JPH1137207A - 液体封入マウント及びそれを用いた鉄道車両用軸箱支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低周波数域を含めた全周波数域で高減衰特性
を発揮する液体封入マウントと、その液体封入マウント
を使用することによりメンテナンス性を改善した鉄道車
両用軸箱支持装置を提供する。 【解決手段】 ケース１の軸心に支軸４を挿通し、支軸
４の上端とケース１の上端との間を可撓性密封蓋５で水
密に密封する。ケース１の下部と支軸４の下部との間を
複数の円筒状マウントゴム６ａと円筒状マウントプレー
ト６ｂを積層してなる積層マウント６で水密に保持す
る。形成された水密室内にあって、ケース内周面との間
に隙間８ａを有する減衰板８を支軸４の中間部分に取り
付ける。一方、支軸４との間に隙間９ａを有する減衰板
９の一対を、支軸４に取り付けた減衰板８をはさんでケ
ース内周面の上下に取り付けた液体封入マウント及びそ
の液体封入マウントを使用した鉄道車両用軸箱支持装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低周波数域を含む
広範囲の振動周波数域にわたり高減衰特性を有する液体
封入マウント及びその液体封入マウントを減衰装置とし
て軸ばね内に装備した鉄道車両用軸箱支持装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体封入マウントには種々のもの
があり、その中で中・高周波数域の振動に対し優れた防
振性を有するものとして、例えば特開平６−２５７６３
８号公報の液体封入ゴムマウントが提案されている。

【０００３】前記液体封入マウントは、図６に示すよう
に、ケース３０とその中心に挿入した案内棒３１との間
に、マウントゴムとマウントプレートを積層した積層マ
ウント３２を設け、前記ケース３０の下端に液体封入室
３３を接合し、ケースの下縁に沿ってストッパプレート
３４を設ける。一方、案内棒３１の下端に突設したボル
ト３６にダンパプレート３５をはめナットにより締着す
る。このダンパプレート３５には複数の小孔３７が設け
られ、また周縁にゴムストッパ３９が装着されており、
液体封入室３３の内周との間に隙間３８が形成されてい
る。そして、液体封入室３３には高粘性液が封入されて
いる。

【０００４】この装置によれば、ケース３０と案内棒３
１が上下方向に相対変位する際、ダンパプレート３５が
液体封入室３３内の液体を撹拌することにより、大きな
減衰力が得られる。この液体封入マウントにより中・高
周波数域で優れた防振性を発揮するには、図１０（ｂ）
に示すように上下方向振動に対する減衰係数Ｃ₂は２〜
６ｋｇｆ・ｓｅｃ／ｍｍで、また図１１（ｂ）に示すよ
うに動ばね定数Ｋ₂は２００〜４００ｋｇ／ｍｍの条件
を満たすことが必要である。

【０００５】また、鉄道車両における上下方向の振動を
減衰する手段としては、通常軸ばねのばね系を利用して
行われているが、高速車両では図７に示すように軸ばね
に軸ダンパ２８を付設している。すなわち、図は台車枠
の側はり２３の端に設けた支持枠２４のばね座２９と軸
箱２２の上に設けたばね座２６との間に軸ばね２５を装
着し、かつ軸ばね内に特殊ゴム４２が設けられ、側はり
２３と軸箱２２の側面との間をリンク装置２１で接続し
たリンク式軸箱支持装置であるが、側はり２３の先端と
軸箱２２の側面との間に軸ダンパ２８を設けている。

【０００６】前記軸ダンパ２８を設置することにより、
良好な乗り心地を維持するのに十分な振動減衰性能が発
揮される。しかし、軸ダンパ２８は油漏れを防ぎ良好な
減衰作用を維持するには定期的な分解補修が必要である
が、多数の部品を組み合せた複雑な構成からなるため、
オーバホールに時間がかかりメンテナンス性が悪い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平６−２５７
６３８号公報の液体封入マウントは、中・高周波数域で
の振動に対し優れた減衰効果を発揮するが、低周波数域
を含めた全周波数域での優れた減衰性能は期待できな
い。また、前記のごとく鉄道車両の軸箱支持装置に密封
式オイルダンパからなる軸ダンパを使用すれば、オーバ
ホールに時間がかかりメンテナンス性が悪い。

