特許 7520610 鉄道車両の床構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】鉄道車両の床構造

(51)【国際特許分類】

   B61D 17/10 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

B61D17/10

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020124143

(22)【出願日】2020-07-21

(65)【公開番号】P2022020900

(43)【公開日】2022-02-02

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000163372

【氏名又は名称】近畿車輌株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】寺村 弘

(72)【発明者】

【氏名】隅川 倫成

(72)【発明者】

【氏名】新田 真一

(72)【発明者】

【氏名】清水 滉平

【審査官】大宮 功次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２１３６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１６１２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０２５９２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第３５７３６９３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１１－１９６０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６１９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公告第００３７０６０４（ＧＢ，Ａ）

【文献】韓国登録実用新案第２０－０３１９７５６（ＫＲ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｄ １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の床構造であって、
金属製の基板と、
前記基板上に形成され、複数のコルクチップと前記複数のコルクチップを繋ぐバインダーとを含んでなり、空隙率が５％以上５０％以下の範囲である弾性層と、
前記弾性層上に形成され、少なくとも一部が前記弾性層の空隙に入り込んだ目止め層と、
前記目止め層上に形成され、前記目止め層とは組成が異なる材料からなる不陸調整層とを備えており、
前記弾性層の前記基板の最上部上における厚みが５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲であり、
前記目止め層は、厚み方向において、その半分以上が前記弾性層の上層部に入り込みつつ、上面が前記弾性層よりも上方に位置していることを特徴とする鉄道車両の床構造。

【請求項2】

前記基板は、
一方向に沿って延在し、前記一方向と直交する方向に互いに離隔して配列された複数の底板部と、
前記一方向に沿って延在し、前記底板部から上方に離隔した位置に配置された上板部と、
上端が前記上板部の前記直交する方向の両端部と繋がり、下端が互いに異なる前記底板部と繋がる一対の側板部とを有する金属製の波板であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の床構造。

【請求項3】

前記基板は、
金属製のダブルスキン基板であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の床構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の床構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から鉄道車両の床構造に用いられる弾性層として、複数のゴムチップに膨張性黒鉛粉末及びバインダーを混合して一体化されたゴムチップ成形体（弾性層）が知られている（特許文献１参照）。このゴムチップ成形体においては、膨張性黒鉛粉末が混合されていることで、極難燃性が実現されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３５７３６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載のゴムチップ成形体においては、チップとしてゴムチップのみを含んで構成されているため、ゴムチップ成形体の重量が大きくなる。このため、鉄道車両自体の重量が増加する問題がある。

【0005】

そこで、本発明の目的は、弾性層を軽量化することが可能な鉄道車両の床構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の鉄道車両の床構造は、鉄道車両の床構造であって、金属製の基板と、前記基板上に形成され、複数のコルクチップと前記複数のコルクチップを繋ぐバインダーとを含んでなり、空隙率が５％以上５０％以下の範囲である弾性層と、前記弾性層上に形成され、少なくとも一部が前記弾性層の空隙に入り込んだ目止め層と、前記目止め層上に形成され、前記目止め層とは組成が異なる材料からなる不陸調整層とを備えており、前記弾性層の前記基板の最上部上における厚みが５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲であり、前記目止め層は、厚み方向において、その半分以上が前記弾性層の上層部に入り込みつつ、上面が前記弾性層よりも上方に位置している。

【0007】

これによると、弾性層を構成する材料として複数のコルクチップが含まれているため、チップとしてゴムチップのみを採用するものに比して、弾性層を軽量化することが可能となる。また、弾性層を構成するためのチップとしてコルクチップを採用することで、弾性層での固体伝播音を効果的に低減させることが可能となる。また、弾性層の難燃性及び断熱性が向上する。また、弾性層の重量の増加を抑制しつつ床下からの振動を効果的に減衰することができる。

【0008】

本発明において、前記基板は、一方向に沿って延在し、前記一方向と直交する方向に互いに離隔して配列された複数の底板部と、前記一方向に沿って延在し、前記底板部から上方に離隔した位置に配置された上板部と、上端が前記上板部の前記直交する方向の両端部と繋がり、下端が互いに異なる前記底板部と繋がる一対の側板部とを有する金属製の波板であることが好ましい。これにより、床構造の金属製の基板に波板を採用することが可能となる。

