JP4014794B2 - Railway vehicle control device box - Google Patents
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Description
【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、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、
鉄道車両の制御装置を収納するための箱体であって、
この箱体を鉄道車両の車体に支持する支持部材は、本体部分と第1の補強部材とを備えており、
前記本体部分は、
前記車体への取り付けに用いる取付孔が貫設されて水平に延びる取付部と、
前記箱体の上面に沿って前後方向に延びる上面部分と、
前記箱体の側面に沿って上下方向に延びる左右一対の側面部分と、を有し、
前記第1の補強部材は、
前記取付部の裏面に密着する水平部分と、
前記左右一対の側面部分にそれぞれ密着する左右一対の側方部分と、
前記箱体の側面に密着する縦壁部分と、を有し、
前記箱体、前記本体部分、および前記第1の補強部材は、互いに当接する部分に貫設された貫通孔内に挿通されて前記互いに当接する部分を相互に締結する締結手段を用いて一体に締結されていることを特徴とする。
【0011】
また、請求項2に記載した手段は、請求項1に記載した鉄道車両の制御装置用箱体において、
前記支持部材が第2の補強部材をさらに備え、
この第2の補強部材は、
前記箱体の上面に密着する固定部分と、
前記支持部材の左右一対の側面部分にそれぞれ密着する左右一対の第2の側方部分と、
前記第1の補強部材の縦壁部分に密着する第2の縦壁部分と、を有しており、
前記箱体、前記本体部分、前記第1の補強部材、および第2の補強部材は、前記締結手段を用いて一体に締結されていることを特徴とする。
【0012】
すなわち、請求項1,2に記載した鉄道車両の制御装置用箱体においては、支持部材の組立および箱体への固定を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。
【0013】
また、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、支持部材を箱体に締結する複数の締結手段を等ピッチで前後左右に対称に配設することを特徴とする。
【0014】
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、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。
【0015】
なお、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ものとすることができる。
【0016】
また、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ものとすることができる。
【0017】
さらにまた、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ものとすることができる。
【0018】
【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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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5c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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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22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22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。
【0027】
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。
【0028】
次に図4を参照し、本実施形態の箱体100の製造に用いる第2の締結手段30について説明する。
【0029】
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。
【0030】
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31b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。
【0031】
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Ybに当接する鍔部32bが形成されている。
【0032】
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。
【0033】
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32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。
【0034】
次に図5を参照し、本実施形態の箱体100の製造に用いる第3の締結手段40について説明する。
【0035】
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13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。
【0036】
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41bが形成されている。
【0037】
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。
【0038】
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41b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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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50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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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60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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
【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、その支持部材を構成する本体部分および補強部材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。
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a box for a control device of a railway vehicle. More specifically, by eliminating the need for welding work, the present invention not only provides excellent strength and rigidity, but also requires no waterproofing and has high productivity. The present invention relates to a technique for manufacturing a box.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, control devices including power converters, circuit breakers, transformers, etc. of railway vehicles are housed inside the box, and the box is suspended from or placed on the floor of the vehicle. Mounted on railway vehicles.
[0003]
Such a box is manufactured by selecting a material from a material such as steel, stainless steel, or aluminum alloy according to a planned weight value, customer specifications, and the like.
[0004]
When manufacturing an apparatus box from steel materials, cost, workability | operativity, the weldability of material, etc. are judged comprehensively, and it assembles by electrically welding members. Although welding of steel looks simple and reliable at first glance, there is a drawback that the inside of the welded part cannot be visually inspected. The welded portion can be inspected by a penetrant flaw detection test, an ultrasonic flaw detection test, a radiation transmission test, and the like. However, all of these are large-scale tests and test personnel and test equipment are limited. Furthermore, in addition to the fact that dissimilar metals cannot be welded, there are various inconveniences, such as the fact that painting cannot be performed unless the apparatus box is completed by welding.
[0005]
When the device box is manufactured from stainless steel, particularly 18-8 stainless steel (SUS304), carbide precipitates on the portion heated to 700 to 800 ° C. during welding, causing intergranular cracking and intergranular corrosion. . Moreover, there exists the same inconvenience as the case where an apparatus box is manufactured from steel materials.
[0006]
Even when the device box is manufactured from an aluminum alloy, there are inconveniences such as dissimilar metal welding being impossible, non-destructive inspection is required for welding inspection, test personnel and test facilities are limited. In addition, heat is about 3 times easier to escape compared to steel, local heating is somewhat difficult, melting temperature is low and it is easy to melt, expansion coefficient is about 2 times, solidification shrinkage rate is about 1.5 times In order to reduce the weight of the device box, the aluminum alloy members are manufactured by electrical welding (TIG welding, MIG welding).
