JP2017210045A

JP2017210045A - 車両床下構造及び鉄道車両

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Publication number: JP2017210045A
Application number: JP2016103198A
Authority: JP
Inventors: 橋本　克史; Katsushi Hashimoto; 克史橋本; 裕勝木元; Hirokatsu Kimoto; 久郎鈴木; Hisao Suzuki
Original assignee: Japan Transport Engineering Co
Current assignee: Japan Transport Engineering Co
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: JP6696831B2

Abstract

【課題】カバーが外板から外れることを低減する。【解決手段】鉄道車両１の下部２に設けられ、その外板１２で鉄道車両１の床下機器３４を覆う筐体１１と、外板１２に形成された開口部１３と、開口部１３を塞ぐように外板１２に取付けられたカバー１４と、カバー１４に設けられ、カバー１４の掛金取付部２２に取り付けられた掛金２３と、外板１２に設けられ、カバー１４が外板１２から外れないように掛金取付部２２から離隔した掛金２３の掛金受当接部２４に当接する掛金受２５とを備えた車両床下構造１０において、カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、変形抑制部材２９が掛金受当接部２４とは反対側から掛金２３の変形抑制部材当接部２８に当接することにより、掛金２３の変形が抑制される。これにより、カバー１４が外板１２から外れることを低減することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両床下構造及び鉄道車両に関する。

下部に床下機器を配置した鉄道車両では、走行時における床下機器の保護の観点から、床下機器を覆う車両床下構造が適用される場合がある。このような車両床下構造としては、例えば、鉄道車両の下部に設けられ、その外板で鉄道車両の床下機器を覆う筐体と、床下機器の点検等のために筐体の外板に形成された開口部と、開口部を塞ぐように外板に開閉自在に取付けられたカバーとを備えた車両床下構造がある。例えば、特許文献１に記載の車両床下構造では、筐体の外板に設けられた掛金により、筐体の外板にカバーが取り付けられる。

特開平８−３０１１０６号公報

ところで、鉄道車両の中には、新幹線のように高速で走行する車両がある。高速で走行する鉄道車両が例えば積雪量の多い地域を走行する場合、走行中に氷塊が高速で巻き上げられることがある。この場合、上述した特許文献１の車両床下構造では、巻き上げられた氷塊が筐体の開口部に取り付けられたカバーに衝突すると、カバーに対する外力により掛金が変形し、カバーが筐体の外板から外れる可能性がある。

そこで本発明は、カバーが外板から外れることを低減することができる車両床下構造及び鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明は、鉄道車両の下部に設けられ、その外板で鉄道車両の床下機器を覆う筐体と、外板に形成された開口部と、開口部を塞ぐように外板に取付けられたカバーと、外板及びカバーのいずれか一方に設けられ、外板及びカバーのいずれか一方の掛金取付部に取り付けられた掛金と、外板及びカバーのいずれか他方に設けられ、カバーが外板から外れないように掛金取付部から離隔した掛金の掛金受当接部に当接する掛金受と、カバーに対する外力によって掛金受から掛金受当接部を介して掛金に作用する力に対して、掛金受当接部とは反対側から掛金の変形抑制部材当接部に当接することにより、掛金の変形を抑制する変形抑制部材とを備えた車両床下構造である。

この構成によれば、鉄道車両の下部に設けられ、その外板で鉄道車両の床下機器を覆う筐体と、外板に形成された開口部と、開口部を塞ぐように外板に取付けられたカバーと、外板及びカバーのいずれか一方に設けられ、外板及びカバーのいずれか一方の掛金取付部に取り付けられた掛金と、外板及びカバーのいずれか他方に設けられ、カバーが外板から外れないように掛金取付部から離隔した掛金の掛金受当接部に当接する掛金受とを備えた車両床下構造において、カバーに対する外力によって掛金受から掛金受当接部を介して掛金に作用する力に対して、変形抑制部材が掛金受当接部とは反対側から掛金の変形抑制部材当接部に当接することにより、掛金の変形が抑制される。これにより、カバーが外板から外れることを低減することができる。

