JP6867195B2 - 鉄道車両 - Google Patents

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Description

本発明は、主として、伴板守を固定する構造を有する鉄道車両に関する。
一般的に鉄道車両は、連結器を介して互いに連結されている。この連結器を介して他の鉄道車両から伝わる力は、緩衝器、伴板、及び伴板守を介して、台枠の中梁に伝わる。
特許文献1は、車体に連結器を介して伝わる衝撃力を低減する鉄道車両を開示する。この鉄道車両では、伴板守を車体にリベットで固定している。また、伴板守が緩衝器を挟み込む構造で伴板守の両端部に爪が設けられている。
特許文献2は、中梁と連結器の取付構造を開示する。この取付構造では、中梁の2つの垂直プレートに形成された開口部に鋳物が取り付けられている。この鋳物には、連結器等を取り付けるための溝と、伴板守(後方ストッパ)と、が形成されている。
実公平6−8355号公報 米国特許第4776474号明細書
しかし、特許文献1では、伴板守が緩衝器を挟み込む構造で伴板守の両端部に爪が設けられているため、構造が複雑でサイズが大きく重量が重い。更に、伴板守を車体にリベットにより固定しているものの、より強固に伴板守を車体に固定したいという要望がある。また、特許文献2では、鋳物によって他の部材とともに伴板守が形成されているため、重量が重く構造が複雑である。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、伴板守の構造を軽量で簡易な構造でありながら、車体により強固に固定することができる鉄道車両を提供することにある。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
本発明の観点によれば、以下の構成の鉄道車両が提供される。即ち、この鉄道車両は、中梁と、伴板守と、固定部材と、を備える。前記伴板守は、板状であり、前記中梁に溶接により接合されている車端側の第1端部と、緩衝器を挟んで当該第1端部の反対側の車体中央寄りの第2端部とを有しており、連結器からの力を前記緩衝器及び伴板を介して台枠に伝える。前記固定部材は、板状であり、前記伴板守の前記第2端部と前記中梁とを溶接により接合し、前記伴板守から離れるに伴って前記中梁に近づく傾斜面を有する。前記中梁、前記伴板守、及び前記固定部材のそれぞれの面で囲まれる空間が三角柱状である。
これにより、上記のように、伴板守は板状であり、伴板守の第2端部と中梁とを溶接により接合し、伴板守から離れるに伴って中梁に近づく傾斜面を有する固定部材を備えることで、軽量で簡易な構造でありながら伴板守を車体に強固に固定できる。
本発明によれば、伴板守は板状であり、伴板守の第2端部と中梁とを溶接により接合し、伴板守から離れるに伴って中梁に近づく傾斜面を有する固定部材を有していることにより軽量で簡易な構造でありながら伴板守を車体に強固に固定できる鉄道車両を実現できる。
本発明の一実施形態に係る鉄道車両の側面図。 台枠の底面図。 中梁の内側の面を示す側面図。 連結器が取り付けられる位置における中梁の平面断面図。 連結器が取り付けられる位置における中梁の斜視図。 変形例に係る鉄道車両の伴板守と固定部材の形状を示す平面断面図。
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図1を参照して、本実施形態の鉄道車両1の概要について説明する。図1は、鉄道車両1の側面図である。なお、以下の説明では、鉄道車両1の長手方向(走行方向、前後方向)を「車長方向」と称し、鉄道車両1の幅方向(左右方向)を「車幅方向」と称し、車長方向及び車幅方向の両方に垂直な方向(高さ方向、鉛直方向)を「車高方向」と称する。
図1に示すように、鉄道車両1は、車体2と、台車3と、を備える。台車3は、車体2を支持するとともに、レール上を走行するための車輪4を備えている。車体2は、略箱状に構成された構体と、当該構体に設けられた各種装備品と、を備える。車体2の車長方向の端部には、連結器81及び緩衝器82が取り付けられている。鉄道車両1は、連結器81及び緩衝器82を介して、車長方向に配置される他の鉄道車両に連結されている。構体は、台枠11と、側構体12と、屋根構体13と、妻構体14と、を備える。構体は、例えば、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス鋼で構成されている。
