TWI581986B - Railway vehicles with sound insulation wheels - Google Patents

Description

鐵路車輛用隔音車輪

本發明係有關於鐵路車輛用之隔音車輪。

於鐵路車輛行走時所產生的噪音，係對於鐵路沿線環境而言為必須解決之最優先課題之一。如此之噪音，係包含從車輪所發出者。從車輪所發出之噪音，係有車輪轉動噪音、以及所謂碾軋聲(squeaking)者。碾軋聲，係主要在車輛通過具有較大曲率之曲線軌道時產生。車輪轉動噪音，係不僅在車輛通過曲線軌道時產生，在通過直線軌道時亦會產生。

於軌道表面以及與此接觸的車輪表面(踏面)，係存在有細微的凹凸。因此，認為當車輪在軌道上轉動，車輪及軌道受到震盪，而產生車輪轉動噪音。碾軋聲係亦被認為起因於車輪之振動。另外，軌道與車輪踏面接觸的部分有產生波狀之摩耗(以下稱為「波狀磨耗」)的情形。作為特殊的噪音而言，係當車輪通過如此之產生了波狀摩耗的軌道之上時，車輪大幅震盪而產生噪音。

為了降低車輪之振動所產生的噪音(以下稱 為「車輪振動噪音」)，專利文獻1及2係提案有於車輪之輪框部內周側安裝有隔音裝置的隔音車輪。該等隔音車輪，係具備隔音裝置，該隔音裝置係將由橡膠等彈性體所構成的彈性體部、以及加成質量部組合而成；隔音裝置，係藉由安裝金屬件，安裝在形成於輪框部之內周面的安裝溝。

隔音裝置，係被認為有作為動態避震器之功用。動態避震器，係具有與構造物之固有頻率一致的共振頻率，並能夠藉由共振而吸收(降低)構造物之振動。因此，藉由將隔音裝置安裝於車輪，而能夠將相同的頻率之固有振動所致的噪音降低。隔音裝置之共振頻率f，係若以π為圓周率，以k為彈性體部之彈性常數，以m為加成質量部之質量，則能夠以f=(1/2π)×(k/m)^1/2......(1)來求得。因此，若已知車輪之固有頻率，則能夠從式(1)以令隔音裝置之共振頻率f一致於此固有頻率的方式，來決定彈性常數k及加成質量部之質量m。

車輪係通常具有複數之固有振動模式，並具有對應於該等各固有振動模式的固有頻率。因此，車輪係具有複數之固有頻率。於專利文獻2及3，係提案有一種隔音車輪，其係具備具有複數之不同共振頻率之隔音裝置的隔音車輪，其特徵為：各隔音裝置之共振頻率，係與車輪的複數之固有頻率之任一者一致。若藉由該等隔音車輪，則能夠將對應於複數之固有頻率的噪音同時降低。

具體而言，於專利文獻2之車輪，係使用2個隔音裝置，並於該等隔音裝置分別使用彈性係數不同的2種彈性體，藉此使2個隔音裝置之共振頻率互相不同。於專利文獻3之車輪，係：隔音裝置(由彈性體及擋板所構成之動態避震器)，係於隔音車輪之圓周方向上被分割，且被分割之隔音裝置各自的共振頻率，係設置為與車輪之固有頻率之任一者一致。藉由如此般之構成，能夠將對應於2個位準或更多頻率的噪音成分同時吸收。進而，於專利文獻3所揭示之隔音裝置，係於隔音車輪之圓周方向上被分割，藉此能夠將擋板固有頻率提高至作為噪音不致成為問題的頻率。

車輪之固有振動模式之中，主要會產生車輪轉動噪音者，係輪框部朝面內方向作振動，且板部朝面外方向作振動。該等固有振動所致之噪音，係在人類聽覺上為敏感的頻域(frequency domain)之中，至少含有在1kHz~10kHz之內，例如2kHz附近、3kHz附近、及4kHz附近的3個位準的頻率成分。

然而，當車輛作高速行走時，係會於隔音裝置施加有種種力，而有隔音裝置自車輪脫落之虞。於專利文獻1~3所記載之發明，係未採取用來防止隔音裝置自車輪脫落之充分措施。

於專利文獻4，係揭示有一種隔音裝置，其係具備：環狀加成質量部、以及安裝於加成質量部之外周部的彈性體部。該隔音裝置，係在形成於輪框部之溝內配置 有彈性體部。

專利文獻4之隔音車輪，彈性體部係固定在形成於輪框部之溝底部、及加成質量部，且加成質量部能夠相對於輪框部作移動。藉由如此般之構成，使車輪之振動受到吸收。

該隔音裝置，係相對於彈性體部的溝之開口側藉由加成質量部堵塞，彈性體部係即使自加成質量部分離，亦難以自車輪脫落。然而，該發明係在彈性體部發生劣化的情況下，相對於車輛行走中之輪框部的加成質量部之位移變大，加成質量部係可能與其他構件---例如剎車碟片---產生碰撞。另外，輪框部之溝之內面與加成質量部作摩擦，導致輪框部或加成質量部產生損傷，或是該等構件產生摩耗。進而，在彈性體部完全分離的情況下，係有加成質量部自車輪脫落的可能性。為此，具備該隔音裝置之車輪的耐久性較低。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本登錄實用新案第2577323號公報