この場合、変形抑制部材当接部と掛金取付部との距離は、掛金受当接部と掛金取付部との距離に比べて短いことが好適である。

この構成によれば、変形抑制部材当接部と掛金取付部との距離は、掛金受当接部と掛金取付部との距離に比べて短いため、変形抑制部材が変形抑制部材当接部に当接した後の掛金の変形の中心点が掛金取付部から変形抑制部材当接部に移動するため、掛金の変形の中心点周りの掛金受当接部からの力のモーメントが減少し、より効果的に掛金の変形を抑制することができる。

また、カバーに対する外力によって掛金受から掛金受当接部を介して掛金に作用する力に対して、掛金が変形した後に、変形抑制部材は変形抑制部材当接部に当接することが好適である。

この構成によれば、掛金の変形が変形抑制部材により抑制される前に、掛金の変形によってカバーに対する外力が吸収されるため、掛金取付部に大きな外力が加わることにより掛金取付部が破損し、カバーが外板から外れることを低減することができる。

また、カバーに対する外力によって掛金受から掛金受当接部を介して掛金に作用する力に対して、掛金と掛金受とが互いに当接する方向における掛金の変形量は、掛金と掛金受とが互いに当接する方向における掛金取付部の変形量よりも大きいことが好適である。

この構成によれば、掛金の変形が変形抑制部材により抑制される前に、変形量が掛金取付部よりも大きい掛金によってカバーに対する外力が吸収されるため、掛金取付部に大きな外力が加わることにより掛金取付部が破損し、カバーが外板から外れることを低減することができる。

また、本発明は、上記本発明の車両床下構造を下部に備えた鉄道車両である。

本発明の車両床下構造及び鉄道車両によれば、カバーが外板から外れることを低減することができる。

実施形態に係る車両床下構造を適用した鉄道車両の底面図である。図１の車両床下構造の平面図である。図２のIII‐III線による断面図である。（Ａ）は図３の掛金及び掛金受の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）の掛金が変形した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両床下構造及び鉄道車両について、図面を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の鉄道車両１は、本実施形態の車両床下構造１０を車輪５等が配置された下部２に備える。鉄道車両１は、例えば新幹線の車両であり、時速２００ｋｍを超える高速で長距離運行される車両である。鉄道車両１の下部には、電源装置、制御機器、バッテリ、インバータ装置、補助電源装置及び空気調和装置等の床下機器が車両台枠に吊り下げられた状態で組み付けられている。図２及び図３に示すように、車両床下構造１０は、筐体１１、開口部１３、カバー１４、掛金２３、掛金受２５及び変形抑制部材２９を備える。車両床下構造１０は、走行時における床下機器３４の着雪等からの保護の観点から、床下機器を覆うように設けられている。

筐体１１は、鉄道車両１の下部２に設けられ、その外板１２で鉄道車両１の電源装置、制御機器、バッテリ、インバータ装置、補助電源装置及び空気調和装置等の床下機器３４を覆う。筐体１１は、例えばステンレス鋼等の金属によって形成されている。外板１２は、例えば、床下機器３４の下方を覆う底板であるが、床下機器３４の側方を覆う側板を備えていてもよい。底板である外板１２には、鉄道車両１の下方に開口した長方形状又は正方形状の開口部１３が形成されている。開口部１３は、床下機器３４の点検等のために形成されている。

カバー１４は、開口部１３を平滑に塞ぐように外板１２に取付けられている。カバー１４は、例えばステンレス鋼等の金属によって形成され、開口部１３の形状に対応した長方形状又は正方形状の板状の部材である。カバー１４は、一方の端部１５に、端部１５の近傍の外板１２に設けられた一つのヒンジ軸１６に係合する一対のヒンジ軸係合部１７を有している。外板１２には、端部１５の近傍に一対のヒンジ軸１６が設けられており、カバー１４は、一対のヒンジ軸１６のそれぞれに係合する合計二対のヒンジ軸係合部１７を有している。

外板１２は、端部１５の近傍に、一つのヒンジ軸１６を支持する一対のヒンジ軸受部１８を有している。外板１２には、端部１５の近傍に一対のヒンジ軸１６が設けられており、外板１２は、一対のヒンジ軸１６のそれぞれを支持する合計二対のヒンジ軸受部１８を有している。一対のヒンジ軸１６、二対のヒンジ軸係合部１７及び二対のヒンジ軸受部１８は、一対のヒンジ機構１９を形成する。一対のヒンジ機構１９は、支持板取付金具２１により端部１５の近傍の外板１２に取付けられたヒンジ機構支持板２０によって支持されている。なお、図３においては、簡略化のため、支持板取付金具２１の図示は省略されている。

