JP4573756B2

JP4573756B2 - 車両の防振装置

Info

Publication number: JP4573756B2
Application number: JP2005334939A
Authority: JP
Inventors: 隆弘富岡; 唯夫瀧上
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP2007139100A

Description

この発明は、振動の伝達と衝撃を緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置に関する。

鉄道車両は、車体と台車との間に駆動力及び制動力などの前後力を伝達するためのけん引装置を備えている。このけん引装置は、主としてまくら梁（ボルスタ）を省略したボルスタレス台車と車体とを結合する装置であり、従来のまくら梁の役目であった前後力の確実な伝達と良好な乗り心地とを確保できるように、上下、左右及び回転方向は柔結合となる性質が要求されている。また、鉄道車両は、ボルスタレス台車の台車ヨーイング運動を減衰させ、走行安定性を向上させるため、台車と車体の間に装備されるオイルダンパの一種であるヨーダンパを備えている。このヨーダンパは、ゴムばねとオイルダンパを直列に配置して使用するのが一般的である。

従来の鉄道車両の防振装置は、車体と台車とを連結するけん引リンク又はヨーダンパなどの連結部材に形成された筒状部と、この筒状部内に封入される鉛などの多数の粒状体と、この粒状体が通過可能な空間を有しこの筒状部の内部を仕切る仕切板とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の鉄道車両の防振装置は、けん引リンクに発生した振動エネルギーを粒状体の運動エネルギーに変換し、粒状体同士の接触による摩擦制振や粒状体と仕切板とのすべり摩擦を生じさせてけん引リンクの振動を低減させている。この従来の鉄道車両の防振装置では、台車側で発生する前後方向の振動に起因する80〜300Hz帯域の固定伝播振動を低減させて車内騒音を低減させている。

特開2002-067945号公報

図１０は、鉄道車両の車体の上下曲げ振動、台車の前後振動及び台車のピッチング振動を一例として説明するための模式図であり、図１０（Ａ）は車体の上下曲げ振動と台車前後振動とが発生している状態を示す模式図であり、図１０（Ｂ）は車体の上下曲げ振動と台車ピッチング振動とが発生している状態を示す模式図である。
図１０に示す車両Ｔは、鉄道車両であり、乗客などを搭載する車体１０１と、軌道に沿って走行する台車１０２と、台車１０２上に車体１０１を弾性支持する空気ばね１０３と、車体１０１と台車１０２とを連結するけん引リンクやヨーダンパなどの連結部材１０４などを備えている。鉄道車両では、輪軸アンバランスや台車ピッチングなどに起因してけん引リンクやヨーダンパを介して入力される加振力によって生じる車体振動が乗り心地の観点から問題になる場合がある。例えば、図１０（Ａ）に示すように、輪軸のアンバランスや軌道の高低狂いなどによって車両Ｔが上下に加振されるとともに台車１０２が前後方向に振動すると、車体１０１に上下曲げ振動が発生する。また、図１０（Ｂ）に示すように、輪軸のアンバランスや軌道の高低狂いなどによって車両Ｔが上下に加振されるとともに台車１０２がピッチング振動するときにも、車体１０１に上下曲げ振動が発生する。このような車体１０１の上下曲げ振動は、人間が上下振動加速度に対して敏感とされる周波数領域において発生することが多いため、この上下曲げ振動を低減することが乗り心地の向上のために重要となる。

図１０に示す連結部材１０４には、一方の端部に車体１０１側と連結されるブシュ孔が形成され、他方の端部には台車１０２側と連結されるブシュ孔が形成されており、これらのブシュ孔には緩衝ゴムが挿入されている。一般に、ゴムの特性は、周波数が高くなるに連れて剛性も大きくなる傾向を持つため、従来の緩衝ゴムを用いると周波数が高い領域でけん引リンクやヨーダンパを介した加振の影響を受けやすくなる。また、一般に、けん引リンクやヨーダンパが本来の機能を発揮することが求められるのは、車両Ｔの加減速時や台車１０２の蛇行動時であるが、輪重アンバランスや台車ピッチングなどの周波数が高い領域における加振の影響を避けるためにゴムの剛性を小さくすると、けん引リンクやヨーダンパの本来の機能に支障をきたす問題点がある。

