JP5209220B2 - 鉄道車両の連結部構造 - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両の連結部構造に関し、詳しくは、複数の車体を連結して高速走行する鉄道車両の車体間の連結部を覆う外幌を備えた鉄道車両の連結部構造に関する。
高速走行する鉄道車両の車体−車体間の連結部を覆う外幌においては、空気抵抗及び空力音の低減を図り、騒音発生を防ぐために車体−車体間の連結部を滑らかに繋ぐことが望まれるとともに、車両が曲線部を通過する際の変位にも耐えられる伸縮復元性、伸縮耐久性が求められている。このため、連結部妻面の天井部、側面部及び床面部の分割幌構造とし、さらに、各分割幌を外側シート、内側シート及び内外シートに接着される高分子合成スポンジからなる外幌が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、車体の振動、動揺を抑制するため、連結された車体−車体間にダンパ装置を設け、ローリング剛性や左右剛性を高めることも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−２６８６０４号公報
特開２０００−３０２０３８号公報
しかし、外幌を天井部から両側面部にわたって連続的に設けると、従来の一般的なダンパ装置では、ダンパやリンクが外幌に干渉してしまい、外幌の内側にダンパ装置を設けることが困難であった。このため、外幌の剛性を高めてダンパ装置を設けなくても外幌で車体間の剛性を確保することも考えられるが、外幌の剛性が高くなると、曲線通過時やレールに不整があったときに車体間に大きな負荷が掛かり、乗り心地を悪化させたり、輪重抜けが発生したりするなどの問題がある。
そこで本発明は、車体連結部の全周を外幌で覆って空気抵抗や空力音を低減するとともに、車体の振動を効果的に抑制することができる鉄道車両の連結部構造を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両の第１の連結部構造は、複数の車体を連結した鉄道車両の連結部構造において、連結される車体の妻面の両側縁部及び屋根縁部に連続的に設けられた幌取付部材と、連結された両車体間の連結部を覆うように妻面両側縁部及び屋根縁部にわたって幌部材の両側の固定部材を介して前記幌取付部材に連続的に固定した外幌と、連結された両車体間の妻面に開口する貫通路の周囲に設けられた内幌と、前記外幌と内幌との間の左右対称位置に、一方の車体の妻面と他方の車体の妻面との間に掛け渡された左右一対のダンパ装置と、連結された両車体間の両裾部にそれぞれ設けられた車体間ヨーダンパとを備え、前記外幌は、車両走行時の風圧で振動しない剛性を有するとともに、車体間の変位に追随して変形可能な弾性を有し、前記幌取付部材及び前記固定部材を含めて外面が車体側面及び屋根面と平滑状態になるよう形成されており、前記ダンパ装置は、車体のローリング方向の振動を減衰させるロールダンパであって、該ロールダンパは、ダンパの一端を一方の車体の妻面に設けたダンパブラケットに取り付けるとともに、前記ダンパの他端を他方の車体の妻面に設けた、前記ダンパブラケットより低位置に配置したブラケットに、前記ダンパの伸縮方向を妻面正面視鉛直方向に向けて取り付け、前記外幌の剛性と前記ダンパ装置の減衰力とにより、あらかじめ設定された車体間の剛性を確保することをを特徴としている。
また、本発明の鉄道車両の第２の連結部構造は、複数の車体を連結した鉄道車両の連結部構造において、連結される車体の妻面の両側縁部及び屋根縁部に連続的に設けられた幌取付部材と、連結された両車体間の連結部を覆うように妻面両側縁部及び屋根縁部にわたって幌部材の両側の固定部材を介して前記幌取付部材に連続的に固定した外幌と、連結された両車体間の妻面に開口する貫通路の周囲に設けられた内幌と、前記外幌と内幌との間の左右対称位置に、一方の車体の妻面と他方の車体の妻面との間に掛け渡された左右一対のダンパ装置と、連結された両車体間の両裾部にそれぞれ設けられた車体間ヨーダンパとを備え、前記外幌は、車両走行時の風圧で振動しない剛性を有するとともに、車体間の変位に追随して変形可能な弾性を有し、前記幌取付部材及び前記固定部材を含めて外面が車体側面及び屋根面と平滑状態になるよう形成されており、前記ダンパ装置は、車体のローリング方向の振動を減衰させるロールダンパであって、該ロールダンパは、ダンパの一端を一方の車体の妻面に設けたダンパブラケットに取り付けるとともに、前記ダンパの他端を他方の車体の妻面に設けた、前記ダンパブラケットより低位置でかつ車体幅方向外側位置に配置したブラケットに、前記ダンパの伸縮方向を妻面正面視鉛直方向に対して傾斜させ、ダンパの伸縮方向が車体のロール回転中心を通る直線に対して直角方向を向くように「ハ」字状に配置させて取り付け、前記外幌の剛性と前記ダンパ装置の減衰力とにより、あらかじめ設定された車体間の剛性を確保することをを特徴としている。
