JP2013199270A - 鉄道車両用の複合自己支持型ハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両の屋根や床下に取り付けられる空調装置や各種制御装置を保護するハウジングの軽量化と振動および風圧等の応力に耐える構造を提供する。
【解決手段】鉄道車両１０の屋根２０に又は床２４下に固定される部品１６、２２とそれらの部品を収容するハウジング１８、２６は車体に面する横断パネルと側部フラップパネルとを備える。ハウジングには、側部フラップパネルを閉位置に固定する取り外し可能な固定手段が設けられている。ハウジングを軽量化するために、側部フラップパネル及び横断パネルは軽量材料から作製される。固定手段は、横断パネルと、閉位置における側部フラップパネルと、固定手段とが一体の相互作用する自己支持型耐負荷構造を形成するように、横断パネルと閉位置における前記側部フラップパネルとの間に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の車体の外側の、車体の屋根の上又は床の下に位置付けられている、ディーゼルエンジン、圧縮器、変圧器、ブレーキシステム、排ガス浄化システム、タンク又は架線系等の、鉄道車両の機能部品の保護に関する。本発明は、より詳細には、そのような部品用のハウジングに関する。

鉄道車両の屋根及び／又は台枠には、通常は板金から作製されているハウジングによって保護される、鉄道車両の多数の機能部品を装備することができる。ハウジングには一般に、メンテナンス目的から、それらの部品への容易なアクセスを与える側部フラップが設けられている。車両の流線化、塵埃又は汚染からの部品の保護、職員以外のアクセスの防止、及び／又は部品によって発生する騒音の低減に必要なものとされている、そのようなハウジングは、車両の重量を増加させる。そのようなハウジングの重量を最小限に抑えるために、通常の板金製のフラップドアパネルの代わりに繊維強化複合材料から作製されているパネルを用いることが提案されてきた。しかしながら、そのようにして達成される軽量化には限界がある。

鉄道車両のエンジン用の床下の防音性被包ハウジングが特許文献１に開示されている。このハウジングは、騒音減衰材料で被覆された板金から作製することができる。代替的に、このハウジングは、騒音減衰特性を有するプラスチック材料から作製することができる。しかしながら、あやふやにしか言及されていないこの代替形態の機械強度が論じられていない。

モノレール車両の床下構造が特許文献２に開示されている。この床下は、台車が取り付けられる位置に着脱自在に取り付けられる、台車の周囲を覆う台車覆ユニットと、床下機器の側面及び下面を覆う床下機器用の覆ユニットとを備える。電線ダクト及び床下機器が台枠に取り付けられ、覆ユニットが取り付けられる前に電線作業が電線ダクトと床下機器との間で行われ、これによって、組立てプロセス時の作業性が改善される。床下機器用の覆ユニットは、内側支持部及び外側支持部と、上枠及び下枠とから構成され、側部パネルが上枠にヒンジによって回動可能に取り付けられている。下枠は、車体の横方向において水平方向に配置された連結部材によって連結され、梯子状の形態をとり、この上にはスイッチ類等の小型の機器が設置されている。台枠には側はりが設けられている。床下機器用の覆ユニットは、側はりに形成されている取付けレールにボルト等の着脱自在な結合部材によって取り付けられている。この覆ユニットは、面倒な組立てプロセスを伴う数多くの構成部品を備える。結果として得られる、鋼製の枠及び板金製のパネルからなる組立体は重くなる。