〔專利文獻2〕日本特許第3097831號公報

〔專利文獻3〕日本特開昭58-116202號公報

〔專利文獻4〕日本特開2006-182136號公報

於是，本發明之目的，係在於提供一種鐵路車輛用隔音車輪，其係能夠大幅降低車輪之振動所致之噪音，且耐久性優異者。

本發明之隔音車輪，係於車輪之輪框部之內周面裝設有隔音裝置的鐵路車輛用隔音車輪。

前述隔音裝置，係具備：固定環、第1彈性體部、加成質量部、以及第2彈性體部。前述固定環，係至少外周部嵌入於在前述輪框部之前述內周面沿著周方向形成的溝，並固定於前述輪框部。前述第1彈性體部，係固著於前述固定環之外周面，並配置於前述溝內。前述加成質量部，係固著於前述第1彈性體部之與前述固定環為相反側，並配置於前述溝內。前述第2彈性體部，係固著於前述加成質量部之與前述第1彈性體部為相反側，以不致在前述溝內與前述溝之底之間形成間隙的方式作設置。前述第1彈性體部，係於前述固定環之周方向含有互相分離的複數第1彈性體片。前述第2彈性體部，係於前述固定環之周方向含有互相分離的複數第2彈性體片。前述加成質量部，係於前述固定環之周方向含有相互分離的複數加成質量片，各加成質量片，係固著於前述複數第1彈性體片之任一者及前述複數第2彈性體片之任一者。前述車輪，係具有對應於複數固有振動模式的複數固有頻率。前述隔 音裝置，係包含複數動態避震器。各動態避震器，係包含：前述加成質量片、以及具有固著於該加成質量片之前述第1及第2彈性體片。前述複數動態避震器之中，至少1個動態避震器係具有與其他動態避震器之共振頻率不同的共振頻率。前述複數動態避震器之共振頻率，係皆與前述複數固有頻率之任一者一致。

於前述第2彈性體部與前述溝之底之間，係亦可設置有間隔構件。

該隔音車輪，係夾在相鄰之前述動態避震器彼此之間，並進一步具備有從前述固定環之外周面突出的突起為佳。在該隔音車輪具備前述突起的情況下，前述突起之前端係亦可連接於前述溝之底。

若依據本發明，則車輪之振動係從輪框部經由固定環，傳遞至複數動態避震器(第1及第2彈性體片、以及加成質量片)。複數動態避震器當中，至少1個動態避震器係具有與其他動態避震器之共振頻率不同的共振頻率，且各動態避震器之共振頻率，係與車輪之複數固有頻率之任一者一致，因此能夠將對應於2個位準以上固有頻率的噪音成分同時降低，而能夠將車輪振動噪音大幅降低。各動態避震器，係具備第1及第2彈性體片，且第1及第2彈性體片之彈性常數，係能夠獨立選擇。因此，調整各動態避震器之共振頻率的自由度相當大。

另外，若依據本發明，第1及第2彈性體部、以及加成質量部，係配置於輪框部之溝內；另外，在相對於第1及第2彈性體部、以及加成質量部之溝之開口側，係存在有固定於輪框部之固定環。因此，即使加成質量部自第1及第2彈性體部分離，或者第1及第2彈性體部分別自固定環及溝之底分離，該等分離之第1及第2彈性體部、以及加成質量部係難以自車輪脫落。

進而，將作為構成隔音裝置的零件之一的固定環固定於車輪之輪框部，藉此，隔音裝置與車輪之輪框部不致摩擦。另外，即使彈性體部劣化而彈性減弱，加成質量部係不致與溝的外面之構件撞擊。因此，該隔音車輪係耐久性較高。

1‧‧‧隔音車輪

2‧‧‧車輪

3、3A、3B‧‧‧隔音裝置

5‧‧‧輪框部

6‧‧‧內周面

8、8A‧‧‧溝

10‧‧‧固定環

10a‧‧‧外周面

11A‧‧‧第1彈性體部

11B‧‧‧第2彈性體部

12‧‧‧加成質量部

13A‧‧‧第1彈性體片

13B‧‧‧第2彈性體片

14‧‧‧加成質量片

15、15A~15L、15X、15Y‧‧‧動態避震器

18A、18B‧‧‧突起

〔第1A圖〕第1A圖係本發明之一實施方式之隔音車輪的剖面圖，且係表示隔音車輪中相對於中心軸的一方側之部分之圖。

〔第1B圖〕第1B圖係表示於第1A圖以圓C表示之區域的擴大圖。

〔第2圖〕第2圖係表示能夠運用於本發明之隔音車輪的隔音裝置之例子的俯視圖。

〔第3圖〕第3圖係將表示於第1A圖及第1B圖之實施方式之第1變形例之隔音車輪的溝周邊部分作表示之 剖面圖。

〔第4圖〕第4圖係表示能夠運用於本發明之隔音車輪的隔音裝置之其他例子的俯視圖。

〔第5圖〕第5圖係將表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第2變形例之隔音車輪的溝周邊作表示之剖面圖。

