JP2002120720A - 鉄道車両の制御装置用箱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接に伴う素材の熱変形や変質を回避し、強
度剛性に優れるとともに高い形状精度を有する箱体を高
い生産効率で安価に製造する。 【解決手段】 本発明の鉄道車両の制御装置用箱体１０
０は、天井板１や底板２、左右一対の側板３，４、およ
び各仕切板５，６，７を締結手段２０を用いて相互に締
結して製造するものであるから、溶接によって被締結部
材同士を接合する際に生じる素材の熱変形や変質を回避
して、強度剛性に優れるとともに高い形状精度を有する
箱体を高い生産効率で製造することができる。また、異
種金属同士を組み合わせることができるから、箱体１０
０の各部に要求される強度や材料特性の違いに応じて最
適な材料を組み合わせ、軽量で耐久性に優れる箱体を安
価に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両の制御装置
用箱体に関し、より詳しくは、溶接作業を不要とするこ
とにより、強度剛性および形状精度に優れるばかりでな
く、防水処理が不要であり、かつ高い生産性を有する箱
体を製造する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両の電力変換器、遮断器、
トランス類等を含む制御装置は、箱体の内部に収納され
るとともに、この箱体を車両の床下に吊り下げたり床上
に設置したりすることによって鉄道車両に搭載される。

【０００３】このような箱体は、重量計画値や客先仕様
等に応じ、鋼材やステンレス鋼若しくはアルミニウム合
金等の素材から材料を選択して製造される。

【０００４】装置箱を鋼材から製造する場合は、コス
ト、作業性、材料の溶接性等を総合的に判断し、部材同
士を電気溶接することによって組立てている。鋼材の溶
接は一見簡単で確実に見えるが、溶接部分の内部を目視
によって検査することができない難点がある。また、溶
接部分の検査は浸透探傷試験、超音波探傷試験、放射線
透過試験等によって行うことができるが、いずれも大掛
かりな試験である上、試験担当者や試験設備等が限定さ
れる。さらに異種金属同士を溶接できないことに加え、
溶接して装置箱が完成した後でないと塗装ができない等
の様々な不都合を有している。

【０００５】装置箱をステンレス鋼、特に一般的な１８
−８ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）から製造する場合
は、溶接時に７００〜８００℃に加熱された部分に炭化
物が析出して粒間割れや粒間腐食が起きる。また、装置
箱を鋼材から製造する場合と同様な不都合がある。

【０００６】装置箱をアルミニウム合金から製造する場
合も、異種金属溶接ができない、溶接検査に非破壊検査
が必要である、試験担当者および試験設備が限定される
等の不都合がある。また、鋼材と比較して約３倍も熱が
逃げやすい、局部加熱がややむずかしい、溶融温度が低
いので溶け落ちし易い、膨張係数が約２倍である、凝固
収縮率が約１．５倍である等の材料特性を前提としつ
つ、装置箱の軽量化を実現するためにアルミ合金製の部
材同士を電気溶接（ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接）すること
によって製造している。

【０００７】アルミニウム合金を電気溶接すると、溶接
によるひずみが生じるばかりでなく、合金によっては凝
固するときに割れが発生する。また、溶融時に水素等の
ガスを吸収し易く、結果的に溶接部分の内部にブローホ
ール（気孔）を生じたり、合金によっては加熱によって
母材が弱く割れ易くなったりする等の多くの不都合があ
る。また、このアルミニウム合金製の部材同士を溶接す
ることによって生じたひずみや反り等を矯正するため
に、装置箱の組み立てに要する時間に相当する時間を費
やしている。矯正には機械的な方法や加熱等の方法があ
るが、材料特性や強度の変化、作業時間、設備等を総合
的に判断すると良い結果には結びついていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、溶接によっ
て製造される従来の鉄道車両の制御装置用箱体において
は、電気溶接に伴って生じるひずみ、反り、母材割れ、
母材軟化、溶接衰弱等の不都合を最小化し若しくは解消
することについては考慮されておらず、溶接量の最小
化、特殊な後処理、アルミニウムの押出成型材の併用、
矯正治工具の使用、部材の局部的な加熱熱急冷等の一般
的な改善に止まっており、装置箱のひずみ、寸法精度、
作業工数の増大、材料の強度低下、試験検査が必要等の
多大な不都合を有している。

【０００９】そこで本発明の目的は、上述した従来技術
が有する問題点を解消し、 （１）特殊な締結手段を用いることにより溶接による接
合を不要とし、溶接に伴って母材および溶接部分に生じ
る悪影響や、歪みおよび反りを無くすとともに、溶接部
分の内部検査や、変形の矯正作業、特殊な後処理等を不
要とし、安価で箱体の強度および寸法精度に優れるとと
もに製造性を高めた鉄道車両の制御装置用箱体。 （２）特殊な締結手段を用いて締結する部材間に防水シ
ール剤を塗布し若しくは防水パッキン材を挟装すること
により、接合面に防水効果を持たせ、装置箱が完成した
後におけるシール作業を不要とし、防水性、製造性の高
めた鉄道車両の制御装置用箱体。を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の手段は、複数の被締結部材同士を相互に締
結して製造される、鉄道車両の制御装置を収納するため
の箱体であって、前記被締結部材同士が互いに当接する
部分に貫設した貫通孔内に挿通されて前記被締結部材同
士を相互に締結する第１の締結手段は、前記貫通孔内に
一方の側から挿通されると前記被締結部材の挿通方向前
側の表面に当接する鍔部をその挿通方向後端に有すると
ともに、互いに平行に円周方向に延びる多数の係合凸条
をその外周面に有する第１の軸部材と、前記貫通孔内に
挿通された前記第１の軸部材に嵌装された後に塑性変形
しつつ縮径させられると、前記係合凸条と係合して前記
第１の軸部材に対して軸線方向に相対変位不能に係止さ
れる環状部材と、を備える。そして、第１の軸部材を挿
通方向前方に引っ張りつつ前記環状部材を前記被締結部
材の挿通方向後側の表面に押圧しているときに前記環状
部材を縮径させると、前記鍔部と前記環状部材とが前記
被締結部材同士を挟持して締結することを特徴とする。