また、特許文献に示した従来の鉄道車両の防振装置は、80〜300Hz帯域の振動を低減させることができるが、乗り心地に影響を与える4〜10Hz帯域の振動を低減することができない問題点がある。さらに、従来の鉄道車両の防振装置は、けん引リンク又はヨーダンパなどの連結部材を筒状部に形成し、この筒状部の内部に仕切板を設け粒状体を封入する必要がある。このため、連結部材の基本構造を変更する必要があるとともに粒状体によって重量が増加し、構造が複雑化してコストが高くなってしまう問題点がある。

この発明の課題は、乗り心地に影響を与える振動を低減することができる車両の防振装置を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間に間隙部（１０）が形成されており、前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が低いときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が高いときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項２の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間に間隙部（１０）が形成されており、前記緩衝ゴムは、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が大きいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が小さいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項３の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間に間隙部（１０）が形成されており、前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が大きいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が小さいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両の防振装置において、前記ゴム筒の内周部又は前記ピンの外周部のいずれか一方には、突起状の抜け止め部（９ｃ）が形成されていることを特徴とする車両の防振装置である。

請求項５の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部（１１）が形成されており、前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が低いときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が高いときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項６の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部（１１）が形成されており、前記緩衝ゴムは、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が大きいときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が小さいときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項７の発明は、振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴム（６）を有する車両の防振装置であって、前記緩衝ゴムは、外筒（７）の内周部（７ｂ）とゴム筒（９）の外周部（９ａ）とが一体となって接合し、ピン（８）の外周部（８ｂ）とこのゴム筒の内周部（９ｂ）との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部（１１）が形成されており、前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が大きいときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が小さいときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなることを特徴とする車両（Ｔ）の防振装置（５）である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の車両の防振装置において、前記緩衝ゴムは、前記車両が鉄道車両であるときにこの鉄道車両の車体（１）と台車（２）とを連結する連結部材（３，４）に使用されることを特徴とする車両の防振装置である。

請求項９の発明は、請求項８に記載の車両の防振装置において、前記緩衝ゴムは、前記車体と前記台車とを連結するけん引装置（３）及び／又はヨーダンパ装置（４）に使用されること、
を特徴とする車両の防振装置。

この発明によると、乗り心地に影響を与える振動を低減することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備える鉄道車両の模式図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備えるけん引装置の外観図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備えるヨーダンパ装置の外観図である。
図１に示す車両Ｔは、軌道に沿って走行する鉄道車両である。車両Ｔは、例えば、電車又は気動車などである。車両Ｔは、図１に示す車体１と、台車２と、図１及び図２に示すけん引装置３と、図１及び図３に示すヨーダンパ装置４と、図２及び図３に示す防振装置５などを備えている。

車体１は、乗客等を積載し輸送するための構造物である。台車２は、車体１を支持して走行する装置であり、図１に示すように、車輪２ａと、軸箱２ｂと、台車枠２ｃと、軸ばね２ｄと、軸ダンパ２ｅと、空気ばね２ｆなどを備えている。車輪２ａは、レールと転がり接触する部材であり、軸箱２ｂは車輪２ａと一体となって回転する車軸を回転自在に支持する部材であり、図示しない軸箱支持装置によって台車枠２ｃの所定の位置に保持されている。台車枠２ｃは、台車２の主要構成部であり、軸ばね２ｄは軸箱２ｂと台車枠２ｃとを結合し垂直方向の荷重を弾性的に支持する装置であり、軸ダンパ２ｅは、軸箱２ｂと台車枠２ｃとの間の振動を減衰させる装置である。空気ばね２ｆは、車体１と台車枠２ｃとの間を結合し、車体１の垂直方向の荷重を支持しつつ台車枠２ｃから車体１に伝わる振動を低減する装置である。

