(57)【要約】  【課題】  まくら木の一部によって振動の減衰を行い、振動や騒音の対策を行うことが可能なまくら木支持構造を提供する。  【解決手段】  本発明のまくら木支持構造１は、長尺状のまくら木１０の下面２１側に支持材１１が配置され、支持領域２５が形成されている。また、まくら木１０には貫通孔２０が設けられ、貫通孔２０の下面の平面部２０ａとまくら木１０の下面２１の間に板状部２３が形成され、板状部２３が上下方向に移動可能となっている。そして、板状部２３の幅方向中央部４０が支持領域２５上に位置し、板状部２３によって振動を低減する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状のまくら木が用いられ、まくら木の下面の長尺方向の一定の領域である支持領域で支持材によって支えられているまくら木の支持構造において、
まくら木には長尺方向に対して交差する方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔の下側はまくら木の下面に沿っており、貫通孔の下側とまくら木の下面との間に板状部が形成されており、前記板状部の幅は、支持領域の幅よりも長く、貫通孔が支持領域の上方に位置しており、板状部の幅方向中央部が支持領域上に位置していることを特徴とするまくら木の支持構造。
【請求項２】
板状部の幅方向中央部と、支持領域の幅方向中央部とは同じ位置であることを特徴とする請求項１に記載のまくら木の支持構造。
【請求項３】
まくら木の板状部は、曲げ弾性率が５０００ＭＰａ以上、１５０００ＭＰａ以下であって、曲げ強度が４０ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は２に記載のまくら木の支持構造。
【請求項４】
支持材は長尺材と短板材とを有し、長尺材はまくら木上に設置されるレール方向に沿う方向に配置されるものであり、短板材は長尺材の上側に位置し、長尺材とまくら木の板状部との間に挟まれて、短板材の幅が支持領域の幅となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のまくら木の支持構造。
【請求項５】
貫通孔の内部には、チキソトロピック挙動を示すゲル状物が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のまくら木の支持構造。
【請求項６】
貫通孔の内部には、弾性体で形成された管状体が配置され、前記管状体は貫通孔の上側及び下側と接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のまくら木の支持構造。
【請求項７】
貫通孔の内部には、弾性体で形成された湾曲体が配置され、前記湾曲体の両端及び中間部の一方が貫通孔の上側に接し、他方が貫通孔の下側に接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のまくら木の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼桁などの支持材によってまくら木が支えられている構造であるまくら木の支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道のレールはまくら木の上に設置されており、列車はレール上を通過する。そして、列車の通過の際には、振動や騒音が発生するので、これを低減させることは非常に重要なことである。
特に、橋梁などに使用されるまくら木は、鋼桁などの上にまくら木が設置されるので、振動や騒音が大きくなりやすい。
【０００３】
このような振動や騒音は、列車通過時に発生する高い衝撃力が主な原因である。そのため、この振動や騒音を低減させる場合には、通常、まくら木と鋼桁の間などに弾性板などを挟み、振動を弾性板により吸収して、対策することが行われている。
【０００４】
弾性板として用いられる材料としては、ゴム材料などがあるが、温度による弾性率の変化が大きく、使用条件によって、振動や騒音の減少の程度が異なる場合がある。また、ゴム材料の場合、せん断方向の変形が起こりやすく、まくら木やレールが水平方向に移動してしまうおそれもある。
【０００５】
そこで、特許文献１に示されるように、まくら木の内部又は表面に空洞部を設け、この空洞部に粘性体を充填したまくら木を用い、振動や騒音を低減させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３３２５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
振動や騒音を低減させるには、発信源から伝達される間に、振動を減衰させる方法や、振動が伝搬される経路を遮断するなどして、振動が伝達されないようにする方法がある。振動の減衰は、振動エネルギーを熱エネルギーなどに変換させることにより行われるが、まくら木自身の一部を用いて、振動の減衰に用いることができれば、複雑な構造にすることなく、制振効果を高くすることができる。
また、まくら木の一部によって振動の減衰を行うことができれば、弾性板を用いずに振動や騒音の対策を行うことができ、かかる場合には、弾性板を使用することによる問題も解決することができる。
【０００７】
