(57)【要約】【課題】鉄道車両の床下に設けられるコンプレッサ等の回転部材の振動を抑制することによって車室内の騒音を低減する鉄道車両の制振装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の起振源である床下回転部材の中の１つであるコンプレッサ２０の振動を抑制することによって車両振動を低減する制振装置２２を、コンプレッサ２０の振動部と一体変位する剛性の当り部としてのハウジング２４と、ハウジング２４に対して振動方向に遊動状態に設けられ振動時にハウジング２４に衝突するマス部材３６と、ハウジング２４とマス部材３６との間に形成されマス部材３６を振動方向に遊動させるための隙間と、それらハウジング２４とマス部材３６との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを含んで構成する。【選択図】        図３
2004291893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の起振源である床下回転部材の振動を抑制することによって車両振動を低減する装置であって、
前記床下回転部材の振動部と一体変位する剛性の当り部と、該当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられ振動時に該当り部に衝突するマス部材と、該当り部と該マス部材との間に形成され該マス部材を該振動方向に遊動させるための隙間と、それら当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを有していることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項２】
請求項１において、前記床下回転部材と別体に構成されたハウジングを前記剛性の当り部として有しており、該ハウジングの遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されていることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項３】
鉄道車両の起振源である床下回転部材から延び出した配管若しくは配管支持部材の振動を抑制することによって車両振動を低減する装置であって、
前記配管若しくは配管支持部材と一体変位する剛性の当り部と、該当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられ振動時に該当り部に衝突するマス部材と、該当り部と該マス部材との間に形成され該マス部材を該振動方向に遊動させるための隙間と、それら当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを有していることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【請求項４】
請求項３において、前記配管若しくは配管支持部材と別体に構成されたハウジングを前記剛性の当り部として有しており、該ハウジングの遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されていることを特徴とする鉄道車両の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は鉄道車両の振動の低減、特に振動による車室内の騒音を低減するための制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄道車両にはブレーキ，空気ばね用等にコンプレッサ等の回転部材が車室の床下に取り付けられている。
この床下回転部材は防振ゴムにて弾性支持されているが、この防振ゴムだけでは振動絶縁が十分でなく、床下回転部材で発生した振動が車室の床に伝わり、その振動が更に床から側壁，天井へと伝わって車室全体を振動させ、車室内に騒音を発生させてしまう。
【０００３】
その対策として床下回転部材にダイナミックダンパを取り付けてこれを制振することが考えられるが、この場合制振効果を出すためにはダイナミックダンパにおけるマス重量が重くなり過ぎるといった問題がある。
【０００４】
車室内に騒音を生ぜしめる原因として、上記床下回転部材そのものの振動のほか、床下回転部材から延び出した配管が振動し、その配管の振動が配管支持部材を介して床から車室へと伝播する問題があり、その対策についても求められている。
【０００５】