図１及び図２に示すけん引装置３は、車体１と台車２とを連結してこれらの間で前後方向の力を伝達させる装置である。けん引装置３は、例えば、車体１と台車枠２ｃとをゴムブシュを介して一本のけん引リンクによって連結した一本リンク式けん引装置である。けん引装置３は、図２に示すように、車体１と台車２との間で駆動力及び制動力などの前後力を伝達する棒状体である連結管（引張棒）３ａと、この連結管３ａの一端部を車体１に連結するための連結部３ｂと、この連結管３ａの他端部を台車２に連結するための連結部３ｃと、連結部３ｂ，３ｃを貫通するブシュ孔（貫通孔）３ｄ，３ｅなどを備えている。

図１及び図３に示すヨーダンパ装置４は、台車ヨーイング運動を減衰させ走行安定性を向上させる装置である。ヨーダンパ装置４は、例えば、車体１と台車枠２ｃとの間に装着されるオイルダンパである。ヨーダンパ装置４は、図３に示すように、油圧によって進退動作するピストンロッド４ａと、ピストンロッド４ａを収容するシリンダ４ｂと、ピストンロッド４ａの先端部を車体１に連結するための連結部４ｃと、シリンダ４ｂの端部を台車２に連結するための連結部４ｄと、連結部４ｃ，４ｄを貫通するブシュ孔４ｅ，４ｆなどを備えている。

図４は、この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置の外観図であり、図４（Ａ）は正面図であり、図４（Ｂ）は側面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）のIV-IVCで切断した状態を示す断面図である。
図４に示す防振装置５は、振動を低減するための装置である。防振装置５は、図２に示すけん引装置３のブシュ孔３ｄ，３ｅと、図３に示すヨーダンパ装置４のブシュ孔４ｅ，４ｆとに挿入される。防振装置５は、図４に示すように、緩衝ゴム６を備えている。

緩衝ゴム６は、振動の伝達と衝撃とを緩和する装置である。緩衝ゴム６は、けん引装置３及びヨーダンパ装置４に使用されるピン付きゴムブシュなどである。緩衝ゴム６は、図４に示すように、外筒７と、ピン８と、ゴム筒９と、間隙部１０などを備えている。

図５は、この発明の第１実施形態に係る防振装置の緩衝ゴムの特性を模式的に示すグラフであり、図５（Ａ）は振動周波数に対するばね定数の変化を示し、図５（Ｂ）は加振力を受けたときの変位量に対するばね定数の変化を示し、図５（Ｃ）は振動の振幅に対するばね定数の変化を示す。
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す縦軸はばね定数であり、図５（Ａ）に示す横軸は振動周波数であり、図５（Ｂ）に示す横軸は加振力を受けたときの変位量であり、図５（Ｃ）に示す横軸は振動の振幅である。緩衝ゴム６は、図５（Ａ）に示すように、振動周波数が低いときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝ゴム６は、図５（Ａ）に示すように、振動周波数が低いときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動周波数が高いときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。また、緩衝ゴム６は、図５（Ｂ）に示すように、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝ゴム６は、加振力を受けたときの変位量が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、加振力を受けたときの変位量が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。さらに、緩衝ゴム６は、図５（Ｃ）に示すように、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を有する。このため、緩衝ゴム６は、図５（Ｃ）に示すように、振動の振幅が大きいときにはばね定数が大きく通常の剛性であるが、振動の振幅が小さいときにはばね定数が小さくなり柔らかくなる。

図４に示す外筒７は、ゴム筒９を収容する筒状部材である。外筒７は、図２に示すけん引装置３のブシュ孔３ｄ，３ｅ及び図３に示すヨーダンパ装置４のブシュ孔４ｅ，４ｆに挿入される。外筒７は、例えば、機械構造用炭素鋼管などを所定の形状に加工して形成されており、図２及び図３に示すブシュ孔３ｄ，３ｅ，４ｅ，４ｆと嵌合する外周部７ａと、ゴム筒９に連結される内周部７ｂとを備えている。