そこで、本発明は、まくら木の一部によって振動の減衰を行い、振動や騒音の対策を行うことが可能なまくら木支持構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、長尺状のまくら木が用いられ、まくら木の下面の長尺方向の一定の領域である支持領域で支持材によって支えられているまくら木の支持構造において、まくら木には長尺方向に対して交差する方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔の下側はまくら木の下面に沿っており、貫通孔の下側とまくら木の下面との間に板状部が形成されており、前記板状部の幅は、支持領域の幅よりも長く、貫通孔が支持領域の上方に位置しており、板状部の幅方向中央部が支持領域上に位置していることを特徴とするまくら木の支持構造である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、支持材によって支えられているまくら木には、まくら木の下面に沿っている貫通孔が設けられ、貫通孔の下側とまくら木の下面との間に板状部が形成されており、前記板状部の幅は、支持領域の幅よりも長く、貫通孔が支持領域の上方に位置しており、板状部の幅方向中央部が支持領域上に位置しているので、板状部の上下方向の変形が可能であり、まくら木が振動する場合にも、板状部が変形して振動を低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、板状部の幅方向中央部と、支持領域の幅方向中央部とは同じ位置であることを特徴とする請求項１に記載のまくら木の支持構造である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、板状部の幅方向中央部と、支持領域の幅方向中央部とは同じ位置であるので、板状部がバランス良く変形させることが可能である。
【００１２】
まくら木の板状部を、曲げ弾性率が５０００ＭＰａ以上、１５０００ＭＰａ以下であって、曲げ強度が４０ＭＰａとすることができる（請求項３）。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、支持材は長尺材と短板材とを有し、長尺材はまくら木上に設置されるレール方向に沿う方向に配置されるものであり、短板材は長尺材の上側に位置し、長尺材とまくら木の板状部との間に挟まれて、短板材の幅が支持領域の幅となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のまくら木の支持構造である。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、支持材は長尺材と短板材とを有し、短板材は長尺材の上側に位置し、長尺材とまくら木の板状部との間に挟まれて、短板材の幅が支持領域の幅となっているので、長尺材の幅が長い場合にも支持領域の幅を短くすることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、貫通孔の内部には、チキソトロピック挙動を示すゲル状物が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のまくら木の支持構造である。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、貫通孔の内部には、チキソトロピック挙動を示すゲル状物が配置されているので、より効果的に振動を低減させることができる。
【００１７】
また、貫通孔の内部に、弾性体で形成された管状体が配置され、前記管状体は貫通孔の上側及び下側と接しているものを用いても良い（請求項６）。
さらに、貫通孔の内部に、弾性体で形成された湾曲体が配置され、前記湾曲体の両端及び中間部の一方が貫通孔の上側に接し、他方が貫通孔の下側に接しているものを用いても良い（請求項７）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のまくら木の支持構造では、まくら木自身の一部により、振動の減衰を行い、振動や騒音の対策を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるまくら木支持構造の斜視図である。図２〜図６は、本発明の第１〜第５の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態におけるまくら木支持構造１は、図１、図２に示されており、レール１２の下側に配置されているまくら木１０が、支持材１１によって支持されているものである。なお、レール１２とまくら木１０とはタイプレート１３によって固定されている。
【００２１】
まくら木１０は、長尺の角棒状であり、まくら木１０の長尺方向が支持材１１やレール１２の長尺方向に対してほぼ垂直となるように配置されている。また、支持材１１の位置は、レール１２の位置よりも外側である。
【００２２】
まくら木１０の材質は限定されるものでないが、硬質ウレタン樹脂をガラス長繊維で補強した発泡体（積水化学工業株式会社製、商品名エスロンネオランバーＦＦＵ）を積層したものを用いることができる。
【００２３】