欧州特許第１３７７４８８号 米国特許第４，８２５，７７４号

従来技術の上記欠点が本発明によって対処される。

本発明の一態様によれば、車体と、車体の外側、特に車体の屋根に又は床の下に固定される少なくとも１つの部品と、同じく車体の外側に固定されるとともに、部品を収容するハウジングとを備える鉄道車両が提供される。このハウジングは、車体に面する少なくとも１つの横断パネルと、少なくとも１つの側部フラップパネルであって、横断パネルと車体との間に画定される部品用の容積部を該少なくとも１つの側部フラップパネルが閉じる閉位置及び容積部と部品とへのアクセスを提供する開位置間で可動な少なくとも１つの側部フラップパネルとを備える。ハウジングには、側部フラップパネルを閉位置に固定する取り外し可能な固定手段が設けられている。ハウジング全体を軽量化するために、側部フラップパネル及び横断パネルは軽量材料から作製される。固定手段は、横断パネルと、閉位置における側部フラップパネルと、固定手段とが一体の相互作用する自己支持型耐負荷構造（ａ ｕｎｉｔａｒｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ａｎｄ ｌｏａｄ−ｂｅａｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成するように、横断パネルと閉位置における側部フラップパネルとの間に設けられる。一体の相互作用する自己支持型耐負荷構造は、特に、重量、加速度、偏向、振動、温度変化及び風圧とが組み合わさった作用に起因する、鉄道車両の通常運転時に被る応力、及び例えば走り越し衝突における例外的な負荷によって定まる応力に耐えることができる。固定手段は、横断パネルと閉じた固定位置における側部フラップパネルとの間の任意の相対移動を阻止し、それによって、側部フラップパネルと横断パネルとの間に力が全体的に伝わる。

本発明は、ハウジングに関する機械的要件は車両が停止しているときと車両が動いているときとで異なるという所見と、ハウジングは側部フラップパネルが開いている（とともに車両が停止している）ときに完全に自己支持する（ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）必要がないという認識とに依拠する。したがって、閉位置における側部フラップパネルがハウジング全体の剪断剛性及び剛性強度に実質的に寄与するハウジングを設計することが可能となる。さらに、これにより、横断パネルの質量とハウジングの部品点数とを大幅に減らすことが可能となる。好ましい実施の形態によれば、側部フラップパネルの開位置におけるハウジングは自己支持型構造である必要はない。

好ましい実施の形態によれば、横断パネルは、収容される部品のいかなる部分も支持しない。好ましくは、横断パネルは収容される部品と接触しない。

好ましい実施の形態によれば、閉位置における側部フラップパネルは横断パネルの外向き面と重なり、この外向き面に押し付けられてこの一体構造を達成する。

固定手段は好ましくは、横断パネルと側部フラップパネルとの間の形状嵌合及び／又は摩擦嵌合による接続を含む。一実施の形態によれば、固定手段は少なくとも１つのセルフセンタリング式テーパー状又は円錐状のロケーターを含み、このロケーターは、横断パネルと側部フラップパネルとの間の境界面における剪断応力及び力を伝えることができ、すなわち、それらの力は、側部フラップパネルと横断パネルとの間の接触平面に対して実質的に平行に、ロケーターの主軸に対して垂直に方向付けられる。

固定手段は、少なくとも１つのボルト／ナット接続部、又は１／４回転ファスナーを含むことができる。

好ましくは、ハウジングは、実質的に垂直平面内に延びる、少なくとも１つ、好ましくは２つの対向する板金製の端部パネルを更に備える。好ましくは、横断パネル又は横断パネルのうちの１つは少なくとも１つのそのような端部パネルに固定され、この端部パネルはそのような場合においてハウジングの構造全体を補剛するのに寄与することができる。

一実施の形態によれば、ハウジングは、少なくとも２つの横断パネルと、車体に固定される２つの端を有するとともに、２つの横断パネル間に延びる弧を形成する金属製の構造的な横架部材とを備え、２つの横断パネルのそれぞれはこの構造的な横架部材に固定される。この任意選択的な弧状の横架部材は、ハウジングの長さが単一の横断パネルと適合しない場合に構造を補剛するのに用いられる。

構造の重量を最小限に抑えるとともに構造の強度を最適化するために、軽量材料は好ましくは、特に繊維強化された熱硬化性又は熱可塑性のマトリックスを有する異方性複合材料を含む。この繊維強化複合材料は、繊維強化層間に挟まれる低密度コア材料を含み得る。このコア材料は、ハニカム構造体、発泡体及び／又は折り重ねハニカム構造体とすることができる。好ましくは、防水性コアが用いられる。