〔第6圖〕第6圖係表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第3變形例之隔音車輪的剖面圖。

〔第7A圖〕第7A圖係表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第4變形例之隔音車輪的剖面圖。

〔第7B圖〕第7B圖係表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第5變形例之隔音車輪的剖面圖。

〔第8圖〕第8圖係表示車輪轉動噪音試驗機之構成的示意圖。

〔第9圖〕第9圖係表示於進行噪音分析之際所使用的噪音加權等級之圖。

〔第10圖〕第10圖係針對實施例1~4及比較例1，表示1/3倍頻帶中心頻率與噪音等級的關係之圖。

〔第11圖〕第11圖係針對比較例1~5，表示1/3倍頻帶中心頻率與噪音等級的關係之圖。

〔第12圖〕第12圖係針對實施例1~4及比較例1，表示軌條輪之圓周速度與噪音等級的關係之圖。

〔第13圖〕第13圖係針對比較例1~5，表示軌條輪之圓周速度與噪音等級的關係之圖。

以下，係將本發明之實施方式，參照附加圖示作詳細說明。

第1A圖及第1B圖，係本發明之一實施方式之隔音車輪的剖面圖。第1A圖係表示隔音車輪中相對於中心軸的一方側之部分之圖，第1B圖係表示於第1A圖以圓C表示之區域的擴大圖。

隔音車輪1係使用於鐵路車輛者，並具備車輪2及隔音裝置3。車輪2，係具備環狀之板部4、以及位於板部4之外周部的環狀之輪框部5。輪框部5，係相對於板部4朝板部4之厚度方向兩側突出，並具有面向隔音車輪1之中心軸A的內周面6。輪框部5之外周面中，於沿中心軸A的方向之一方側，係凸緣7朝與中心軸A相反方向突出。

輪框部5中，於沿中心軸A的方向之前述一方側(與凸緣7同側)之內周面6，係朝中心軸A方向開放的溝8於中心軸A周圍形成為環狀。隔音裝置3，係跨溝8之全周而嵌入於溝8。

隔音裝置3，係具備固定環10、第1彈性體部11A、加成質量部12、以及第2彈性體部11B。第1彈性體部11A，係固著於固定環10之外周面10a。加成質量部12，係固著於第1彈性體部11A中與固定環10為相反側。第2彈性體部11B，係固著於加成質量部12中與第1 彈性體部11A為相反側。固定環10，係由剛性較高的材料例如鋼等金屬所構成。固定環10，係徑方向之外周側的部分嵌入於溝8，並相對於輪框部5作固定。固定環10之相對於輪框部5的固定，係例如能夠藉由熔接、鉚接、接著等所成者。

固定環10之寬度(隔音裝置3之軸方向長度)，係與溝8之寬度幾乎相同，且溝8之開口部，係藉由固定環10作密閉。於溝8內之該密閉空間，係配置有第1彈性體部11A、加成質量部12、以及第2彈性體部11B。第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12之寬度，係較固定環10之寬度更狹窄，且第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12，係與溝8之內側壁分開。第2彈性體11B，係連接於溝8之底。

第1彈性體部11A及第2彈性體部11B，係由相同種類的材料所構成亦可，由互相不同種類的材料所構成亦可。第1及第2彈性體部11A、11B，係例如由橡膠所構成。於車輛行走中車輪2所產生之振動，係經由固定環10及輪框部5，傳達至第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12，藉此，第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12作振動。

第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12，係配置於輪框部5之溝8內。並且，在相對於第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12的溝8之開口側，係存在有固定於輪框部5之固定環10。因 此，即使第1彈性體部11A自固定環10或加成質量部12分離，且第2彈性體部11B自溝8之底或加成質量部12分離，加成質量部12亦難以自隔音車輪1脫落。

將作為構成隔音裝置3的零件之一的固定環10固定於車輪2之輪框部5，藉此，隔音裝置3與車輪2之輪框部5不致摩擦。另外，加成質量部12係存在於以固定環10作密閉之溝8內，藉此，即使第1及第2彈性體部11A、11B劣化而彈性減弱，加成質量部12係不致與溝8的外面之構件(例如剎車碟片)撞擊。因此，該隔音車輪1係耐久性較高。

