JP5978098B2 - 鉄道車両用電気品 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両用電気品に関する。

図５は、本発明を適用する電気品を鉄道車両の車体に装備する構成を示す説明図である。
車体２０の床下面には、車両の進行方向Ｋに平行にカーテンレール３０が固定されており、このカーテンレール３０に電気品１がとりつけられる。
図６は、車体２０の枕木方向Ｌに平行に固定されたカーテンレール３２に電気品１がとりつけられた状態を示す。矢印Ｍは車体の上下方向を示す。
図７は、図５の要部の詳細を示し、進行方向カーテンレール３０に対して吊り具４０を介して電気品１が吊り下げられた状態を示す。
図８（ａ）は、従来の鉄道車両用電気品の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の前面図でこの鉄道車両用電気品の正面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ部拡大図である。

図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、長方形の箱形に製作された鉄道車両用電気品１Ａには、内部に仕切り板７ａ，７ｂが図８（ａ）の破線で示すように縦に設けられ、前面の中間部には扉５が上端のヒンジを介して設けられており、両側には網目状のカバー４がそれぞれ取り付けられている。

このうち、両側のカバー４の内部には、破線で示す大型の半導体素子などを組み込んだインバータユニット６が収納され、このインバータユニット６の半導体素子の冷却フィンがカバー４の裏側に位置している。インバータユニット６の後方には、図示してないコンデンサユニットが収納され、その他に図示しない変流器や変成器などが収納されている。

また、中央部の扉５の内部には、電源ユニットや制御器が収納されている。

なお、図８（ａ）の矢印Ｋは、この鉄道車両用電気品１Ａが懸架された車両の走行方向を示している。

この鉄道車両用電気品１Ａには、箱体２の天井板２ａの前後の上面に対して、断面がＵ字状の吊り枠３Ａが逆向きにして溶接されており、この吊り枠３Ａの底部にボルト穴３ａを加工し、これらのボルト穴３ａを介して、車両の床下の梁に懸架される構造となっている。

なお、車両の床下の梁に鉄道車両用電気品１Ａを懸架する際に、ボルトで固定する作業の利便性を図るため、ボルト穴３ａの外側の側面には、切欠き部３ｂが図８（ｂ）に示すように形成されている。

また、鉄道車両用電気品１Ａとボルトで固定される車両の床下の梁は車両のメーカや種類によって、車両の走行方向に対して異なる位置に配置されているため、ボルト穴３ａは車両に対応して、取付位置を変更可能となっている。

ところで、車両の床下に収納する電気品の車両との取付位置は、車両側の制限によって、車両の走行方向以外の方向に対しても制限されることがある。

図９は、車両の走行方向以外の方向に対しての取付位置の制限に対応するための従来の鉄道車両用電気品１Ｂを示す図で、図８と同様に（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の前面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ部拡大図で、前面図の扉の配置やカバーの取付位置は図８と同一のため、中間図から下部を省略して示している。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、前述した従来構造で示した図８と異なるところは、特に吊り具の構成で、他は図８と同一である。

すなわち、このうち吊り枠３Ｂは、図８で示した吊り枠３Ａとほぼ同形で、この吊り枠３Ｂの上部に対して吊り具８が溶接されている。

この吊り具８は、図９（ｂ）の正面図においては両側が下方に折り曲げられて逆Ｕ字状であるが、この逆Ｕ字状の吊り具８の中間部から後端の下端が吊り枠３Ｂの上端に溶接され、後端は上部が下方に折り曲げられて両側に溶接されている。吊り具８の両側のうち、中間部から前端までは後端が吊り枠３Ｂの前面と箱体２の前面に溶接されている。

この吊り具８の上部にボルト穴８ａを加工し、これらボルト穴８ａを介して、車両の床下の梁に懸架される構造となっている。

なお、図９（ａ）の矢印Ｌ，Ｍは、この車両用電気品１Ｂが懸架された車両の枕木方向、上下方向を示している。

このように構成された鉄道車両用電気品においては、吊り具８の形状を枕木方向、上下方向に変更することで、車両側の取付位置の制限に対して、対応することが可能である。

また、図８におけるボルト穴３ａ、図９における吊り具８は、取付位置を箱体の剛性の高い仕切板７ａ，７ｂと走行方向端付近に合わせることで、吊り具にかかる荷重分担の偏りを少なくして取り付け部の応力を低減させるため、仕切板７ａ，７ｂと走行方向端に取り付けることが望ましい。