従来、鉄道車両における制振装置としては、容器内部に粒状体を収納した制振装置を牽引リンクに取り付けたもの（下記特許文献１，特許文献２）、同様の制振装置を台車枠に取り付けたもの（下記特許文献３）、車軸の中空部に多数の粒状体を封入し、或いは容器内部に多数の粒状体を封入したものを車輪に取り付けて、それぞれ車軸，車輪を制振するようにしたもの（下記特許文献４）等が提示されているが、床下回転部材に着目しその床下回転部材の振動若しくは床下回転部材に繋がる配管の振動を抑制して車両振動を低減するものについては未だ提供されていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５８３４９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１９８４８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９９３３４号公報
【特許文献４】
特開２００１−２３３００３号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄道車両の制振装置は、このような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、鉄道車両の起振源である床下回転部材の振動を抑制することによって車両振動を低減する装置であって、前記床下回転部材の振動部と一体変位する剛性の当り部と、該当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられ振動時に該当り部に衝突するマス部材と、該当り部と該マス部材との間に形成され該マス部材を該振動方向に遊動させるための隙間と、それら当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２のものは、請求項１において、前記床下回転部材と別体に構成されたハウジングを前記剛性の当り部として有しており、該ハウジングの遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３のものは、鉄道車両の起振源である床下回転部材から延び出した配管若しくは配管支持部材の振動を抑制することによって車両振動を低減する装置であって、前記配管若しくは配管支持部材と一体変位する剛性の当り部と、該当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられ振動時に該当り部に衝突するマス部材と、該当り部と該マス部材との間に形成され該マス部材を該振動方向に遊動させるための隙間と、それら当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成された弾性体とを有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のものは、請求項３において、前記配管若しくは配管支持部材と別体に構成されたハウジングを前記剛性の当り部として有しており、該ハウジングの遊動室内に前記マス部材が遊動状態に収容されていることを特徴とする。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
以上のように請求項１の発明は、鉄道車両の起振源である床下回転部材の振動部と一体変位する剛性の当り部と、その当り部に対して振動方向に遊動状態に設けられたマス部材と、それらの間に形成された隙間と、更に当り部とマス部材との間に介在する弾性体とを有する制振装置を床下回転部材に装着し、以って床下回転部材の振動を抑制するようになしたものである。
【００１２】
この制振装置は次のように働く。
即ちこの制振装置の場合、床下回転部材が振動を始めるとその振動部と一体である当り部が変位し、これと同期して振動を始める。
一方マス部材は当り部に対して振動方向に遊動状態にあるため、即ち当り部に対し同方向に独立して自由に移動するため、当り部の振動時にその当り部に衝突し、当り部の振動即ち床下回転部材の振動を打ち消すように作用する。
【００１３】
このとき当り部に衝突したマス部材にはその当り部から逆向きに運動エネルギーが与えられ（従って当り部の振動エネルギーの一部がマス部材の運動エネルギーとして吸収される）、マス部材は逆方向に運動を行う。
そして最初の当り面とは逆位置にある当り面に再び衝突してそこで再び当り部、即ち床下回転部材の振動を打ち消すように作用する。
【００１４】
マス部材は以後も同様の運動を、当り部とは逆位相ないし異なった位相で繰り返し行い、衝突の度に当り部の振動エネルギーを吸収するとともに、これを自身の運動エネルギーに変換して振動する当り部に衝突を続ける。これにより、床下回転部材の振動エネルギーは吸収され、振動が減衰し効果高く制振される。