【００１１】すなわち、請求項１に記載の鉄道車両の制
御装置用箱体は、第１の締結手段を用いて複数の被締結
部材同士を相互に締結することにより製造するものであ
るから、溶接によって被締結部材を接合する際に生じる
素材の変形や変質を回避して、強度剛性に優れるととも
に高い形状精度を有する箱体を製造できる。また、第１
の締結手段は、被締結部材同士を相互に締結する締結強
度を第１の軸部材の軸力および剪断力によって発生させ
る構造であるから、第１の軸部材の外径および材質を適
宜選択することにより、必要とする締結強度を容易に達
成することができる。また、第１の軸部材の外周面に突
設した多数の係合凸条によって環状部材を係止する構造
であるから、相互に締結する被締結部材同士の厚みに作
用されず、被締結部材同士を相互に締結する作業を迅速
かつ容易に行うことができる。また、環状部材を塑性変
形させて縮径させることにより第１の軸部材に嵌着する
構造であるから、一般的なボルトのように締結後に弛み
が生じることもない。なお、第１の軸部材が環状部材か
らはみ出した部分は適宜切断するとともに、保護キャッ
プ等を被せて保護することができる。

【００１２】請求項２に記載の手段は、請求項１に記載
の鉄道車両の制御装置用箱体において、前記被締結部材
同士が互いに当接する部分に貫設した貫通孔内に装着さ
れて前記被締結部材同士を相互に締結する第２の締結手
段が、前記貫通孔内に挿通される部分の挿通方向前端に
大径部が形成された第２の軸部材と、前記第２の軸部材
と共に前記貫通孔内に挿通されると前記被締結部材の挿
通方向前側の表面に当接する鍔部をその挿通方向後端に
有する、前記第２の軸部材の外周面に嵌装された第１の
筒状部材と、を備える。そして、前記第２の軸部材およ
び前記第１の筒状部材は、一体に前記貫通孔内に挿通し
た後、前記第１の筒状部材の鍔部を前記被締結部材の挿
通方向前側の表面に押圧しつつ前記第２の軸部材を前記
挿通方向後方に引っ張ると、前記第２の軸部材の大径部
と係合して軸線方向に圧縮される前記第１の筒状部材が
座屈してその軸線方向中央部が半径方向外側に膨出し、
この膨出部分と前記第１の筒状部材の鍔部とが前記被締
結部材同士を挟持して相互に締結することを特徴とす
る。

【００１３】すなわち第２の締結手段は、被締結部材同
士を相互に締結する締結強度を、第１の筒状部材の軸力
と第１の筒状部材および第２の軸部材の剪断力によって
発生させる構造であるから、第１の筒状部材および第２
の軸部材の寸法および材質を適宜選択することにより必
要とする締結強度を容易に達成することができる。ま
た、第１の筒状部材の軸線方向中央部を半径方向外側に
膨出させる構造であるから、この膨出部分にも圧縮力を
作用させることができ、第１の筒状部材の鍔部と膨出部
とにより被締結部材同士を堅固に挟持しつつ締結するこ
とができる。

【００１４】請求項３に記載の手段は、請求項１または
２に記載の鉄道車両の制御装置用箱体において、前記被
締結部材同士が互いに当接する部分に貫設した貫通孔内
に装着されて前記被締結部材同士を相互に締結する第３
の締結手段が、前記貫通孔に挿通される部分の挿通方向
前端に大径部が形成された第３の軸部材と、前記第３の
軸部材と共に前記貫通孔内に挿通されると前記被締結部
材の挿通方向前側の表面に当接する鍔部をその挿通方向
後端に有する、前記第３の軸部材の外周面に嵌装された
第２の筒状部材と、を備える。そして、前記第３の軸部
材および前記第２の筒状部材は、一体に前記貫通孔内に
挿通した後、前記第２の筒状部材の鍔部を前記被締結部
材の挿通方向前側の表面に押圧しつつ前記第３の軸部材
を前記挿通方向後方に引っ張ると、前記第３の軸部材の
大径部と係合して軸線方向に圧縮される前記第２の筒状
部材の軸線方向前端が半径方向外側に膨出し、この膨出
部分と前記第２の筒状部材の鍔部とが前記被締結部材同
士を挟持して相互に締結するとともに、前記第３の軸部
材は、前記第２の筒状部材の軸線方向前端を半径方向外
側に膨出させた後、前記挿通方向後方への引っ張り力に
より前記大径部の基端部分で破断することを特徴とす
る。

【００１５】すなわち第３の締結手段は、被締結部材同
士を相互に締結する締結強度を第２の筒状部材の軸力お
よび剪断力によって発生させる構造であるから、第２の
筒状部材の肉厚および材質を適宜選択することにより、
必要とする締結強度を容易に達成することができる。ま
た、第２の筒状部材の先端を半径方向外側に膨出させる
構造であるから、被締結部材同士を挟持して締結する力
は上述した第１および第２の締結手段ほど高くはなく、
例えば蓋体を箱体に固定するために好適に用いることが
できる。また、第３の軸部材は、締結作業を完了すると
きに引張り力によって大径部の基端部分から破断する構
造であるから、締結完了後に第３の軸部材を切断する作
業が不要である。

【００１６】請求項４に記載の手段は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、被締結部材を板材とするとともに、一方の板材の先
端を折り曲げて形成したフランジ部の表面に他方の板材
を密着させた状態で両者を相互に締結することを特徴と
する。すなわち、板材の先端を折り曲げてフランジを立
設することにより、板材の形状を凍結して高い精度の箱
体を製造できるばかりでなく、一方の板材に作用する面
内引張り力を締結手段を構成する軸部材に張力として作
用させて高い締結強度を維持することができ、さらには
互いに締結される板材同士の接触面積を大きくして防水
処理を容易に行うことができる。

