JP2006056435A - 鉄道車両用外幌の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体との着脱が容易な鉄道車両用外幌の取付構造を提供すること。
【解決手段】 車両に固定された締結金具４２と鉄道車両用外幌１に固定された締結金具４１とを重ね合わせ、締結部材によって締結金具４１，４２同士を連結するものであって、締結部材が、重ね合わされた締結金具４１，４２に形成された貫通孔６０を貫くボルト５８と、締結金具４１，４２に固定されるケーシング５２内に、径方の寸法を変化させることができるナット５１が弾性部材５４によって保持されたフローティングナット５０と、を有する鉄道車両用外幌の取付構造。
【選択図】 図５

Description

本発明は、新幹線などの高速鉄道車両において車体同士を連結する連結部分を覆う鉄道車両用外幌であって、特に車体との着脱が容易な鉄道車両用外幌の取付構造に関する。

新幹線等の高速鉄道車両では、連結された車体間が当該連結部分で不連続になり、従来からその連結部分で発生する空力音が車外騒音源の一つとして挙げられている。そのため、車体同士の連結部分は、その車体同士を連続させる外幌で覆うことが望ましい。鉄道車両では、曲線軌道上を走行する場合、車体の間隔が曲線内側では縮まり、反対に曲線外側では広がってしまう。従って、車体間を連続させる外幌は、そうした曲線軌道上の伸縮に対応できるものであることが必要があり、例えば特許文献１に記載されているジャバラの外幌などが挙げられる。

ところが、ジャバラでは空気抵抗が大きく、高速走行する新幹線などには適していない。そこで、車体間を滑らかに連続させる外幌としては特許文献２に記載されたものを挙げることができる。特許文献２に記載されている外幌は、車体毎に分割されたものであって、一方には筒状の雌型連結部が形成され、他方にはその中に挿入する雄型連結部が形成され、予圧縮を与えて一対の外幌部材を突き合わせるようにしたものである。この外幌によれば、曲線軌道上の車体間の広狭変化にも対応でき、ジャバラのように空気抵抗は大きくなく、空力音を抑えることもできる。
特開平６−２５５４８２号公報（第２−３頁、図９） 特開２００２−３２１６１７号公報（第２−４頁、図１）

ところが、前記特許文献２のように車体ごとに分割された外幌は、曲線軌道を移動する際の車体間隔の広狭変化に対応できるものの、曲率が小さい曲線軌道上では外側の車体間隔が大きくなって外幌部材間に隙間ができてしまう他、構造が複雑になるためコスト高になってしまう欠点があった。従って、鉄道車両用外幌には、分割式ではなく車体間をつなぐようにしたものであり、ジャバラ状の外幌のように曲線軌道上での車体間の伸縮に対応できるが、車体に沿った滑らかな平面で形成されたものであることが望ましい。

その一方で、車体間をつなぐように外幌を両方の車体に固定するものでは、メンテナンスなどにより車両を切り離す場合に、その都度、外幌を車体から取り外さなければならないため、メンテナンスなどの作業性を悪くしてしまう。
外幌の取り付けは通常、外幌と車体との間で締結金具同士が重ね合わされ、それがボルトの締付によって固定される。そして、締め付けるボルトは一方の車体側だけで三十数個ある。従って、前記特許文献２のように分割式の外幌であれば、車両の切り離しの場合でも外幌自身を車体から取り外す必要はないが、車体間をつなぐように構成した外幌は三十数個全てのボルトを着脱しなければならず、非常に手間で時間のかかる作業になる。

そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、車体との着脱が容易な鉄道車両用外幌の取付構造を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造は、車両に固定された締結金具と鉄道車両用外幌に固定された締結金具とを重ね合わせ、締結部材によって当該締結金具同士を連結するものであって、前記締結部材が、重ね合わされた前記締結金具に形成された貫通孔を貫くボルトと、前記締結金具に固定されるケーシング内に、径方の寸法を変化させることができるナットが弾性部材によって保持されたフローティングナットと、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造は、前記ナットが、ナット体を貫通した孔にテーパ面が形成され、そこに雌ネジ部を有する分割されたネジコマがバネによって付勢された状態で摺動可能に装填され、当該ネジコマの軸方向の摺動によって径方の寸法がが変化するものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造は、前記フローティングナットが、ケーシング内にバネによって保持されたスリーブが当該ケーシング内の回転を制限して車体周方向に移動可能に装填されたものであり、前記ナットが、そのスリーブ内に回転を制限された状態で装填されたものであることを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造は、前記締結金具が、車両の前後方向に噛み合う段差になった鉤部が形成されたものであることを特徴とする。

本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造では、車体側と外幌側との締結金具が重ね合わされ、その一方に固定されたケーシング内にナットがフローティング状態で保持されている。締結金具に形成された貫通孔を通してボルトを通した場合、ボルトとナットとの軸芯がずれていてもケーシング内をナットが移動し、ボルトの軸芯にナットの軸芯が合わせられる。ボルト先端がナットのネジ孔内に挿入されると、ナットは径方向の寸法が変化するため、ボルトの押し込み荷重によって径が広がり、そのボルトはナットと螺合することなく押し込まれる。そして、ボルトが最後まで押し込まれたところで、そのボルトを回転させればナットが螺合して締付が行われる。
よって、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造によれば、ボルトとナットとの芯合わせが簡単で、更にボルトをナットに螺合させずに押し込み、最後に僅かに回転させるだけでボルトとナットと締め付けることができるため、鉄道車両用外幌の取付けに際して車体との着脱を容易に行うことができる。

次に、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、車体間の連結部を覆う本実施形態の鉄道車両用外幌を示す図であり、車体端部、すなわち妻面を示している。図２は、鉄道車両用外幌１の側面を示した図である。そして、図３は図２のＡ−Ａ断面を示した図である。
本実施形態の鉄道車両用外幌１は、天井部１１、側面部１２及び床面部１３の各部から構成されている。鉄道車両用外幌１は、図３に示すように袋状のシート２０内に高分子合成スポンジ体２３が入れられている。高分子合成スポンジ体２３は、シート外面部２１側が平面で、シート内面部２２が湾曲面となって凹んでいる。

ここで、図４は、図２のＢ−Ｂ断面を示した図である。高分子合成スポンジ体２３は、図４に示すように外幌の周方向（図面縦方向）において複数の高分子合成スポンジ体２３が間隔をあけて配置され、シート外面部２１とシート内面部２２とに接着されている。
シート２０は、基材が編み物で構成されたものであり、その一面に伸縮復元性に富むエストラマー２５がコーティングされ、耐久性を確保できるようになっている。その際、エストラマー２５は、編み物の表面繊維にのみ絡んでコーティングが行われ、編み物の伸縮復元性が阻害されないようになっている。

基材としても編み物は、高強度の繊維である芳香族ポリアミド繊維が緯編組織に編成されており、編み物の引張強度と伸び量とによって飛来物の衝撃エネルギーを吸収する緩衝機能が備えられている。基材にコーティングされたエストラマー２５としては、特に耐久性、伸縮復元性に富んだウレタンエストラマーが採用される。高速走行する鉄道車両において、繰り返し受ける衝撃に対して破損や裂傷が生じ難い外幌とするためである。また、同様の理由から高分子合成スポンジ体２３にはネオプレンスポンジが採用されている。

こうしたシート２０及び高分子合成スポンジ体２３からなる鉄道車両用外幌１は、伸縮復元性を有し、高速走行時の膨らみ、幌のバタツキによる騒音発生や幌寿命の低下を防止した構成になっている。また、高分子合成スポンジ体２３が周方向（図４の上下方向）に間隔があけられていることにより、伸縮反力やせん断反力が車両の転覆限界以内に収められている。また、シート外面部２１側には、裏面に設けられたスポンジシートを介して高分子合成スポンジ体２３に接着されている。これにより、繰り返し永せん断歪みが加わった場合でもシート外面部２１側にしわの発生が防止できるようになっている。