【0009】

また、本発明において、前記基板は、金属製のダブルスキン基板であることが好ましい。これにより、床構造の金属製の基板にダブルスキン基板を採用することが可能となる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の鉄道車両の床構造によると、弾性層を構成する材料として複数のコルクチップが含まれているため、チップとしてゴムチップのみを採用するものに比して、弾性層を軽量化することが可能となる。また、弾性層を構成するためのチップとしてコルクチップを採用することで、弾性層での固体伝播音を効果的に低減させることが可能となる。また、弾性層の難燃性及び断熱性が向上する。また、弾性層の重量の増加を抑制しつつ床下からの振動を効果的に減衰することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る鉄道車両の縦断面図である。

【図2】図１に示す床構造の要部拡大図である。

【図3】本発明の変形例に係る鉄道車両の床構造の要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態である鉄道車両１の床構造１０について、図１を参照しつつ以下に説明する。

【0013】

鉄道車両１は、図１に示すように、鉄道車両１の底部をなす台枠２０と、台枠２０上に配置された複数の横梁３０と、複数の横梁３０上に配置された床部材４０とを含み、これらによって鉄道車両１の床構造１０が構成される。台枠２０は、鉄道車両１全体を維持するとともに、その重量を車輪２１に伝達するための基礎構造である。

【0014】

複数の横梁３０は、図１に示すように、台枠２０の上面において、鉄道車両１の長手方向Ａ（図１中紙面垂直方向）に沿って互いに離隔して配置され、台枠２０に固定されている。また、横梁３０は、鉄道車両１の幅方向Ｂ（長手方向と直交する方向）に沿って延在している。

【0015】

鉄道車両１の床構造１０に含まれる床部材４０は、図２に示すように、金属製の基板５０と、弾性層６０と、修正層７０と、床敷物８０とを含む。本実施形態における基板５０は、複数の横梁３０上に固定された、金属製の波板（キーストンプレート）である。より詳細には、基板５０は、複数の底板部５１と、複数の上板部５２と、上端が上板部５２の幅方向Ｂの両端部と繋がる複数対の側板部５３とを有する。複数の底板部５１は、長手方向Ａに延出し、幅方向Ｂに互いに離隔して配置された状態で、複数の横梁３０に固定されている。

【0016】

複数の上板部５２は、図２に示すように、長手方向Ａに延出し、底板部５１から上方に離隔した位置において幅方向Ｂに互いに離隔して配置されている。また、複数の上板部５２は、底板部５１に対して幅方向Ｂにずれて配置されている。各対の側板部５３は、その下端が互いに異なる底板部５１と繋がっている。つまり、上板部５２の左端部に繋がった側板部５３は、当該上板部５２よりも左側にずれた底板部５１の右端部に繋がっており、上板部５２の右端部に繋がった側板部５３は、当該上板部５２よりも右側にずれた底板部５１の左端部に繋がっている。

【0017】

弾性層６０は、基板５０の上面に塗り込まれて形成されている。より詳細には、弾性層６０は、底板部５１とこれに隣接する一対の側板部５３とによって囲まれた凹部内に充填しつつ、上板部５２の上面を被覆した弾性材料から構成されている。弾性層６０の上面６１は均らされている。基板５０上に弾性層６０が形成されることで、鉄道車両１が走行すると振動が発生し、台枠２０から上方へ伝播するが、弾性層６０が軟らかいため、床下からの振動を効率的に減衰することができる。これにより、放射音を低減することが可能となる。

【0018】

また、図２に示すように、本実施形態における弾性層６０の上板部５２上における厚さＴ１は、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲にある。厚みＴ１が５ｍｍ未満であると、床下からの振動を効果的に減衰できずに放射音が大きいままであるが、厚みＴ１が５ｍｍ以上あると、床下からの振動を効果的に減衰することができる。また、厚みＴ１が２５ｍｍを超えると、弾性層６０の重量が増加するが、厚みＴ１が２５ｍｍ以下であると、弾性層６０の重量の増加を抑制しつつ床下からの振動を効果的に減衰することができる。