[0007]
When an aluminum alloy is electrically welded, not only distortion due to welding occurs but also cracks occur when solidifying depending on the alloy. In addition, it easily absorbs gas such as hydrogen at the time of melting, and as a result, blow holes (pores) are formed inside the welded part, and depending on the alloy, the base material is weak and easily broken by heating. is there. Further, in order to correct distortion, warpage, and the like caused by welding the aluminum alloy members, time corresponding to the time required for assembling the device box is spent. There are mechanical methods and heating methods for correction. However, it is not linked to good results by comprehensively judging changes in material characteristics and strength, working time, equipment, and the like.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In other words, in conventional railcar control device boxes manufactured by welding, the disadvantages such as distortion, warpage, cracking of the base metal, softening of the base metal, weakening of the weld, etc. caused by electric welding should be minimized or eliminated. Is not taken into consideration, and it is limited to general improvements such as minimizing welding amount, special post-processing, combined use of aluminum extrusion molding materials, use of orthodontic jigs, and local heating and quenching of parts. In addition, there are many inconveniences such as distortion of the device box, dimensional accuracy, increase in work man-hours, reduction in material strength, and necessity of test inspection.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, eliminate the need for joining by welding by using a special fastening means, and adverse effects, distortions, and A box for railway vehicle control devices that eliminates warping, eliminates the need for internal inspection of welded parts, deformation correction work, special post-processing, etc., is inexpensive, has excellent box strength and dimensional accuracy, and is highly manufacturable. To provide a body.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The means according to
A box for storing a railway vehicle control device,
The support member that supports the box on the vehicle body of the railway vehicle includes a main body portion and a first reinforcing member,
The body portion is
A mounting portion extending horizontally through a mounting hole used for mounting to the vehicle body;
An upper surface portion extending in the front-rear direction along the upper surface of the box;
A pair of left and right side portions extending in the vertical direction along the side surface of the box,
The first reinforcing member is
A horizontal portion closely contacting the back surface of the mounting portion;
A pair of left and right side portions closely contacting the pair of left and right side portions, and
A vertical wall portion closely contacting the side surface of the box,
The box body, the main body portion, and the first reinforcing member are integrated with each other by using fastening means that are inserted into through-holes penetrating the portions that contact each other and fasten the portions that contact each other. It is characterized by being fastened.
[0011]
The means described in
The support member further comprises a second reinforcing member;
This second reinforcing member is
A fixed portion that is in close contact with the upper surface of the box;
A pair of left and right second side portions that are in close contact with the pair of left and right side portions of the support member;
A second vertical wall portion closely contacting the vertical wall portion of the first reinforcing member,
The box, the main body portion, the first reinforcing member, and the second reinforcing member are integrally fastened using the fastening means.
[0012]
That is, in the railcar control device box described in
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the control vehicle box for a railway vehicle according to the first or second aspect, wherein a plurality of fastening means for fastening the support member to the box are arranged at an equal pitch.Back and forthThey are arranged symmetrically.
[0014]
As a result, the joint efficiency by the fastening means is equal to the impact load and vibration load in the two directions of front, rear, left and right acting on the box, so that fixing regardless of the direction of the load of the support member on the box becomes possible. .
[0015]
The fastening means is
A large number of engagements extending in the circumferential direction in parallel with each other and having a collar portion at the rear end in the insertion direction that comes into contact with the front surface in the insertion direction of the fastened member when inserted into the through hole from one side A first shaft member having a ridge on its outer peripheral surface;
When the diameter is reduced while being plastically deformed after being fitted to the first shaft member inserted into the through-hole, the shaft engages with the engaging protrusion and is axial with respect to the first shaft member. And an annular member that is locked so as not to be relatively displaceable,
When the diameter of the annular member is reduced when the annular member is pressed against the surface on the rear side in the insertion direction of the fastened member while pulling the first shaft member forward in the insertion direction, the flange portion and the annular shape The member clamps the fastened members togetherCan be.
[0016]
The fastening means is
A second shaft member having a large-diameter portion formed at the front end in the insertion direction of a portion inserted into the through hole; and insertion of the fastened member when inserted into the through hole together with the second shaft member A first tubular member fitted on the outer peripheral surface of the second shaft member, having a collar portion in contact with the front surface in the insertion direction at the rear end in the insertion direction;
After the second shaft member and the first cylindrical member are integrally inserted into the through hole, the flange portion of the first cylindrical member is pressed against the front surface of the fastened member in the insertion direction. However, when the second shaft member is pulled rearward in the insertion direction, the first tubular member that is engaged with the large-diameter portion of the second shaft member and compressed in the axial direction buckles. The axial center portion bulges outward in the radial direction, and the bulged portion and the flange portion of the first tubular member clamp the members to be fastened together and fasten each other.Can be.