特開２０００−１１８３９７号公報

ところが、このように構成された鉄道車両用電気品においては、車両の走行方向に対して連続した吊り枠３Ａが設けられているため、質量が増える。

また、車両の走行方向以外の方向に対しての取付位置の制限に対応するために、新たに吊り具が設けられているため、部品点数が増加する。

また、図８においてはボルト穴３ａを、図９においては吊り具８を、仕切板７ａ，７ｂと走行方向端に取り付けて吊り具にかかる荷重分担の偏りを少なくして取付部の応力を低減させていたが、車両によっては仕切板７ａ，７ｂや走行方向端以外の位置に取付位置を設置する必要がある。しかしながら、仕切板７ａ，７ｂや走行方向端以外の位置に取付位置を設置すると、吊り具の荷重分担の偏りが増加して、取付部の応力が増大する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、車両側の取付位置の制限によって吊り具の取付位置を変えた場合でも箱内の電気品の配置に影響を与えることなく、軽量且つ部品点数の少ない吊り具を設けた鉄道車両用電気品を得ることである。

本発明の鉄道車両用電気品は、車両側の枕木方向、上下方向への取付位置の制限に対して対応した形状の吊り具と薄板で構成された箱体の間に金属板を挿入し、吊り具と金属板及び金属板と箱体とを接合した構造を特徴とする。

本発明によれば、必要となる吊り具を個々に製作することで、鉄道車両用電気品全体の質量の増加を防止することが可能である。また、車両側の枕木方向、上下方向への取付位置の制限に対して部品を追加することなく、吊り具の形状を変更することで対応可能なため、部品点数が増加することがない。

また、箱体の左右端及び仕切り板から離れた位置に個々の吊り具を設けた場合、各吊り具にかかる荷重分担に偏りが生じて、箱体と一部の吊り具との接合部の強度が課題として挙げられる場合がある。しかし、本発明により吊り具と箱体との間に金属板を挿入すれば、接合部に生じる応力が緩和されるため、強度の課題を解決できる。つまり、車両の走行方向に対して、任意の位置に吊り具を設置可能となるため、車両側の走行方向に対する取付位置の制限に対する対応が可能である。また、金属板の挿入により応力を緩和することで、箱体を構成する板を厚くせずに済むので、鉄道車両用電気品全体の質量の増加を防止できる。また、箱体内部に吊り具を設けていないため、吊り具の取付位置の影響無しに、箱体内部の各電気品の位置を決定することが可能となる。

本発明の鉄道車両用電気品の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＣ部拡大図。 本発明の鉄道車両用電気品の第１の実施形態において、吊り具と金属板とを溶接を用いて接合し、且つ、金属板の板厚を箱体の板厚の２倍とした場合における金属板の最適な寸法を示す図で、（ａ）は吊り具の平面図、（ｂ）は走行時に吊り具と金属板との溶接部に発生する応力と金属板の走行方向の寸法の関係と金属板を挿入しない場合における吊り具と箱体との溶接部に発生する応力を示す図、（ｃ）は走行時に吊り具と金属板との溶接部に発生する応力と金属板の上下方向の寸法の関係を示す図。 本発明の鉄道車両用電気品の第２の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ部拡大図。 本発明の鉄道車両用電気品の第３の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＥ部拡大図。 車体の進行方向カーテンレールに電気品を吊り下げる構造の説明図。 車体の枕木方向カーテンレールに電気品を吊り下げる構造の説明図。 図５の要部の詳細図。 従来の鉄道車両用電気品の一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ部拡大図。 従来の鉄道車両用電気品の図１と異なる一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ部拡大図。

以下、本発明を適用してなる鉄道車両用電気品の一実施形態を図１〜図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は、本発明の鉄道車両用電気品の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＣ部拡大図である。図１において、図８及び図９と異なるところは、吊り具の構成で、他は図８及び図９と同一である。

吊り具９Ａは吊り具９ｂと金属板９ｃとで構成されている。吊り具９ｂは、図１（ｂ）の正面図において、金属板を逆Ｕ字形状に折り曲げて形成され、折り曲げた両側の取付部と、両側の取付部を結ぶ上部を有し、上部にボルト穴が形成されている。図１（ｄ）において、下方に折り曲げられた吊り具９ｂは箱体２に溶接Ｗ_１されている。なお、吊り具９ｂと箱体２とは全周溶接以外の接合方法、例えば、断続溶接を用いて接合することも可能であるが、上記接合部の強度が課題となる場合には全周溶接を用いることが望ましい。また、この吊り具９ｂの寸法は、車両側の枕木方向、上下方向への取付位置の制限に対応して変更される。