【0019】

また、本実施形態における弾性層６０内には複数の空隙６８が形成されており、当該弾性層６０の空隙率は、５％以上５０％以下の範囲内である。空隙率が５％未満であると、弾性層６０の重量が増加する。一方空隙率が５％以上であると、弾性層６０の重量の増加を抑制しつつ柔らかい層を実現可能となる。空隙率が５０％を超えると、弾性層６０上に修正層７０を形成する際にその大部分が空隙６８に入り込んで修正層７０が形成しにくくなる。一方空隙率が５０％以下であると、弾性層６０上に修正層７０を形成する際に修正層７０を構成する材料が空隙６８に入り込みにくくなって修正層７０が形成しやすくなる。

【0020】

なお、空隙率は、弾性層６０の体積に占める空隙部分の体積の比率を意味し、次の式で表すことが出来る。
空隙率（％）＝｛（Ｖ－Ｗ／ρ）／Ｖ｝×１００
（上記の式中、Ｖはサンプルの体積（ｃｍ³）、Ｗはサンプルの重量（ｇ）、ρはサンプルを完全圧縮した際の比重を表す。そして、ここで、完全圧縮とは、温度１５０℃、面圧５０Ｋｇ／ｃｍ²の条件下、金型内における１時間の加熱加圧処理を意味する。）

【0021】

弾性層６０は、複数のコルクチップ６５と、これらコルクチップ６５を繋ぐバインダー６６とから構成されている。変形例として、弾性層６０は、複数のコルクチップ６５と、バインダー６６とを含んでおれば、他の材料（例えば、添加剤など）を含んで構成されていてもよい。添加剤としては、例えば、老化防止剤、充填剤、補強性充填剤、加工助剤などを採用可能である。上記の充填剤としては、珪砂および／または廃プラスチック破砕品が好適であり、また、上記の補強性充填剤としては、カーボンブラック、ホワイトカーボン等が好適である。また、弾性層６０が、コルクチップ６５とゴムチップとを混合した複数種類のチップと、これらチップを繋ぐバインダー６６とを含んでいてもよい。

【0022】

本実施形態のコルクチップ６５の材料としては、特に制限されないが、内山工業株式会社製の３号粒が採用される。また、本実施形態のコルクチップ６５の形状としては、通常の形態である粒状が採用されているが、特に制限されず、相互の絡み合いが生じ易い細長形状のものであってもよい。粒状のコルクチップ６５としては、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の小粒状チップ、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の大粒状チップなどを採用することができる。また、本実施形態のコルクチップ６５の密度は、約０．１６ｇ／ｃｍ³であり、ゴムチップに比して非常に密度が小さくなっている。

【0023】

本実施形態のバインダー６６としては、１液性のウレタン樹脂から構成されているが、特に限定するものではなく、例えば、熱可塑性合成樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体、スチレン－ブタジエン共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体など）、熱硬化性合成樹脂（ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステルなど)、プレポリマー（ウレタン樹脂プレポリマー、エポキシ樹脂プレポリマー、メラミン樹脂プレポリマー、尿素樹脂プレポリマー、フェノール樹脂プレポリマー、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリルオリゴマー、多価イソシアナート、メタクリルエステルモノマー、ジアリルフタレートモノマーなど）、合成樹脂前駆体（オリゴマー、モノマーなど）などであってもよい。

【0024】

修正層７０は、図２に示すように、弾性層６０上に形成された目止め層７１と、目止め層７１上に形成された不陸調整層７２とを有する。本実施形態の目止め層７１は、２液性ウレタン樹脂（主剤として三井化学社製の「タケネートＬ」、硬化剤として三井化学社製の「タケテックＰＣ６０５０ＮＣ」）を混合して硬化させたものから構成されているが、特に限定するものではなく、例えば、２液性の常温硬化型樹脂が望ましくアクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、変性シリコン樹脂系などの樹脂から構成されていてもよい。また、目止め層７１は、弾性層６０上において硬化する前の粘度が不陸調整層７２の硬化する前の粘度よりも大きい。このため、目止め層７１を弾性層６０上に形成する際に、硬化前の目止め層７１を構成する材料（２液性ウレタン樹脂）が空隙６８を介して弾性層６０内に入り込みにくくなって、目止め層７１を弾性層６０の上部に形成することが可能となる。本実施形態の目止め層７１は、厚み方向において、その半分以上が弾性層６０の上層部に入り込んでいる。