遮音性を改善するには、繊維強化複合材料の重量と減衰特性との間で妥協を図らねばならないであろう。

好ましい実施の形態によれば、前記ハウジングは、前記側部フラップパネルを前記車体にヒンジ接続する少なくとも１つの金属製のヒンジを更に備える。ヒンジ接続部はハウジングの容易な開閉を確実にする。ヒンジは好ましくは、側部フラップパネルと車体との間の軸方向移動を制限又は阻止するようなものである。したがって、側部フラップパネルと車体との間のヒンジ接続部はハウジング全体の構造強度に寄与する。

有利には、前記ハウジングは、前記鉄道車両の両側に少なくとも１つの側部フラップパネルを備えることができる。

一実施の形態によれば、前記ハウジングは前記車体の台枠に固定され、前記横断パネルは底部パネルである。別の実施の形態によれば、前記ハウジングは前記車体の屋根に固定され、前記横断パネルはカバーパネルである。

本発明の他の利点及び特徴は、単なる非限定的な例として挙げられているとともに添付図面に示されている本発明の特定の実施形態の以下の説明から、よりはっきりと明らかになる。

車両の車体の床の下又は屋根の上に位置付けられている外側ハウジング内に収容されている部品が設けられた鉄道車両の概略図である。 図１のハウジングのうちの一方の構成部品の分解図である。 図２のハウジングの等角図である。 車体と図２のハウジングの側部フラップパネルとの間のヒンジ接続部の詳細図である。 図２のハウジングの側部フラップパネルと底部パネルとの間のボルト／ナット固定接続部の詳細図である。 図２のハウジングの側部フラップパネルと底部パネルとの間のテーパー状ロケーターの詳細図である。

可能な限り、同じ部品又は同様の部品を参照するのに図面全体を通して同じ参照符号が用いられる。

図１を参照すると、例えば、機関車鉄道車両又は自走式鉄道車両によって牽引される乗員車両又は貨物車両である、鉄道車両１０が、ボギー１４によって支持される車体１２を含む。鉄道車両には、車体１２の屋根２０上に位置付けられているとともにハウジング１８内に収容されているＨＶＡＣユニット等の外側サブユニット１６が設けられている。鉄道車両１０にはまた、車体の台枠によって車体の床２４の下に支持されているとともにハウジング２６内に収容されている、ディーゼルエンジン又はブレーキユニット等の外側サブユニット２２が設けられている。ハウジング１８、２６は双方とも、図２〜図６及び台枠のハウジング２６を参照しながら以下で詳細に説明されるような複合パネルからなる。

ハウジング２６は、４つの底部パネル２８、３０、３２、３４と、車体１２の各側のそれぞれ２つの側部フラップパネル３６、３８及び４０、４２と、２つの端壁４４、４６と、１つの構造的な横架部材４７とからなる。構造的な横架部材４７は、車体１２に固定される２つの端４７．１を有し、クランプ手段によって構造的な横架部材４７に固定される２つの横断パネル３０、３２間に延びる弧を形成する。

双方ともサブユニット１６、２２と接触しない、底部パネル及び側部フラップパネルは、例えばポリウレタンである繊維強化複合材料のサンドイッチ構造からなるが、端壁及び横架部材は金属性であり、例えばアルミニウムから作製される。

底部パネル２８、３０、３２、３４は、一方の側の側部フラップパネル３６、３８から、車体の他方の側にある対向する側部フラップパネル４０、４２へ水平方向に延びている。底部パネル２８、３０、３２、３４は、糊及びねじ等の任意の適当な取り外し不可能な又は取り外し可能な固定手段によって互いに接続される。底部パネル２８、３０、３２、３４には、側部フラップパネルとの実質的に平坦な接触境界面を形成する傾斜した側方端部２８．１、３０．１、３２．１、３４．１が設けられている。

