JP2016120811A - 取付構造、及び鉄道用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車体に機器を取り付けるための取付構造において、機器から車体に伝搬する振動を効果的に遮断する。
【解決手段】車体１０１に機器を取り付けるための取付構造２において、車体１０１に固定され、内部空間Ｓを有する直方体状に形成され、直方体を構成する少なくとも一面に内部空間に連通する開口を有するとともに、少なくとも開口が形成された面と直交する向きの面が閉塞された連結体１１と、連結体１１の上壁１５または下壁１６と機器１との間に挟まれる第一の防振ゴム２１と、連結体１１の内部空間Ｓから上壁１５または下壁１６から第一の防振ゴム２１を通して機器１まで貫通し、頭部３２Ａが内部空間に配置された第一の締結部材３２と、内部空間Ｓに配置されて第一締結部材３２の頭部３２Ａと連結体１１の内部空間Ｓの上壁１５または下壁１６との間に配される第二の防振ゴム２２とを備える取付構造。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体に機器を取り付けるための取付構造、及びこれを備える鉄道用車両に関する。

鉄道用車両のような車輪を有する車体においては、例えばブレーキ装置等を構成する各種機器を床下に収容する構造が採られる。このような床下機器には、車両を走行させるための電動機や、ブレーキ用圧縮空気を生成するための圧縮機のように、振動の発生源となるものが多い。車両の乗り心地の向上や、騒音の低減を図る上で、床下機器の振動を抑制するための技術が求められている。

このような技術の一例として、特許文献１には、床下機器の吊手が防振ゴムを介して車体の床下に連結固定されている鉄道用車両用の取付構造が記載されている。

実公平１−１０４５４号公報

しかしながら、特許文献１の取付構造は、ボルトと吊手との間に防振ゴムが配置されているものの、床下機器からの振動の遮断が十分ではなく、鉄道用車両の乗り心地の改善の余地があった。

この発明は、機器から車体に伝搬する振動を効果的に遮断することができる取付構造を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、車体に機器を取り付けるための取付構造は、前記車体に固定され、内部空間を有する直方体状に形成され、直方体を構成する少なくとも一面に前記内部空間に連通する開口を有するとともに、少なくとも前記開口が形成された面と直交する向きの面が閉塞された連結体と、前記連結体の上壁または下壁と機器との間に挟まれる第一の防振ゴムと、前記連結体の前記内部空間から前記上壁または前記下壁から前記第一の防振ゴムを通して前記機器まで貫通し、頭部が前記内部空間に配置された第一の締結部材と、前記内部空間に配置されて前記締結部材の頭部と前記連結体の内部空間の前記上壁または前記下壁との間に配される第二の防振ゴムとを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、車体と機器との間に内部空間を有する連結体が介在する構造であるとともに、連結体と機器との間及び締結部材の頭部と連結体との間に防振ゴムを配することによって、機器から車体に伝搬する振動を効果的に遮断することができる。また、車体と機器とを連結する連結体が剛性を有する構造とされているため、連結体にて振動が増幅されることを抑制することができる。

上記取付構造において、前記第一の防振ゴム、前記第二の防振ゴムの少なくとも一方のばね定数Ｋは、前記連結体の数をＮ、前記機器の全重量をＭ、前記機器の起振周波数をｆとすると、以下の数式（１）を満足してよい。

このような構成によれば、第一の防振ゴム及び第二の防振ゴムのばね定数を適切に設定することができる。例えば、第一の防振ゴム及び第二の防振ゴムのばね定数が大きすぎることにより適切に振動を抑制できなくなることを防止することができる。

上記取付構造において、前記連結体の上壁または下壁と車体との間に挟まれる第三の防振ゴムと、前記連結体の前記内部空間から前記上壁または前記下壁から前記第三の防振ゴムを通して前記車体まで貫通し、頭部が前記内部空間に配置された第二の締結部材と、前記内部空間に配置されて前記第二の締結部材の頭部と前記連結体の内部空間の前記上壁または前記下壁との間に配される第四の防振ゴムとを備えてよい。

このような構成によれば、車体に接続される位置を直接防振することによって、連結体から車体に伝搬する振動を低減することができる。

上記取付構造において、前記開口を閉塞する閉塞部材を有する構成としてもよい。
このような構成によれば、連結体の内部空間に異物が侵入することによる防振ゴムの劣化を防止することができる。

本発明の第二の態様によれば、鉄道用車両は、上記いずれかの取付構造を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、圧縮機等の機器から鉄道用車両に伝搬する振動が遮断されることによって、乗り心地の良い鉄道用車両を提供することができる。

