同様の機能を確保して、異音の発生が回避される。

この発明は、以上に説明したように、耐候性及び耐疲労性に優れる弾性ゴムのゴム弾性を利用して、上側部材（ゴム緩衝器）が鉄道車両の前後方向において移動するようにしているので、従来のスリ板機構のように、摩擦音（異音）を生ずる摺動構造によりゴム緩衝器を支持するのではなく、弾性変形構造によりゴム緩衝器を支持することになり、連結部における異音の発生が確実に防止することができる。

特に、移動許容部材を、金属板と弾性ゴムシート層とが交互に積み重ねられてなる積層ゴムとするので、簡単な構造で、積層ゴムの高さ（厚さ）の調整が容易で、新規の車両だけでなく、既存の車両においても、ゴム緩衝器を支持するスリ板機構を積層ゴムに変更することを容易に行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明に係る鉄道車両用低騒音連結装置の斜視図、図２は同側面図、図３は同平面図である。図４は本発明に係る移動許容部材の正面図、図５は同平面図、図６は同側面図である。

本発明に係る鉄道車両用低騒音連結装置１は、車両間を連結する連結器２にゴム緩衝器３が連結され、このゴム緩衝器３が鉄道車両の台枠４に対して車両前後方向において移動可能に支持されている。

ゴム緩衝器３と、両端部が台枠４に連結される支持枠５（下側部材）との間に、支持枠５に対するゴム緩衝器３の車両前後方向の移動を可能にする積層ゴム６が設けられている。この積層ゴムは、耐候性及び耐疲労性に優れる弾性ゴムのゴム弾性を利用してゴム緩衝器３（後述の上側プレート２１）が鉄道車両の前後方向において移動することを許容する移動許容部材として機能する。

ゴム緩衝器３は、仕切壁部１１ａを有する枠フレーム１１と、この枠フレーム１１の仕切壁部１１ａの前後に緩衝ゴム１２，１３（板状のゴムシート１２Ａ，１３Ａと金属板１２Ｂ，１３Ｂとを交互に重ねたもの）がそれぞれ配設されている。緩衝ゴム１２，１３の前後に前側のサポート部材１４（伴板）及び後側のサポート部材１５（ゴムパットザ）が配設され、これらが１対の連結ロッド部材１６にて連結されて連結面側の緩衝ゴム１２及び車体中央側の緩衝ゴム１３を予圧縮して一体化されている。枠フレーム１１の前端部には、車体上下方向の縦ピン１７を介して枠接ぎ手１８が回転可能に連結されている。なお、緩衝ゴム１２Ａ，１３Ａには、耐候性及び耐疲労性を考慮して天然ゴムが用いられる。また、金属板１２Ｂ，１３Ｂとしては、ステンレス鋼板が用いられる。

そのようなゴム緩衝器３の枠接ぎ手１８の前端部が、連結器２の後端部に、車体左右方向の連結ピン１９にて連結される。よって、連結時に、例えば、連結器２（枠接ぎ手１８）が後退すると、その後退ストロークをゴム緩衝器３の緩衝ゴム１２Ａの圧縮の開放及び
緩衝ゴム１３Ａの圧縮により弾性的に吸収するようにしている。

そのようなゴム緩衝器３は、内蔵される緩衝ゴム１２Ａ，１３Ａの車体前後方向の圧縮によって、衝撃エネルギーを吸収する構成とされ、車体前後方向において支持枠５に対して移動する。

積層ゴム６は、図４〜図６に詳細を示すように、上側プレート２１（上側部材）と、それの下側に位置する支持枠５と間に設けられる。上側プレート２１は、ゴム緩衝器３の枠フレーム１１の下側にボルトにて取付固定される。また、支持枠５は、車両左右方向に延び、両端部が台枠４に取付固定され、積層ゴム６を介してゴム緩衝器３を下側から支持するようになっている。積層ゴム６は、矩形状の金属板６Ａと弾性ゴムシート層６Ｂとが必要層数だけ交互に積み重ねられ加硫接着により一体化されている。なお、積層ゴム６は、鉛直荷重１５トンに対し３ｍｍ程度撓み、車両前後方向において±４０ｍｍ程度のせん断変形が可能であるように構成されている。