図１（ｄ）において、この吊り具９ｂの中間部から下端が金属板９ｃに全周溶接Ｗ_１により取り付けられている。吊り具９ｂと金属板９ｃから構成される一体構造の吊り具９Ａは、箱体２の側面板２ｂに対して、金属板９ｃの周辺部が溶接Ｗ_１されており、箱体２の天井板２ａに対して、図１（ｄ）における吊り具９ｂの中間部から右端部が全周溶接Ｗ_１により取り付けられている。なお、吊り具９ｂと金属板９ｃ、側面板２ｂと金属板９ｃ，天井板２ａと吊り具９ｂとは溶接以外の接合方法、例えば、スポット溶接やリベット締結を用いて接合することも可能であるが、上記接合部の強度が課題となる場合には溶接を用いることが望ましい。

なお、箱体２への吊り具９Ａの走行方向の取付位置は車両側の取付位置の制限によって決定される。このように構成された鉄道車両用電気品１Ｃは、吊り具９Ａの上部に加工されたボルト穴９ａを介して、車両の床下の梁に懸架される。このように構成された鉄道車両用電気品１Ｃは、箱体２の側面板２ｂと吊り具９ｂの間に金属板９ｃを設けることで、車両に懸架された時に、最大応力が発生する箱体側面板２ｂの応力を緩和することができる。

つまり、箱体の左右端及び仕切り板から離れた位置に吊り具を設けた際の、各吊り具にかかる荷重分担の偏りから生じる一部の吊り具と箱体との溶接部の強度上の課題が解消され、走行方向に対して任意の位置に吊り具を設置可能となる。

図２は、図１に示した吊り具９Ａと金属板９ｃとを溶接を用いて接合し、且つ、金属板９ｃの板厚を箱体２の板厚の２倍とした場合における吊り具９Ａの金属板９ｃの最適な寸法を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は鉄道車両の走行時に（ａ）に示す吊り具９ｂと金属板９ｃとの溶接部の上下方向における下端Ｐに発生する応力と（ａ）に示す走行方向における吊り具９ｂの端部と金属板９ｃの端部との走行方向の距離ｘを金属板９ｃの板厚で割った値との関係及び吊り具９Ａと箱体２との間に金属板９ｃを挿入しない場合における図示しない吊り具９ｂと箱体２との溶接部の上下方向における下端Ｑに発生する応力を示す図、（ｃ）は点Ｐに発生する応力と（ａ）に示す上下方向における吊り具９ｂの下端と金属板９ｃの下端との上下方向の距離ｙとの関係を示す図である。

図２（ｂ）にあるように、金属板９ｃを挿入することにより点Ｐにおける走行時に発生する応力は、金属板を挿入しない場合における点Ｑにおける走行時に発生する応力の約半分となることから、金属板９ｃの挿入により応力緩和効果が得られる。したがって、距離ｘは金属板９ｃと吊り具９ｂが溶接できる条件として、金属板９ｃの走行方向の寸法を距離ｘが吊り具９ｂと金属板９ｃとの溶接脚長分以上となる値とすることが望ましい。一般に溶接脚長は溶接される板の厚さと同程度なので、距離ｘは金属板９ｃの板厚と概略同等以上となることが望ましい。

また、金属板９ｃの走行方向の寸法を大きくすることにより得られる点Ｐにおける走行時に発生する応力緩和効果は距離ｘが金属板９ｃの板厚の３倍以上でほぼ同じとなることから、金属板９ｃの走行方向の寸法は距離ｘが金属板９ｃの板厚の３倍程度であることが望ましい。

また、距離ｙを大きくすることにより点Ｐにおける走行時に発生する応力は大きくなる。したがって、距離ｙはなるべく小さく、かつ金属板９ｃと吊り具９ｂが全周溶接できる条件として、金属板９ｃの上下方向の寸法を距離ｙが吊り具９ｂと金属板９ｃとの溶接脚長分程度となる値とすることが望ましい。一般に溶接脚長は溶接される板の厚さと同程度なので、距離ｙは金属板９ｃの板厚と概略同等となることが望ましい。

図３は、本発明の鉄道車両用電気品の第２の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ部拡大図である。第１の実施形態で示した図１と異なるところは、金属板９ｄの形状及びそれに伴う接合箇所で、他は図１と同一である。

すなわち、金属板９ｄはＬ字状であり、図３（ｄ）において、吊り具９ｂの中間部から下端及び中間部から右端が金属板９ｄに全周溶接により取り付けられている。吊り具９ｂと金属板９ｄから構成される一体構造の吊り具９Ｂは、箱体２の側面板９ｂ及び天井板９ａに溶接されている。吊り具９Ｂの金属板９ｄの寸法に関しては、図２に示した金属板９ｃの寸法と同程度であることが望ましい。なお、吊り具９ｂと金属板９ｄ、吊り具９Ｂと側面板２ｂ及び天井板２ａとは溶接以外の接合方法を用いて接合することも可能であるが、上記接合部の強度が課題となる場合には溶接を用いることが望ましい。

