JP5286564B2

JP5286564B2 - 鉄道車両用機器箱の構造

Info

Publication number: JP5286564B2
Application number: JP2008091198A
Authority: JP
Inventors: 稔塗井; 勝速水
Original assignee: 近畿車輌株式会社
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009241765A

Description

本発明は、メンテナンス時に、その内部に納められたバッテリ等の機器を一括して搭載するラックやトレイを、車体から引き出して取り外すことのできる機器箱の構造に関する。

鉄道車両においては、架線からの電源の供給が断たれたときや、発電機等の故障により電源の供給が断たれた場合でも、客室内の照明や換気装置等の稼動を一定時間確保できるように、複数のバッテリを積載してユニット化した箱（ラックやトレイ等）に収め、これらラックを床下等の所定スペースに収納・固定するバッテリ箱（蓄電池箱）が装備されている。

このバッテリ箱は、他の機器箱と同様、図４に示すように、車体の床下に吊り下げるように設けられており、メンテナンス時等に、内部に収納されたバッテリラックを取り出す時は、前記バッテリ箱の外側開口蓋を開け、ラックの底部等に取り付けられた車輪などを利用して、荷台が昇降可能なリフタ等の上にラックを引き出す作業が行われる。

また、バッテリ箱内にラックを装着する際には、前記リフタ等の荷台に載せたラックの前部を、リフタ等を前進させてバッテリ箱の開口に送り込んだ後、バッテリ箱の内部に設けられているガイド（案内レール等）に、このラック側の車輪やガイド部材を沿わせつつ押し込み、所定位置まで挿入する作業が行われる（例えば、特許文献１〜２等を参照。）。

ところで、以上のようなバッテリ箱等、鉄道車両に装備されているほとんどの機器箱の内部では、収納されたラックやトレイ等が配線（配管）によって車両本体と接続されている。しかしながら、機器箱のうち、メンテナンス時に、内部に収納された機器類を取り出す必要のあるものは、その機器（ラック）の移動量（スライド量）に見合う配線（電気コード等）の余長が設けられており、取り出し／装着作業の際には、ラックと車体側との接続点に配置されたコネクタを手作業でひとつひとつ脱着する必要があった。

そこで、このラックのコネクタの脱着作業を簡略化すべく、内部の機器類の取り出し／装着と同時に、これらコネクタの電気的繋がりも切断／接続できるコネクタ構造が提案されている（特許文献１，３等を参照）。
特開２００４−２３１０２４号公報特開平８−８０８４８号公報特開２００７−８９３９７号公報

しかしながら、以上のような機器類（ラック，トレイ等）の脱着と同時に電気的繋がりも切断／接続できるコネクタ構造を用いた場合、従来のコネクタ構造では、車両の走行に伴う振動に起因して、コネクタを構成する金属端子どうしの間に微摺動摩耗が発生する場合があった。この微摺動摩耗が発生すると、発熱によりコネクタの溶融破損を起こしてしまうことがある。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、車体側との電気的接続部を有する機器箱において、車体側からコネクタに伝達される振動や衝撃を軽減することにより、コネクタの金属端子間に発生する微摺動摩耗を抑え、このコネクタに起因するトラブルを防止することのできる鉄道車両用機器箱の構造を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車体に設けられたバッテリ箱（１１）の内部に、外部に引き出し可能なラック（１０）に積載した機器を収納するとともに、このラック（１０）の引き出し／収納と同時に、該ラック側の配線（５）の先端に設けられたコネクタ（３）と、前記車体側の配線（１９）の先端に設けられたコネクタ（１７）とが嵌め合わされることにより、これらラック（１０）と車体との間に電気的接続が形成される鉄道車両用機器箱の構造において、
前記ラック側のコネクタ（３）および前記車体側のコネクタ（１７）が、それぞれ取付金具（４,１８）を介してラック(１０)および車体に取り付けられているとともに、これら各コネクタ（３,１７）の直後の配線（５，１９）が、前記各コネクタ（３，１７）の取付金具（４，１８）にそれぞれ固定され、前記各コネクタを固定する取付金具（４，１８）が、それぞれ弾性部材（６，２０）を介在させて取り付けられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鉄道車両用機器箱の構造が、前記ラック（１０）とバッテリ（１１）の間に、互いに係合してレール方向のラック(１０)の移動を防止するレール方向振動抑制手段(１ｃと１２ａ,１ｄと１３aおよび２と１３ｂ)と、互いに係合して枕木方向のラック（１０）の移動を防止する枕木方向振動抑制手段１５ｂ,１６ｂ）と、互いに係合して車両上下方向のラック（１０）の移動を防止する車両上下方向振動抑制手段（１ａと１５aおよび１ｂと１６a）と、が設けられていることを特徴とする。