台枠11は、構体の底面部を構成している。台枠11の下面には、台車3が取り付けられている。また、台枠11の上面には床板が貼られており、当該床板には、乗客が座るための座席等が設けられている。側構体12は、構体の左右両方の側面部(車幅方向両端部に相当する部分)を構成している。側構体12は、台枠11の車幅方向両端部に溶接等により接続されている。また、側構体12には、窓22及びドア23が設けられている。屋根構体13は、構体の上面部を構成している。妻構体14は、構体の前後面部(車長方向の両端部に相当する部分)を構成している。
次に、台枠11の構成について、図2を参照して説明する。図2は、台枠11の底面図である。また、以下の説明では、位置関係、大きさ、又は形状等を説明する用語を用いる際には、その用語の意味が正確に成立している構成だけでなく、その用語の意味が略成立している構成も含むものとする。図2に示すように、台枠11は、端梁31と、側梁32と、中梁33と、枕梁34と、横梁35と、を備える。中梁33の車長方向の端部には連結器81及び緩衝器82が取り付けられている。
端梁31は、台枠11の前端と後端を構成する部材である。端梁31は、長手方向が車幅方向と一致するように合計2つ配置されている。側梁32は、台枠11の左端と右端を構成する部材である。側梁32は、長手方向が車長方向と一致するように合計2つ配置されている。中梁33は、側梁32と平行かつ、側梁32の内側に配置されている。中梁33は、台枠11の端梁31と枕梁34の間にそれぞれ2つずつ配置されている。中梁33の一部は、車高方向のサイズが大きい部分(下側に延びる部分)である魚腹部を有しており、この魚腹部に後述の緩衝器82が取り付けられる。枕梁34は、台車3を台枠11に取り付けるための部材である。枕梁34は、長手方向が車幅方向と一致するように、台車3を固定する位置に配置されている。横梁35は、一対の側梁32間を接続することで、台枠11の強度を向上させている。横梁35は、長手方向が車幅方向と一致するように、複数配置されている。なお、上述した台枠11の構成は一例であり、異なる構成であっても良い。
次に、緩衝器82の取付位置における構成について、図3から図5を参照して説明する。図3は、中梁33の内側の面を示す側面図である。図4は、緩衝器82が取り付けられる位置における中梁33の平面断面図(図3のA−A断面矢視図)である。図5は、緩衝器82が取り付けられる位置における中梁33の斜視図である。
鉄道車両1は、他の鉄道車両と、連結器81によって連結されている。また、連結器81と鉄道車両1は、緩衝器82を介して接続されている。緩衝器82は、鉄道車両1の発進時、加速時、減速時、及び停止時等に生じる、鉄道車両1と連結している他の鉄道車両との間に発生する引張力及び圧縮力の衝撃力を吸収して軽減する。具体的には、緩衝器82は、緩衝部82aと、2つの伴板82b,82cと、緩衝器枠体82dと、を備える。緩衝部82aは、積層ゴム、シリコン緩衝器、又は油圧ダンパ等により構成されており、上記の引張及び圧縮時の衝撃力を吸収する。緩衝器枠体82dの中の空間には、伴板82b,82cが、緩衝部82aを車長方向で挟むように配置されている。伴板82b,82cは、連結器81、緩衝器枠体82d、及び緩衝部82aを介して伝達された引張力及び圧縮力を伴板守41、51を介して台枠11に伝える。
図3から図5に示すように、中梁33の内側の面(連結器81が取り付けられる面)である取付面33aには、伴板守41,51が溶接により接合されている。具体的には、図5に示すように、伴板守41,51は、板状の部材であり、車幅方向に配置されている。また、車幅方向の一端である第1端部41a,51aが、取付面33aに溶接により接合されている。なお、伴板守41,51は、連結器81と緩衝器82が取り付けられている中梁33毎にそれぞれ1つずつ設けられている。
また、図4等に示すように、伴板守41と伴板守51の間の空間(緩衝器配置空間)には、緩衝器82が配置されている。伴板守41は、緩衝部82aから伴板82bを介して、荷重を受ける。具体的には、連結した他の鉄道車両から連結器81を通して鉄道車両1へ圧縮力がかかる場合、圧縮力(図4の右側へ向かう力)は、緩衝部82aから、伴板82bを介して、伴板守41に伝達される。伴板守41は、この力(圧縮力)を台枠11に伝達する。