鉄道車両用外幌１は、図２に示すように分割幌体３１が周方向に連続したものである。分割幌体３１は、図４に示すように、連結部３０においてシート外面部２１側の余長部分２６が内側に折り込まれている。そして、その隣り合う部分の余長部分２６が重ねられ、互いに接着・縫製されることによって、シート外面部２１には周方向にテンションがかけられている。隣り合う分割幌体３１の連結部３０に位置する高分子合成スポンジ体２３は、互いに対向する端面を相互に凸形の湾曲面として衝合させることにより、その連結部３０との隙間が生じないようになっている。

次に、本実施形態の鉄道車両用外幌１の取付構造について説明する。鉄道車両用外幌１は、シート側面部２８に対して締結金具４１が固定されている。一方、車体側にも、その妻面に締結金具４２が固定されている。締結金具４１と４２は、図３に示す鉄道車両用外幌１の左右の取付部２，３において同じ構成であるが、ボルト及びナットからなる締結部材の構成が異なっている。ここで図５は、そうした取付部３側における鉄道車両用外幌１の取付構造を示した拡大図である。

締結金具４１は、図５に示すように、シート側面部２８に当てて固定された固定部４１ａを有し、そこから直交して鉄道車両用外幌１の幅方向に広がった連結部４１ｂが形成されている。連結部４１ｂは、外側（図面下側）には所定の間隔で締結部材であるボルト５８の挿入位置に凹部４１ｃが形成され、反対の内側には周方向に沿って段差になった鉤部４１ｄが形成されている。
一方、車体側の締結金具４２は、車体の妻面に対して固定される固定部４２ａを有し、その固定部４２ａから車体前後方向（図面左右方向）に直交した連結部４２ｂが構成されている。そして、その連結部４２ｂには外側（図面下側）に向けて突設するように段差になった鉤部４２ｄが形成されている。

締結金具４１，４２は、その連結部４１ｂ，４２ｂが重ねられ、互いに同じ高さの段差で形成された鉤部４１ｄ，４２ｄが引っ掛けられるようになっている。鉤部４１ｄ，４２ｄは、車体の前後方向に噛み合うように引っ掛けられ、鉄道車両用外幌１が伸びて引っ張られる場合の荷重を受けられるようにしている。そして、鉤部４１ｄ，４２ｄ同士が引っ掛けられた連結部４１ｂ，４２ｂは、その重ねられた部分を締結部材によって外れないように連結される。すなわち、一方の取付部２では、ボルト５８が凹部４１ｃの位置に形成された貫通孔６０を通して外側から挿入され、その先の連結部４２ｂ側に設けられたナット４９に締め付けられる。そして、他方の取付部３では、ボルト５８が凹部４１ｃの位置に形成された貫通孔６０を通して外側から挿入され、その先の連結部４２ｂ側に設けられたフローティングナット５０に締め付けられる。

ここで、図６は、取付部３の取付構造を示した図５のＣ−Ｃ断面図である。そして、図７は、取付部３に設けられた締結部材のフローティングナット５０を示した分解斜視図である。フローティングナット５０は、特開２００２−８９５３２号公報に記載されたナットを利用して構成されたものである。そこで先ず、そのナットについて説明する。図８は、ナットを示した軸方向の断面図であり、図９は、そのナットを示した軸方向に直交した断面図である。

ナット５１は、外周面が六角形をしたナット体６１に構成されている。ナット体６１は外周が六角形で中心に孔があけられ、その孔の約下半分にはテーパ面６２が形成されている。そのテーパ面６２には図９に示すように軸芯側へ突出したガイド６３が、周方向に等しい間隔で３個突設されている。そして、このガイド６３によって３分割されたテーパ面６２には、楔形形状をした３個のネジコマ６４が摺接してはめ込まれている。このネジコマ６４には、内周側にボルト５８の雄ネジと螺合する雌ネジ６５が刻設されている。