【0025】

本実施形態の不陸調整層７２は、目止め層７１と組成が異なり、２液性ウレタン樹脂（主剤及び硬化剤として宝建材製作所社製の「ローンテックスＦ２」）を混合して硬化させたものから構成されているが、特に限定するものではなく、例えば、２液性の常温硬化型樹脂が望ましくアクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、変性シリコン樹脂系などの樹脂から構成されていてもよい。また、不陸調整層７２は、硬化する前の粘度が非常に小さく、目止め層７１上に流し込むことで上面が平滑な面となる。

【0026】

床敷物８０は、不陸調整層７２上に形成されている。本実施形態における床敷物８０は、塩化ビニル系の材質からなるが、特に限定するものではなく、例えば、ゴム系、ウレタン樹脂系、オレフィン系などの床敷物や絨毯、石英成形板などであってもよい。なお、床敷物８０は、その上面が鉄道車両１の客室内の床面として露出している。

【0027】

続いて、鉄道車両１の床構造１０に含まれる床部材４０の製造方法は、まず、基板５０を準備し、基板５０を複数の横梁３０上に配置する。その後、基板５０と底板部５１と横梁３０とを溶接などで固定する。この後、基板５０の上面には弾性層６０と基板５０との密着性を高めるためのプライマ処理が行われる。

【0028】

次に、基板５０のプライマ処理が行われた上面に、弾性層６０の硬化前の構成材料（複数のコルクチップ６５とバインダー６６とを混合した材料）を塗り込む。そして、当該材料が硬化することで弾性層６０が形成される。

【0029】

次に、弾性層６０の上面６１に目止め層７１を構成する材料（２液性ウレタン樹脂を混合したもの）を塗り込む。このとき、目止め層７１の構成材料の一部が弾性層６０の上部にある空隙６８に入り込むが、弾性層６０の空隙率が５％以上５０％以下の範囲となるように、その粘度や塗布量が調整されている。目止め層７１の硬化後に、目止め層７１の上面に不陸調整層７２を構成する材料（目止め層７１と組成が異なる２液性ウレタン樹脂を混合したもの）を流し込む。当該材料は、非常に粘度が小さく流動性がよいため、硬化したときにはその上面が平滑な面となる。また、修正層７０の上面には、床敷物８０と修正層７０との密着性を高めるためのプライマ処理が行われる。このような修正層７０によって、弾性層６０の上面６１の凹凸が吸収される。そして、修正層７０の上面が平滑な面であるため、床敷物８０を貼り付けやすくなる。

【0030】

次に、修正層７０のプライマ処理が行われた上面に、床敷物８０を配置し、接着する。こうして、床部材４０が製造され、鉄道車両１の床構造１０が完成する。

【0031】

以上に述べたように、本実施形態の鉄道車両１の床構造１０によると、弾性層６０を構成する材料のチップとして複数のコルクチップ６５のみが含まれているため、ゴムチップを採用するものに比して、弾性層６０を軽量化することが可能となる。なお、チップとしてゴムチップとコルクチップの両方を含んでいる場合は、ゴムチップのみを採用するものに比して、弾性層６０を軽量化することが可能となる。

【0032】

また、コルクチップ６５は、１ｃｍ³当たり約４０００万個のセル（細胞）が存在する。このため、弾性層６０を構成するためのチップとしてコルクチップ６５を採用することで、弾性層６０での固体伝播音を効果的に低減させることが可能となる。また、コルク自体は、天然の難燃剤である。コルクのセル中には空気が存在するため、コルクは優れた熱絶縁体となる。これらより、弾性層６０の難燃性及び断熱性が向上する。また、コルクチップは、植物由来原料であることから、環境に対してカーボンニュートラルである。

【0033】

また、基板５０が、金属製の波板（キーストンプレート）で構成されている。これにより、床構造１０の基板５０に波板を採用することが可能となる。

【0034】

上述の実施形態における基板５０には、波板（キーストンプレート）が採用されていたが、図３に示すようなダブルスキン基板を採用することも可能である。本変形例における鉄道車両の床構造２１０は、図３に示すように、金属製のダブルスキン基板２５０と、弾性層２６０と、上述の修正層７０、床敷物８０とを有する床部材２４０を含む。

