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発明の名称 まくら木の支持構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−9548(P2007−9548A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−192139(P2005−192139)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100100480
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 隆
発明者 斉藤 康宏
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。
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




 

 


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