カバー１４は、ヒンジ機構１９によりヒンジ軸１６周りに回転動自在に取り付けられている。そのため、カバー１４は、開口部１３を開閉自在なように外板１２に取付けられている。また、カバー１４の表面が地面に平行な状態では、ヒンジ軸１６とヒンジ軸係合部１７とは互いに係合しているが、カバー１４の表面が地面に対して２０°〜９０°の任意の角度を成す状態では、ヒンジ軸１６からヒンジ軸係合部１７を取り外すことが可能にされている。そのため、カバー１４は、カバー１４の表面が地面に対して２０°〜９０°の任意の角度を成す状態にされた後に、外板１２から取り外すことが可能にされている。

図２、図３及び図４（Ａ）に示すように、カバー１４は、端部１５の反対側の端部３３に、端部３３の近傍の外板１２に設けられたカバー受金３０に係合するカバー受金係合部３１を有している。端部１５において、カバー１４はヒンジ機構１９によりヒンジ軸１６周りに回転動自在に取り付けられているため、カバー受金３０及びカバー受金係合部３１が無ければ、重力によりカバー１４の端部３３は下方に垂れ下がる。しかし、端部３３において、カバー受金係合部３１がカバー受金３０に係合することにより、カバー１４に重力以外の外力が作用しない状態では、カバー１４は、カバー１４の表面が地面に対して水平な状態に保たれる。

掛金２３は、カバー１４の端部３３に設けられ、カバー１４の端部３３の掛金取付部２２に取り付けられている。掛金取付部２２はラッチ錠３２により支持されている。端部３３には、一対の掛金２３、掛金取付部２２及びラッチ錠３２が設けられている。掛金２３は、外板１２、カバー１４、掛金取付部２２、掛金受２５及び変形抑制部材２９よりも変形し易い強度を有し、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）により規定されるＳＵＳ３０４等のステンレス鋼により形成された平板状の部材である。掛金２３は、掛金取付部２２及びラッチ錠３２により、図２の矢印に示すように掛金取付部２２周りに回転動自在に取り付けられる。また、掛金２３は、掛金取付部２２及びラッチ錠３２により、上方に付勢される。掛金取付部２２及びラッチ錠３２は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼により、掛金２３よりも変形し難い強度に形成されている。

掛金受２５は、外板１２の端部３３の近傍に設けられ、カバー１４が外板１２から外れないように掛金取付部２２から離隔した掛金２３の掛金受当接部２４に上方から当接する。外板１２の端部３３の近傍には、一対の掛金２３の掛金受当接部２４のそれぞれに上方から当接する一対の掛金受２５が設けられている。掛金受２５は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼により、掛金２３よりも変形し難い強度に形成されている。一対の掛金受２５は、支持板取付金具２７により端部３３の近傍の外板１２に取付けられた掛金受支持板２６によって支持されている。なお、図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）においては、簡略化のため、支持板取付金具２７の図示は省略されている。

掛金２３と掛金受２５とが互いに当接しているときは、掛金２３は、掛金取付部２２及びラッチ錠３２により掛金受２５の側に付勢されつつ、掛金受２５に係合している。掛金２３が掛金受２５に係合している状態では、カバー１４がヒンジ軸１６周りに下方に垂れ下がる方向の動作はカバー受金３０及びカバー受金係合部３１により制限され、カバー１４がヒンジ軸１６周りに上方に跳ね上がる方向の動作は掛金２３及び掛金受２５により制限される。このため、掛金２３が掛金受２５に係合している状態では、カバー１４が開口部１３を常に塞ぐようにロックされる。

上述したように、掛金２３は、カバー１４の下方からレンチ等を用いて掛金取付部２２周りに回転動可能となっている。図２に矢印でしめすように、掛金２３が掛金受２５に係合している状態から、掛金２３が９０°程度の角度に回転動させられると、掛金２３が掛金受２５から外れ、カバー１４のロックが解除される。カバー１４のロックが解除された状態では、カバー１４がヒンジ軸１６周りに下方に垂れ下がる方向の動作はカバー受金３０及びカバー受金係合部３１により制限されるが、カバー１４がヒンジ軸１６周りに上方に跳ね上がる方向の動作は制限されない。このため、カバー１４のロックが解除された状態では、カバー１４は開口部１３に対して開閉自在である。