【００１７】請求項５に記載の手段は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、箱体を鉄道車両の車体に支持する支持部材が、第１
の締結手段によって相互に締結される複数の板材を組み
合わせて形成されるとともに、第１の締結手段によって
箱体に固定されることを特徴とする。すなわち、支持部
材の組立および箱体への固定を第１の締結手段を用いて
行うので、一切の溶接作業を不要とすることができる。

【００１８】請求項６に記載の手段は、請求項５に記載
の鉄道車両の制御装置用箱体において、支持部材を箱体
に締結する複数の第１の締結手段を等ピッチで対称に配
設することを特徴とする。これにより、箱体に作用する
前後左右の２方向の衝撃荷重および振動荷重に対し、第
１の締結手段による継手効率が等しくなるので、箱体に
対する支持部材の荷重の方向性を問わない固定が可能と
なる。

【００１９】請求項７に記載の手段は、請求項１乃至６
のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、被締結部材を相互に締結する部分を、必要とする締
結強度に応じ、第１乃至第３の締結手段のいずれかを用
いて相互に締結されることを特徴とする。すなわち、車
両に搭載した箱体には過酷な振動や衝撃が作用するた
め、被締結部材を相互に締結する部分には高い締結強度
が求められる。しかしながら、箱体の全ての締結部位に
おいて最も高い締結強度を有する第１の締結手段を用い
たのでは、質量の増加やコストアップにつながる。そこ
で、求められる締結強度に応じて締結手段を使い分け、
締結する部材と締結手段との組み合わせの最適化を図
る。具体的には、最も高い締結強度を必要とする部分に
は第１の締結手段を、低い締結強度で良いところには第
３の締結手段を、それ以外にの部分には第２の締結手段
を用いる。

【００２０】請求項８に記載の手段は、請求項１乃至７
のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、相互に締結する被締結部材の少なくとも一方の表面
に防水シール剤を塗布してから被締結部材同士を相互に
締結することを特徴とする。これにより、箱体を製造す
る工程の途中で防水加工が可能となるから、箱体の生産
効率を大幅に高めることができる。なお、箱体に自然乾
燥の塗装を施す場合には常温硬化型の防水シール剤を用
いるが、箱体に焼付塗装を施す場合には熱硬化型の防水
シール剤を用いる。

【００２１】請求項９に記載の手段は、請求項１乃至８
のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、相互に締結される被締結部材によって防水パッキン
部材を挟持することを特徴とする。これにより、箱体を
製造する工程の途中で防水加工が可能となるから、箱体
の生産効率を大幅に高めることができる。なお、箱体に
焼付塗装を施す場合には、塗装の焼付温度に耐え得る材
料特性を有した防水パッキン部材を用いる。

【００２２】請求項１０に記載の手段は、請求項１乃至
９のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体におい
て、被締結部材を相互に締結する前に塗装することを特
徴とする。すなわち、本発明においては溶接作業が不要
なため、被締結部材を相互に締結する前に被締結部材を
個別に塗装することができる。これにより、箱体を完全
に完成させた後に塗装するのではなく、中間組立状態に
おいて塗装することができるから、製造する箱体の全体
の大きさや、質量、内部の複雑度合い、組立作業性等を
総合的に判断し、組み立て作業や配線作業、その他の作
業の順序を最適に組み合わせることにより、箱体を製造
効率を大幅に高めることができる。

【００２３】例えば、本発明の箱体の製造は以下のよう
に行われる。 （１）組立用装置反転治具に箱体の幹となる上板をセッ
トする。 （２）装置内部の仕切板、小形部材を第１の締結手段お
よび第２の締結手段を用いて上板に締結する。このと
き、防水シール剤若しくは防水パッキンを用いた防水加
工を同時に施す。 （３）装置外に配線する主回路線、制御回路線等を上板
内部側に敷設する、 （４）装置内部に内蔵される小形ユニット等を設置し、
配線する。 （５）両側板を第１の締結手段を用いて上板に締結す
る。このとき、防水シール剤若しくは防水パッキンを用
いた防水加工も同時に施す。 （６）底板を第１の締結手段を用いて上板に締結する。
このとき、防水シール剤若しくは防水パッキンを用いた
防水加工も同時に施す。 （７）組立用装置反転治具を１８０度回転させ、箱体を
車両搭載時と同じ状態にする。 （８）電力変換器、電子制御ユニット等の装置を箱体に
組み込んで完成する。

【００２４】請求項１１に記載の手段は、請求項１乃至
１０のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体にお
いて、被締結部材をアルミニウム合金材から製造するこ
とを特徴とする。すなわち、本発明の箱体は溶接による
接合を用いないので、アルミニウム合金、耐食アルミニ
ウム合金、高力アルミニウム合金、耐熱アルミニウム合
金等を必要とする強度機能別に使い分け、今まで不可能
であった異種金属（溶接不適合材料）同士を組み合わせ
ることにより箱体を製造することができる。

【００２５】請求項１２に記載の手段は、請求項１乃至
１０のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体にお
いて、被締結部材を、その使用部位に応じてアルミニウ
ム合金材、鋼材、若しくはステンレス材から製造するこ
とを特徴とする。すなわち、本発明の箱体は溶接による
接合を用いないので、アルミニウム合金材、鋼材、若し
くはステンレス材等、今まで不可能であった異種金属
（溶接不適合材料）同士を組み合わせることにより箱体
を製造することができる。

