JPH1058904A - 広い周波数帯域で有効な防音車輪 - Google Patents
広い周波数帯域で有効な防音車輪Info
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- JPH1058904A JPH1058904A JP23133496A JP23133496A JPH1058904A JP H1058904 A JPH1058904 A JP H1058904A JP 23133496 A JP23133496 A JP 23133496A JP 23133496 A JP23133496 A JP 23133496A JP H1058904 A JPH1058904 A JP H1058904A
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Abstract
において騒音低減効果を発揮する防音車輪を提供する。 【解決手段】 車輪のリム部内周面に騒音防止用のリン
グを装着した鉄道車両用防音車輪において、固有振動数
が100〜800Hzの範囲と、1〜2kHzの範囲に
ある弾性係数の異なる2種類の弾性体からなる防音リン
グを装着したことを特徴とする。
Description
波域までの広い周波数帯域で騒音減衰効果を発揮する鉄
道車両用の防音車輪に関する。
社会問題の1つである。この鉄道車両に関する騒音に
は、車両が空気中を高速走行することによって発生す
る空力騒音、コンクリート構造物の振動によって発生
する構造物騒音、レールや車輪の振動によって発生す
る振動がある。
によって発生する振動には、(a)レールの継ぎ目を通
過するとき、あるいはフラットが発生した車輪で走行す
るときに発生する衝撃的な騒音、(b)車輪及びレール
のわずかな表面粗さにより発生する騒音、(c)曲線区
間を通過するときに車輪に加わる時間的に変化する力に
よって発生する騒音がある。
生する振動を低減するため、従来から、車輪のリム部の
内周面や板部に弾性体と付加重量を組み合せた防音材を
取り付けた防音車輪(特開昭57−144703号公報
等)や、車輪をタイヤ部と輪心部に分割し、その間に弾
性体を介在させた弾性車輪(特開昭60−80905号
公報等)が用いられている。
は、曲線区間を通過するときに車輪に加わる時間的に変
動する力によって発生する騒音を低減することはできる
が、レール及び車輪のわずかな表面粗さによって発生す
る騒音を低減することはできない。
輪のわずかな表面粗さによって発生する騒音を低減する
ことはできるが、曲線区間を通過するときに車輪に加わ
る時間的に変動する力によって発生する騒音を低減する
ことはできない。更に、高速走行時の耐久性が劣るとい
う問題がある。
輪に見られる欠点を排除し、低周波域から高周波域まで
の広い周波数帯域において騒音低減効果を発揮する防音
車輪を提供するものである。
め、本発明の広い周波数帯域で有効な防音車輪は、車輪
のリム部内周面に騒音防止用のリングを装着した鉄道車
両用防音車輪において、固有振動数が100〜800H
zの範囲と、1〜2kHzの範囲にある弾性係数の異な
る2種類の弾性体からなる防音リングを装着することを
特徴とする。
る振動について種々と実験・研究を重ねた。そして、車
輪の振動によって発生する騒音を周波数分析した結果、
レール及び車輪のわずかな表面粗さによって発生する騒
音は、図2(A)に示すように、数百Hzの比較的低周
波域に大きなピークをもっており、また曲線区間を通過
するときに車輪に加わる時間的に変動する力によって発
生する騒音は、図2(B)に示すように、1kHz以上
の高周波域に大きなピークをもっていることがわかっ
た。
加重量とを組み合せた動吸振器の制振効果により防音効
果を発揮していると考えられる。図3に主振動系ばね9
と主振動系質量10及びダンパ系ばね11とダンパ系質
量12の2自由度系の動吸振器のモデルを示す。このよ
うな系の角振動数ωをもった強制振動の振幅は、|X1
/Xst|=(1−ω2/ωd 2)/D、 |X2/Xst|=
1/Dで与えられる。ここで、 D={(1−ω2/ωd 2)(1+k2/k1−ω2/ωn 2)−k2/k1} 1式、 ただし、Xst:主振動体の静的変位(=P/k1)、
k1:主振動体のばね定数、k2:ダンパ系のばね定数、
m:主振動体の質量、md:ダンパ質量、ωn=√(k1
/m):主振動体系固有角振動数、ωd=√(k2/
md):ダンパ系角固有振動数、R=md/m:質量比で
ある。また、上式より、ωn=ωdのとき、すなわちk2
/k1=md/m=Rのとき、主振動体の変位は零とな
る。
決定される周波数ωnに対して高い制振効果を発揮する
が、それ以外の周波数にたいしては制振効果を発揮でき