【０００８】本発明は、かかる現状に鑑み、低周波数域
を含めた全周波数域で高減衰特性を発揮し得るように減
衰性能を付与した液体封入マウントと、従来の軸ダンパ
に比べ安価な液体封入マウントを使用し、故障した際は
取り換えることにより減衰装置のメンテナンス性を改善
した鉄道車両用軸箱支持装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液体封入マウントは、筒体の上部に取付け
用のフランジを設けたケースの軸心に支軸を挿通し、支
軸の上端とケースの上端との間を可撓性密封蓋で水密に
密封し、ケースの下部と支軸の下部との間を複数の円筒
状マウントゴムと円筒状マウントプレートを積層してな
る積層マウントで水密に保持し、可撓性密封蓋と積層マ
ウントにより水密室を形成する。該水密室内にあって、
ケース内周面との間に隙間を有する減衰板を支軸の中間
部分に取付ける。一方、支軸との間に隙間を有する減衰
板の一対を、支軸に取り付けた減衰板をはさんでケース
内周面の上下に取り付け、水密室に高粘性液を封入して
なる。

【００１０】また、鉄道車両用軸箱支持装置は、軸ばね
を軸箱の上面またはウイング上に装備した軸箱支持装置
において、軸ばねの内部空間に前記の液体封入マウント
を減衰装置として挿入し、液体封入マウントのケース上
端のフランジを台車枠に取り着け、支軸の下端を軸箱の
上面またはウイング上に取り着けてなる。

【００１１】更に、他の鉄道車両用軸箱支持装置は、軸
ばねを軸箱の上面に装備し、かつ軸箱から張り出した腕
を台車枠に結合した軸はり式軸箱支持装置において、軸
ばねの内部空間に前記の液体封入マウントを減衰装置と
して挿入し、液体封入マウントの支軸を台車枠に取り着
けてなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の液体封入マウントは、図
１に示すように、可撓性密封蓋５と積層マウント６によ
りケース１内に形成した水密室に封入した高粘性液７の
中に支軸４に取り付けた減衰板８とケース１の内周面に
取り付けた上下一対の減衰板９が存在することにより、
この装置に上下方向の振動が作用したとき、減衰板８の
動きにより隙間８ａ、９ａを通して液が撹拌される。こ
の際、図１０（ａ）に示す減衰係数Ｃ₁と図１１（ａ）
に示す動ばね定数Ｋ₁を付与することにより、低周波数
域を含めた全周波数域で高い減衰性能が得られる。

【００１３】ケース内周面に取り付けた減衰板が１枚の
液体封入マウント（図８、図９には「減衰板１枚の場
合」と示す）とこの出願の請求項１の発明によるケース
内周面に取り付けた減衰板が２枚の液体封入マウント
（図８、図９には「減衰板２枚の場合」と示す）との振
動に対する減衰性能を比較して調べた。その結果を、振
幅が±１．０ｍｍの場合を図８に、振幅が±２．０ｍｍ
の場合を図９に示す。この結果より、この出願の請求項
１の発明による場合は、減衰板１枚の場合に比べて全周
波数域で振動に対する減衰性能が優れていることがわか
る。

【００１４】なお、減衰板９は減衰板８をはさんで上下
に各１枚を設けた場合を示したが、減衰板８と減衰板９
の複数組を配置して、更に高い減衰効果を得ることがで
きる。