図２、図３及び図４（Ａ）に示すように、変形抑制部材２９は、カバー１４に対する外力によって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、掛金受当接部２４とは反対側から掛金２３の変形抑制部材当接部２８に当接することにより、掛金２３の変形を抑制する。変形抑制部材２９は、一対の掛金２３のそれぞれに対応して、カバー１４の端部３３に一対設けられている。変形抑制部材２９は、カバー１４の端部３３にネジ、ボルト及びナット等により着脱自在に取り付けられるＬ字状金具である。変形抑制部材２９は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼等により、掛金２３よりも変形し難い強度に形成されている。変形抑制部材２９は、既存の鉄道車両や車両床下構造に取付けることができる。

図４（Ａ）に示すように、変形抑制部材当接部２８と掛金取付部２２との距離ｄ_１は、掛金受当接部２４と掛金取付部２２との距離ｄ_２に比べて短くされている。また、掛金２３と掛金受２５とが互いに当接し、掛金２３が掛金受２５に係合している状態では、変形抑制部材当接部２８と変形抑制部材２９とは互いに接触せずに離隔した状態にされている。

以下、本実施形態の車両床下構造１０の作用について説明する。例えば、鉄道車両１が積雪量の多い地域を高速で走行し、巻き上げられた氷塊が筐体１１の開口部１３に取り付けられたカバー１４に衝突した場合を想定する。この場合、カバー１４に強い外力Ｆが加わる。カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、掛金２３が変形した後に、変形抑制部材２９は変形抑制部材当接部２８に当接する。

また、カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向における掛金２３の変形量δ_１は、掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向における掛金取付部２２の変形量δ_２よりも大きい。

なお、掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向とは、例えば、掛金２３の変形前における掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向を意味し、図４（Ｂ）の例では、破線で示される変形前の平板状の掛金２３の表面に垂直な方向を意味する。また、掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向における掛金２３の変形量δ_１とは、例えば、掛金２３の変形前における掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向において、掛金２３の掛金取付部２２により取り付けられた部位を基準とした変位が最も大きい部位の変位量を意味する。掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向における掛金取付部２２の変形量δ_２とは、掛金２３の変形前における掛金２３と掛金受２５とが互いに当接する方向において、掛金２３の変形の前後における掛金取付部２２が掛金２３を取付けている位置の変位量を意味する。

本実施形態では、鉄道車両１の下部２に設けられ、その外板１２で鉄道車両１の床下機器３４を覆う筐体１１と、外板１２に形成された開口部１３と、開口部１３を塞ぐように外板１２に取付けられたカバー１４と、カバー１４に設けられ、カバー１４の掛金取付部２２に取り付けられた掛金２３と、外板１２に設けられ、カバー１４が外板１２から外れないように掛金取付部２２から離隔した掛金２３の掛金受当接部２４に当接する掛金受２５とを備えた車両床下構造１０において、カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、変形抑制部材２９が掛金受当接部２４とは反対側から掛金２３の変形抑制部材当接部２８に当接することにより、掛金２３の変形が抑制される。これにより、カバー１４が外板１２から外れることを低減することができる。

また、本実施形態では、変形抑制部材当接部２８と掛金取付部２２との距離ｄ_１は、掛金受当接部２４と掛金取付部２２との距離ｄ_２に比べて短いため、変形抑制部材２９が変形抑制部材当接部２８に当接した後の掛金２３の変形の中心点が掛金取付部２２から変形抑制部材当接部２８に移動するため、掛金２３の変形の中心点周りの掛金受当接部２４からの力のモーメントが減少し、より効果的に掛金２３の変形を抑制することができる。

また、本実施形態では、掛金２３の変形が変形抑制部材２９により抑制される前に、掛金２３の変形によってカバー１４に対する外力Ｆが吸収されるため、掛金取付部２２に大きな外力Ｆが加わることにより掛金取付部２２が破損し、カバー１４が外板１２から外れることを低減することができる。