ピン８は、ゴム筒９と接触する接触部であり、ゴム筒９に収容される軸状部材である。ピン８は、図２及び図３に示すように車体１側の固定部材又は台車２側の固定部材に連結される。ピン８は、例えば、機械構造用炭素鋼などを所定の形状に加工して形成されており、図４に示すように軸部８ａと、外周部８ｂと、抜け止め部８ｃと、取付部８ｄと、取付孔８ｅなどを備えている。軸部８ａは、ゴム筒９に収容される部分であり、外周部８ｂはゴム筒９の内周部９ｂと対向する部分である。外周部８ｂには、周方向に溝状の抜け止め部８ｃが形成されている。抜け止め部８ｃは、ピン８の軸方向に荷重が作用したときに軸部８ａがゴム筒９から抜け出すのを防止する部分である。取付部８ｄは、ピン８を取り付けるための部分であり、図５（Ｂ）に示すように軸部８ａと一体に板状に形成されており、軸部８ａの両端部から所定の長さだけ突出している。取付孔８ｅは、取付部８ｄの端部に形成された貫通孔であり、図２及び図３に示す車体１側又は台車２側の固定部材に連結される。

ゴム筒９は、外筒７とピン８との間で伝達する振動を緩和するとともにこれらの間に作用する衝撃を緩和する筒状部材である。ゴム筒９は、図４（Ｃ）に示すように、外筒７とピン８との間に配置されており、外周部９ａと、内周部９ｂと、抜け止め部９ｃとを備えている。外周部９ａは、外筒７の内周部７ｂと連結する部分であり、外筒７とピン８との間にゴムを流し込みゴム筒９を成形したときにこの内周部７ｂと一体となって接合する。内周部９ｂは、ピン８の外周部８ｂと対向する部分であり、この内周部９ｂには周方向に突起状の抜け止め部９ｃが形成されている。抜け止め部９ｃは、ピン８の軸方向に荷重が作用したときに軸部８ａがゴム筒９から抜け出すのを防止する部分であり、ピン８の抜け止め部８ｃと僅かに隙間をあけて嵌合している。

間隙部１０は、ピン８とゴム筒９との間に形成される隙間である。間隙部１０は、ピン８の外周部８ｂとゴム筒９の内周部９ｂとの間を非接着状態にするとともに、抜け止め部８ｃと抜け止め部９ｃとの間を非接着状態にすることによって形成されている。間隙部１０は、例えば、外筒７とピン８との間にゴムを流し込みゴム筒９を成形した後にこのゴム筒９が収縮することによってゴム筒９の全周に形成される。間隙部１０は、ゴム筒９が収縮する際の変形量によって隙間が変化する。

次に、この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置の作用を説明する。
図１０に示すような輪軸アンバランスや台車ピッチングなどに起因する車体１の上下曲げ振動のうち乗り心地の観点から問題となる周波数は一般に5〜20Hz程度である。このような輪軸アンバランスや台車ピッチングなどが発生しているときには、車体１と台車２との間には比較的小さな力が伝達されている。このため、図４（Ｂ）に示すように、防振装置５に作用する加振力が小さくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が高くなり、ゴム筒９とピン８との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなり、間隙部１０の減少量が小さくなる。その結果、内周部９ｂと外周部８ｂとの密着度が低くなって緩衝ゴム６の剛性が低くなる。このため、図５（Ｂ）に示すように、変位量が小さくなるとばね定数が小さくなるという関係により、外筒７とピン８との間で加振力が伝達されるのを抑制し、図５（Ａ）に示すように、振動周波数が高くなるとばね定数が小さくなるという関係により、振動周波数が高くて振幅の小さい上下曲げ振動のような弾性振動を含む振動が外筒７とピン８との間で伝達されるのを抑制する。