【００１５】本発明の液体封入マウントを減衰装置１３
として軸箱支持装置に設ける場合には、図２のリンク式
軸箱支持装置に示すように、軸ばね２０の中の空間に減
衰装置１３を装備できる。そして、積層マウント６の剛
性を前後・左右に適当に選定すれば、軸ばね２０のばね
性と相まって鉄道車両の軸ばね支持装置として優れた支
持特性が得られると共に、上下方向の振動は減衰装置の
減衰板８と２枚一対の減衰板９が高粘性液を撹拌するこ
とに加え積層マウント６の剪断抵抗が作用することによ
り、優れた減衰性能が得られ、車両の乗り心地が向上す
る。また、軸ばね２０の中に減衰装置１３を取り付けた
後、軸ばね２０に予圧縮を与える場合でも、液体封入マ
ウントの可撓性密封蓋５の存在により簡単に予圧縮を与
えることができる。なお仮に、従来技術例として示した
図６の液体封入マウントを減衰装置として使ったとすれ
ば、液体封入室が金属製容器からなるため、予圧縮を与
えることはできない。

【００１６】なお、高粘性液としては、粘度が高く温度
依存性の低い液体であれば、なんでも使用できるが、主
にシリコン油、ポリイソブチレン油、ポリプロピレン油
等が用いられる。また、減衰板８とケース内周面との隙
間８ａ及び減衰板９と支軸４との隙間９ａは実験により
減衰性能を調べた結果２〜９ｍｍが望ましいことがわか
った。また、液体封入マウントとして低周波数域から高
周波数域までの全周波数域で優れた減衰性能を発揮させ
るには、図１０（ａ）に示すように上下方向の減衰係数
Ｃ₁は０．５〜３ｋｇｆ・ｓｅｃ／ｍｍ、図１１（ａ）
に示すように動ばね定数Ｋ₁は４０〜８０ｋｇ／ｍｍの
条件を満足する必要がある。そして、軸箱支持装置の支
持剛性は前後方向、左右方向それぞれの適値２００〜１
５００ｋｇｆ／ｍｍ／軸箱とすることが望ましい。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施による液体封入マウントを図１により説明
する。図示しない部材に取り付けるため、筒体の上部に
取付け用のフランジ２を設け、内周面の上部に段部３を
形成してなるケース１の軸心に支軸４を挿通し、支軸４
の上端とケース１の上端との間を例えば合成ゴムからな
る可撓性密封蓋５で水密に密封し、ケース１の下部と支
軸４の下部との間を複数の円筒状マウントゴム６ａと円
筒状マウントプレート６ｂを積層してなる積層マウント
６で水密に保持し、可撓性密封蓋５と積層マウント６に
より形成された水密室内にあって、ケース内周面との間
に隙間８ａを有する減衰板８を水密室の中央部分に位置
するようにして支軸４に取り付け、かつ支軸４との間に
隙間９ａを有する２枚一対の減衰板９を、減衰板８をは
さんで上方の減衰板９はケース内周面の段部３に係止
し、下方の減衰板９は水密室の下部に対応した位置のケ
ース内周面に取り付け、水密室に高粘性液７を封入して
なる。この液体封入マウントは、例えば、フランジ２を
防振側の部材に当てフランジ２に設けた貫通孔１６にボ
ルトを通して取り付け、また支軸４の下端には発振側の
取付け部材１０をボルトにより取り付ける。また、ボル
トで締結する代わりに支軸４の下端取付け部を部材１０
に設けた孔に圧入して取り付けることもできる。なお、
下側の減衰板９はケース内周面に一体に突設した場合を
示したが、別個に形成した減衰板をケース内に圧入して
取り付けることもできる。

【００１８】前記液体封入マウントに上下方向の振動が
加わると、その振動に伴うフランジ２の動きにより減衰
板９が動き高粘性液７を撹拌する。この際、フランジ２
の動きは液の高粘性と隙間８ａ、上下２つの隙間９ａの
存在と積層マウント６の剪断抵抗により効果のある減衰
が行われる。なお、ゴムの硬さを選ぶことにより、積層
マウント６の前後左右方向の剛性を調整することができ
る。