本発明によれば、車体に機器を取り付けるための取付構造において、機器から車体に伝搬する振動を効果的に遮断することができる。

本発明の各実施形態の鉄道用車両を示す概略構成図である。 本発明の第一実施形態の鉄道用圧縮機装置の平面図である。 本発明の第一実施形態の取付構造の概略を説明する斜視図である。 本発明の第一実施形態の取付構造の吊手部を外側から見た側断面図である。 本発明の第二実施形態の取付構造の吊手部を外側から見た側断面図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態の取付構造２を備えた鉄道用車両１００について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、鉄道用車両１００は、乗客や貨物が搭載される車両本体１０１（車体）と、車両本体１０１をレールＲ上で転動可能に支持する複数の車輪１０２と、車両本体１０１の床面Ｆの下方、即ち、床下に設けられる鉄道用圧縮機装置１（機器）と、を備えている。不図示の駆動源から伝達される回転駆動力が車輪１０２を回転させることで、鉄道用車両１００はレールＲ上を走行する。

鉄道用圧縮機装置１は、取付構造２を介して車両本体１０１の床面Ｆに取り付けられている。即ち、本実施形態の取付構造２は、車両本体１０１に鉄道用圧縮機装置１を取り付けるための構造である。
鉄道用圧縮機装置１は、内部に空間を有する箱体状の筐体３と、この筐体３内に設けられたプレート４と、プレート４上に設けられた圧縮機５と、を備えている。鉄道用圧縮機装置１は、車両本体１０１の床下における複数の車輪１０２の間の領域に設けられる。

プレート４は、筐体３の底面３Ｂから上方に離間して設けられた矩形板状の部材である。このプレート４は、第五の防振ゴム２５によって筐体３の底面３Ｂ上で支持されている。詳しくは図２に示すように、第五の防振ゴム２５はプレート４の４つの角部の近傍に設けられている。第五の防振ゴム２５はいずれもゴム等の弾性体によって形成されている。なお、図２では第五の防振ゴム２５は平面視で矩形の断面を有する構成としたが、第五の防振ゴム２５の態様はこれに限定されず、断面が円形をなすように構成されていてもよい。

圧縮機５は、外部から取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機本体７と、圧縮機本体７を駆動する電動機８と、を備えている。これら圧縮機本体７と電動機８とは、回転軸９によって互いに接続されている。電動機８が回転駆動することによって生じる運動エネルギーが回転軸９によって圧縮機本体７に伝達されることで、圧縮機本体７が駆動される。圧縮機本体７で生成された圧縮空気は制動装置（不図示）に供給される。これにより、鉄道用車両１００を制動することができる。

図３は、本実施形態の取付構造２の概略を説明する斜視図であり、車両本体１０１を省略した図である。
図３に示すように、取付構造２は、車両本体１０１に固定されている複数の吊手部１１（連結体）を有している。吊手部１１は、内部空間Ｓ（図４参照）を有する直方体状に形成されている。
吊手部１１は、直方体を構成する六面のうち、外側を向く一面に、内部空間Ｓに連通する開口１２を有している。ここで、外側とは、鉄道用車両１００の両側方を向く側である。

吊手部１１において、開口１２が形成された面と直交する向きの面は、一対の側壁１３によって閉塞されている。また、吊手部１１において、開口１２とは反対側の面は、奥壁１４によって閉塞されている。なお、開口１２とは反対側の面は必ずしも閉塞する必要はない。即ち、吊手部１１は、車両本体１０１の床面Ｆに面する上壁１５、筐体３の上面３Ａに面する下壁１６、及び一対の側壁１３から構成される角筒形状としてもよい。開口１２は、開口１２と略同形状の板状の閉塞部材１７によって閉塞されている。

複数の吊手部１１は、鉄道用圧縮機装置１の筐体３の上面３Ａの輪郭線近傍に沿って互いに間隔をあけて６つ配列される構成である。具体的には、筐体３の上面３Ａは、一対の長辺部３Ｃと、これら長辺部３Ｃに対して略直角に交差する方向に延びる一対の短辺部３Ｄによって、平面視で長方形状に形成されている。それぞれの長辺部３Ｃに沿って３つの吊手部１１が設けられている。

ここで、圧縮機５を構成する圧縮機本体７と電動機８は、いずれも回転駆動される装置であることから、運転中の鉄道用車両１００における振動源の一つとなり得る。振動が床面Ｆを通じて車両本体１０１に伝播した場合、乗客の乗り心地を損なったり、貨物に対する影響を生じたりする可能性がある。