まくら木１０には貫通孔２０が２ヵ所設けられている。貫通孔２０はレール１２の長尺方向であって、まくら木１０の長尺方向に対して交差する方向に貫通するものである。貫通孔２０の形状は、図１、図２に示されるように、上下方向に対してまくら木１０の長尺方向に長く、まくら木１０の長尺方向に細長い形状であり、貫通孔２０の上下に平面部２０ａ、２０ｂが形成されている。貫通孔２０の形状は、レール１２の方向のいずれの位置においても同じであり、平面部２０ａ、２０ｂの形状は長方形状である。
【００２４】
また、貫通孔２０の上下方向の位置は、まくら木１０の下面２１側に寄った位置に形成されており、図２に示すように、貫通孔２０の下側の平面部２０ａとまくら木１０の下面２１との間は、厚みＴの板状部２３が形成される。また、板状部２３は長方形状の板状であり、板状部２３の幅Ｌ１（まくら木１０の長尺方向の長さ）は、支持材１１の幅Ｌ２よりも長い。
まくら木１０の貫通孔２０は、穿孔によって形成することができるが、切り欠き部分を有する板を貼り合わせても形成することができる。
【００２５】
支持材１１は、鋼桁であってＨ型鋼材が用いられている。そして、支持材１１によってまくら木１０を支えているが、支持材１１の位置は、貫通孔２０や板状部２３の下側に位置している。そして、まくら木１０の下面２１には、支持材１１と接しており、支持材１１によって支えられている、まくら木１０の長尺方向の一定の領域である支持領域２５が形成される。
支持領域２５の面積は、板状部２３の下側の面積よりも大きく、板状部２３の下側の面の一部が支持領域２５となっている。そのため、まくら木１０の板状部２３を支持材１１が支える構造となっており、また、支持領域２５の上を板状部２３が位置している。
【００２６】
板状部２３の幅方向中央部４０のまくら木長尺方向の位置と、支持材１１の幅方向中央部４１のそれとは同じ位置であり、板状部２３が支持材１１から幅方向にはみ出す長さは、両側でほぼ等しい。したがって、板状部２３の幅方向中央部４０が支持領域２５上に位置している。
【００２７】
そして、レール１２上を通過する列車の荷重は、まくら木１０を介して支持材１１により支持されており、さらに、支持材１１は図示しない橋脚などによって支えられている。
【００２８】
レール１２上を列車が通過した場合、レール１２上で振動が発生し、この振動はまくら木１０に伝搬する。しかし、まくら木１０には貫通孔２０が設けられて板状部２３が形成されているので、まくら木１０で振動が減衰され、また、板状部２３から支持材１１へ振動が伝搬しにくい構造となっているので、支持材１１での振動や騒音が発生しにくい。
【００２９】
すなわち、板状部２３の上側は貫通孔２０であるので、板状部２３が上側に移動することができる。したがって、板状部２３が上向きに凸状となる変形が可能であり、板状部２３の曲げや伸縮などによって振動を吸収し、まくら木１０の板状部２３以外の部分が大きく振動しても、板状部２３の振動を小さくすることができる。
また、板状部２３を支持材１１が支える構造となっているので、板状部２３から支持材１１へ振動が伝搬しにくい。
【００３０】
なお、レール１２の下側付近に、まくら木１０の貫通孔２０を形成して、板状部２３をまくら木１０の上面２４側に形成して防振することも可能であるが、タイプレート１３との締結のためのねじ釘や犬釘などを設置するため、貫通孔２０との位置が干渉するため、支持材１１側が望ましい。
【００３１】
板状部２３や貫通孔２０の形状は、特に限定されるものではないが、以下のようなものを採用することができる。
板状部２３の厚みＴは２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下が望ましい。２０ｍｍより短いと板状部２３の強度が小さくなりすぎて使用時に破損するおそれがある。５０ｍｍよりも長いと板状部２３が湾曲しにくくなり、振動を小さくする効果が小さくなりやすく、また、貫通孔２０の位置が上側となり、まくら木１０自身の性能が低下するおそれがある。
【００３２】
板状部２３の幅Ｌ１は、支持材１１の幅Ｌ２や使用条件などにより選定されるが、より短い方が曲げ応力が大きくなる。したがって、板状部２３の幅Ｌ１は、貫通孔２０の長さ、すなわち、まくら木１０の幅Ｗよりも短いことが望ましい。
【００３３】
また、まくら木支持構造１を使用する場合、列車の通過時にはまくら木１０は荷重を受けので、板状部２３が変形するなどして、レール１２の位置が下がる。この板状部２３の変形が大きいと、列車の通行に支障を与えるおそれがあり、また、板状部２３の変形が小さいと、振動を小さくする効果が小さくなりやすい。そのため、板状部２３の変形の大きさは３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
さらに、まくら木１０の板状部２３の素材の５０００ＭＰａ以上、５０００ＭＰａ以下であり、板状部２３の曲げ強度が４０ＭＰａであることが望ましい。板状部２３の素材がかかる範囲であれば、使用時の変形を保つことができ、板状部２３が破壊されることもない。
なお、通常、まくら木１０に作用する荷重は、レール１２の１本当たり、２トン〜５トンである。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態におけるまくら木支持構造２について説明する。
まくら木支持構造２は、図３に示されるように、上記した第１の実施形態におけるまくら木支持構造１に用いられる支持材１１とは異なり、長尺材３２と短板材３３とを有する支持材３１が用いられている。