側部フラップパネル３６、３８、４０、４２は、ヒンジ４８によって車両の車体の台枠に関節式に連結される。図４に示されているような各ヒンジ４８は、この例では車体の台枠である車体構造に取り付けられる固定ウイング４８．１と、可動ウイング４８．２とを有し、この可動ウイング４８．２は、ピボット軸４８．３を中心に枢動し、車体１２及び底部パネルに対する閉位置及び開位置間での側部フラップパネル３６の動きを可能にするように側部フラップパネル３６に取り付けられる。側部フラップパネル３６には、スタッド３７．１が設けられている取付けプレート３７が備わっており、この取付けプレート３７上に、ボルト（図示せず）によって可動ウイング４８．２が取り付けられている。ヒンジ接続部４８は、ピボット軸４８．３に対して平行な車体に対する側部フラップパネル３６の軸方向移動を制限するようなものであり、また、ピボット軸４８．３に対して平行な力を側部フラップパネル３６から車体１２に全体的に伝えるようなものである。シールが側部フラップパネルの周囲に設けられている。側部フラップパネルにはハンドルも設けられている。

閉位置において、各側部フラップパネル３６、３８、４０、４２の内向き平坦面３６．１、３８．１、４０．１、４２．１が、底部パネルのうちの少なくとも１つの傾斜した側方端部２８．１、３０．１、３２．１、３４．１の外向き面２８．１１、３０．１１、３２．１１、３４．１１と接触して重なり、外向き面２８．１１、３０．１１、３２．１１、３４．１１に支持される。この位置において、側部フラップパネルを、図５に示されているボルト／ナット接続部５０と図６に示されているテーパー状ロケーター５２とを含む固定手段によって底部パネルに固定することができる。

図５に示されているボルト／ナット接続部５０は、底部パネル２８の傾斜した側方端部２８．１の２つの反対側の面２８．１１、２８．１２に支持されている２つの部品５０．１１、５０．１２からなるナット５０．１と、側部フラップパネル３６に挿入される、同様に２つの部品５０．２１、５０．２２からなる受けスリーブ５０．２と、このスリーブ５０．２に挿入されるとともにナット５０．１と螺合するボルト５０．３とを含む。図６に示されているテーパー状ロケーター５２は、底部パネル２８の傾斜した側方端部２８．１から突出するテーパー状ピン５２．１から構成され、側部フラップパネル内に設けられている嵌合する円錐状の補強穴５２．２に受け入れられる。テーパー状ロケーター５２及びボルト５０．３はそれぞれ、底部パネル２８の接触面２８．１１及び側部フラップパネル３６の接触面３６．１に対して垂直な、好ましくは、底部パネル２８との接触点において、側部フラップパネル３６の移動方向に対して垂直な挿入軸５２．５、５０．５を有する。言うまでもなく、テーパー状ロケーター５２は、閉位置へ向かう側部フラップパネル３６、３８、４０、４２の移動の終点で係合し、その後でボルト５０が係合する。テーパー状ロケーター５２は、テーパー状ピン５２．１と円錐状の穴５２．２との間の恒久的な径方向接触、したがって隙間のない接続を確実にする。テーパー状ロケーター５２は、テーパー状ピン５２．１の上部が可視であり、好ましくは、閉位置における側部フラップパネル３６の外表面と面一になっていることで、側部フラップパネル３６の閉位置の視認を可能にする。ボルト／ナット接続部５０は、２つの接触面２８．１１、３６．１間に所要の軸方向力を加える。言うまでもなく、底部パネル２８と側部フラップパネル３６を参照しながら行った説明は、例えば屋根パネルである他のパネルにも当てはまる。

種々の変更を行うことができる。特に、種々の固定手段を選択することができる。底部パネルの一般平面に対する、底部パネルの側方端部の配向は、職員がハウジングを開閉する際の人間工学、収容される部品の容積及び車両の車体（hull）を含む多数の因子に応じて、０度〜９０度で様々であり得る。

側部フラップパネルは底部パネルの底部を部分的に包含することができ、その場合、接続手段が鉄道車両の長手方向にのみ形状嵌合を行う。

底部パネルの外縁を鉄道車両の長手方向にのみ補強してもよい。

Claims (15)