本例では、移動許容部材である積層ゴム６は、上下端が弾性ゴムシート層６Ｂになるように、４つの弾性ゴムシート層６Ｂと、３つの金属板６Ａとが交互に積み重ねられてなり、上下端の弾性ゴムシート層６Ａが上側プレート２１及び支持枠５に加硫接着されている。これにより、上側プレート２１、積層ゴム６及び支持枠５が一体になっている。

また、金属板６Ｂは、縦方向及び横方向共に弾性ゴムシート層６Ａよりも長さが長く形成されている。よって、弾性ゴムシート層６Ａより金属板６Ｂが外方に突出していることになる。そして、その突出部分には、防錆のために塗装が施されている。

このような構成での実施例では、鉛直荷重１５トンに対し３ｍｍ程度しか撓まないので、従来のスリ板機構に比べてゴム緩衝器３が下方に偏位するということがなく、車両前後方向において±４０ｍｍ程度のせん断変形が可能であるので、従来のスリ板機構と同程度に車両前後方向においてゴム緩衝器３の移動を許容することができる。

本発明は、上記実施の形態のほか、次のように構成することも可能である。

(i)移動許容部材としては、４つの弾性ゴムシート層と、３つの金属板とが交互に積み
重ねられてなる積層ゴムを用いているが、弾性ゴムシート層や金属板の数は特に制限されず、目的などに応じて適宜変更可能である。

また、移動許容部材としては、積層ゴムに限定されるものではなく、耐候性及び耐疲労性に優れる弾性ゴムのゴム弾性を利用して上側部材（ゴム緩衝器）が鉄道車両の前後方向において移動可能な構成とされたものであれば用いることができる。

(ii)積層ゴム６は、ゴム緩衝器３が傾くのを防止するために、車両前後方向において間隔を開けて少なくとも２つ設ければよいが、その数は特に制限されず、３つあるいはそれ以上であってもよい。

(iii)積層ゴム６の最も下側の弾性ゴムシート層６Ａを、両端部が台枠４に取り付けら
れる支持枠５に直接に加硫接着するようにしているが、支持枠とは別の下側プレート（下側部材）に積層ゴムを加硫接着し、その下側プレートを支持枠にボルトで締結固定する構成とすることで、支持枠を介して台枠に取り付ける構成とすることも可能である。

(iv)支持枠の形状は、車両左右方向全体に亘って水平である必要はなく、例えば図７に示すように、中央部分よりも左右端の部分が上方に位置するように屈曲した形状の支持枠
５’とすることも可能である。このようにすれば、積層ゴムの弾性ゴムシート層や金属板の厚さ、それらの数の選択の範囲が広がるという利点がある。よって、既設の連結器を支える支持枠にすり板方式を採用している従来の車両について、支持枠を交換すること及び緩衝器の下面にあたる取り付け部分に小規模な改造を行うだけで、すり板方式の代わりに、本発明の移動許容部材（積層ゴム６）を採用した支持枠を取り付けることが可能となる。

本発明に係る鉄道車両用低騒音連結装置の斜視図である。 同側面図である。 同平面図である。 本発明に係る移動許容部材の正面図である。 同平面図である。 同側面図である。 変形例についての説明図である。 従来構造についての図２と同様の図である。

符号の説明

１ 鉄道車両用低騒音連結装置
２ 連結器
３ ゴム緩衝器
４ 台枠
５，５’ 支持枠
６ 積層ゴム
６Ａ 弾性ゴムシート層
６Ｂ 金属板
１１ ゴム緩衝器の枠フレーム
１２ 連結面側の緩衝ゴム
１３ 車体中心側の緩衝ゴム
２１ 上側プレート

Claims (1)

1. 車両間を連結する連結器にゴム緩衝器が連結され、このゴム緩衝器が台枠に対して車両前後方向において移動可能に支持される鉄道車両用低騒音連結装置であって、
   前記ゴム緩衝器の枠フレームの下側に上側部材が取り付けられ、前記上側部材と間隔を存するように下側部材が前記台枠に取り付けられ、前記上側及び下側部材の間に移動許容部材が設けられ、
   この移動許容部材は、金属板と弾性ゴムシート層とが交互に積み重ねられてなる積層ゴムで、弾性ゴムシート層のゴム弾性を利用して前記下側部材に対し前記上側部材が鉄道車両の前後方向において移動可能な構成とされ、鉛直荷重の変動に対する撓みの変化を少なくし、前記ゴム緩衝器の車両前後方向における通常の範囲内での移動に伴うせん断方向の繰り返し変形を許容することを特徴とする鉄道車両用低騒音連結装置。

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