ない。したがって、1組の動吸振器で低周波振動と高周
波振動を同時に低減することはできない。
るときに車輪に加わる時間的に変化する力によって発生
する騒音は低減できても、レールや車輪のわずかな表面
粗さによって発生する騒音をも同時に低減できなかった
のは、1つの周波数に対応させた防音材を車輪に取り付
けた構造であり、しかも高周波数にチューニングさせて
いたためである。
輪1の板部2の両側においてリム部3の内周面に、低周
波域にチューニングした防音材の防音リング4aと高周
波域にチューニングした防音材の防音リング5aを取り
付けることにより、低周波域から高周波域までの広い周
波数帯域で騒音を低減することができる。
つの防音材をつくる要領を、図4の車輪の打撃試験機を
使って説明する。車輪の板部と踏面に加速度計15を取
付け、板部を水平に、または踏面を垂直にハンマリング
加振したときの加速度を測定し、加振点と加速度測定点
間の伝達関数を求める。図5に得られた伝達関数を示
す。この伝達関数から200〜800Hz及び1〜3k
Hzの間の特に大きなピークをもつ固有振動を求める。
重量と弾性係数を前記1式により決定する。ただし、付
加重量は、車輪サイズやディスクブレーキの有無などに
よる取付け可能な空間の広さから制限され、ここでは、
図1(B)に示す断面丸型の防音リング4a、5a、あ
るいは図6(B)に示す断面矩形型の防音リング4b、
5bとした。この断面丸型の防音リング4a、5aは、
付加重量のための丸リング7aに弾性体6を被覆してな
る。また、断面矩形型の防音リング4b、5bは、付加
重量のための平リング7bの外周面に弾性体6を積層し
てなる。なお、弾性体は、ブチルゴム、シリコンゴムな
どの合成ゴムや弾性のある各種樹脂など多種類のものが
使用可能であるが、ここでは耐熱性や耐久性を考慮して
ブチルゴムを使用した。
たは平リング7bに弾性体6(ブチルゴム)を接着し、
異なる周波数にチューニングして断面丸型の防音リング
4a、5aまたは断面矩形型の防音リング4b、5bを
形成する。そして、車輪への取付けは、断面丸型の防音
リング4a、5aの場合には、車輪の板部を挟んでリム
部内周面の左右側に設けたリング溝に圧入する。また、
図6(B)に示す断面矩形型の防音リング4b、5bの
場合には、リム内周面に取付けるための当て板8を積層
し、この当て板8をリム内周面に接着する。
数のある断面矩形型の防音リング4bと高周波域に固有
振動数のある断面矩形型の防音リング5bを作った。こ
れらの防音リング4b、5bは図6(B)に示すよう
に、断面矩形型の平リング7bの外周面にブチルゴムの
弾性体6と金属製の当て板8を積層して接合してなる。
そして、図6(A)に示すように、防音リング4b、5
bは、車輪1の板部2の両側においてリム部3の内周面
に当て板8を接着して取り付ける。
性係数の異なる2種類の断面丸型リングを用いた防音車
輪、図6(A)に示す弾性係数の異なる2種類の断面矩
形型リングを用いた防音車輪及び前記両者を折半した形
式として弾性係数の異なる断面丸型リングと断面矩形型
リングを用いた防音車輪を作り、またこれらの実施例と
比較するため、図6(A)に示す車輪1と同じ車輪に従
来型の防音リング、すなわち固定振動数が同じで同一特
性の防音リングをリム部内周面の左右側に取り付けた防
音車輪と、防音リングを取り付けていない通常の車輪を
準備した。そして、各車輪を対象として打撃音測定を行
なった。ハンマリングにより得た固有振動数は、垂直方
向加振時330Hz、水平方向加振時1071Hzが特
に大きなピークになっている。ここで、各車輪の防音リ
ングは表1に示す特性を有するゴム及び同一の金属リン
グを用い、図1(B)に示す丸リング7aに弾性体6と
してゴムを被覆した断面丸型のものと、図6(B)に示
す平リング7bに弾性体6としてゴム及び当て板8を積
層した断面矩形型のものを用いた。
づいて説明する。被測定用の車輪1を軸支した治具13
の支柱には、車輪1のリム側面に対向し加振点から30
cmの位置に騒音計19が設置されている。そして、車
輪1の踏面上方1mの位置から加振用鋼球18を落下さ
せるように設けると共に、リム側面の加振点から上方1
mの位置を支持点として水平に保持した加振用鋼球18
を振り落としてリム側面を水平に打撃するように設け
る。
加振により打撃音測定を行なった。その騒音試験結果と
して打撃音の最大騒音レベル(dB)を表2に示す。ま
た、狭帯域周波数分析器により水平方向加振時の騒音周
波数分析を行なった結果を図8に、垂直方向加振時の騒
音周波数分析を行なった結果を図9に示す。
低減量の相違はほとんどなく、従来の防音車輪では水平
方向に加振した場合、騒音レベルは通常車輪に比べ10
dB程度低下しており騒音低減効果があるものの、垂直