[0017]
Furthermore, the fastening means is:
A third shaft member having a large diameter portion formed at the front end in the insertion direction of the portion inserted through the through hole;
On the outer peripheral surface of the third shaft member having a flange at the rear end in the insertion direction when the third shaft member is inserted into the through-hole together with the third shaft member at the rear end in the insertion direction. A second tubular member fitted,
After the third shaft member and the second cylindrical member are integrally inserted into the through hole, the flange portion of the second cylindrical member is pressed against the front surface of the fastened member in the insertion direction. However, when the third shaft member is pulled rearward in the insertion direction, the front end in the axial direction of the second tubular member that is engaged with the large diameter portion of the third shaft member and compressed in the axial direction is The bulging portion bulges outward in the radial direction, and the bulging portion and the flange portion of the second cylindrical member sandwich and fasten the fastened members together, and the third shaft member is After the front end of the cylindrical member in the axial direction bulges outward in the radial direction, it is broken at the proximal end portion of the large-diameter portion by the pulling force backward in the insertion directionCan be.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a railcar control device box according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 15.
In the following description, the same reference numerals are used for the same parts as those in the prior art described above, and the description thereof is omitted. In addition, the vertical direction is the vertical direction, and the direction in which the control device is stored is taken in and out. The direction perpendicular to the front-rear direction is referred to as the left-right direction.
[0019]
First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the railcar
[0020]
At the portion where the plate members such as the
[0021]
That is,
[0022]
A first fastening means 20 to be described later is inserted into a portion where the plate members such as the
[0023]
As shown in FIG. 3A, the first fastening means 20 is inserted into, for example, the through
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
When the
[0027]
At this time, the first fastening means 20 has a structure in which the fastening strength for fastening the
[0028]
Next, with reference to FIG. 4, the 2nd fastening means 30 used for manufacture of the
[0029]
The second fastening means 30 shown in FIG. 4A is used for a fastening part that requires a lower fastening strength than the fastening part using the first fastening means 20 described above, and is aligned with each other. A
[0030]
The
[0031]
The first
[0032]
When the plate member X and the plate member Y are fastened using the second fastening means 30, the tip portion of the
[0033]
At this time, the second fastening means 30 has a fastening strength for fastening the two plate materials X and Y to each other with the axial force of the first
[0034]
Next, with reference to FIG. 5, the 3rd fastening means 40 used for manufacture of the
[0035]
The 3rd fastening means 40 shown to Fig.5 (a) is used for the fastening site | part further lower than the fastening site | part requested | required from the fastening site | part using the 2nd fastening means 30 mentioned above. The
[0036]
The
[0037]
The second
[0038]
When the
[0039]
At this time, since the third fastening means 40 has a structure that generates the fastening strength for fastening the
[0040]
Next, the structure of the
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
As shown in FIGS. 6 to 9, the
[0044]
At this time, the first fastening means 20 is arranged in a plurality of rows so as to be symmetrical in the front-rear and left-right directions. As a result, the joint efficiency by the first fastening means 20 is equal to the impact load and vibration load in the two directions of front, rear, left and right acting on the
Further, since the
[0045]
Next, the structure of the
[0046]
A
[0047]
That is, the
[0048]
Further, a second reinforcing
[0049]
As shown in FIGS. 10 to 13, the
[0050]
At this time, the first fastening means 20 is arranged in a plurality of rows so as to be symmetrical in the front-rear and left-right directions. As a result, the joint efficiency by the first fastening means 20 is equal to the impact load and vibration load in the two directions of front, rear, left and right acting on the
[0051]
Next, with reference to FIG. 14 and FIG. 15, the waterproof structure of the
[0052]
In the
[0053]
In the modification shown in FIG. 15, when the
[0054]
As mentioned above, although one embodiment of the box for a railway vehicle control device according to the present invention was described in detail, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. . For example, in the above-described embodiment, each plate material constituting the box is made of an aluminum alloy, but a steel plate, a stainless steel plate, or the like can be used according to the required strength. Moreover, the member fastened mutually is not limited to a board | plate material. In addition, the box production efficiency can be further enhanced by using joint by welding together with a part of the portion where the plate members are fastened to each other.