【００１５】
尚、当り部とマス部材との何れもが剛体から成っていると、衝突時に大きな異音（衝突音）が発生してしまう。
しかるに本発明における制振装置では、当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面にゴム，樹脂等の弾性体が形成してあるため、衝突時に大きな異音が発生する問題がないとともに、衝突時における滑り摩擦，弾性体の粘性挙動により振動エネルギーが熱に変換・吸収され、即ち弾性体による制振作用が働いて床下回転部材の振動減衰が助長される。
【００１６】
尚、床下回転部材にダイナミックダンパを取り付ける場合の効果は次のようなものである。
このダイナミックダンパは、振動部（床下回転部材）に対しダンパマスをばねを介して付加するもので、それらダンパマスとばねとから成る付加振動系の固有振動数を、主振動系の固有振動数（振動部の固有振動数）に対しチューニングすることで、振動部の共振倍率を低くし制振することができる。
【００１７】
しかしながらダイナミックダンパによる制振では、単一の共振周波数の振動に対して効果を発揮するに過ぎず、他の周波数の共振を有効に防止することができない。即ち複数の周波数の共振に対しては有効でない。
しかもダイナミックダンパの場合には共振点の前後に新たに別の共振を生じる問題がある。
加えてばねとしてゴム弾性体を用いたときに、ゴム弾性体のばね定数が温度によって変化するために制振特性の温度依存性が高く、高温時や低温時に制振効率が減少してしまう。
【００１８】
更にまたダイナミックダンパではダンパマスとして大きな質量が必要であって（振動部材（床下回転部材）の１０％程度の質量が必要）、装置全体の重量が重くなるとともに、必要な設置スペースも大きく、更にまた制振可能な方向も定まっていて、多方向の振動に対して有効に働かないといった種々の問題が内在している。
【００１９】
しかるに本発明における制振装置では、マス部材を独立移動可能に設けておいて、これを制振すべき床下回転部材の振動部とは逆位相ないし異なった位相で運動させて当り部に衝突させ、振動エネルギーを吸収減衰するものであるため周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また衝突方向を多方向に取ることが容易且つ簡単であって、多方向の振動を抑制することができ、しかも温度に対する依存性も小さく、高温から低温までの幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
またマス部材の必要な質量も軽量で足り（床下回転部材の５％程度の質量で足りる）、装置全体の所要スペースも小さくコンパクトにでき、尚且つ床下回転部材に対し簡単に装着できるなど種々の特長を有している。
【００２０】
因みに図１（Ａ）は本発明における制振装置の一形態例をダイナミックダンパと比較して模式的に表したもので、図中１はその制振装置を、２はダイナミックダンパを表している。
尚、３は制振装置１におけるマス部材、４はマス部材３の外周面即ち当り面に形成した弾性体を、５は当り部を成すハウジングを示しており、また６はダイナミックダンパ２におけるダンパマス、７はばね（ゴム）を、更に８は振動部材（床下回転部材）を示している。
【００２１】
図１（Ｂ）は振動部材８に対して制振装置１を装着したときの制振効果をダイナミックダンパ２を装着した場合及びそれらを装着しない場合との比較において表したものである。
但し図１（Ｂ）中ｃが制振装置１を装着した場合、ｂがダイナミックダンパ２を装着した場合、ａがそれらの何れをも装着しない場合をそれぞれ示している。
【００２２】
この図１（Ｂ）の制振特性から分るように、図１（Ａ）（イ）のダイナミックダンパ２を装着した場合、特定の周波数領域（ここでは高周波数側の領域）において共振を抑制できるものの、共振点の前後に別の新たな共振を生じており、更に低周波数側での共振に対しては効果を現していないが、図１（Ａ）（ウ）の制振装置１の場合、高周波数側においても低周波数側においても効果を現しており、更にまた共振点の前後に別の新たな共振を生ぜしめるといった現象も生じない。
【００２３】
以上から明らかなように、本発明に従う制振装置を鉄道車両における床下回転部材に装着することで、床下回転部材の振動を良好に抑制でき、ひいては車室に伝わる振動を効果的に抑制できる。
これにより車室の騒音レベルを低減し、また乗り心地を良好となすことができる。
【００２４】
本発明において、剛性の当り部は鉄，アルミニウム合金等の金属や硬質の樹脂その他の硬質材にて構成することができる。