【0035】

本変形例のダブルスキン基板２５０は、アルミ合金を含むアルミ系材料で形成した押出形材である公知のアルミダブルスキン基板である。このダブルスキン基板２５０も、上述の基板５０と同様に、複数の横梁３０上に配置され、溶接などで横梁３０に固定される。ダブルスキン基板２５０は、図３に示すように、長手方向Ａに沿って延在する略三角柱状の中空部２５１が幅方向Ｂに複数並んで配置されるように構成されたものである。本実施形態の中空部２５１は、ダブルスキン基板２５０のトラス形態のリブ２５２間に構成されるが、種々のリブの配置によって形成されてもよい。

【0036】

弾性層２６０は、ダブルスキン基板２５０の上面２５３に塗り込まれて形成されている。より詳細には、弾性層２６０は、ダブルスキン基板２５０の上面２５３を被覆するとともに、弾性層２６０の上面２６１が均らされた弾性材料から構成されている。このようにダブルスキン基板２５０上に弾性層２６０が形成されることで、上述の弾性層６０と同様に、床下からの振動を効率的に減衰することができる。これにより、放射音を低減することが可能となる。

【0037】

また、本変形例における弾性層２６０の上面２５３上における厚さＴ２は、上述の厚みＴ１と同様の範囲である。これにより、弾性層６０と同様な効果を得ることができる。

【0038】

また、本変形例における弾性層２６０内にも複数の空隙２６８が形成されており、当該弾性層２６０の空隙率も、上述の弾性層６０と同様の範囲（５％以上５０％以下）である。これにおいても、弾性層６０と同様な効果を得ることができる。また、弾性層２６０も、複数のコルクチップ２６５と、これらコルクチップ２６５を繋ぐバインダー２６６とから構成されている。そして、弾性層２６０上には、上述の修正層７０と床敷物８０が順に積層されている。

【0039】

本変形例における床構造２１０に含まれる床部材２４０の製造方法も、まず、ダブルスキン基板２５０を準備し、ダブルスキン基板２５０を複数の横梁３０上に配置する。その後、ダブルスキン基板２５０と横梁３０とを溶接などで固定する。この後、ダブルスキン基板２５０の上面２５３には弾性層２６０とダブルスキン基板２５０との密着性を高めるためのプライマ処理が行われる。

【0040】

次に、ダブルスキン基板２５０のプライマ処理が行われた上面に、弾性層２６０の硬化前の構成材料（複数のコルクチップ２６５とバインダー２６６とを混合した材料）を塗り込む。そして、当該材料が硬化することで弾性層２６０が形成される。

【0041】

この後、上述の実施形態と同様に、弾性層２６０上に修正層７０、床敷物８０を積層して、床部材２４０が製造され、鉄道車両１の床構造２１０が完成する。なお、本変形例においても、目止め層７１が、上述の弾性層６０のときと同様に、弾性層２６０の上部にある空隙２６８に入り込んで形成される。

【0042】

本変形例の床構造２１０においても、上述の実施形態と同様な部分については同じ効果を得ることができる。また、床構造２１０の金属製の基板としてダブルスキン基板を採用することが可能となる。

【0043】

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態及び変形例の目止め層７１は、その半分以上が弾性層６０，２６０に入り込んでいるが、半分以下の一部が入り込んでいるだけでもよい。また、目止め層７１は、その全体が弾性層６０，２６０内に入り込んでいてもよい。この場合、目止め層７１の厚みは弾性層６０，２６０の厚みの半分以下が好ましい。

【0044】

弾性層６０，２６０を積層する基板としては、波板（キーストンプレート）やダブルスキン基板以外の金属製の基板から構成されていてもよい。また、床構造１０，２１０が、台枠２０、横梁３０、床敷物８０を含んでいなくてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 鉄道車両
１０，２１０ 床構造
５０ 基板
５１ 底板部
５２ 上板部
５３ 側板部
６０，２６０ 弾性層
６５，２６５ コルクチップ
６６，２６６ バインダー
６８，２６８ 空隙
７１ 目止め層
７２ 不陸調整層

【図1】

【図2】

【図3】