一方、図１に示すけん引装置３やヨーダンパ装置４が本来の機能を発揮することが求められるのは車両Ｔの加減速時や蛇行動時である。車両Ｔが加減速するときや台車２がヨーイング振動しているときには、車体１と台車２との間には比較的大きな力が伝達されており、この力の変動周波数は比較的低いと考えられる。このため、図４（Ｂ）に示すように、防振装置５に作用する加振力が大きくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が低くなり、ゴム筒９とピン８との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなり、間隙部１０の減少量が大きくなる。その結果、内周部９ｂと外周部８ｂとの密着度が高くなって緩衝ゴム６の剛性が高くなる。このため、図５（Ａ）に示すように、振動周波数が低くなるとばね定数が大きくなるという関係により、乗り心地に影響を与えない振動周波数が低くて振幅の大きい振動が外筒７とピン８との間で通常の剛性をもって伝達される。また、図５（Ｂ）に示すように変位量が大きくなるとばね定数が大きくなるという関係により、外筒７とピン８との間で駆動力や制動力が伝達される。

この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置には、以下に記載する効果がある。
(1) この第１実施形態では、振動周波数が小さいときに比べて、振動周波数が高いときには剛性が低くなる特性を緩衝ゴム６が有する。また、この第１実施形態では、加振力を受けたときの変位量が大きいときに比べて、加振力を受けたときの変位量が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝ゴム６が有する。さらに、この第１実施形態では、振動の振幅が大きいときに比べて、振動の振幅が小さいときには剛性が低くなる特性を緩衝ゴム６が有する。このため、振動周波数が高い場合や変位量が小さい場合には、緩衝ゴム６の剛性を柔らかくすることができる。その結果、輪軸アンバランスや台車ピッチングなどに起因してけん引装置３やヨーダンパ装置４から車体１に伝わる加振力が低減されて、車体１の上下曲げ振動などの弾性振動のような振動周波数が高くて振幅の小さい振動が抑制され、乗り心地を向上させることができる。一方、けん引装置３やヨーダンパ装置４が本来の機能の発揮を求められている振動周波数が低い場合や変位量が大きい場合には、緩衝ゴム６の剛性を十分に剛にすることができる。その結果、けん引装置３によって駆動力や制動力を伝達することができるとともに、ヨーダンパ装置４によって台車２のヨーイング運動を減衰させることができる。

(2) この第１実施形態では、ゴム筒９とピン８との間に緩衝ゴム６が間隙部１０を有する。このため、加振力が大きくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒９とピン８との相対変位が大きくなるとともにこれらの相対振動の振幅も大きくなる。その結果、間隙部１０の減少量が大きくなって外周部８ｂと内周部９ｂとの密着度が高くなり、緩衝ゴム６の剛性を高くすることができる。一方、加振力が小さくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒９とピン８との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。その結果、間隙部１０の減少量が小さくなって外周部８ｂと内周部９ｂとの密着度が低くなり、緩衝ゴム６の剛性を低くすることができる。また、けん引装置３やヨーダンパ装置４の構造を変更する必要がなく既存の緩衝ゴムを交換するだけで足りるため、コストの上昇を抑えることができるとともに質量の増加も抑えることができる。

（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態に係る車両の防振装置の外観図であり、図６（Ａ）は正面図であり、図６（Ｂ）は側面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のVI-VIC線で切断した状態を示す断面図である。以下では、図４に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図６に示す緩衝ゴム６は、ゴム筒９に空隙部１１を有し、ピン８の外周部８ｂとゴム筒９の内周部９ｂとの間が接着されている。空隙部１１は、ゴム筒９内に形成された隙間であり、図６（Ｂ）に示すようにゴム筒９の周方向に所定長さ及び幅でスリット状に形成されている。空隙部１１は、図１に示す間隙部１０と同様に、ゴム筒９が弾性変形することによって隙間が変化する。

この発明の第２実施形態に係る車両の防振装置には、下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、緩衝ゴム６がゴム筒９に空隙部１１を有する。その結果、図５（Ｂ）に示す加振力が大きくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が低いときには、ゴム筒９とピン８との相対変位が大きくなるとともに振動の振幅も大きくなる。このため、空隙部１１の減少量が大きくなり緩衝ゴム６の剛性を高くすることができる。一方、図５（Ｂ）に示す加振力が小さくゴム筒９とピン８との相対振動の振動周波数が高いときには、ゴム筒９とピン８との相対変位が小さくなるとともにこれらの相対振動の振幅も小さくなる。このため、空隙部１１の減少量が小さくなり緩衝ゴム６の剛性を低くすることができる。