本発明は、機器箱内部のラックの引き出し／収納と同時に、ラックと車体との間の電気的繋がりも切断／接続できるように構成されたコネクタ構造を有する鉄道車両において、これらコネクタへ伝わる車体振動を抑制する手段を設けることによって、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、ラック側および車体側のコネクタを、それぞれ取付金具を介してラックおよび車体に取り付け、これら各コネクタの直後に位置する配線を、各コネクタの取付金具にそれぞれ結束・固定することにより、これらコネクタ直近の配線のばたつき・振動が抑えられ、配線のマスの慣性力による振動がコネクタに伝わるのを防止することができる。従って、本発明の鉄道車両用機器箱の構造によれば、車両の走行に伴う振動に起因して発生するコネクタ間の微摺動摩耗を低減することができる。

そして、前記各コネクタを固定する取付金具は、それぞれ弾性部材を介在配置させて取り付けるものである。

この構成により、更に確実かつ効率的に、車両の走行に伴う振動がコネクタ部に伝わるのを防止することができる。なお、この場合、ラック側取付金具に介在配置される弾性部材は、その固有振動数が該ラックの質量の固有振動数と接近しないように配慮した構成とすることが望ましい。勿論、車体側に配設される弾性部材も同様である。

また、この構成により、車体からラック、ラックからコネクタ、車体からコネクタ、と伝わる振動を最大抑制することが可能になる。なお、これら振動抑制手段の具体的方法は、特に限定されたものではないが、例えば、ラックと機器箱（車体）の間にブッシュや板ばね等の弾性部材を介在配置させる構成、ラックと機器箱（車体）のそれぞれに互いに係合するレール等を設ける構成、ラックと機器箱（車体）のそれぞれに互いに嵌め合わせることのできる金具を配設する構成等、種々の構成・方法が考えられる。

以上のように、本発明の鉄道車両用機器箱の構造によれば、車体側からコネクタに伝達される振動や衝撃が効果的に低減され、コネクタの金属端子間に発生する微摺動摩耗を抑制することができる。また、この微摺動摩耗に起因するコネクタのトラブルや、寿命の低下を未然に防ぐことができる

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における鉄道車両用機器箱の内部をレール方向から見た図であり、図２は、この鉄道車両用機器箱の内部を枕木方向から見た図である。また、図３は、この鉄道車両用機器箱のコネクタ部の拡大図である。なお、本実施形態においては、鉄道車両用機器箱の一例として、バッテリ箱を例に説明する。

この実施形態における鉄道車両用機器箱（バッテリ箱１１）も、従来例と同様、鉄道車両の床下に吊り下げるようにして配設されているものであり、複数のバッテリを積載してユニット化したラック１０を、車両側面に向けて形成された正面開口から出し入れすることができるように構成されている。

バッテリ箱１１は、車体の床下に取り付けられた（もしくは車体の床構体そのものである）天板１２と、バッテリ箱の底部を構成して機器類を支持する底板１３と、バッテリ箱の側面を形成して区画する側板１４，１４と、前記底板１３の正面側（車両側面開口側）端部に配設されたヒンジを介して開閉可能に軸支された蓋板１５と、前記開口の奥側にラックの奥行き長に合わせて配設される（もしくは車体の構体そのものである）奥板１６と、から構成されている。

なお、バッテリ箱１１の天板１２には、後述するラック側コネクタ３と接続される車体側コネクタ１７と、ラック挿入方向のガイドレール１２ａ，１２ａが、底板１３には、ラック挿入方向のガイドレール１３ａと、後述するラックのキャスタ２を案内するガイドレール１３ｂが配置されている。また、蓋板１５および奥板１６には、後述するラック側の凸状部材１ａと係合する凹状部材１５ａおよびラック側の凸状部材１ｂと係合する凹状部材１６ａと、ゴムブッシュ１５ｂおよび１６ｂ，１６ｂが、それぞれ配設されている。

バッテリ箱１１に収容されるラック１０は、略直方体状のラック本体１と、この本体１の下面に取り付けられた複数のキャスタ２と、この本体１の上面に取り付けられたラック側コネクタ３とから構成されている。また、このラック本体１の上面には、前記天板側ガイドレール１２ａ，１２ａに対応するガイドレール１ｃ，１ｃが、下面には、前記底板側ガイドレール１３ａに対応するガイドレール１ｄが配置されているとともに、この本体１の正面および奥側面には、前述の蓋板側凹状部材１５ａおよび奥板側凹状部材１６ａに係合する凸状部材１ａおよび凸状部材１ｂがそれぞれ配設されている。