また、本実施形態では、掛金２３の変形が変形抑制部材２９により抑制される前に、掛金取付部２２の変形量δ_２よりも大きい変形量δ_１の掛金２３によってカバー１４に対する外力Ｆが吸収されるため、掛金取付部２２に大きな外力Ｆが加わることにより掛金取付部２２が破損し、カバー１４が外板１２から外れることを低減することができる。

また、本実施形態の車両床下構造１０は、既存の鉄道車両の車両床下構造に変形抑制部材２９を取付けるだけで実現でき、実施が極めて容易である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、上記実施形態では、カバー１４によって塞がれる開口部１３が底板である外板１２に形成されている例を中心に説明したが、例えば、開口部１３は側板である外板１２に形成されていてもよい。また、上記実施形態では、カバー１４に掛金２３が設けられ、外板１２に掛金受２５が設けられている例を中心に説明したが、カバー１４に掛金受２５が設けられ、外板１２に掛金２３が設けられ、外板１２の掛金取付部２２に掛金２３が取り付けられていてもよい。

また、上記実施形態では、変形抑制部材当接部２８と掛金取付部２２との距離ｄ_１は、掛金受当接部２４と掛金取付部２２との距離ｄ_２に比べて短い例を中心に説明したが、状況によっては、変形抑制部材当接部２８と掛金取付部２２との距離ｄ_１は、掛金受当接部２４と掛金取付部２２との距離ｄ_２以上でもよい。また、上記実施形態では、カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、掛金２３が変形した後に、変形抑制部材２９は変形抑制部材当接部２８に当接する例を中心に説明したが、状況によっては、カバー１４に対する外力Ｆによって掛金受２５から掛金受当接部２４を介して掛金２３に作用する力に対して、掛金２３が変形する前から、変形抑制部材２９は変形抑制部材当接部２８に当接してもよい。

１…鉄道車両、２…下部、５…車輪、１０…車両床下構造、１１…筐体、１２…外板、１３…開口部、１４…カバー、１５…端部、１６…ヒンジ軸、１７…ヒンジ軸係合部、１８…ヒンジ軸受部、１９…ヒンジ機構、２０…ヒンジ機構支持板、２１…支持板取付金具、２２…掛金取付部、２３…掛金、２４…掛金受当接部、２５…掛金受、２６…掛金受支持板、２７…支持板取付金具、２８…変形抑制部材当接部、２９…変形抑制部材、３０…カバー受金、３１…カバー受金係合部、３２…ラッチ錠、３３…端部、３４…床下機器、Ｆ…外力、ｄ_１，ｄ_２…距離、δ_１，δ_２…変形量。

Claims

鉄道車両の下部に設けられ、その外板で前記鉄道車両の床下機器を覆う筐体と、
前記外板に形成された開口部と、
前記開口部を塞ぐように前記外板に取付けられたカバーと、
前記外板及び前記カバーのいずれか一方に設けられ、前記外板及び前記カバーのいずれか一方の掛金取付部に取り付けられた掛金と、
前記外板及び前記カバーのいずれか他方に設けられ、前記カバーが前記外板から外れないように前記掛金取付部から離隔した前記掛金の掛金受当接部に当接する掛金受と、
前記カバーに対する外力によって前記掛金受から前記掛金受当接部を介して前記掛金に作用する力に対して、前記掛金受当接部とは反対側から前記掛金の変形抑制部材当接部に当接することにより、前記掛金の変形を抑制する変形抑制部材と、を備えた車両床下構造。
前記変形抑制部材当接部と前記掛金取付部との距離は、前記掛金受当接部と前記掛金取付部との距離に比べて短い、請求項１に記載の車両床下構造。
前記カバーに対する外力によって前記掛金受から前記掛金受当接部を介して前記掛金に作用する力に対して、前記掛金が変形した後に、前記変形抑制部材は前記変形抑制部材当接部に当接する、請求項１又は２に記載の車両床下構造。
前記カバーに対する外力によって前記掛金受から前記掛金受当接部を介して前記掛金に作用する力に対して、前記掛金と前記掛金受とが互いに当接する方向における前記掛金の変形量は、前記掛金と前記掛金受とが互いに当接する方向における前記掛金取付部の変形量よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両床下構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両床下構造を下部に備えた鉄道車両。