第2圖係表示隔音裝置3之一例的俯視圖。

第1彈性體部11A，係包含於隔音裝置3之圓周方向上彼此分開的複數第1彈性體片13A。加成質量部12，係包含於隔音裝置3之圓周方向上彼此分開的複數加成質量片14。第2彈性體部11B，係包含於隔音裝置3之圓周方向上彼此分開的複數第2彈性體片13B。第2圖之例中，第1及第2彈性體部11A、11B係分別包含12個第1及第2彈性體片13A、13B，加成質量部12係包含12個加成質量片14。各加成質量片14，係固著於任一個第1彈性體片13A、以及任一個第2彈性體片13B。

第2彈性體片13B，係固著於溝8之底亦可。另外，第2彈性體片13B係不固著於溝8之底亦可，在該情況下，有必要藉由加成質量片14及溝8之底對於第2彈性體片13B作充分按壓。在任一情況下，具有隔音 裝置3之隔音車輪，係構成為：即使在具備該隔音車輪的鐵路車輛之行走中，加成質量片14作振動，第2彈性體片13B與溝8之底之間亦不致產生間隙。

各加成質量片14，及固著於該加成質量片14之第1及第2彈性體片13A、13B，係構成了動態避震器15。第2圖之例中，隔音裝置3係具備12個動態避震器15A~15L。在隔音裝置3之圓周方向上，構成各動態避震器15之加成質量片14以及第1及第2彈性體片13A、13B，係具有幾乎同一面之端面。

車輪2，係通常具有分別對應於複數固有振動模式的複數固有頻率。動態避震器15A~15L之中，至少1個動態避震器15係具有與其他動態避震器15之共振頻率不同的共振頻率。亦即，動態避震器15A~15L，係具有至少2個共振頻率。動態避震器15A~15L之共振頻率，係亦與車輪2之任一個固有頻率一致。藉此，車輪2之複數固有頻率之中，能夠將對應於至少2個固有頻率的噪音同時降低。

動態避震器15A~15L，係較佳具有：至少3個共振頻率，且各共振頻率係與車輪2之任一個固有頻率一致的共振頻率。藉此，能夠有效率地降低車輪2之噪音。

如上述般，自車輪2係會產生由板部4及輪框部5的固有振動所致之車輪轉動噪音。如此之噪音，係人類聽覺上為敏感的頻域，例如，含有在1kHz~10kHz之 內，例如2.0kHz、2.5kHz、及3.0kHz的頻率成分。

對應於此，例如，動態避震器15A~15L係能夠分為以下的第1~第3群組者。屬於第1群組的動態避震器15，係任一者皆具有2.0kHz之共振頻率。屬於第2群組的動態避震器15，係任一者皆具有2.5kHz之共振頻率。屬於第3群組的動態避震器15，係任一者皆具有3.0kHz之共振頻率。藉此，能夠將噪音在聽覺上大幅降低。第1~第3群組，係例如能夠為各由4個動態避震器15所構成者。

另外，若將動態避震器15A~15L之任一者，構成為具有對應於碾軋聲之頻率的共振頻率，則能夠將碾軋聲降低。同樣的，若將動態避震器15A~15L之任一者，構成為具有對應於起因於波狀摩耗的噪音之頻率的共振頻率，則能夠將如此般之噪音降低。

動態避震器15A~15L之個別的共振頻率，係能夠依據下述式(2)，藉由適當選擇第1彈性體片13A之彈性常數k₁、第2彈性體片13B之彈性常數k₂、以及加成質量片14之質量m，使成為期望之值。

f=(1/2 π)×((k₁+k₂)/m)^1/2……(2)

即使在具備隔音裝置3的鐵路車輛之行走中，加成質量片14作振動，第2彈性體片13B與溝8之底之間亦不致產生間隙，藉此，各動態避震器15A~15L之共振頻率係能夠維持在所設計之值。

在製造該隔音車輪1之際，係使隔音裝置3 之圓周方向上部分呈切斷的狀態，並將加成質量部12、第1及第2彈性體部11A、11B、以及固定環10之外周部，嵌入於輪框部5之溝8後，能夠將隔音裝置3之切斷部藉由例如焊接來作接合。

在隔音裝置3之軸方向上，第1及第2彈性體部11A、11B(各第及第2彈性體片13A、13B)之長度，係5mm以上且10mm以下，且加成質量部12(各加成質量片14)之長度，係5mm以上且10mm以下。第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12，係具有如此般之大小，藉此，對固定環10之安裝、以及共振頻率之調整係為容易。

第3圖，係將表示於第1A圖及第1B圖之實施方式之第1變形例之隔音車輪的溝周邊部分作表示之剖面圖。於第3圖，係表示包含隔音車輪之中心軸的剖面。於第3圖中，與表示於第1B圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第1B圖相同的參照符號並省略說明。