【００１９】実施例２ 本発明の実施による液体封入マウントを減衰装置とし
て、鉄道車両のリンク方式軸箱支持装置に装着した場合
を図２に基づいて説明する。台車枠の側はり１４の先端
部に設けた支持枠１５内に減衰装置１３を納め、支持枠
１５の天板に減衰装置１３のフランジ２を取り着け、該
フランジ面と軸箱１８の上に設けたばね座１９との間に
コイルばねからなる軸ばね２０を装着する。また軸箱１
８の内側側面と側はり１４との間はリンク装置２１によ
り結合する。

【００２０】減衰装置１３は、基本的な構成は図１と同
じであるが、支軸４の代わりに上半部にボルト挿通孔
を、下半部に軸箱上面に植定した突起１２ｃに被嵌した
支柱１２を挿嵌する支持孔を設けた軸棒１１を使用す
る。前記支柱１２にはボルト１７を螺合するねじ孔が設
けられている。そして、フランジ２を支持枠１５の天板
の下側に当てフランジ２に設けた各貫通孔にボルトを通
して取り付ける。一方、軸棒１１のボルト挿通孔に挿通
したボルト１７を前記支柱１２の先端に設けたねじ孔に
螺着する。この場合、軸箱支持装置の前後方向、左右方
向それぞれの適値２００〜１５００ｋｇｆ／ｍｍ／軸箱
で、上下方向振動に対する減衰係数は０．５〜３ｋｇｆ
・ｓｅｃ／ｍｍの条件を満たす軸箱支持剛性が得られる
ように構成する。

【００２１】また、減衰装置を前記実施例における減衰
装置１３とは逆向きにして用いることができる。その一
例を図３に示す。その基本構成は図２と同じであるが、
構造上において積層マウントを上側に、高粘性液を封入
した水密室を下側に配置し、可撓性密封蓋５ａ及びケー
スのフランジを軸箱１８の上面に載設し、支持板４３を
側はり１４に設けた支持枠１５の天板１５ａに載置しボ
ルト４４で締結し、この支持板４３に支軸の上端をボル
ト１７ａで取り付けた点が異なる。この場合は、減衰装
置１３に上下方向の振動が加わると、その振動に伴う支
軸の動きにより、支軸に取り付けた減衰板が動き高粘性
液を撹拌する。この際の振動に対する減衰作用・効果に
は差異がない。

【００２２】実施例３ 本発明の実施による液体封入マウントを減衰装置とし
て、鉄道車両の円筒ゴム方式軸箱支持装置に装着した場
合を図４に示す。この場合は、軸箱１８の下部から前後
方向に突設したウイング４０と台車枠の側はり１４との
間に前後一対の軸ばね２０が設けられており、各軸ばね
２０内に図２の減衰装置１３と同じ作用・効果を有する
減衰装置１３ａを装着する。

【００２３】実施例４ 更に、本発明の実施による液体封入マウントを減衰装置
として、鉄道車両の軸はり方式軸箱支持装置に装着した
場合を図５に示す。この場合は、軸箱１８の上と台車枠
の側はり１４との間に軸ばね２０が設けられ、軸箱１８
の内側と側はり１４との間を軸はり４１で結合してな
り、軸ばね２０内に図２に示す減衰装置１３を装着す
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明の液体封入マウントによれば、低
周波数域から高周波数域までの全周波数域で優れた減衰
性能を発揮することができるから、各種の振動源に対し
防振装置として利用できる。また、鉄道車両の軸箱支持
装置において、軸ダンパに比べ安価な液体封入マウント
を減衰装置として使用すれば、減衰装置の故障時には取
り換えることにより、軸ダンパを使用した場合に比べメ
ンテナンス性が改善される。また、軸ばね内の空間に装
着することにより設置空間を節減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施による液体封入マウントの縦断面
図である。