次に、この発明の実施例について説明する。
図７は、この発明の実施例に係る車両の防振装置の外観図であり、図７（Ａ）は正面図であり、図７（Ｂ）は側面図である。以下では、図４に示す部分と対応する部分については、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
図７に示す防振装置５０は、図４に示す防振装置５と同一構造であり、図７に示すφ₁=130mm，φ₂=70mm，Ｌ₁=80mm，Ｌ₂=110mm，Ｌ₃=180mm，Ｌ₄=260mm，Ｈ=40mmである。

図８は、この発明の実施例に係る車両の防振装置の軸直角方向(Ｚ方向)の荷重−変位特性の測定結果を示すグラフであり、この曲線の傾きが静的ばね定数に相当する。図９は、この発明の実施例に係る車両の防振装置の動的ばね定数の測定結果を示すグラフである。
図８に示す縦軸は、荷重(N)であり、横軸は変位(mm)である。図９に示す縦軸は、動的ばね定数(N/mm)であり、横軸は周波数(Hz)である。先ず、図７に示すピン８０とゴム筒９０との間の間隙部１００を測定したところ、隙間は0.40〜0.45mmであった。次に、図７に示す防振装置５０のＺ方向の静的ばね定数(ks)を測定したところ、図８に示すように静的ばね定数(ks)は5.6(kN/mm)であった。また、図７に示す防振装置５０のＺ方向の動的ばね定数(kd)を、測定条件としてＺ方向プレロード０(N)、加振振幅±0.5mm（周波数によらず一定）で加振させて測定したところ、図９に示すように動的ばね定数(kd)は10Hz以上の周波数では0.4〜0.5(kN/mm)であった。その結果、図７に示す防振装置５０の動倍率(kd/ks)は、1/10以下であることが確認された。一般に防振ゴムの動倍率は１以上であるが、この防振装置５０では動倍率が0.1程度に低下しており、振動周波数が高くなるに従ってばね定数が低下する効果が確認された。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、緩衝ゴム６がピン付きゴムブシュである場合を例に挙げて説明したが、ピン付きゴムブシュ以外の緩衝ゴムについてもこの発明を適用することができる。例えば、車体側の中心ピンを台車側のけん引梁に回転自在に嵌合させ、複数のゴムを積層した心皿ゴムによってけん引梁と台車枠とを連結する心皿積層ゴム式けん引装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、この実施形態では、鉄道車両のけん引装置３及びヨーダンパ装置４に防振装置５が使用される場合を例に挙げて説明したが、自動車、構造物、機械類などのサスペンション装置、ダンパ装置、免振装置、制振装置などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、けん引装置３及びヨーダンパ装置４を備える車両Ｔを例に挙げて説明したが、けん引装置３のみを備える車両Ｔについてもこの発明を適用することができる。

(2) この実施形態では、ゴム部としてゴム筒９を例に挙げ、このゴム部と接触する接触部としてピン４を例に挙げて説明したが、ゴム部を筒状態に限定し接触部を軸部材に限定するものではなく、これらが他の形状である場合についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、5〜20Hz程度の弾性振動などを緩和する場合を例に挙げて説明したが、弾性振動の緩和に限定するものではなく、台車２から車体１に伝わる80〜100Hz程度の音を低減する場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、ゴム筒５の内周部５ｂに突起状の抜け止め部５ｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、ゴム筒５の内周部５ｂではなくピン４の外周部４ｂに突起状の抜け止め部５ｃを形成することもできる。