次に、本実施形態の取付構造２の詳細について説明する。まず、吊手部１１と車両本体１０１の床面Ｆとの接続部について説明する。
図４は、本実施形態の取付構造２の吊手部１１を外側から見た側断面図である。図４に示すように、吊手部１１は、吊手部１１の上壁１５に形成された固定孔２９を挿通するボルトなどの第二の締結部材２７を用いて車両本体１０１の床面Ｆに固定されている。吊手部１１の上壁１５と床面Ｆとの間には、やや大径の平座金２８（ワッシャー）が介在している。第二の締結部材２７の頭部と吊手部１１の上壁１５との間には、平座金３５が介在している。
図３に示すように、固定孔２９は吊手部１１の上壁１５の長手方向に沿って、間隔をおいて三箇所に形成されている。吊手部１１と車両本体１０１の床面Ｆとは３本の第二の締結部材２７を用いて固定されている。第二の締結部材２７の数は三箇所に限ることはなく、一箇所で固定してもよいし、四箇所以上で固定してもよい。

次に、吊手部１１と鉄道用圧縮機装置１の筐体３との接続部について説明する。
吊手部１１と筐体３とは、吊手部１１の下壁１６に形成された第一固定孔３０と、筐体３の上面３Ａとに形成された第二固定孔３１とを貫通するボルトである第一の締結部材３２、及び第一の締結部材３２に螺合するナット３３によって締結されている。第一の締結部材３２は、例えば、頭部３２Ａと軸部３２Ｂとを有する六角ボルトなどの締結部材を採用することができる。

第一の締結部材３２の頭部３２Ａは、吊手部１１の内部空間Ｓに配置されている。第一の締結部材３２の軸部３２Ｂは、吊手部１１の内部空間Ｓから、第一固定孔３０及び第二固定孔３１を貫通して鉄道用圧縮機装置１の筐体３の内部まで延在している。
ナット３３は、二つのナットが用いられる構造（ダブルナット、二重ナット）である。第一固定孔３０及び第二固定孔３１の内径は、第一の締結部材３２の軸部３２Ｂの径よりもやや大きく形成されている。ナット３３と筐体３の上面３Ａとの間には、平座金３６が介在している。

吊手部１１の下壁１６と筐体３との間には、第一の防振ゴム２１が配置されている。即ち、第一の防振ゴム２１は、吊手部１１の下壁１６と筐体３の上面３Ａとの間に挟まれており、吊手部１１の下壁１６と筐体３の上面３Ａとは直接接触していない。
第一の防振ゴム２１は、中心にボルトが挿通する挿通孔が形成された円板状をなしている。第一の防振ゴム２１の外径は、第一固定孔３０及び第二固定孔３１の内径よりも十分に大きくされている。例えば、第一の防振ゴム２１の外径は、第一固定孔３０及び第二固定孔３１の内径の２倍以上とされている。

第一の締結部材３２の頭部３２Ａと、吊手部１１の下壁１６との間には、第二の防振ゴム２２が配置されている。即ち、第二の防振ゴム２２は、吊手部１１の下壁１６と第一の締結部材３２の頭部３２Ａの上面３Ａとの間に挟まれており、吊手部１１の下壁１６と頭部３２Ａとは直接接触していない。
第二の防振ゴム２２は、第一の防振ゴム２１と同様に、中心に軸部３２Ｂが挿通する挿通孔が形成された円板状をなしている。第二の防振ゴム２２の外径は、第一固定孔３０及び第二固定孔３１の内径よりも十分に大きくされている。例えば、第二の防振ゴム２２の外径は、第一固定孔３０及び第二固定孔３１の内径の２倍以上とされている。

第一の防振ゴム２１、及び第二の防振ゴム２２は、例えば、ネオプレンゴムのような合成ゴムによって形成することができる。第一の防振ゴム２１としては、上記した合成ゴムに限らず、天然ゴムなど弾性を有する素材であれば適宜採用が可能である。
第一の締結部材３２の頭部３２Ａと第二の防振ゴム２２との間には、平座金３７が介在している。

第一固定孔３０、及び第二固定孔３１は吊手部１１の下壁１６の長手方向に沿って、間隔をおいて三箇所に形成されている。吊手部１１と筐体３とは３本のボルトを用いて固定されている。ボルトの数は三箇所に限ることはなく、一箇所で固定してもよいし、四箇所以上で固定してもよい。

第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２は、第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２のばね定数Ｋが、吊手部１１の数をＮ、鉄道用圧縮機装置１の全重量をＭ、圧縮機５の起振周波数をｆとした場合、以下の数式（１）を満足するように選択される。

プレート４の下に配置されている第五の防振ゴム２５のばね定数と、プレート４上の質量、即ち、プレート４及び圧縮機５の質量から算出される固有振動数と、数式（１）の右辺で算出される固有振動数は、一致しないように設定されている。

上記実施形態によれば、車両本体１０１と鉄道用圧縮機装置１との間に内部空間Ｓを有する吊手部１１が介在する構造であるとともに、吊手部１１と鉄道用圧縮機装置１との間及び第一の締結部材３２の頭部３２Ａと吊手部１１との間に防振ゴム２１，２２を配することによって、鉄道用圧縮機装置１から車両本体１０１に伝搬する振動を効果的に遮断することができる。
また、車両本体１０１と鉄道用圧縮機装置１とを連結する吊手１１が剛性を有する構造とされているため、吊手部１１にて振動が増幅されることを抑制することができる。