【図２】本発明の実施による液体封入マウントを減衰装
置として装着した鉄道車両のリンク方式軸箱支持装置を
一部は破断して示す説明図である。

【図３】図２における液体封入マウントとは逆に、上部
に積層マウントを下部に高粘性液を封入した液体封入マ
ウントを減衰装置として装着したした鉄道車両のリンク
方式軸箱支持装置を一部は破断して示す説明図である。

【図４】本発明の実施による液体封入マウントを減衰装
置として装着した鉄道車両の円筒ゴム方式軸箱支持装置
を一部は破断して示す説明図である。

【図５】本発明の実施による液体封入マウントを減衰装
置として装着した鉄道車両の軸はり方式軸箱支持装置を
一部は破断して示す説明図である。

【図６】従来の液体封入マウントの一例を示す縦断面図
である。

【図７】従来の減衰装置として軸ダンパを付設したリン
ク方式軸箱支持装置を一部は破断して示す説明図であ
る。

【図８】ケース内周面に取り付けた減衰板が１枚の液体
封入マウント（図中には減衰板１枚の場合と示す）とこ
の出願の請求項１の発明によるケース内周面に取り付け
た減衰板が２枚の液体封入マウント（図中には減衰板２
枚の場合と示す）との振動数（振幅±１．０ｍｍ）に対
する減衰係数の変化を比較して示すグラフである。

【図９】図８と同様に、減衰板１枚の場合と減衰板２枚
の場合との振動数（振幅±２．０ｍｍ）に対する減衰係
数の変化を比較して示すグラフである。

【図１０】液体封入マウントに要求される上下方向の減
衰係数Ｃと周波数との関係を示すグラフで、（ａ）は本
発明の場合、（ｂ）は比較例としての従来品の場合であ
る。

【図１１】液体封入マウントに要求される動ばね定数Ｋ
と周波数との関係を示すグラフで、（ａ）は本発明の場
合、（ｂ）は比較例としての従来品の場合である。

【符号の説明】

１、３０ ケース ２ フランジ ３ 段部 ４ 支軸 ５、５ａ 可撓性密封蓋 ６ 積層マウント ６ａ 円筒状マウントゴム ６ｂ 円筒状マウントプレート ７ 高粘性液 ８ 減衰板 ８ａ、９ａ 隙間 ９ 減衰板 １０ 取付け部材 １１ 軸棒 １２ 支柱 １２ａ 支持棒 １２ｃ 突起 １３、１３ａ 減衰装置 １４、２３ 側はり １５ ２４ 支持枠 １５ａ 天板 １６ 貫通孔 １７、２７、３６、４４、４５ ボルト １８、２２ 軸箱 １９、２６、２９ ばね座 ２０、２５ 軸ばね ２１ リンク装置 ２８ 軸ダンパ ３１ 案内棒 ３２ 積層マウント ３３ 液体封入室 ３４ ストッパプレート ３５ ダンパプレート ３７ 小孔 ３８ 隙間 ３９ ゴムストッパ ４０ ウイング ４１ 軸はり ４２ 特殊ゴム ４３ 支持板