このように構成された鉄道車両用電気品１Ｄは、第１の実施形態で得られた効果に加え、車両に懸架された際の、走行時に発生する箱体天井板２ａの応力を緩和することができる。

図４は、本発明の鉄道車両用電気品の第３の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ｃ）のＥ部拡大図である。第１の実施形態で示した図１と異なるところは、図４（ａ）における箱体２の両端の吊り構造で、他は図１と同一である。

すなわち、図４（ａ）における箱体２の両端には枕木方向に貫通した横梁１０が箱体内部に設けられている。横梁１０は、図４（ｂ）の正面図において、両側が下方に折り曲げられて逆Ｕ字状であり、走行方向の寸法は吊り具９Ｃと同じである。また、横梁１０は、図４（ｄ）において、側面板２ｂに対して連続溶接、天井板２ａに対してスポット溶接で取り付けられている。横梁１０が側面板２ｂに対して連続溶接された位置の箱体２の外側に吊り具９ｂが金属板を介さずに天井板２ａ及び側面板２ｂに全周溶接で取り付けられている。

枕木方向に横梁１０を貫通することで、鉄道車両電気品１Ｅ全体の剛性が向上しつつ、複数の吊り具のうち、少なくとも一つに吊り具９Ａを用いることで、吊り具９Ａを走行方向に対して任意の位置に設置することで、車両側の走行方向への制限に対して対応可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ：鉄道車両用電気品
２：箱体
２ａ：箱体天井板
２ｂ：箱体側面板
３Ａ，３Ｂ：吊り枠
３ａ：吊り枠固定穴
３ｂ：吊り枠切欠き部
３ｃ：吊り枠天井板
４：放熱フィンカバー
５：扉
６：インバータユニット
７：仕切り板
８：吊り具
８ａ：吊り具固定穴
９Ａ，９Ｂ：一体構造の吊り具
９ａ：吊り具固定穴
９ｂ：吊り具
９ｃ，９ｄ：金属板
１０：横梁
２０：車体
３０：進行方向カーテンレール
３２：枕木方向カーテンレール
４０：吊り具

Claims (9)

1. 箱体の天井板と側面板に接合された吊り具を介して、鉄道車両の床下の複数本の梁に懸架される鉄道車両用電気品であって、前記箱体の側面板と前記吊り具の間に、前記吊り具と接合された金属板が挿入されており、前記金属板と前記側面板の少なくとも左右と下部が接合されており、車両の略水平方向において、前記吊り具の端部と前記金属板の端部との距離が前記金属板の板厚と概略同等以上であることを特徴とする鉄道車両用電気品。
2. 箱体の天井板と側面板に接合された吊り具を介して、鉄道車両の床下の複数本の梁に懸架される鉄道車両用電気品であって、前記箱体の側面板と前記吊り具の間に、前記吊り具と接合された金属板が挿入されており、前記金属板と前記側面板の少なくとも左右と下部が接合されており、車両の上下方向において、前記吊り具の下端と前記金属板の下端との距離が前記金属板の板厚と概略同等であることを特徴とする鉄道車両用電気品。
3. 請求項１または請求項２に記載の鉄道車両用電気品において、前記金属板は、前記箱体の側面板よりも厚く構成されることを特徴とする鉄道車両用電気品。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鉄道車両用電気品において、前記吊り具と前記金属板とは溶接接合されており、前記金属板と箱体の側面板とは溶接接合またはリベット接合されていることを特徴とする鉄道車両用電気品。
   
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄道車両用電気品において、前記金属板をＬ字状の金属板で構成し、前記天井板と前記吊り具との間に金属板を挿入して、前記吊り具と前記金属板を接合し、前記金属板と前記天井板及び前記側面板を接合したことを特徴とする鉄道車両用電気品。
6. 請求項１に記載の鉄道車両用電気品において、車両の略水平方向において、前記吊り具の端部と前記金属板の端部との距離が前記金属板の板厚の３倍以上であることを特徴とする鉄道車両用電気品。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の鉄道車両電気品において、複数の前記吊り具により鉄道車両の床下の複数本の梁に懸架されており、前記複数の吊り具の少なくとも一つと、前記側面板の間に前記金属板を挿入したことを特徴とする鉄道車両用電気品。
8. 請求項７に記載の鉄道車両用電気品において、車両進行方向の前端と後端に位置する吊り具の間に配置される吊り具と、側面板の間に前記金属板を挿入したことを特徴とする鉄道車両用電気品。
9. 前記吊り具は、金属板を逆Ｕ字形状に折り曲げて形成した２本の取付部と、２本の取付部を結ぶ上部を有し、上部にボルト穴を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の鉄道車両用電気品。

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