方向に加振した場合には、騒音レベルはほとんど低減し
ておらず、騒音低減効果が認められない。
は、水平方向、垂直方向のいずれから加振した場合で
も、騒音レベルは通常車輪に比べ10dB以上低減して
おり、確実に騒音低減効果が認められる。また、断面丸
型リングと断面矩形型リングを用いた場合には、両者間
で弾性係数を入れ替えてリングを構成しても同じ防音効
果が得られることがわかる。
通常車輪に比べ高周波域では騒音レベルが低減している
が、低周波域では騒音レベルの低減が見られない。これ
に対し、本発明の防音車輪は、水平方向、垂直方向のい
ずれから加振した場合でも、騒音レベルは高周波域だけ
でなく低周波域においても低減しており、広い周波数域
で騒音低減の効果のあることがわかる。
に発生する高周波域の騒音だけなく、レールや車輪のわ
ずかな表面粗さによって発生する低周波域の騒音も同時
に低減することができ、乗り心地の向上に寄与できる。
は上半部の断面図、(B)は防音リング拡大断面図であ
る。
数分析の結果を示すグラフ、(B)は曲線区間通過時に
発生する騒音の周波数分析の結果を示すグラフである。
る。
である。
車輪全体の断面図、(B)は防音リング拡大断面図であ
る。
明図である。
数分析の結果を示すグラフである。
数分析の結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 車輪のリム部内周面に騒音防止用のリン
グを装着した鉄道車両用防音車輪において、固有振動数
が100〜800Hzの範囲と、1〜2kHzの範囲に
ある弾性係数の異なる2種類の弾性体からなる防音リン
グを装着した広い周波数帯域で有効な防音車輪。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08231334A JP3097831B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 広い周波数帯域で有効な防音車輪 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08231334A JP3097831B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 広い周波数帯域で有効な防音車輪 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1058904A true JPH1058904A (ja) | 1998-03-03 |
JP3097831B2 JP3097831B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=16922017
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140103756A1 (en) * | 2011-05-24 | 2014-04-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Self-supporting housing of a dynamoelectric machine |
KR20170032409A (ko) * | 2014-07-24 | 2017-03-22 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 철도 차량용 방음 차륜 |
CN107512137A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-26 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 用于轨道车辆的车轮及火车 |
US20210206406A1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-07-08 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Wheelset rfid tag unit |
JP2022056429A (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-11 | 日本製鉄株式会社 | 鉄道車両用車輪 |
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-08-12 JP JP08231334A patent/JP3097831B2/ja not_active Expired - Fee Related
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