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】この装置によれば、ケース３０と案内棒３
１が上下方向に相対変位する際、ダンパプレート３５が
液体封入室３３内の液体を撹拌することにより、大きな
減衰力が得られる。この液体封入マウントにより中・高
周波数域で優れた防振性を発揮するには、図１０（ｂ）
に示すように上下方向振動に対する減衰係数Ｃ₂は２〜
６ｋｇｆ・ｓｅｃ／ｍｍで、また図１１（ｂ）に示すよ
うに動ばね定数Ｋ₂は２００〜４００ｋｇｆ／ｍｍの条
件を満たすことが必要である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、鉄道車両用軸箱支持装置は、軸ばね
を軸箱の上面またはウイング上に装備した軸箱支持装置
において、軸ばねの内部空間に前記の液体封入マウント
を減衰装置として挿入し、液体封入マウントのケース上
端のフランジを台車枠に取り付け、支軸の下端を軸箱の
上面またはウイング上に取り付けてなる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】更に、他の鉄道車両用軸箱支持装置は、軸
ばねを軸箱の上面に装備し、かつ軸箱から張り出した腕
を台車枠に結合した軸はり式軸箱支持装置において、軸
ばねの内部空間に前記の液体封入マウントを減衰装置と
して挿入し、液体封入マウントのケース上部のフランジ
を台車枠に取り付け、支軸の下端を軸箱の上面に取り付
けてなる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】なお、高粘性液としては、粘度が高く温度
依存性の低い液体であれば、なんでも使用できるが、主
にシリコーン油、ポリイソブチレン油、ポリプロピレン
油等が用いられる。また、減衰板８とケース内周面との
隙間８ａ及び減衰板９と支軸４との隙間９ａは実験によ
り減衰性能を調べた結果２〜９ｍｍが望ましいことがわ
かった。また、液体封入マウントとして低周波数域から
高周波数域までの全周波数域で優れた減衰性能を発揮さ
せるには、図１０（ａ）に示すように上下方向の減衰係
数Ｃ₁は０．５〜３ｋｇｆ・ｓｅｃ／ｍｍ、図１１
（ａ）に示すように動ばね定数Ｋ₁は４０〜８０ｋｇｆ
／ｍｍの条件を満足する必要がある。そして、軸箱支持
装置の支持剛性は前後方向、左右方向それぞれの適値２
００〜１５００ｋｇｆ／ｍｍ／軸箱とすることが望まし
い。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】実施例２ 本発明の実施による液体封入マウントを減衰装置とし
て、鉄道車両のリンク方式軸箱支持装置に装着した場合
を図２に基づいて説明する。台車枠の側はり１４の先端
部に設けた支持枠１５内に減衰装置１３を納め、支持枠
１５の天板に減衰装置１３のフランジ２を取り付け、該
フランジ面と軸箱１８の上に設けたばね座１９との間に
コイルばねからなる軸ばね２０を装着する。また軸箱１
８の内側側面と側はり１４との間はリンク装置２１によ
り結合する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 繁夫 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内 (72)発明者 田中 龍雄 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内 (72)発明者 葛川 光雄 埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地 株式会 社フコク内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒体の上部に取付け用のフランジを設け
   たケースの軸心に支軸を挿通し、支軸の上端とケースの
   上端との間を可撓性密封蓋で水密に密封し、ケースの下
   部と支軸の下部との間を複数の円筒状マウントゴムと円
   筒状マウントプレートを積層してなる積層マウントで水
   密に保持し、可撓性密封蓋と積層マウントにより形成さ
   れた水密室内にあって、ケース内周面との間に隙間を有
   する減衰板を支軸の中央部分に取り付け、かつ支軸との
   間に隙間を有する減衰板の一対を支軸に取り付けた減衰
   板を挟んでケース内周面の上下に取り付け、水密室に高
   粘性液を封入した液体封入マウント。
2. 【請求項２】 軸ばねを軸箱の上面またはウイング上に
   装備した軸箱支持装置において、軸ばねの内部空間に請
   求項１記載の液体封入マウントを減衰装置として挿入
   し、液体封入マウントのケース上端のフランジを台車枠
   に取り着け、支軸の下端を軸箱の上面またはウイング上
   に取り着けた鉄道車両用軸箱支持装置。
3. 【請求項３】 軸ばねを軸箱の上面に装備し、かつ軸箱
   から張り出した腕を台車枠に結合した軸はり式軸箱支持
   装置において、軸ばねの内部空間に請求項１記載の液体
   封入マウントを減衰装置として挿入し、液体封入マウン
   トの支軸を台車枠に取り着けた鉄道車両用軸箱支持装
   置。