さて、以上の構成の鉄道車両用バッテリ箱においては、メンテナンスなどでラック１０をバッテリ箱１１から取り出して点検等を行った後は、このラック１０をリフタ等の荷台に載せ、リフタ等を前進させて該ラック１０の前部（奥側）をバッテリ箱１１の開口に送り込み、バッテリ箱１１の内部に設けられている各ガイドレールに、ラック１０側のキャスタ２やガイドレール１ｃ，１ｄを沿わせつつ所定位置まで挿入し、蓋板１５を閉じてロックすることにより、このバッテリ箱１１を密閉する作業が行われる。

ここで、バッテリ箱天板側のガイドレール１２ａ，１２ａとラック上面側ガイドレール１ｃ，１ｃが係合し、バッテリ箱底板側のガイドレール１３ａとラック下面側ガイドレール１ｄ、および、バッテリ箱底板側のガイドレール１３ｂとラック下面に取り付けられたキャスタ２がそれぞれ係合することにより、ラック１０の出し入れを容易行うことができるとともに、このラック１０のレール方向の移動が規制される（レール方向振動抑制手段）。

また、バッテリ箱１１の蓋板１５を閉じてロックすることにより、バッテリ箱蓋板側の凹状部材１５ａとラック正面側の凸状部材１ａ、および、バッテリ箱奥板側の凹状部材１６ａとラック奥側面の凸状部材１ｂが係合し、このラック１０の上下方向の移動（浮沈）が規制される（車両上下方向振動抑制手段）。

また更に、バッテリ箱１１の蓋板１５を閉じてロックすることによって、バッテリ箱蓋板側に配設されたゴムブッシュ１５ｂがラック１０の正面に押し付けられ、バッテリ箱奥板側に配設されたゴムブッシュ１６ｂ，１６ｂがラック１０の奥側面に押し付けられることとなり、このラック１０の枕木方向の移動が規制される（枕木方向振動抑制手段）。

これらの構成により、本実施形態におけるバッテリ箱１１は、その内部に収納されたラック１０をしっかり固定することができる。また、レール方向，枕木方向および車両上下方向のすべての方向に対してラック１０の位置が確実に固定されることから、このラック１０がバッテリ箱１１内でガタついたり、振動したりすることが防止される。

次に、このラック１０と車体との間の電気的接続は、ラック側コネクタ３と車体側コネクタ１７とによって行われる。これらラック側コネクタ３および車体側コネクタ１７は、それぞれラック１０および天板１２に配設された取付金具４および取付金具１８に取り付けられており、バッテリ箱１１内へのラック１０の挿入に従って、これらコネクタ３およびコネクタ１７が自然に接続される位置に配置されている。

なお、これらコネクタ３およびコネクタ１７は、ラックおよび車体側から引き出された配線５，１９の先端に取り付けられており、これらの自動的な接続は、前述の各ガイドレールによるラックの位置決めにより実現されている。また、これらコネクタは特殊な形状のものではなく、互いに係合することのできる樹脂製のカバーと、このカバーの中に並べて配置されたオス−メスの金属端子等からなる一般的な形状である。

本実施形態におけるこれらコネクタの特徴は、図３に示すように、各コネクタ３，１７を固定する取付金具４，１８が、それぞれゴムブッシュ６，６および２０，２０を介して、ラック１０および天板１２に固定されている点である。また、各コネクタ３，１７の背後にある配線５，１９は、これら各コネクタ３，１７になるべく近い位置で、結束部材７，２１により前記取付金具４，１８に固定されている。

以上の構成により、本実施形態におけるバッテリ箱は、前述のようにラック１０自身の振動が抑えられている上、これらコネクタ３，１７直近の配線５，１９のばたつき・振動がなく、車両の走行に伴う振動が取付金具４，１８から各コネクタ３，１７に伝わることもない。従って、この鉄道車両用バッテリ箱の構造によれば、車両の走行に伴う振動に起因して発生するコネクタの金属端子間の微摺動摩耗を低減することができ、もってこの微摺動摩耗に起因するコネクタのトラブルや、寿命の低下を防止することができる。