於該變形例，係以密接於溝8之底、且填滿第2彈性體部11B與溝8之底之間的方式，設置間隔構件16。因此，雖第2彈性體部11B係與溝8之底分開，然而在第2彈性體部11B與溝8之底之間，係不存在有間隙(空隙)。間隔構件16，係由剛性高的材料例如鋼等金屬所構成。

間隔構件16，係如固定環10般為跨隔音裝置之全周地連續的環狀構件亦可，為包含在隔音裝置之圓周 方向彼此分開的複數構件者亦可。在任一情況下，皆與表示於第1A圖及第1B圖之實施方式相同，遵循前述式(2)，能夠以令動態避震器具有期望之共振頻率的方式作設計。

第4圖，係表示能夠運用於第1A圖及第1B圖之隔音車輪的隔音裝置之其他例子的俯視圖。於第4圖中，與表示於第2圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第2圖相同的參照符號並省略說明。

該隔音裝置3B，係具備跨全周地連續的環狀之間隔構件16。間隔構件16，係固著於第2彈性體片13B亦可。另外，間隔構件16係不固著於第2彈性體片13B亦可，在該情況下，係有必要藉由加成質量片14及間隔構件16對於第2彈性體片13B作充分按壓。在任一情況下，隔音裝置3B係構成為即使在具備隔音裝置3的鐵路車輛之行走中，加成質量片14作振動，第2彈性體片13B與間隔構件16之間亦不致產生間隙。藉此，各動態避震器15之共振頻率係能夠維持在所設計之值。

本發明之隔音車輪中，動態避震器15之個數係並未限定。例如，如第2圖所示，具備12個動態避震器15亦可；如第4圖所示，具備24個動態避震器15亦可。在第4圖之隔音裝置3B的情況下，與第2圖之隔音裝置3相比，因為動態避震器15的數量有所增加，故能夠增加作為對應於車輪2之固有振動的動態避震器15之共振頻率的數目。進而，即使在部分動態避震器15之第 1或第2彈性體片13A、13B產生劣化，而使動態避震器15之性能劣化的情況下，因為能夠藉由其他動態避震器15來降低振動，故能夠抑制車輪2之制振(降低起因於振動的噪音)性能的劣化。如此般之效果，係動態避震器15之數量越多越容易得到。

另一方面，若動態避震器15之數目增加，則加成質量片14、以及第1及第2彈性體片13A、13B在車輪2之圓周方向的長度會變短。因此，會有第1及第2彈性體片13A、13B之劣化導致加成質量片14變得容易自固定環10(及間隔構件16)分離的情況。藉由將動態避震器15之數目減少，並將加成質量片14、以及第1及第2彈性體片13A、13B在車輪2之圓周方向的長度變長，能夠令如此般之分離難以發生。惟加成質量片14係即使自固定環10(及間隔構件16)分離，因為會被留在藉由固定環10所密閉之溝8內，故丟失的可能性非常低。

第5圖，係將表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第2變形例之隔音車輪的溝周邊作表示之剖面圖。於第5圖，係表示垂直於隔音車輪之中心軸的剖面。於第5圖中，與表示於第3圖及第4圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第3圖及第4圖相同的參照符號並省略說明。

於該隔音裝置，間隔構件係包含間隔構件16A及間隔構件16B，該間隔構件16A及間隔構件16B係在隔音裝置之圓周方向上彼此分開且厚度彼此不同。該隔 音裝置，係包含動態避震器15X、以及動態避震器15Y。動態避震器15X，係具備第1彈性體片13A1、加成質量片14、以及第2彈性體片13B1。動態避震器15Y，係具備第1彈性體片13A2、加成質量片14、以及第2彈性體片13B2。

動態避震器15X之加成質量片14的厚度，與動態避震器15Y之加成質量片14的厚度，係幾乎相同。另一方面，動態避震器15Y之第1彈性體片13A2，係較動態避震器15X之第1彈性體片13A1為厚；動態避震器15Y之第2彈性體片13B2，係較動態避震器15X之第2彈性體片13B1為厚。如此，令第1及第2彈性體片13A1、13A2、13B1、13B2的厚度不同，使這些彈性體片的各自的常數不同，藉此能夠將動態避震器15X、以及動態避震器15Y構成為具有彼此不同的所期之共振頻率。

在該情況下，如第5圖所示，使動態避震器15Y之間隔構件16B較動態避震器15X之間隔構件16A為薄，而能夠令第1彈性體片13A1、加成質量片14、第2彈性體片13B1、以及間隔構件16A之合計厚度，和第1彈性體片13A2、加成質量片14、第2彈性體片13B2、以及間隔構件16B之合計厚度幾乎相同。因此，若依據如此之構成，則藉由運用厚度適當的間隔構件16A、16B，即使在第1及第2彈性體片13A1、13B1之合計厚度，和第1及第2彈性體片13A2、13B2之合計厚度不同的情況下，亦能夠使第2彈性體片13B1、13B2與溝8之底之間 不致產生間隙。