1. 車体（１２）と、該車体（１２）の外側に固定される少なくとも１つの部品（１６、２２）と、前記車体の外側に固定される、前記部品（１６、２２）を収容するハウジング（１８、２６）とを備える鉄道車両（１０）であって、前記ハウジング（１８、２６）は、前記車体（１２）に面する少なくとも１つの横断パネル（２８、３０、３２、３４）と、少なくとも１つの側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）であって、前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）と前記車体（１２）との間に画定される前記部品（１６、２２）用の容積部を該少なくとも１つの側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）が閉じる閉位置及び開位置間で可動な少なくとも１つの側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）とを備え、前記ハウジング（１８、２６）には、前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）を前記閉位置に固定する取り外し可能な固定手段（５０、５２）が設けられている、鉄道車両（１０）において、前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）及び前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）は軽量材料から作製され、前記固定手段（５０、５２）は、前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）と、前記閉位置における前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）と、前記固定手段とが一体の相互作用する自己支持型耐負荷構造を形成するように、前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）と前記閉位置における前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）との間に設けられていることを特徴とする、鉄道車両。
2. 前記ハウジングは、前記側部フラップパネルの前記開位置では自己支持しないことを特徴とする、請求項１に記載の鉄道車両。
3. 前記閉位置における前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）は、前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）の外向き面（２８．１１、３０．１１、３２．１１、３４．１１）と重なり、該外向き面に押し付けられ、それによって、該外向き面の平面に対して平行な移動と、該外向き面に対して垂直な移動が阻止されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記固定手段（５０、５２）は形状嵌合及び／又は摩擦嵌合による接続を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄道車両。
5. 前記固定手段（５０、５２）は、前記側部フラップパネルの前記閉位置において可視であり、好ましくは前記側部フラップパネルと面一である上部を好ましくは含む、少なくとも１つのセルフセンタリング式テーパー状ロケーター（５２）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の鉄道車両。
6. 前記固定手段（５０、５２）は、少なくとも１つのボルト／ナット接続部（５０）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の鉄道車両。
7. 前記ハウジングは、少なくとも１つ、好ましくは２つの対向する板金製の補剛端部パネル（４４、４６）を更に備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の鉄道車両。
8. 前記ハウジングは、少なくとも２つの横断パネル（３６、３８、４０、４２）と、前記車体（１２）に固定される２つの端を有するとともに、前記２つの横断パネル（３６、３８、４０、４２）間に延びる弧を形成する金属製の構造的な横架部材（４７）とを備え、前記２つの横断パネル（３６、３８、４０、４２）のそれぞれは、前記構造的な横架部材（４７）に固定される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の鉄道車両。
9. 前記軽量材料は、異方性材料、好ましくは複合材料、好ましくは熱硬化性又は熱可塑性のマトリックスを有する好ましくは繊維強化複合材料であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鉄道車両。
10. 前記軽量材料、特に前記繊維強化複合材料は、繊維強化層間に挟まれる低密度コア材料を含み、該コア材料は好ましくは、ハニカム構造体、発泡体及び／又は折り重ねハニカム構造体であり、該コア材料は好ましくは防水性であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の鉄道車両。
11. 前記ハウジング（１８、２６）は、前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）を前記車体（１２）にヒンジ接続する少なくとも１つの金属製のヒンジ（４８）を更に備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鉄道車両。
12. 前記ヒンジ（４８）は、該ヒンジ（４８）のピボット軸（４８．３）に対して平行な前記車体（１２）に対する前記側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）の平行移動を制限又は阻止するようなものであることを特徴とする、請求項１１に記載の鉄道車両。
13. 前記ハウジング（１８、２６）は、前記鉄道車両の両側に少なくとも１つの側部フラップパネル（３６、３８、４０、４２）を備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の鉄道車両。
14. 前記ハウジング（２６）は前記車体（１２）の台枠に固定され、前記横断パネル（２８、３０、３２、３４）は底部パネルであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の鉄道車両。
15. 前記ハウジング（１８）は前記車体の屋根（２０）に固定され、前記横断パネルはカバーパネルであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の鉄道車両。

Images