次に、ナット体６１は、中心孔の約上半分が内径を大きくして形成され、その上端開口部において内側に突設したリング形状のスプリング受６６が固定されている。一方、３個に分割されているネジコマ６４の上にもリング状のスプリング受６７が配置され、両スプリング受６６と６７との間にスプリング６８が装填されている。従って、ナット体６１の中に装填されたネジコマ６は、スプリング６８によって常時下方に付勢されている。そして、テーパ面６２によってスプリング６８の付勢力が軸芯側に働くようになっている。

本実施形態では、こうしたナット５１が図５及び図６に示すようにケーシング５２内に入れられてフローティングナット５０が構成されている。
フローティングナット５０は、図７に示すように、ナット５１に対してスリーブ５３が設けられている。つまり、ナット５１はこのスリーブ５３内にはめ込まれる。スリーブ５３は、コの字形（図６参照）をした上下の梁部５３ａ，５３ａが六角形状のナット５１に合わせた内面形状をしており、ナット５１がスリーブ５３内で回転しないようになっている。そして、スリーブ５３には、はめ込まれたナット５１のネジ孔に重なるように貫通孔５３ｂが形成されている。

また、スリーブ５３は、上下の梁部５３ａ，５３ａの幅がケーシング５２内の横幅方向に僅かな隙間で挿入できるように構成されている。従って、スリーブ５３もケーシング５２内で回転しないようになっている。ただし、スリーブ５３はケーシング５２の上下方向（長手方向）の寸法に比べて短く、ケーシング５２内の上下方向の移動は可能になっている。そうしたスリーブ５３には、梁部５３ａ，５３ａの上下に円形の凸部５３ｃが形成され、そこにスプリング５４がはめ合わせられるようになっている。従って、スプリング５４，５４はスリーブ５３に取り付けられ、ケーシング５２内に一体的に挿入される。

よって、以上のような構成部材からなるフローティングナット５０は、先ずナット５１がその六角形状を合わせてスリーブ５３内に挿入され、そうしたスリーブ５３がケーシング５２内に入れられる。このとき、スリーブ５３の凸部５３ｃにスプリング５４，５４がはめ合わされ、そのスプリング５４，５４が押し縮められながらケーシング５２内に入れられる。スプリング５４，５４のバネ力は等しいものであり、バネ力に比べてナット５１やスリーブ５３による荷重が小さいため、ナット５１は、スプリング５４，５４のバランスによってケーシング５２内のほぼ中央高さに位置するようになる。こうしてケーシング５２内のナット５１は、スプリング５４，５４の伸縮によって上下方向に自由に動くことができるようになっている。

フローティングナット５０は、図６に示すように、車体側の締結金具４２に固定される。すなわち、締結金具４２の連結部４２ｂに対し、ナット５１を保持したケーシング５３がベースプレート５５を介してネジ止めされる。従って、ケーシング５２内のナット５１は、常時、車体側の締結金具４２に取り付けられた状態になっている。
締結金具４２には、ナット５１のネジ孔位置に合わせてボルト５８を通す貫通孔６０が形成され、その締結金具４２に重ね合わされる鉄道車両用外幌１側の締結金具４１にも貫通孔６０が形成されている。貫通孔６０は、ボルト５８の径よりも大きい径で形成されたばか孔である。また、ベースプレート５５の貫通孔５５ａもボルト５８の径よりも大きい径で形成されたばか孔である。