(3) この実施形態では、けん引装置３として一本リンク式けん引装置を例に挙げて説明したがこれに限定するものではない。例えば、Ｚ形のリンク機構によって車体と台車とを連結するＺリンク式けん引装置、揺れまくら装置と車体又は台車とを連結するボルスタアンカ装置、車体と台車との左右方向の相対運動を減衰させる左右動ダンパ装置、車体間に取り付けて車体のヨーイング振動を減衰させる車体間ヨーダンパ装置、軸箱と台車枠との間の振動を減衰させる軸ダンパ装置などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、間隙部１０又は空隙部１１を緩衝ゴム６に形成した場合を例に挙げて説明したが、微細な孔をゴム筒９に多数形成することもできる。さらに、この実施形態では、車体１の上下曲げ振動を弾性振動の例に挙げて説明したが、車体１のねじり振動や車体１の弾性変形を伴わない車体１の前後、上下、左右軸方向への並進又はこれらの軸まわりの回転運動などについてもこの発明を適用することができる。

この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備える鉄道車両の模式図である。この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備えるけん引装置の外観図である。この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置を備えるヨーダンパ装置の外観図である。この発明の第１実施形態に係る車両の防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のIV-IVCで切断した状態を示す断面図である。この発明の第１実施形態に係る防振装置の緩衝ゴムの特性を模式的に示すグラフであり、（Ａ）は振動周波数に対するばね定数の変化を示し、（Ｂ）は加振力を受けたときの変位量に対するばね定数の変化を示し、（Ｃ）は振動の振幅に対するばね定数の変化を示す。この発明の第２実施形態に係る車両の防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のVI-VIC線で切断した状態を示す断面図である。この発明の実施例に係る車両の防振装置の外観図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面図である。この発明の実施例に係る車両の防振装置の荷重−変位特性の測定結果を一例として示すグラフである。この発明の実施例に係る車両の防振装置の動的ばね定数の測定結果を一例として示すグラフである。鉄道車両の車体の上下曲げ振動、台車の前後振動及び台車のピッチング振動を一例として説明するための模式図であり、（Ａ）は車体の上下曲げ振動と台車前後振動とが発生している状態を示す模式図であり、（Ｂ）は車体の上下曲げ振動と台車ピッチング振動とが発生している状態を示す模式図である。

符号の説明

１車体（第１の部材）
２台車（第２の部材）
３けん引装置（連結部材）
４ヨーダンパ装置（連結部材）
５防振装置
６緩衝ゴム
７外筒
８ピン（接触部）
８ｂ外周部
９ゴム筒（ゴム部）
９ａ外周部
９ｂ内周部
９ｃ抜け止め部
１０間隙部
１１空隙部
Ｔ車両

Claims

振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間に間隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が低いときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が高いときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間に間隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が大きいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が小さいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間に間隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が大きいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が小さいときには、このゴム筒の内周部とこのピンの外周部との密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両の防振装置において、
前記ゴム筒の内周部又は前記ピンの外周部のいずれか一方には、突起状の抜け止め部が形成されていること、
を特徴とする車両の防振装置。
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が低いときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振動周波数が高いときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が大きいときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、加振力を受けたときの前記ゴム筒と前記ピンとの相対変位が小さいときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
振動の伝達と衝撃とを緩和する緩衝ゴムを有する車両の防振装置であって、
前記緩衝ゴムは、外筒の内周部とゴム筒の外周部とが一体となって接合し、ピンの外周部とこのゴム筒の内周部との間が接着されているとともに、このゴム筒に空隙部が形成されており、
前記緩衝ゴムは、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が大きいときには、前記空隙部の密着度が高くなって剛性が高くなり、前記ゴム筒と前記ピンとの相対振動の振幅が小さいときには、前記空隙部の密着度が低くなって剛性が低くなること、
を特徴とする車両の防振装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の車両の防振装置において、
前記緩衝ゴムは、前記車両が鉄道車両であるときにこの鉄道車両の車体と台車とを連結する連結部材に使用されること、
を特徴とする車両の防振装置。
請求項８に記載の車両の防振装置において、
前記緩衝ゴムは、前記車体と前記台車とを連結するけん引装置及び／又はヨーダンパ装置に使用されること、
を特徴とする車両の防振装置。