【００２６】請求項１３に記載の手段は、請求項１乃至
１２のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体にお
いて、被締結部材同士を相互に締結する部分の一部を溶
接によって接合することを特徴とする。すなわち、第１
〜第３の締結手段を用いた締結の長所を最大限に活用し
ながらも、溶接による接合を併用することにより、箱体
の製造効率をより一層高めることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鉄道車両の制
御装置用箱体の各実施形態を、図１乃至図１５を参照し
て詳細に説明する。なお、以下の説明においては、前述
した従来技術と同一の部分に同一の符号を用いてその説
明を省略するとともに、鉛直方向を上下方向、収納する
制御装置を出し入れする方向を前後方向、水平でかつ前
後方向に対して垂直な方向を左右方向と言う。

【００２８】まず最初に図１及び図２を参照すると、本
実施形態の鉄道車両の制御装置用箱体１００はアルミニ
ウム合金製の板材（被締結部材）を組み合わせて製造し
たもので、天井板１と底板２および左右一対の側板３，
４を相互に締結することにより箱状に成形されている。
また、天井板１と底板２との間には中央仕切板５が介装
されるとともに、この中央仕切板５と左右一対の側板
３，４との間には左右の仕切板６，７が介装され、この
箱体１００の全体強度を高めている。さらに、左右一対
の側板３，４や中央仕切板５等に締結されるブラケット
８，９により、鉄道車両の制御装置を構成する電力変換
器１０等が箱体１００の各収納部１１内に装着される。

【００２９】天井板１や底板２、左右一対の側板３，
４、中央仕切板５および左右の仕切板６，７等の各板材
同士を相互に締結する部分には、一方の板材の先端を折
り曲げて形成したフランジがそれぞれ形成され、これら
のフランジの表面に他方の板材を密着させた状態で両者
を相互に締結するようになっている。

【００３０】すなわち、左右一対の側板３，４の上端に
は、天井板１との締結のためにフランジ３ａ，４ａがそ
れぞれ立設されている。また、中央仕切板５には、天井
板１および底板２との締結のためにフランジ５ａ，５ｂ
がそれぞれ立設されている。さらに左右の仕切板６，７
には、天井板１と底板２および左右一対の側板３，４と
の締結のためにフランジ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄおよび
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ立設されている。

【００３１】天井板１や底板２、左右一対の側板３，
４、中央仕切板５および左右の仕切板６，７等の各板材
同士が互いに当接する部分には、後述する第１の締結手
段２０を挿通するための貫通孔が位置を合わせてそれぞ
れ貫設されている。そして、各板材同士を位置合わせし
た後、各貫通孔内に第１の締結手段２０を挿通させて各
板材同士を相互に締結することにより、図１に示した箱
体１００を完成させることができる。

【００３２】第１の締結手段２０は、図３（ａ）に示し
たように、互いに位置合わせされた例えば天井板１の貫
通孔１ｃおよび中央仕切板５のフランジ５ａの貫通孔５
ｃ内に挿通される第１の軸部材２１と、この第１の軸部
材２１に嵌装される環状部材２２とを備えている。

【００３３】第１の軸部材２１は、硬鋼材料から製造さ
れた外径が１０ミリメートル程度の部材で、その軸部分
２１ａの挿通方向後端（図示左端）に大径の鍔部２１ｂ
を有するとともに、互いに平行に円周方向に延びる多数
の係合凸条２１ｃを軸部分２１ａの外周面に有してい
る。この係合凸条２１ｃは、一般的なボルトのねじ山の
ように軸部分２１ａの軸線に対して傾斜して螺旋状に延
びるものではなく、一つ一つが独立して軸部分２１ａの
軸線に対して垂直に延びている。

【００３４】環状部材２２は、第１の軸部材２１の材質
より軟らかい軟鋼材料から製造された部材で、その中心
孔２２ａの内径は係合凸条２１ｃの外径よりも０．３〜
０．４ミリメートルだけ大きく設定されている。また、
一般的なナットとは異なり、中心孔２２ａの内壁面は平
滑である。

【００３５】第１の締結手段２０を用いて天井板１と中
央仕切板５とを締結する際には、第１の軸部材２１を天
井板１の貫通孔１ｃと中央仕切板５の貫通孔５ｃ内に挿
通させた後、第１の軸部材２１に環状部材２２を嵌装す
る。次いで、図３（ｂ）に示したように工具Ｔを用い
て、第１の軸部材２１を矢印Ａで示すように挿通方向前
方（図示右側）に引張りつつ、環状部材２２を矢印Ｂで
示すように天井板１の挿通方向後側の表面１ｄに押圧す
る。その後、工具Ｔを用いて環状部材２２を塑性変形さ
せつつ縮径させると、環状部材２２が第１の軸部材２１
を抱着して係合凸条２１ｃと係合し、軸線方向に相対変
位不能に固定される。すると、第１の軸部材２１には引
張り方向の軸力が作用しているので、天井板１と中央仕
切板５は、第１の軸部材２１の鍔部２１ｂと環状部材２
２とにより挟持されて堅固に締結される。そして、図３
（ｃ）に示したように、第１の軸部材２１が環状部材２
２からはみ出した部分を切断した後、図示されない保護
キャップを被せる。

【００３６】このとき第１の締結手段２０は、天井板１
と中央仕切板５を相互に締結する締結強度を第１の軸部
材２１の軸力および剪断力によって発生させる構造であ
るから、第１の軸部材２１の外径および材質を適宜選択
することにより、必要とする締結強度を容易に達成する
ことができる。また、第１の軸部材２１の外周面に突設
した多数の係合凸条２１ｃによって環状部材２２を係止
する構造であるから、天井板１および中央仕切板５の厚
みに作用されず、両者を相互に締結する作業を迅速かつ
容易に行うことができる。また、環状部材２２を塑性変
形させて縮径させることにより第１の軸部材２１に嵌着
する構造であるから、一般的なボルトのように締結後に
弛みが生じることもない。