第6圖，係表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第3變形例之隔音車輪的剖面圖。於第6圖，係表示包含車輪之中心軸的剖面。於第6圖中，與表示於第1B圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第1B圖相同的參照符號並省略說明。

於該隔音車輪，係在車輪之輪框部5形成有朝車輪之中心軸方向開放的溝8A。於溝8A，係嵌入有具備了隔音裝置3的固定環10。藉此，於溝8A係形成了受密閉的空間。於溝8A內之該受密閉的空間，係配置有第1及第2彈性體部11A、11B、以及加成質量部12。

固定環10，係在隔音裝置3之圓周方向及徑方向上，具有幾乎一定的寬度。溝8A，係具有第1部分8A1及第2部分8A2，該第2部分8A2係形成於較第1部分8A1更靠溝8A之底側。第1部分8A1，係具有與固定環10之寬度幾乎相同的寬度。第2部分8A2，係具有較固定環10之寬度更狹窄的寬度。於該實施方式，第1及第2部分8A1、8A2的寬度，係分別在隔音裝置3的徑方向上幾乎一定，且於溝8A之內側壁之第1部分8A1與第2部分8A2之間，係形成有階差8S。

固定環10，係在連接於階差8S的狀態下，固定於輪框部5。第2部分8A2係具有較固定環10的寬度為更窄的寬度，藉此，固定環10係無法自連接於階差8S的狀態下，以朝溝8A之底面更靠近的方式移動。因此， 在該狀態下，固定環10與溝8A之底面的間隔係保持一定。該間隔，係設定為當車輪之振動傳達至加成質量部12時，加成質量部12能夠振動，且第2彈性體部11B與溝8A之底不致產生間隙。藉此，構成動態避震器之第1及第2彈性體部11A、11B以及加成質量部12能夠以預定的共振頻率作振動。

第7A圖，係表示於第1A圖~第2圖之實施方式之第4變形例之隔音車輪的剖面圖。於第7A圖，係表示垂直於隔音車輪之中心軸的剖面。於第7A圖中，與表示於第1A圖~第2圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第2圖相同的參照符號並省略說明。

在圓周方向上相鄰之動態避震器15彼此之間，係設置有自固定環10之外周面突出的突起18A。突起18A，係對於固定環10被作固定，並且延伸至在圓周方向上相鄰之加成質量片14彼此之間為止。

以即使動態避震器15作振動，動態避震器15係亦不致接觸於突起18A的方式，動態避震器15與突起18A，係隔開有充分之間隔。因此，不會有動態避震器15與突起18A之接觸而損及動態避震器15的功能之情事。

在未設置突起18A的情況下，當第1以及第2彈性體片13A、13B斷裂，會有發生加成質量片14在溝8內移動而導致怪聲產生，或車輪在轉動時之動態平衡紊亂的問題。於第7A圖之實施方式係設置突起18A，藉此，朝加成質量片14朝車輪圓周方向之移動受到限制， 能夠令如此般之問題難以發生。

突起18A，係與固定環10為一體亦可，為不同個體亦可。在突起18A與固定環10為不同個體的情況下，突起18A係例如由與第1彈性體片13A相同之材料所構成者亦可。在該情況下，能夠將第1彈性體片13A以及突起18A一起形成。具體而言，係在固定環10之外周面上，配置有形成了對應於第1彈性體片13A以及突起18A之凹部的模具；且該凹部，係在流入由第1彈性體片13A以及突起18A的原料所成之液狀前驅物之後，藉由令該前驅物硬化，使第1彈性體片13A以及突起18A能夠一起形成。

於該製造方法中，在固定環10之外周面與模具之間，係有液狀前驅物作侵入並就此硬化之情事。在該情況下，第1彈性體片13A與突起18A係不會互相完全分開，而形成為以薄彈性體膜相連。然而，即使在該情況下，各動態避震器15係實質上具有按照設計之共振頻率，並且互相獨立地作振動。亦即，複數第1彈性體片13A，係顯示出在該等固定環10之圓周方向上互相分開的情況下相同之行為模式。因此，各動態避震器15，係能夠吸收特定頻率之振動。

第7B圖，係表示於第7A圖之實施方式之變形例之隔音車輪的剖面圖。於第7B圖，表示垂直於車輪之中心軸的剖面。於第7B圖中，與表示於第7A圖所示之構成元件對應的構成元件，係賦予和第7A圖相同的參 照符號並省略說明。