またマス部材はそれ自体、ゴム，樹脂等の弾性体にて構成することができる。但しこの場合、その内部に金属粉等を混入させて成る高比重ゴム，高比重樹脂等として構成しておくことが望ましい。尚、マス部材をゴム，樹脂等の弾性体で構成する場合には、マス部材自体によって、剛性の当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面に形成されるゴム，樹脂等の弾性体を構成することが可能である。
またこのマス部材は、ゴム，樹脂等の弾性体の発泡体として構成することもできる。
但しより効果的な制振をなす上でマス部材は鉄，アルミニウム合金，鉛等の金属でこれを構成しておくことが望ましい。その場合には、剛性の当り部とマス部材との少なくとも一方の当り面にゴム，樹脂等の弾性体が形成される。
【００２５】
本発明において、上記隙間はマス部材を当り部に対し最も効果的に衝突させる上で重要な意味があり、この意味において隙間は０．０５〜２．０ｍｍの範囲で形成するのが望ましく、より望ましくは０．２〜１．０ｍｍの範囲である。
【００２６】
本発明においては、上記弾性体としてゴム，樹脂を用いることができる。
ここでゴムとしては例えばＮＲ，ＳＢＲ，ＢＲ等のジエン系ゴム，ＥＰＤＭ系ゴム，ウレタン系ゴム，シリコン系ゴム等各種のゴムを用いることができる。
また樹脂としては例えばポリプロピレンやポリアミド等の熱可塑性樹脂，ポリオレフィンやウレタン，ポリエステル系の熱可塑性エラストマその他のものを用いることができる。
【００２７】
ここで弾性体はマス部材又は当り部の当り面に加硫接着等によって接着固定しておいても良いし或いはまた非接着状態で当り面に形成しておくこともできる。
【００２８】
本発明においては、制振装置における剛性の当り部を床下回転部材の一部をそのまま用いて構成することもできるし、或いは床下回転部材とは別体のハウジングを設けてこれを当り部となし、そのハウジングの遊動室内にマス部材を遊動状態に収容した形態で制振装置を構成することもできる（請求項２）。
このようにしておけば簡単に制振装置を床下回転部材に装着することができる。
【００２９】
鉄道車両の車室に伝わる振動としては、床下回転部材そのものの振動のほか、その床下回転部材から延び出した配管からの振動がある。
【００３０】
ここにおいて請求項３は、その配管若しくは配管支持部材に対して上記と同様の構成から成る制振装置を取り付け、以って配管自体或いはその配管支持部材の振動を抑制するようになしたものである。
このようになした場合においても車室内の騒音を効果的に低減することができ、また併せて乗り心地を良好となすことができる。
【００３１】
またこのようにして配管若しくは配管支持部材の振動を制振装置により抑制するに際し、その制振装置の剛性の当り部として配管若しくは配管支持部材と別体に構成したハウジングを備え、そのハウジングの遊動室内にマス部材を遊動状態に収容した形態で制振装置を構成しておくことができる（請求項４）。
【００３２】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図２において１０は鉄道車両で、床パネル１２と、側壁パネル１４と、天井パネル１６とで内部に車室１８を形成している。
２０は床下回転部材の中の１つである床下に設けられたコンプレッサ（エアコンプレッサ）で、図示を省略する防振ゴムにて床の下に吊持されている。
図３に示しているように、コンプレッサ２０には本例の制振装置２２が装着されている。
【００３３】
図４はその制振装置２２の構成を具体的に示したものである。
同図において、２４はコンプレッサ２０とは別体に構成された金属製の剛性のハウジングで、図４（Ａ）中下面が開放された形態のハウジング本体２６と、その下面を閉鎖する取付プレート２８とから成っており、それらがボルト３０にて締結されている。
【００３４】
ハウジング２４の内側には平面断面形状，縦断面形状，横断面形状がそれぞれ四角形状をなす遊動室３４が形成されていて、そこに対応する形状の金属製のマス部材３６が、外周面をゴム等の弾性体３８で被覆された状態で遊動可能に収容されている。即ち弾性体３８にて外周面を被覆されたマス部材３６が隙間Ｓ，２Ｓを介して遊動室３４内に遊動可能に収容されている。
尚、弾性体３８には複数箇所に突起４０が形成されており、これら突起４０において、マス部材３６が弾性体３８を介しハウジング２４に当るようになっている。
【００３５】
上記ハウジング２４の一部を成す取付プレート２８には取付孔３２が設けられており、この取付孔３２において制振装置２２がコンプレッサ２０に取付固定されている。
【００３６】