【００３７】次に図４を参照し、本実施形態の箱体１０
０の製造に用いる第２の締結手段３０について説明す
る。

【００３８】図４（ａ）に示した第２の締結手段３０
は、上述した第１の締結手段２０を用いる締結部位より
は要求される締結強度が低い締結部位に用いられるもの
で、互いに位置合わせされた一方の板材Ｘの貫通孔Ｘａ
および他方の板材Ｙの貫通孔Ｙａ内に挿通される第２の
軸部材３１と、この第２の軸部材３１の外周面に嵌装さ
れた第１の筒状部材３２とを備えている。

【００３９】第２の軸部材３１は、アルミ合金材料から
製造された外径が６ミリメートル程度の部材で、その軸
部分３１ａの挿通方向先端（図示左端）には大径部３１
ｂが形成されている。また、第１の筒状部材３２が嵌装
されている部分には、軸部分３１ａに負荷される引張り
力によって破断する小径部３１ｃが形成されている。さ
らに、軸部分３１ａの挿通方向後方（図示右側）の外周
面には、軸部分３１ａに引っ張り力を作用させるための
工具Ｔが係合するねじ山状の工具保持部３１ｄが形成さ
れている。

【００４０】第１の筒状部材３２は、アルミ合金材料か
ら製造された肉厚が３ミリメートル程度の円筒部材で、
その円筒部分３２ａの挿通方向後端（図示右端）には貫
通孔Ｘａ，Ｙａ内に挿通されると他方の板材Ｙの表面Ｙ
ｂに当接する鍔部３２ｂが形成されている。

【００４１】この第２の締結手段３０を用いて板材Ｘと
板材Ｙとを締結する際には、板材Ｘの貫通孔Ｘａおよび
他方の板材Ｙの貫通孔Ｙａ内に、第２の軸部材３１の先
端部分と第１の筒状部材３２とを一体に挿通する。次い
で図４（ｂ）に示したように、工具Ｔを用いて、矢印Ａ
で示すように第１の筒状部材３２を他方の板材Ｘの表面
Ｘｂに押圧しつつ、第２の軸部材３１を挿通方向後方
（図示右側）に引っ張る。すると、第２の軸部材３１の
大径部３１ｂが第１の筒状部材３２の先端に係合し、そ
の筒状部分３２ａを軸線方向に圧縮する。軸線方向の圧
縮力が大きくなると筒状部分３２ａは座屈し、その軸線
方向中央部が半径方向外側に膨出する。膨出部分３２ｃ
にも軸線方向の圧縮力が作用するので、膨出部分３２ｃ
は他方の板材Ｙの表面Ｙｂに密着する。これにより、一
対の板材Ｘ，Ｙは膨出部分３２ｃと鍔部３２ｂとにより
軸線方向に挟持されて相互に締結される。そして、第２
の軸部材３２に作用する引張力が所定の値を超えると、
図４（ｃ）に示したように軸部分３１ａの小径部３１ｃ
が破断する。なお小径部３１ｃは、鍔部３２ｂの近傍で
破断し、両板材Ｘ，Ｙの貫通孔Ｘａ，Ｙａの内側には軸
部分３１ａが残存するようになっている。

【００４２】このとき第２の締結手段３０は、両板材
Ｘ，Ｙを相互に締結する締結強度を、第１の筒状部材３
２の軸力と第１の筒状部材３２および第２の軸部材３１
の剪断力によって発生させる構造であるから、第１の筒
状部材３２および第２の軸部材３１の寸法および材質を
適宜選択することにより、必要とする締結強度を容易に
達成することができる。また、第１の筒状部材３２の筒
状部分３２ａの軸線方向中央部を半径方向外側に膨出さ
せる構造であるから、この膨出部分３２ｃにも軸線方向
の圧縮力を作用させることができ、第１の筒状部材３２
の鍔部３２ｂと膨出部３２ｃとにより両板材Ｘ，Ｙを堅
固に挟持しつつ締結することができる。また、第２の軸
部材３１と第１の筒状部材３２とが一体に組み付けられ
ていることに加えて、両板材Ｘ，Ｙの一方の側のみにお
いて作業することができるから、両板材Ｘ，Ｙを締結す
る作業を容易に行うことができる。

【００４３】次に図５を参照し、本実施形態の箱体１０
０の製造に用いる第３の締結手段４０について説明す
る。

【００４４】図５（ａ）に示した第３の締結手段４０
は、上述した第２の締結手段３０を用いる締結部位より
要求される締結強度がさらに低い締結部位に用いられる
もので、例えば天井板１の作業孔１２を閉鎖する蓋体１
３を天井板１に固定するために用いられる。そして、こ
の第３の締結手段４０は、互いに位置合わせされた天井
板１の貫通孔１ｅと蓋体１３の貫通孔１３ａ内に挿通さ
れる第３の軸部材４１と、この第３の軸部材４１の外周
面に嵌装された第２の筒状部材４２とを備えている。

【００４５】第３の軸部材４１は、アルミ合金材料から
製造された外径が３ミリメートル程度の部材で、その軸
部分４１ａの挿通方向先端（図示左端）には大径部４１
ｂが形成されている。

【００４６】第２の筒状部材４２は、アルミ合金材料か
ら製造された肉厚が１ミリメートル程度の円筒部材で、
その円筒部分４２ａの挿通方向後端（図示右端）には天
井板１および蓋体１３の貫通孔１ｅ，１３ａ内に挿通さ
れると蓋体の表面１３ｂに当接する鍔部４２ｂが形成さ
れている。