なお、各取付金具４，１８とラックおよび車体間に介在配置されるゴムブッシュ６，２０は、その固有振動数が、この部位に伝播される振動の周波数と接近しないように配慮した構成（弾性率，厚み等）とすることが望ましい。また、ゴムブッシュの代わりに、その他の弾性部材を介在させても良い。

また、上記実施形態においては、ラックのレール方向の振動抑制手段にガイドレールを、枕木方向の振動抑制手段にゴムブッシュを、車両上下方向の振動抑制手段に互いに係合する凸状部材と凹状部材を用いたが、これらの振動抑制手段に何を採用するかは、特に限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、ラック下面の振動抑制手段として、一方のキャスタ側にこのキャスタを嵌め入れることのレールを、他方のキャスタ側には車体側ガイドレールに対応するラック側ガイドレールを用いたが、これら両側をキャスタを嵌め入れることのレール方式としたり、逆に両側をガイドレール方式としても良い。なお、ラック上面側のガイドレールは、コネクタがこの実施形態において上面側に配置されているため、このコネクタになるべく近い位置で位置決めするために設けたものである。従って、コネクタが別の部位に配設されていれば、その近傍に配置することが望ましい。

また、ラック・車体のそれぞれに互いに係合しあう部材を設ける場合も、これらの形状は特に限定されるものではなく、また、レール方向，枕木方向，車両上下方向のどの向きに対応する方向に設けても良い。

また、ラックを押し付けて振動抑制する手段としては、ブッシュの他、板ばねやスプリング等の弾性を有する部材を使用することができる。しかしながら、耐久性を考慮した場合、弾性率の低いものは採用するのが難しい。なお、これら弾性部材はラック側あるいは車体側のどちらに取り付けても良い。

更にまた、これらの振動抑制手段は、各方向に対して、複数の異なるタイプの手段どうしを組み合わせて使用することもできる。組み合わせることにより、種々の周波数の振動をより確実に吸収・抑制することができ、好適である。

（ａ）は本発明の実施形態における鉄道車両用機器箱の内部をレール方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。本発明の実施形態における鉄道車両用機器箱を枕木方向から見た図である。（ａ）は本発明の実施形態の鉄道車両用機器箱におけるコネクタ部の構造を示す図であり、（ｂ）はラック側コネクタを上から見た図である。鉄道車両用機器箱（バッテリ箱）におけるラックの取り出し方法を説明する図である。

１ラック
１ａ，１ｂ凸状部材１ｃ，１ｄガイドレール
２キャスタ
３コネクタ（ラック側）
４取付金具（ラック側）
５配線
６ゴムブッシュ
７結束部材
１０（バッテリ）ラック
１１バッテリ箱
１２天板
１２ａガイドレール
１３底板
１３ａガイドレール１３ｂガイドレール
１４側板
１５蓋板
１５ａ凹状部材１５ｂゴムブッシュ
１６奥板
１６ａ凹状部材１６ｂゴムブッシュ
１７コネクタ（車体側）
１８取付金具（車体側）
１９配線
２０ゴムブッシュ
２１結束部材

Claims

車体に設けられた機器箱（１１）の内部に、外部に引き出し可能なラック（１０）に積載した機器を収納するとともに、このラック（１０）の引き出し／収納と同時に、該ラック側の配線（５）の先端に設けられたコネクタ（３）と、前記車体側の配線（１９）の先端に設けられたコネクタ（１７）とが嵌め合わされることにより、これらラック（１０）と車体との間に電気的接続が形成される鉄道車両用機器箱の構造において、
前記ラック側のコネクタ（３）および前記車体側のコネクタ（１７）が、それぞれ取付金具（４,１８）を介してラック(１０)および車体に取り付けられているとともに、これら各コネクタ（３,１７）の直後の配線（５，１９）が、前記各コネクタ（３,１７）の取付金具（４，１８）にそれぞれ固定され、前記各コネクタ（３，１７）を固定する取付金具（４，１８）が、それぞれ弾性部材（６，２０）を介在させて取り付けられていることを特徴とする鉄道車両用機器箱の構造。
前記ラック (１０)と機器箱（１１）の間に、互いに係合してレール方向のラック(１０)の移動を防止するレール方向振動抑制手段(１ｃと１２ａ,１ｄと１３aおよび２と１３ｂ)と、互いに係合して枕木方向のラック（１０）の移動を防止する枕木方向振動抑制手段（１５ｂ,１６ｂ）と、互いに係合して車両上下方向のラック（１０）の移動を防止する車両上下方向振動抑制手段（１ａと１５aおよび１ｂと１６a）と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用機器箱の構造。