本発明の鉄道車両の連結部構造によれば、連結した車体間に設ける外幌の剛性を必要最小限とし、ある程度の車体間の剛性を外幌で得るとともに、外幌だけでは不足する剛性を車体間に設けたダンパ装置で補うことにより、走行時の風切り音を低下させながら、車体間の剛性を確保して車体の振動を低下させることができる。
図１乃至図３は、本発明の鉄道車両の連結部構造の一形態例を示すもので、図１は図２のＩ−Ｉ断面図、図２は側面図、図３は図２のIII−III断面図である。また、図４は他の形態例を示す車体妻面の正面図である。
連結手段によって連結された鉄道車両の車体１１，１２の連結部には、妻面の両側縁部と屋根縁部とにわたって外幌１３が連続的に設けられるとともに、貫通路１４の周囲には内幌１５が設けられている。また、外幌１３と内幌１５との間には、左右一対のダンパ装置１６，１６が設けられ、両裾部には車体間ヨーダンパ１７がそれぞれ設けられている。
外幌１３の幌部材１３ａには、走行時の風圧で振動することがない程度の必要最小限の剛性を有し、曲線通過時等の両車体１１，１２の変位に追随して変形可能な弾性を有していれば、任意の材質、任意の構造のものを採用することができ、例えば、前記特許文献１（特開２００４−２６８６０４号公報）や特開２００１−３０１６１５号公報等に記載された幌部材を使用することが可能である。また、幌部材１３ａの両側には、固定部材１３ｂ，１３ｂが接着等の固着手段により一体に設けられている。一方、各車体１１，１２の妻面における両側縁部及び屋根縁部には、幌取付部材１８，１８が連続的に設けられており、この幌取付部材１８に前記固定部材１３ｂがボルト１９でそれぞれ固定されている。
このようにして車体１１，１２の連結部を覆うように取り付けられる外幌１３は、取付用の各部材を含めて外面が車体側面や屋根面と平滑な状態になるように形成され、車両走行時の空気抵抗及び空力音の低減を図って騒音発生を防止するとともに、両車体１１，１２が外幌１３によって結合された状態になることから、幌部材１３ａの剛性によって車体相互の左右方向や上下方向の振動、揺動がある程度抑制される。
前記ダンパ装置１６，１６は、外幌１３で不足する車体１１，１２間の剛性、特にローリング方向の剛性を補足するものであって、外幌１３の剛性と、ダンパ装置１６，１６の剛性（振動抑制効果）とによって車体１１，１２間に最適な剛性を確保するようにしている。このダンパ装置１６は、ダンパ１６ａの一端を一方の車体１１の妻面に設けたダンパブラケット１１ａに取り付けるとともに、ダンパ１６ａの他端を他方の車体１２の妻面に設けたブラケット１２ａに取り付けている。さらに、各ブラケット１１ａ，１２ａにおける下方に位置するブラケットを車体幅方向外側に位置させることにより、ダンパ１６ａの伸縮方向を鉛直方向に対して傾斜させ、ダンパ１６ａの伸縮方向がロール回転中心を通る直線に対して直角方向を向くように「ハ」字状に配置することにより、ローリング抑制効果の向上を図っている。
このようにして外幌１３とダンパ装置１６とを組み合わせることにより、ダンパ装置１６の剛性を適宜に選択することで車体１１，１２間に最適な剛性を容易に確保することができる。また、外幌１３の剛性を走行時に振動しない程度の必要最小限とすることにより、曲線通過時等に車体１１，１２に加わる負荷を軽減でき、乗り心地が悪化したり、輪重抜けが発生したりすることがない。さらに、外幌１３に高い剛性を必要としないので軽量化を図ることができ、ダンパ装置１６は補助的なものであるから、ダンパ１６ａにも小型、軽量のものを使用することができ、車体重量がほとんど増加せず、重心が高くなることもない。