在圓周方向上相鄰的動態避震器15之間，係設置有自固定環10之外周面突出的突起18B。突起18B，係對於固定環10被作固定，並且穿過在圓周方向上相鄰之加成質量片14彼此之間而延伸。突起18B之前端(自定環10之外周面而言為最遠的部分)，係連接於溝8之底面。藉由設置突起18B，能夠與第7A圖所示之實施方式同樣地，限制在第1及第2彈性體片13A、13B斷裂的情況下朝加成質量片14之車輪圓周方向的移動，抑制怪聲的產生，並變得容易保持車輪旋轉時之動態平衡。

突起18B，係與固定環10為一體亦可，為不同個體亦可。另外，該隔音車輪係進一步具備環狀之間隔構件16(參照第4圖)亦可，在該情況下，突起18B係與間隔構件16為一體亦可，為不同個體亦可。在任一情況下，突起18B係由剛性較高的材料所構成。藉此，固定環10與溝8之底面的間隔係保持一定。該間隔係設定為當車輪之振動傳達至加成質量部12時，加成質量片14能夠振動，即使在第2彈性體片13B未固著於溝8之底的情況下，加成質量片14與溝8A之底面間亦不至於因加成質量片14之振動而產生間隙。藉此，動態避震器15，係變得能夠以預定的共振頻率作振動。

〔實施例〕

針對作為本發明之實施例的隔音車輪、以及 欠缺本發明之部分構成要件之比較例的車輪，使用車輛轉動音試驗器來作試驗，針對所產生的噪音進行調查。

作為實施例1~4，係製作隔音車輪1，該隔音車輪1係具備隔音裝置3，且令各動態避震器15A~15L為共振頻率不同的3種類型(TYPE-i~TYPE-iii)者之任一；該隔音裝置3，係具有第2圖所示之構造。對應於該隔音車輪1之車輪2的主要固有振動模式之固有頻率，係2.0kHz、2.5kHz、以及3.0kHz。

於表1，係表示各類型之動態避震器15的共振頻率。於表2，係表示實施例之隔音車輪、以及比較例之車輪的動態避震器之內容。

於任一實施例中，雖係個別使用4個TYPE-i之動態避震器15、TYPE-ii之動態避震器15、以及TYPE-iii之動態避震器15，然而實施例1~4係使3種類型之動態避震器15的位置關係互相不同。

作為比較例，係準備有：不具有隔音裝置之一般的車輪(比較例1)、動態避震器15A~15L皆為TYPE-i者(比較例2)、動態避震器15A~15L皆為TYPE-ii者(比較例3)、動態避震器15A~15L皆為TYPE-iii者(比較例4)、以及用專利文獻2所採用之隔音環以取代隔音裝置3而安裝於車輪2者(比較例5)。

第8圖，表示用於試驗之車輪轉動音試驗機之構成的示意圖。

該車輪轉動音試驗機21，係具備：軸承23、油壓千斤頂24、軌條輪25、軸承26、馬達27、精密噪音計28、以及頻率分析器29。軸承23，係以能夠旋轉自如的方式支撐在車軸22，該車軸22係安裝於試驗對象之車輪2(隔音車輪1)。油壓千斤頂24，係安裝於軸承23，並將軸承23朝下方壓抵。軌條輪25，係經由車軸22而抵接於車輪2之外周部，令車輪2旋轉，該車輪2係支撐於軸承23。軸承26，係支撐被安裝於軌條輪25的車軸22。馬達27，係將支撐於軸承26的車軸22作旋轉驅動。精密噪音計28，係測定自車輪2所產生的噪音，並產生對應於噪音的電訊號。頻率分析器29，係輸入來自精密噪音計28之電訊號。頻率分析器29，係進行該電訊 號之頻率分析。

進行試驗之際，安裝於車輪2之車軸22、以及安裝於軌條輪25之車軸22，係被平行排列，並藉由油壓千斤頂24之驅動，經由車軸22而支撐於軸承23的車輪2之外周面，係被壓抵於經由車軸22而支撐於軸承26的軌條輪25之外周面，在該狀態下，藉由馬達27使軌條輪25作旋轉。藉此，車輪2係作旋轉。

在自車輪2離300mm的位置配置精密噪音計28，並以該車輪轉動音試驗機21令實施例之隔音車輪1、以及比較例之車輪做旋轉，以精密噪音計28測量所產生的噪音。以噪音測量時之軌條輪25之圓周速度，作為當時之車輪2的旋轉速度。軌條輪25之圓周速度，係自馬達27之旋轉數、以及軌條輪25之直徑(於該車輪轉動音試驗機21，係910mm)來求得。例如馬達27之旋轉數為1750rpm時，軌條輪25之圓周速度係300km/h。

噪音之測量，係使精密噪音計28為平坦(FLAT)特性(不加上聽覺加權的狀態)，使動特性(dynamic response)為快特性(FAST)來進行。在藉由精密噪音計28測量後，藉由頻率分析器29根據所輸入之訊號進行了噪音之頻率分析。