【００４７】この第３の締結手段４０を用いて天井板１
に蓋体１３を締結する際には、天井板１および蓋体１３
の貫通孔１ｅ，１３ａ内に第３の軸部材４１の先端部分
と第２の筒状部材４２とを一体に挿通する。次いで図５
（ｂ）に示したように、工具Ｔを用いて、矢印Ａで示す
ように第２の筒状部材４２を蓋体１３の表面１３ｂに押
圧しつつ、第３の軸部材４１を挿通方向後方（図示右
側）に引っ張る。すると、第３の軸部材４２の大径部４
１ｂが第２の筒状部材４２の先端に係合し、その筒状部
分４２ａを軸線方向に圧縮する。そして軸線方向の圧縮
力が大きくなると大径部４１ｂが筒状部分４２ａの先端
に入り込み、筒状部分４２ａの先端を半径方向外側に膨
出させる。これにより、天井板１および蓋体１３は膨出
部分４２ｃと鍔部４２ｂとにより軸線方向に挟持されて
相互に締結される。そして、第３の軸部材４１に作用す
る引張力が所定の値を超えると、図５（ｃ）に示したよ
うに軸部分４１ａが大径部４１ｂの基端で破断する。

【００４８】このとき第３の締結手段４０は、天井板１
および蓋体１３を相互に締結する締結強度を、第２の筒
状部材４２の軸力と剪断力によって発生させる構造であ
るから、第２の筒状部材４２の寸法および材質を適宜選
択することにより必要とする締結強度を容易に達成する
ことができる。また、第３の軸部材４１と第２の筒状部
材４２とが一体に組み付けられていることに加えて、天
井板１および蓋体１３の一方の側のみにおいて作業する
ことができるから、蓋体１３を天井板１に締結する作業
を容易に行うことができる。

【００４９】次に図６〜図９を参照し、本実施形態の箱
体１００を鉄道車両の車体に支持する支持部材５０の構
造について説明する。

【００５０】図６に示した支持部材５０は、鉄道車両の
車体に箱体１００を吊り下げた状態で支持するための吊
り板であり、鋼鈑をプレス加工した本体部分５１および
補強板５２から構成されている。

【００５１】鉄道車両の車体への取り付けに用いる取付
孔５１ａが貫設された本体部分５１の取付部５１ｂの裏
面には、補強板５２の水平部分５２ａが密着している。
また、取付部５１ｂの左右の両側縁から延設された左右
一対の側方部分５１ｃ，５１ｄの裏面には、補強板５２
の左右一対の側方部分５２ｂ，５２ｃが密着している。
さらに、補強板５２の縦壁部分５２ｄは天井板１のフラ
ンジ１ｂに密着している。

【００５２】図６〜図９に示したように、本体部分５１
と補強板５２とを第１の締結手段２０を用いて締結する
ことにより、支持部材５０は一体的に形成されている。
また、本体部分５１の固定部分５１ｅが天井板１の上面
に密着するとともに、補強板５２の縦壁部分５２ｄが天
井板１のフランジ１ｂに密着しつつ、第１の締結手段２
０によってそれぞれ天井板１に締結され固定されてい
る。

【００５３】このとき第１の締結手段２０は、前後左右
に対称となるように複数列に配設されている。これによ
り、箱体１００に作用する前後左右の２方向の衝撃荷重
および振動荷重に対して、第１の締結手段２０による継
手効率が等しくなるので、荷重の方向性を問題とする必
要なしに支持部材５０を箱体１００に固定することがで
きる。また、溶接作業を一切行うことなしに支持部材５
０を組み立てつつ箱体１００に固定できるから、支持部
材５０が熱変形することがない。これにより、支持部材
５０を箱体１００に固定した後に取付孔５１ａをドリル
加工する必要が無く、箱体１００の製造効率を高めるこ
とができる。

【００５４】次に図１０〜図１３を参照し、本実施形態
の箱体１００を鉄道車両の車体に支持する支持部材６０
の構造について説明する。

【００５５】図１０に示した支持部材６０は、鉄道車両
の車体へ取り付ける部分を天井板１の表面よりも上方に
位置させた吊り板であり、鋼鈑をプレス加工した本体部
分６１と第１の補強板６２および第２の補強板６３とか
ら構成されている。

【００５６】すなわち、鉄道車両の車体への取り付けに
用いる取付孔６１ａが貫設された本体部分６１の取付部
６１ｂの裏面には、第１の補強板６２の水平部分６２ａ
が密着している。取付部６１ｂの左右の両側縁から延設
された左右一対の側方部分６１ｃ，６１ｄの裏面には、
第１の補強板６２の左右一対の側方部分６２ｂ，６２ｃ
がそれぞれ密着している。また、第１の補強板６２の縦
壁部分６２ｄは天井板１のフランジ１ｂに密着してい
る。

【００５７】さらに、本体部分６１の左右一対の側方部
分６１ｃ，６１ｄのうち、天井板１の表面に密着する部
分の間には、第２の補強板６３が介装されている。第３
の補強板６３の固定部分６３ａは、天井板１の表面に密
着している。固定部分６３ａの左右の両側縁から上方に
延設された左右一対の側方部分６３ｂ，６３ｃは、本体
部分６１の左右一対の側方部分６１ｃ，６１ｄに密着し
ている。また、第３の補強板６３の縦壁部分６３ｄは、
第２の補強板６２の縦壁部分６２ｄに密着している。

【００５８】図１０〜図１３に示したように、本体部分
６１と第１の補強板６２および第２の補強板６３を第１
の締結手段２０を用いて相互に締結することにより、支
持部材６０が一体的に形成されている。また、第２の補
強板６３の固定部分６３ａが天井板１の上面に密着する
とともに、第１の補強板６２の縦壁部分６２ｄが天井板
１のフランジ１ｂに密着しつつ、第１の締結手段２０に
よってそれぞれ天井板１に締結され固定されている。

【００５９】このとき第１の締結手段２０は、前後左右
に対称となるように複数列に配設されている。これによ
り、箱体１００に作用する前後左右の２方向の衝撃荷重
および振動荷重に対して、第１の締結手段２０による継
手効率が等しくなるので、荷重の方向性を問題とする必
要なしに支持部材５０を箱体１００に固定することがで
きる。また、溶接作業を一切行うことなしに支持部材６
０を組み立てつつ箱体１００に固定できるから、支持部
材６０が熱変形することがない。これにより、支持部材
６０を箱体１００に固定した後に取付孔６１ａをドリル
加工する必要が無く、箱体１００の製造効率を高めるこ
とができる。