本例の制振装置２２の場合、コンプレッサ２０が振動を始めるとマス部材３６がコンプレッサ２０と一体に振動する剛性の当り部としてのハウジング２４に衝突し、ハウジング２４の振動、即ちコンプレッサ２０の振動を打ち消すように作用する。
このときマス部材３６にはハウジング２４、即ちコンプレッサ２０の振動部から逆向きに運動エネルギーが与えられ、マス部材３６は逆方向に運動を行う。そして最初の当り面とは逆位置にある当り面に再び衝突してコンプレッサ２０の振動を打ち消すように作用する。
【００３７】
マス部材３６は以後も同様の運動をハウジング２４、即ちコンプレッサ２０の振動部とは逆位相ないし異なった位相で繰返し行い、衝突の度にコンプレッサ２０の振動エネルギーを吸収するとともに、これを自身の運動エネルギーに変換する。
これにより、またその際の滑り摩擦によるエネルギー吸収によって、コンプレッサ２０の振動エネルギーが減衰し効果高く制振される。
【００３８】
本例の制振装置２２は、ダイナミックダンパと異なって周波数依存性が特になく、広い周波数範囲に亘って振動を抑制することができ、また温度に対する依存性も小さく高温から低温まで幅広い温度範囲で良好な制振効果を発揮する。
またマス部材３６の必要な質量も軽量で足りるため制振装置２２全体の所要スペースは小さくコンパクトであり、従って狭い限られた取付スペースにおいてもコンプレッサ２０に対し容易に装着することができる。
而してこのようにコンプレッサ２０の振動を効果的に抑制することができることで、コンプレッサ２０から車室１８への振動伝達を低減し、車室１８内の騒音を低減して乗り心地を良好となすことができる。
【００３９】
図５はコンプレッサ２０から延び出す配管系に制振装置を取り付けた例を示している。
同図において、４２はコンプレッサ２０から延び出す可撓性のエア配管（以下単に配管とする）で、保持部材４６を介してフレーム４４により支持されている。
本例において、これら保持部材４６，フレーム４４は配管支持部材を成すものである。
【００４０】
４８は制振装置で、取付部材５０を介して保持部材４６に取り付けられている。
この例の制振装置４８は、金属製の剛性のハウジング２４を有しており、そのハウジング２４が取付部材５０に固定されている。
ハウジング２４は２つの円柱形状の遊動室３４を有しており、それぞれに同じく円柱形状をなす金属製のマス部材３６が、外周面を弾性体３８で被覆された状態で隙間Ｓ，２Ｓを介し遊動状態で収容されている。
【００４１】
本例に従って制振装置４８を取り付けることで、コンプレッサ２０に繋がる配管４２からの振動が配管支持部材、具体的には保持部材４６，フレーム４４に伝わっても、それらの振動が制振装置４８による作用で良好に抑制され、従ってそれらの振動が鉄道車両の車室１８に伝わって車室１８内に大きな騒音を生ぜしめるのを効果的に抑制することができる。
【００４２】
尚ここでは配管支持部材に制振装置４８を取り付けてその振動を抑制するようにしているが、配管４２そのものに図５に示す制振装置４８その他形態の制振装置を取り付けて、配管４２自体の振動を抑制するようになすことも勿論可能であり、この場合においても配管４２の振動に起因する車室１８内の騒音を低減する効果を奏することができる。
【００４３】
以上本発明の実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明は上例以外の他の様々な形態で制振装置を構成することも可能であるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振装置の一形態例を従来のダイナミックダンパの一形態例と比較して概念的に示した説明図である。
【図２】本発明の制振装置を装着するコンプレッサを鉄道車両の車室とともに示す図である。
【図３】本発明の一実施例である制振装置をコンプレッサに装着した状態で示す図である。
【図４】同実施例の制振装置の具体的構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例の図である。
【符号の説明】
１０  鉄道車両
２０  コンプレッサ（床下回転部材）
２２，４８  制振装置
２４  ハウジング（当り部）
３４  遊動室
３６  マス部材
３８  弾性体
４２  配管
４４  フレーム（配管支持部材）
４６  保持部材（配管支持部材）
Ｓ，２Ｓ  隙間
【図１】
2004291893.tif 000003
【図２】
2004291893.tif 000004
【図３】
2004291893.tif 000005
【図４】
2004291893.tif 000006
【図５】
2004291893.tif 000007