なお、本形態例では左右対称位置に一対のダンパ１６ａを「ハ」字状に配置したが、図４に示すように、一対のダンパ１６ａを鉛直方向に配置することもできる。さらに、多数本のダンパを組み合わせることも可能である。また、妻面下部にも外幌を設けるようにしてもよい。
図５は、本発明の効果を確認する実験結果を示すもので、直線区間の同一位置を高速走行中の車両（編成中の中間車）における車体ロール角速度を示す図である。図５において、（Ａ）は外幌及びダンパ装置を設置していないとき、（Ｂ）は外幌のみを設置したとき、（Ｃ）は図１に示す状態で配置した５ｋＮ・ｓ／ｃｍのダンパと外幌とを組み合わせたとき、（Ｄ）は同じく１ｋＮ・ｓ／ｃｍのダンパと外幌とを組み合わせたときをそれぞれ表している。
この結果から、（Ａ）では車体ロール角速度が約２°／secであり、（Ｂ）の外幌のみを設けたものでは僅かに減少しただけであったが、外幌とダンパ装置とを組み合わせた（Ｃ）及び（Ｄ）ではロール角速度が大きく低下しており、従来より乗り心地が向上することが分かる。
１１，１２…車体、１１ａ，１２ａ…ダンパブラケット、１３…外幌、１３ａ…幌部材、１３ｂ…固定部材、１４…貫通路、１５…内幌、１６…ダンパ装置、１６ａ…ダンパ、１７…車体間ヨーダンパ、１８…幌取付部材、１９…ボルト
Claims (2)
- 複数の車体を連結した鉄道車両の連結部構造において、
連結される車体の妻面の両側縁部及び屋根縁部に連続的に設けられた幌取付部材と、
連結された両車体間の連結部を覆うように妻面両側縁部及び屋根縁部にわたって幌部材の両側の固定部材を介して前記幌取付部材に連続的に固定した外幌と、
連結された両車体間の妻面に開口する貫通路の周囲に設けられた内幌と、
前記外幌と内幌との間の左右対称位置に、一方の車体の妻面と他方の車体の妻面との間に掛け渡された左右一対のダンパ装置と、
連結された両車体間の両裾部にそれぞれ設けられた車体間ヨーダンパと、
を備え、
前記外幌は、車両走行時の風圧で振動しない剛性を有するとともに、車体間の変位に追随して変形可能な弾性を有し、前記幌取付部材及び前記固定部材を含めて外面が車体側面及び屋根面と平滑状態になるよう形成されており、
前記ダンパ装置は、車体のローリング方向の振動を減衰させるロールダンパであって、
該ロールダンパは、ダンパの一端を一方の車体の妻面に設けたダンパブラケットに取り付けるとともに、前記ダンパの他端を他方の車体の妻面に設けた、前記ダンパブラケットより低位置に配置したブラケットに、前記ダンパの伸縮方向を妻面正面視鉛直方向に向けて取り付け、
前記外幌の剛性と前記ダンパ装置の減衰力とにより、あらかじめ設定された車体間の剛性を確保する
ことをを特徴とする鉄道車両の連結部構造。 - 複数の車体を連結した鉄道車両の連結部構造において、
連結される車体の妻面の両側縁部及び屋根縁部に連続的に設けられた幌取付部材と、
連結された両車体間の連結部を覆うように妻面両側縁部及び屋根縁部にわたって幌部材の両側の固定部材を介して前記幌取付部材に連続的に固定した外幌と、
連結された両車体間の妻面に開口する貫通路の周囲に設けられた内幌と、
前記外幌と内幌との間の左右対称位置に、一方の車体の妻面と他方の車体の妻面との間に掛け渡された左右一対のダンパ装置と、
連結された両車体間の両裾部にそれぞれ設けられた車体間ヨーダンパと、
を備え、
前記外幌は、車両走行時の風圧で振動しない剛性を有するとともに、車体間の変位に追随して変形可能な弾性を有し、前記幌取付部材及び前記固定部材を含めて外面が車体側面及び屋根面と平滑状態になるよう形成されており、
前記ダンパ装置は、車体のローリング方向の振動を減衰させるロールダンパであって、
該ロールダンパは、ダンパの一端を一方の車体の妻面に設けたダンパブラケットに取り付けるとともに、前記ダンパの他端を他方の車体の妻面に設けた、前記ダンパブラケットより低位置でかつ車体幅方向外側位置に配置したブラケットに、前記ダンパの伸縮方向を妻面正面視鉛直方向に対して傾斜させ、ダンパの伸縮方向が車体のロール回転中心を通る直線に対して直角方向を向くように「ハ」字状に配置させて取り付け、
前記外幌の剛性と前記ダンパ装置の減衰力とにより、あらかじめ設定された車体間の剛性を確保する
ことをを特徴とする鉄道車両の連結部構造。
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