従って、鉄道車両用外幌１は、取付部２側では車体に対して常時固定された状態にあり、反対の取付部３側で車体との間で着脱が行われる。そこで、先ず車両同士が連結される場合には、一方の車両に鉄道車両用外幌１が取付部２側で取り付けられる。一方、取付部３側では、図３及び図５に示すように、締結金具４１，４２の連結部４１ｂ，４２ｂが重ね合わされ、そこに形成された鉤部４１ｄ，４２ｄが引っ掛けられる。このとき、連結部４１ｂ，４２ｂに形成された貫通孔６０が重なっている。そのため、鉄道車両用外幌１の外側から連結部４１ｂに形成された凹部４１ｃにおいて、貫通孔６０にボルト５８が入れられる。

挿入した貫通孔６０の先には、連結部４２ｂに固定されたフローティングナット５０があり、そこにボルト５８の先端が入れられる。このときナット５１のネジ孔が挿入されるボルト５８の軸芯と多少ずれていても、ボルト５８の先端をフローティング状態のナット５１に対して確実に入れられる。ナット５１は、スリーブ５３を介してスプリング５４，５４によって保持され、上下方向に移動可能になっている。従って、ボルト５８の先端がずれて入って来ても、それにならうようにナット５１が上下に動くからである。

そこで、貫通孔６０を通してケーシング５２内に入れられたボルト５８は、その先端がナット５１内に挿入される。そして、本実施形態では、ボルト５８のナット５１に対する締め付けが次のようにして容易に行うことができる（図８、図９参照）。
ナット５１にボルト５８のネジ先が押し込まれると、分割されたネジコマ６４の雌ネジにボルト５８の雄ネジが当たる。ケーシング５２内のナット５１は、ボルト５８の挿入方向においてほとんど位置ズレしないように収められている。従って、ボルト５８がナット５１内に押し込まれると、ナット体６１内のネジコマ６４だけがスプリング６８の付勢力に抗してテーパ面６２を拡径側（図面上側）へ押し退けられる。

３個のネジコマ６４は、テーパ面６２を摺動して外側に広がり、雌ネジの径がボルト５８の雄ネジの径より大きくなる。従って、押し込まれたボルト５８は、雄ネジ部がネジコマ６４の雌ネジ部に螺合することなく飛び越えて無回転のまま締め付け箇所まで差し込まれることになる。そして、ボルト５８が最後まで押し込まれると、ネジコマ６４がスプリング６８の付勢力によってテーパ面６２を小径方向に摺動して移動し、３個のネジコマ６４からなる雌ネジの内径が縮まる。そのため、ネジコマ６４の雌ネジがボルト５８の雄ネジに食い込み、ボルト５８がナット５１に対して螺合した状態になる。

そこで、最後にボルト５８を締め付け方向へ僅かに回転させれば、ネジコマ６４がテーパ面６２を小径方向に僅かに滑ってボルト５８に対して強く締め付けられる。そして、ナット５１は、スリーブ５３によって回転が制限されているため、ボルト５８とナット５１の締め付けによって締結金具４１，４２の連結部４１ｂ，４２ｂが強く挟み込まれて完締めされる。従って、締結金具４１，４２は、鉤部４１ｄ，４２ｄがガタ無く噛み合い、鉄道車両用外幌１が、取付部３において車体に対し強固に連結される。

一方、車両の切り離しによって鉄道車両用外幌１を車体から外す場合には、一方の取付部２はそのままで、もう一方の取付部３において取り外しが行われる。それには、鉄道車両用外幌１の外側からボルト５８が取り外される。ボルト５８は、反締め付け方向に僅かに回転させれば、ナット５１は回転が制限されており、そのナット体６１内のネジコマ６４がテーパ面６２を拡径方向に滑り、３個のネジコマ６４からなる雌ネジの内径が広がる。そのため、ボルト５８の雄ネジに対するネジコマ６４の雌ネジの螺合が外れてゆるむ。従って、ボルト５８はそのまま或いは軽く回転させることによって引き抜くことができる。