第9圖，係表示於進行噪音分析之際所使用的噪音加權等級之圖。針對所測定的噪音加上第9圖之A特性所致之加權後，進行1/3倍頻帶處理，求取頻率特性以及總體(Over All)值。將結果表示於第10圖~第13 圖。

第10圖，係針對實施例1~4及比較例1，表示1/3倍頻帶中心頻率與噪音等級的關係之圖。第11圖，係針對比較例1~5，表示1/3倍頻帶中心頻率與噪音等級的關係之圖。第10圖及第11圖所示之結果，係車輪2之旋轉速度(軌條輪25之圓周速度)為200km/h時者。第10圖及第11圖之右端附近，係表示有總體值(O.A.)。

由第10圖，可知：實施例1~4之任一者的隔音車輪1，與比較例1亦即不具有隔音裝置的情況相比，皆能夠將2.0kHz、2.5kHz、以及3.0kHz附近的噪音大幅降低。在實施例1~4之間，未觀察到顯著不同。亦即，實施例1~4所採用之TYPE-i~TYPE-iii的動態避震器15之配置所致的噪音降低效果之差別，係幾乎沒有。

相對於此，由第11圖可知，比較例2~4之車輪係僅能將動態避震器15之共振頻率當中1位準之頻率附近的噪音降低，除此之外的噪音係無法降低。比較例5之車輪，與實施例1~4之隔音車輪1相比，係至少於總體值上噪音降低效果為少。

第12圖，係針對實施例1~4及比較例1，表示軌條輪25之圓周速度與噪音等級的關係之圖。第13圖，係針對比較例1~5，表示軌條輪25之圓周速度與噪音等級的關係之圖。第12圖及第13圖中，噪音等級係總體值。

如第12圖所示，實施例1~4之任一者的隔音車輪1，與比較例1的車輪亦即不具有隔音裝置的車輪之情況相比，皆能夠達成噪音等級之降低。噪音之降低量，於軌條輪25之圓周速度為130km/h以下之低速域係5dB(A)以上，於140km/h以上之高速域係3dB(A)以上。

另一方面，如第13圖所示，比較例2~5之車輪與比較例1之車輪相比，係幾乎無法確認到噪音之降低效果。

3‧‧‧隔音裝置

5‧‧‧輪框部

6‧‧‧內周面

8‧‧‧溝

10‧‧‧固定環

10a‧‧‧外周面

11A‧‧‧第1彈性體部

11B‧‧‧第2彈性體部

12‧‧‧加成質量部

Claims (8)

1. 一種隔音車輪，係於車輪之輪框部之內周面裝設有隔音裝置的鐵路車輛用隔音車輪，其特徵為：前述隔音裝置，係具備：固定環，係至少外周部嵌入於在前述輪框部之前述內周面沿著周方向形成的溝，並固定於前述輪框部；第1彈性體部，係固著於前述固定環之外周面，並配置於前述溝內；加成質量部，係固著於前述第1彈性體部之與前述固定環為相反側，並配置於前述溝內；以及第2彈性體部，係固著於前述加成質量部之與前述第1彈性體部為相反側，以不致在前述溝內與前述溝之底之間形成間隙的方式作設置；前述第1彈性體部，係於前述固定環之周方向含有互相分離的複數第1彈性體片，前述第2彈性體部，係於前述固定環之周方向含有互相分離的複數第2彈性體片，前述加成質量部，係於前述固定環之周方向含有互相分離的複數加成質量片，各加成質量片，係固著於前述複數第1彈性體片之任一者及前述複數第2彈性體片之任一者，前述車輪，係具有對應於複數固有振動模式的複數固有頻率；前述隔音裝置係含有複數動態避震器，該複數動態避 震器之各動態避震器，係具有：前述加成質量片、以及固著於該加成質量片之前述第1及第2彈性體片，前述複數動態避震器之中，至少1個動態避震器係具有與其他動態避震器之共振頻率不同的共振頻率，前述複數動態避震器之共振頻率，係皆與前述複數固有頻率之任一者一致。
2. 如申請專利範圍第1項所述之隔音車輪，其中，於前述第2彈性體部與前述溝之底之間，係設置有間隔構件。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之隔音車輪，其中，還具備突起，該突起係夾在相鄰的前述動態避震器彼此之間，並從前述固定環之外周面突出。
4. 如申請專利範圍第3項所述之隔音車輪，其中，前述突起之前端，係連接於前述溝之底。
5. 如申請專利範圍第1項所述之隔音車輪，其中，前述複數動態避震器，係於前述固定環之周方向彼此分開設置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之隔音車輪，其中，於前述第2彈性體部與前述溝之底之間，係設置有間隔構件。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之隔音車輪，其中，還具備突起，該突起係夾在相鄰的前述動態避震器彼此之間，並從前述固定環之外周面突出。
8. 如申請專利範圍第7項所述之隔音車輪，其中， 前述突起之前端，係連接於前述溝之底。