【００６０】次に、図１４および図１５を参照し、本実
施形態の箱体１００の防水構造について説明する。

【００６１】本実施形態の箱体１００においては、第１
の締結手段２０を用いて相互に締結される一対の板材の
一方の表面に防水シール剤を塗布してから、両板材を締
結する。すなわち、図１４に示したように、天井板１と
左側の側板３とを締結する際には、左側の側板３の上端
部に立設したフランジ３ａの表面に防水シール剤を塗布
した後、天井板１と左側の側板３とを一体に締結する。
これにより、箱体１００を製造する工程の途中で防水処
理を施すことが可能となるから、箱体１００の生産効率
を大幅に高めることができる。なお、箱体１００に自然
乾燥の塗装を施す場合には常温硬化型の防水シール剤を
用いるが、箱体１００に焼付塗装を施す場合には熱硬化
型の防水シール剤を用いる。

【００６２】図１５に示した変形例においては、天井板
１と左側の側板３とを締結する際に、左側の側板３の上
端部に立設したフランジ３ａと天井板１とで防水パッキ
ン８０を挟持するようにして、左側の側板３と天井板１
とを相互に締結する。これにより、箱体１００を製造す
る工程の途中で防水処理を施すことが可能となるから、
箱体１００の生産効率を大幅に高めることができる。な
お、箱体に焼付塗装を施す場合には、塗装の焼付温度に
耐え得る材料特性を有した防水パッキン部材を用いる。

【００６３】以上、本発明に係る鉄道車両の制御装置用
箱体の一実施形態ついて詳しく説明したが、本発明は上
述した実施形態によって限定されるものではなく、種々
の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上
述した実施形態においては、箱体を構成する各板材をア
ルミニウム合金製としたが、必要とされる強度に応じて
鋼鈑やステンレス鋼鈑等を用いることもできる。また、
相互に締結される部材は板材に限定されない。また、各
板材を相互に締結する部分の一部に溶接による接合を併
用することにより、箱体の生産効率をより一層高めるこ
ともできる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の鉄道車両の制御装置用箱体は、複数の被締結部材同士
を締結手段を用いて相互に締結して製造するものである
から、溶接によって被締結部材同士を接合する際に生じ
る素材の熱変形や変質を回避して、強度剛性に優れると
ともに高い形状精度を有する箱体を高い生産効率で製造
することができる。また、被締結部材として異種金属
（溶接不適合材料）同士を組み合わせることができるか
ら、箱体の各部に要求される強度や材料特性の違いに応
じて最適な材料を組み合わせ、軽量で耐久性に優れる箱
体を安価に製造することができる。また、被締結部材を
塗装した後に締結手段を用いて相互に締結することが可
能となるから、箱体の各組立工程を任意に組み合わせる
ことにより、箱体の組み立て性や作業性を改善し、箱体
の生産効率を大幅に改善することができる。また、被締
結部材同士を相互に締結する際に防水処理を施すことが
できるから、優れた防水性を備えた箱体を効率良く製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態の鉄道車両の制御装置
用箱体を示す全体斜視図。