よって、本実施形態の鉄道車両用外幌の取付構造によれば、ナット５１がケーシング５２内にフローティング状態で入れられいるため、ナット５１のネジ孔が挿入されるボルト５８の軸芯と多少ずれていても、ボルト５８の先端をフローティング状態のナット５１に対して確実にかつ簡単に入れられることができ、この点で鉄道車両用外幌１の取付けを容易に行うことができるようになった。
また、本実施形態の鉄道車両用外幌の取付構造によれば、フローティングナット５０を構成するナット５１が、ネジコマ６４によって雌ネジの径がボルト５８の雄ネジの径より大きくなるようにしたので、ボルト５８をネジコマ６４の雌ネジ部に螺合することなく飛び越えて無回転のまま締め付け箇所まで差し込め、最後に僅かに回転させるだけでナット５１にボルト５８を締め付けることができ、この点でも鉄道車両用外幌１の取付けを容易に行うことができるようになった。

なお、本発明に係る鉄道車両用外幌の取付構造の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、フローティングナット５０を車体側の締結金具４２に常時固定した構造としたが、締結金具４１，４２の配置を外側と内側（図５の上下）で逆転させれば、外幌側の締結金具に常時固定する構造にすることができる。

車体間の連結部を覆う実施形態の鉄道車両用外幌を示す図であり、車体端部、すなわち妻面を示している。 実施形態の鉄道車両用外幌を示した側面図である。 実施形態の鉄道車両用外幌を示した図２のＡ−Ａ断面図である。 実施形態の鉄道車両用外幌を示した図２のＢ−Ｂ断面図である。 鉄道車両用外幌の取付構造の一実施形態を示した横方向の断面図である。 鉄道車両用外幌の取付構造の一実施形態を示した縦方向の断面図である。 鉄道車両用外幌の取付構造に使用される締結部材のフローティングナットを示した分解斜視図である。 フローティングナットを構成するナットを示した軸方向の断面図である。 フローティングナットを構成するナットを示した軸方向に直交した断面図である。

符号の説明

１ 鉄道車両用外幌
２，３ 取付部
２０ シート
２３ 高分子合成スポンジ体
４１，４２ 締結金具
４１ａ，４２ａ 固定部
４１ｂ，４２ｂ 連結部
４１ｃ 凹部
４１ｄ，４２ｃ 鉤部
５０ フローティングナット
５１ ナット
５２ ケーシング
５３ スリーブ
５４ スプリング
５５ ベースプレート
５８ ボルト
６０ 貫通孔
６１ ナット体
６２ テーパ面
６４ コマネジ

Claims (4)

1. 車両に固定された締結金具と鉄道車両用外幌に固定された締結金具とを重ね合わせ、締結部材によって当該締結金具同士を連結する鉄道車両用外幌の取付構造において、
   前記締結部材は、重ね合わされた前記締結金具に形成された貫通孔を貫くボルトと、
   前記締結金具に固定されるケーシング内に、径方の寸法を変化させることができるナットが弾性部材によって保持されたフローティングナットと、を有することを特徴とする鉄道車両用外幌の取付構造。
2. 請求項１に記載する鉄道車両用外幌の取付構造において、
   前記ナットは、ナット体を貫通した孔にテーパ面が形成され、そこに雌ネジ部を有する分割されたネジコマがバネによって付勢された状態で摺動可能に装填され、当該ネジコマの軸方向の摺動によって径方の寸法がが変化するものであることを特徴とする鉄道車両用外幌の取付構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両用外幌の取付構造において、
   前記フローティングナットは、ケーシング内にバネによって保持されたスリーブが、当該ケーシング内の回転を制限して車体周方向に移動可能に装填されたものであり、前記ナットが、そのスリーブ内に回転を制限された状態で装填されたものであることを特徴とする鉄道車両用外幌の取付構造。
4. 請求項１乃至請求項３に記載する鉄道車両用外幌の取付構造において、
   前記締結金具は、車両の前後方向に噛み合う段差になった鉤部が形成されたものであることを特徴とする鉄道車両用外幌の取付構造。

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