[0055]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the rail vehicle control device box of the present invention isA main body portion and a reinforcing member constituting the support memberBecause it is manufactured by fastening with each other using fastening means, it avoids thermal deformation and alteration of materials that occur when joining by welding, and high production of boxes with excellent strength and rigidity and high shape accuracy It can be manufactured with efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a control vehicle box for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the railcar control device box shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the structure and operation of the first fastening means.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure and operation of second fastening means.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure and operation of a third fastening means.
FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a support member attached to the ceiling board.
7 is a plan view of the support member shown in FIG. 6. FIG.
8 is a front view of the support member shown in FIG. 6. FIG.
9 is a right side view of the support member shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 10 is an enlarged perspective view showing a state where the support member of the second embodiment is attached to the ceiling board.
11 is a plan view of the support member shown in FIG.
12 is a front view of the support member shown in FIG.
13 is a right side view of the support member shown in FIG.
FIG. 14 is a perspective view showing a state in which a sealing agent is applied to the flange portion before the ceiling plate is fastened to the side plate.
FIG. 15 is a perspective view showing a state in which waterproof packing is attached before the ceiling plate is fastened to the side plate.
[Explanation of symbols]
A, B Tensile force / Pressing force
T tool
X, Y Fastened member
1 Ceiling board
2 Bottom plate
3, 4 side plate
5 Center divider
6,7 divider
8,9 Bracket
10 Control device
11 Storage space
12 Working hole
13 Cover
20 First fastening means
21 Shaft member
21a Shaft part
21b Isobe
21c Engagement ridge
22 annular member
30 Second fastening means
31 Second shaft member
31a Shaft part
31b Large diameter part
31c Small diameter part
31d Tool holder
32 1st cylindrical member
32a Tubular part
32b Isobe
40 Third fastening means
41 Third shaft member
41a Shaft
41b Large diameter part
42 Second cylindrical member
42a Tubular part
42b
50 Support members
51 Body part
52 Reinforcing
61 Body
62,63 Reinforcing plate
70 Waterproof sealant
80 waterproof packing
100 Railway vehicle control device box
Claims (3)
この箱体を鉄道車両の車体に支持する支持部材は、本体部分と第1の補強部材とを備えており、
前記本体部分は、
前記車体への取り付けに用いる取付孔が貫設されて水平に延びる取付部と、
前記箱体の上面に沿って前後方向に延びる上面部分と、
前記箱体の側面に沿って上下方向に延びる左右一対の側面部分と、を有し、
前記第1の補強部材は、
前記取付部の裏面に密着する水平部分と、
前記左右一対の側面部分にそれぞれ密着する左右一対の側方部分と、
前記箱体の側面に密着する縦壁部分と、を有し、
前記箱体、前記本体部分、および前記第1の補強部材は、互いに当接する部分に貫設された貫通孔内に挿通されて前記互いに当接する部分を相互に締結する締結手段を用いて一体に締結されていることを特徴とする鉄道車両の制御装置用箱体。 A box for storing a railway vehicle control device,
The support member that supports the box on the vehicle body of the railway vehicle includes a main body portion and a first reinforcing member,
The body portion is
A mounting portion extending horizontally through a mounting hole used for mounting to the vehicle body;
An upper surface portion extending in the front-rear direction along the upper surface of the box;
A pair of left and right side portions extending in the vertical direction along the side surface of the box,
The first reinforcing member is
A horizontal portion closely contacting the back surface of the mounting portion;
A pair of left and right side portions closely contacting the pair of left and right side portions, and
A vertical wall portion closely contacting the side surface of the box,
The box body, the main body portion, and the first reinforcing member are integrally inserted using a fastening means that is inserted into a through-hole penetrating the portion that contacts each other and fastens the portions that contact each other. A box for a control device of a railway vehicle characterized by being fastened.
この第2の補強部材は、This second reinforcing member is
前記箱体の上面に密着する固定部分と、A fixed portion that is in close contact with the top surface of the box;
前記本体部分の左右一対の側面部分にそれぞれ密着する左右一対の第2の側方部分と、A pair of left and right second side portions that are in close contact with the pair of left and right side portions of the main body portion, and
前記第1の補強部材の縦壁部分に密着する第2の縦壁部分と、を有しており、A second vertical wall portion closely contacting the vertical wall portion of the first reinforcing member,
前記箱体、前記本体部分、前記第1の補強部材、および第2の補強部材は、前記締結手段を用いて一体に締結されていることを特徴とする請求項1に記載した鉄道車両の制御装置用箱体。2. The railway vehicle control according to claim 1, wherein the box body, the main body portion, the first reinforcing member, and the second reinforcing member are integrally fastened using the fastening means. Equipment box.
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