【図２】図１に示した鉄道車両の制御装置用箱体の分解
斜視図。

【図３】第１の締結手段の構造および作用を示す縦断面
図。

【図４】第２の締結手段の構造および作用を示す縦断面
図。

【図５】第３の締結手段の構造および作用を示す縦断面
図。

【図６】天井板に取り付けた支持部材を拡大して示す斜
視図。

【図７】図６に示した支持部材の平面図。

【図８】図６に示した支持部材の正面図。

【図９】図６に示した支持部材の右側面図。

【図１０】第２実施形態の支持部材を天井板に取り付け
た状態を拡大して示す斜視図。

【図１１】図１０に示した支持部材の平面図。

【図１２】図１０に示した支持部材の正面図。

【図１３】図１０に示した支持部材の右側面図。

【図１４】天井板を側板に締結する前にフランジ部にシ
ール剤を塗布した状態を示す斜視図。

【図１５】天井板を側板に締結する前に防水パッキンを
装着する状態を示す斜視図。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 引張力／押圧力 Ｔ 工具 Ｘ，Ｙ 被締結部材 １ 天井板 ２ 底板 ３，４ 側板 ５ 中央仕切板 ６，７ 仕切板 ８，９ ブラケット １０ 制御装置 １１ 収納スペース １２ 作業孔 １３ カバー ２０ 第１の締結手段 ２１ 軸部材 ２１ａ 軸部分 ２１ｂ 鍔部 ２１ｃ 係合凸条 ２２ 環状部材 ３０ 第２の締結手段 ３１ 第２の軸部材 ３１ａ 軸部分 ３１ｂ 大径部 ３１ｃ 小径部 ３１ｄ 工具保持部 ３２ 第１の筒状部材 ３２ａ 筒状部 ３２ｂ 鍔部 ４０ 第３の締結手段 ４１ 第３の軸部材 ４１ａ 軸部 ４１ｂ 大径部 ４２ 第２の筒状部材 ４２ａ 筒状部分 ４２ｂ 鍔部 ５０ 支持部材 ５１ 本体部分 ５２ 補強板 ６０ 支持部材 ６１ 本体部分 ６２，６３ 補強板 ７０ 防水シール剤 ８０ 防水パッキン １００ 鉄道車両の制御装置用箱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑 畑 節 生 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 3J001 FA02 GA01 GB01 HA02 HA04 HA10 JB02 JD04 JD07 JD09 KA19 KB01 3J036 AA05 BA02 EA07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の被締結部材同士を相互に締結して製
   造される、鉄道車両の制御装置を収納するための箱体で
   あって、 前記被締結部材同士が互いに当接する部分に貫設した貫
   通孔内に挿通されて前記被締結部材同士を相互に締結す
   る第１の締結手段は、 前記貫通孔内に一方の側から挿通されると前記被締結部
   材の挿通方向前側の表面に当接する鍔部をその挿通方向
   後端に有するとともに、互いに平行に円周方向に延びる
   多数の係合凸条をその外周面に有する第１の軸部材と、 前記貫通孔内に挿通された前記第１の軸部材に嵌装され
   た後に塑性変形しつつ縮径させられると、前記係合凸条
   と係合して前記第１の軸部材に対し軸線方向に相対変位
   不能に係止される環状部材と、を備え、 前記第１の軸部材を挿通方向前方に引っ張りつつ前記環
   状部材を前記被締結部材の挿通方向後側の表面に押圧し
   ているときに前記環状部材を縮径させると、前記鍔部と
   前記環状部材とが前記被締結部材同士を挟持して締結す
   る、ことを特徴とする鉄道車両の制御装置用箱体。
2. 【請求項２】前記被締結部材同士が互いに当接する部分
   に貫設した貫通孔内に装着されて前記被締結部材同士を
   相互に締結する第２の締結手段は、 前記貫通孔内に挿通される部分の挿通方向前端に大径部
   が形成された第２の軸部材と、 前記第２の軸部材と共に前記貫通孔内に挿通されると前
   記被締結部材の挿通方向前側の表面に当接する鍔部をそ
   の挿通方向後端に有する、前記第２の軸部材の外周面に
   嵌装された第１の筒状部材と、を備え、 前記第２の軸部材および前記第１の筒状部材は、一体に
   前記貫通孔内に挿通した後、前記第１の筒状部材の鍔部
   を前記被締結部材の挿通方向前側の表面に押圧しつつ前
   記第２の軸部材を前記挿通方向後方に引っ張ると、前記
   第２の軸部材の大径部と係合して軸線方向に圧縮される
   前記第１の筒状部材が座屈してその軸線方向中央部が半
   径方向外側に膨出し、この膨出部分と前記第１の筒状部
   材の鍔部とが前記被締結部材同士を挟持して相互に締結
   する、ことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の制
   御装置用箱体。
3. 【請求項３】前記被締結部材同士が互いに当接する部分
   に貫設した貫通孔内に装着されて前記被締結部材同士を
   相互に締結する第３の締結手段は、 前記貫通孔に挿通される部分の挿通方向前端に大径部が
   形成された第３の軸部材と、 前記第３の軸部材と共に前記貫通孔内に挿通されると前
   記被締結部材の挿通方向前側の表面に当接する鍔部をそ
   の挿通方向後端に有する、前記第３の軸部材の外周面に
   嵌装された第２の筒状部材と、を備え、 前記第３の軸部材および前記第２の筒状部材は、一体に
   前記貫通孔内に挿通した後、前記第２の筒状部材の鍔部
   を前記被締結部材の挿通方向前側の表面に押圧しつつ前
   記第３の軸部材を前記挿通方向後方に引っ張ると、前記
   第３の軸部材の大径部と係合して軸線方向に圧縮される
   前記第２の筒状部材の軸線方向前端が半径方向外側に膨
   出し、この膨出部分と前記第２の筒状部材の鍔部とが前
   記被締結部材同士を挟持して相互に締結するとともに、 前記第３の軸部材は、前記第２の筒状部材の軸線方向前
   端を半径方向外側に膨出させた後、前記挿通方向後方へ
   の引っ張り力により前記大径部の基端部分で破断する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両の
   制御装置用箱体。
4. 【請求項４】前記被締結部材は板材であり、かつ一方の
   板材の先端を折り曲げて形成したフランジ部の表面に他
   方の板材を密着させた状態で両者が相互に締結される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鉄
   道車両の制御装置用箱体。
5. 【請求項５】前記箱体を鉄道車両の車体に支持する支持
   部材は、前記第１の締結手段によって相互に締結される
   複数の板材を組み合わせて形成されるとともに、前記第
   １の締結手段によって前記箱体に固定される、ことを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鉄道車両の
   制御装置用箱体。
6. 【請求項６】前記支持部材を前記箱体に固定する複数の
   前記第１の締結手段は、等しいピッチで対称に配設され
   る、ことを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両の制御
   装置用箱体。
7. 【請求項７】前記被締結部材を相互に締結する部分は、
   必要とする締結強度に応じ、前記第１乃至第３の締結手
   段のいずれかを用いて相互に締結される、ことを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれかに記載の鉄道車両の制御
   装置用箱体。
8. 【請求項８】相互に締結される前記被締結部材は、その
   少なくとも一方の表面に防水シール剤が塗布された後に
   相互に締結される、ことを特徴とする請求項１乃至７の
   いずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体。
9. 【請求項９】相互に締結される前記被締結部材は、防水
   パッキン部材を挟持しつつ相互に締結される、ことを特
   徴とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに
   記載の鉄道車両の制御装置用箱体。
10. 【請求項１０】前記被締結部材は、相互に締結される前
    に塗装される、ことを特徴とする請求項１乃至９のいず
    れかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体。
11. 【請求項１１】前記被締結部材は、アルミニウム合金材
    を用いて製造される、ことを特徴とする請求項１乃至１
    ０のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体。
12. 【請求項１２】前記被締結部材は、その部位に応じてア
    ルミニウム合金材、鋼材、ステンレス材から選択される
    材料を用いて製造される、ことを特徴とする請求項１乃
    至１０のいずれかに記載の鉄道車両の制御装置用箱体。
13. 【請求項１３】前記被締結部材は、相互に締結される部
    分の一部が溶接によって接合される、ことを特徴とする
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の鉄道車両の制御装
    置用箱体。