また、第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２は、第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２の少なくとも一方のばね定数Ｋが、吊手部１１の数をＮ、機器の全重量をＭ、機器の起振周波数をｆとすると、数式（１）を満足するように選択される。これにより、第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２のばね定数を適切に設定することができる。例えば、第一の防振ゴム２１及び第二の防振ゴム２２のばね定数が大きすぎることにより適切に振動を抑制できなくなることを防止することができる。

また、吊手部１１の開口１２が閉塞部材１７によって閉塞可能であることによって、吊手部１１の内部空間Ｓに異物が侵入することによる防振ゴム２１，２２の劣化を防止することができる。

なお、上記実施形態では、車両本体１０１の下方に鉄道用圧縮機装置１を設置する構成を示したが、これに限ることはなく、車両本体１０１の上方に鉄道用圧縮機装置１を設置してもよい。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の取付構造２Ｂを備えた鉄道用車両１００について図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の取付構造２Ｂにおいては、吊手部１１と車両本体１０１の床面Ｆとの間に二つの防振ゴム２３，２４が配置されている。

具体的には、吊手部１１の上壁１５と、車両本体１０１の床面Ｆとの間には、第三の防振ゴム２３が配置されている。さらに、第二の締結部材２７の頭部と吊手部１１の上壁１５との間には、第四の防振ゴム２４が配置されている。
即ち、吊手部１１と車両本体１０１の床面Ｆとは第三の防振ゴム２３を介して接続され、吊手部１１と第二の締結部材２７の頭部とは第四の防振ゴム２４を介して接続されている。

このような構成によれば、車両本体１０１に接続される位置を直接防振することによって、吊手部１１から車両本体１０１に伝搬する振動を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。

１ 鉄道用圧縮機装置
２，２Ｂ 取付構造
３ 筐体
３Ａ 上面
３Ｂ 底面
３Ｃ 長辺部
３Ｄ 短辺部
４ プレート
５ 圧縮機
７ 圧縮機本体
８ 電動機
９ 回転軸
１１ 吊手部（連結体）
１２ 開口
１３ 側壁
１４ 奥壁
１５ 上壁
１６ 下壁
１７ 閉塞部材
２１ 第一の防振ゴム
２２ 第二の防振ゴム
２３ 第三の防振ゴム
２４ 第四の防振ゴム
２５ 第五の防振ゴム
２７ 第二の締結部材
２８ 平座金
２９ 固定孔
３０ 第一固定孔
３１ 第二固定孔
３２ 第一の締結部材
３２Ａ 頭部
３２Ｂ 軸部
３３ ナット
３５ 平座金
３６ 平座金
３７ 平座金
１００ 鉄道用車両
１０１ 車両本体（車体）
１０２ 車輪
Ｆ 床面
Ｒ レール
Ｓ 内部空間

Claims (5)

1. 車体に機器を取り付けるための取付構造において、
   前記車体に固定され、内部空間を有する直方体状に形成され、直方体を構成する少なくとも一面に前記内部空間に連通する開口を有するとともに、少なくとも前記開口が形成された面と直交する向きの面が閉塞された連結体と、
   前記連結体の上壁または下壁と機器との間に挟まれる第一の防振ゴムと、
   前記連結体の前記内部空間から前記上壁または前記下壁から前記第一の防振ゴムを通して前記機器まで貫通し、頭部が前記内部空間に配置された第一の締結部材と、
   前記内部空間に配置されて前記第一の締結部材の頭部と前記連結体の内部空間の前記上壁または前記下壁との間に配される第二の防振ゴムとを備える取付構造。
2. 前記第一の防振ゴム、前記第二の防振ゴムの少なくとも一方のばね定数Ｋは、前記連結体の数をＮ、前記機器の全重量をＭ、前記機器の起振周波数をｆとすると、以下の数式（１）を満足している請求項１に記載の取付構造。
   

   
3. 前記連結体の上壁または下壁と車体との間に挟まれる第三の防振ゴムと、
   前記連結体の前記内部空間から前記上壁または前記下壁から前記第三の防振ゴムを通して前記車体まで貫通し、頭部が前記内部空間に配置された第二の締結部材と、
   前記内部空間に配置されて前記第二の締結部材の頭部と前記連結体の内部空間の前記上壁または前記下壁との間に配される第四の防振ゴムとを備える請求項１に記載の取付構造。
4. 前記開口を閉塞する閉塞部材を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の取付構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の取付構造を備える鉄道用車両。

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