【００３５】
長尺材３２は、具体的には鋼桁であり、上記したまくら木支持構造１の支持材と同様な構造のものが用いられている。そして、長尺材３２はまくら木１０上に設置されるレール１２方向に沿う方向に配置されている。
短板材３３は、長尺材３２の上面板３２ａの上側に載せられるものであり、短板材３３の幅は上面板３２ａの幅（まくら木１０の長尺方向の長さ）よりも小さいものである。この短板材３３は、まくら木１０に対応して設置され、短板材３３のレール１２方向の長さは、まくら木１０の幅Ｗと等しい長さである。
図３に示されるように、まくら木１０は短板材３３の上に配置されており、短板材３３は、まくら木１０と長尺材３２との間に挟まれた状態となっている。
【００３６】
そして、まくら木支持構造２では、まくら木１０の下面２１と接するのは、短板材３３であるので、支持領域２５の幅は短板材３３の幅Ｌ３となる。したがって、長尺材３２の上面板３２ａの幅が長い場合であっても、支持領域２５を小さくすることができ、板状部２３の幅Ｌ１が短い場合にも、対応させることができる。
【００３７】
また、本発明の第３の実施形態におけるまくら木支持構造３は、図４に示されている。そして、まくら木支持構造３は、上記したまくら木支持構造１の貫通孔２０内に、ゲル状物３５が配置されたものである。
ゲル状物３５は、チキソトロピック挙動を示すものである。チキソトロピック挙動とは、シェアをかけた状態から徐々にせん断を弱くしていくときにみかけの粘度が低下する挙動のことである。そのため、ゲル状物３５に印加するせん断を徐々に増加させた後、逆にせん断を減少させる場合には、応力−歪み曲線においてヒステリシスループが確認される。
【００３８】
ゲル状物３５は、上記特性を有していれば特に限定されるものではないが、例えば、架橋型ポリアクリル酸塩水溶液、有機変性粘度鉱物、セルロース誘導体などが挙げられる。
【００３９】
このように、ゲル状物３５はチキソトロピック挙動を示すものであるので、まくら木支持構造３を使用する際に板状部２３が上下方向に移動し、レール１２から伝搬される振動を熱エネルギーなどに変換させて振動を減衰させることができ、より制振効果を高くすることができる。
【００４０】
また、本発明の第４の実施形態におけるまくら木支持構造４は、図５に示されている。そして、まくら木支持構造４は、上記したまくら木支持構造１の貫通孔２０内に、管状体３６が配置されたものである。
【００４１】
管状体３６は、具体的には円筒状のパイプであり、貫通孔２０の下側の平面部２０ａと、上側の平面部２０ｂとに接した状態で配置されている。また、管状体３６の材質は弾性体で形成されており、変形が可能である。
管状体３６は圧縮されると、圧縮時と、圧縮状態から復元する復元時との間で、応力−歪みの挙動が異なり、応力−歪み曲線においてヒステリシスループが確認される。
【００４２】
したがって、まくら木支持構造４を使用すると、振動によって板状部２３が上下方向に移動するが、管状体３６によってレール１２から伝搬される振動を減衰させることができ、より制振効果を高くすることができる。
【００４３】
また、本発明の第５の実施形態におけるまくら木支持構造５は、図６に示されている。そして、まくら木支持構造５は、上記したまくら木支持構造１の貫通孔２０内に、湾曲体３７が配置されたものである。
【００４４】
湾曲体３７は、具体的には板ばねであり、貫通孔２０の下側の平面部２０ａと、上側の平面部２０ｂとに接した状態で配置されている。具体的には、湾曲体３７の両側の端部３７ａが上側の平面部２０ｂに接しており、湾曲体３６の中間部３７ｂが下側の平面部２０ａに接している。
湾曲体３７は圧縮されると、圧縮時と、圧縮状態から復元する復元時との間で、応力−歪みの挙動が異なり、応力−歪み曲線においてヒステリシスループが確認される。
【００４５】
したがって、まくら木支持構造５を使用すると、振動によって板状部２３が上下方向に移動するが、湾曲体３７によってレール１２から伝搬される振動を減衰させることができ、より制振効果を高くすることができる。
【００４６】
なお、まくら木支持構造４、５の貫通孔２０には、管状体３６や湾曲体３７を配置しているが、さらに、貫通孔２０の残りの空間にゲル状物３５を配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるまくら木支持構造の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態におけるまくら木連結構造のレール方向から見た正面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、２、３、４、５  まくら木支持構造
１０  まくら木
１１、３１  支持材
２０  貫通孔
２０ａ  下側の平面部
２０ｂ  上側の平面部
２１  下面
２３  板状部
２５  支持領域
３２  長尺材
３３  短板材
３５  ゲル状物
３６  管状体
３７  湾曲体
３７ａ  端部
３７ｂ  中間部  
４０  幅方向中央部
４１  幅方向中央部
Ｌ１  幅
Ｌ２  幅
Ｌ３  幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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