伴板守51は、緩衝部82aから伴板82cを介して荷重を受ける。具体的には、連結した他の鉄道車両から連結器81を通して鉄道車両1へ引張力がかかる場合、前の鉄道車両から連結器81を介して伝達された力(図4の左側へ向かう力)は、緩衝部82a、伴板82cを介して伴板守51に伝達される。伴板守51は、この力(引張力)を台枠11に伝達する。なお、取付面33aのうち、緩衝器配置空間を向く領域には、緩衝器82と取付面33aの摺動による摩耗及び損傷を防止するためのすり板71が固定されている。
次に、伴板守41,51を中梁33に強固に固定する構成について図3から図5を参照して説明する。
上述のように、伴板守41には、連結している他の鉄道車両から連結器81と緩衝器82を介して強い力が掛かり、伴板守41から鉄道車両1の中梁33にその力が伝わることがある。そのため、本実施形態の鉄道車両1は、伴板守41を中梁33へ強固に固定するための固定部材42を備える。本実施形態の固定部材42は、1枚の板状の部材である。固定部材42は、伴板守41と中梁33とを溶接により接合することで、伴板守41を中梁33に強固に固定している。
具体的には、固定部材42は、傾斜面42aを有する。傾斜面42aは、伴板守41から離れるに伴って中梁33に近づくように傾斜している。図5に示すように、車長方向における傾斜面42aの端部と、伴板守41の第2端部41b(第1端部41aの反対側の端部、車体2の車幅方向の中央側の端部)と、が溶接により接合されている。
ここで、伴板守41は、長辺が車高方向と一致する長方形形状である。一方、固定部材42も長辺が車高方向と一致する長方形形状である。更に、伴板守41と固定部材42の長辺の長さが等しい。このように、伴板守41と固定部材42とは、最も長い辺である長辺同士が溶接されている。従って、溶接により接合されている部分の長さを長くすることができるので、伴板守41と固定部材42を強固に接合できる。
ここで、伴板守41を中梁33の取付面33aに固定する方法としては、取付面33aに対して垂直方向で車両長手方向に板状の固定部材を複数設け、所定の間隔を空けて並べて配置し、伴板守41と取付面33aとを溶接により接合して固定する構成が考えられる。しかし、この構成では、固定部材の間の狭い空間に溶接トーチを挿入して溶接する必要があるため、溶接作業が難しくなる。更に、溶接回数も多くなるため、溶接作業に掛かる時間も長くなる。この点、本実施形態では、溶接箇所が比較的広い空間に露出しているため、溶接作業が簡単である。更に、固定部材42が1つであるため、溶接回数も少なくなる。従って、溶接に係るコストが低くなる。また、本実施形態の構成は、上記の構成及び特許文献1の構成と比較して、軽量で構造が簡易である。
また、固定部材42は、伴板守41との接合箇所の反対側において、中梁33(取付面33a)と溶接により接合されている。伴板守41と固定部材42の溶接において説明した、接合の強固さ、溶接作業の簡単さ、溶接回数の少なさは、固定部材42と中梁33の溶接においても同様である。
ここで、伴板守41の第1端部41aは中梁33に溶接されている。更に伴板守41の第2端部41bは固定部材42の一方の端面に溶接され、固定部材42の反対側の端面で中梁33に溶接されている。従って、伴板守41に車長方向の力が掛かると、伴板守41の第1端部41aと中梁33の接合部と、固定部材42と伴板守41の第2端部41bの接合部で、その力を受けることになり、更に第1端部41aと中梁33の接合部だけでなく、固定部材42と中梁の接合部の2か所で中梁33に力が伝わっていく。本実施形態では、固定部材42の一方の端面が第2端部41bと固定部材42の反対側の端面で中梁33に溶接されているため、伴板守41を強固に固定できる。
本実施形態では、図4において水平断面で見たときに、傾斜面42aと中梁33とがなす鋭角θは、約20度から30度である。伴板守41の第2端部41bから固定部材42へ固定部材42の傾斜面42aに沿って働く圧縮力は、鋭角θを小さくするほど、1/COSθに比例して小さくなるので、固定部材42は伴板守41を強固に固定できる。よって、鋭角θは小さい方が好ましい(例えば45度以下)。なお伴板82bと伴板守41は固定されていないので、伴板82bと伴板守41間では、圧縮力しか働かない。
伴板守41と同様に、伴板守51も中梁33に対して固定部材52により固定されている。伴板守51(第1端部51a及び第2端部51b)及び固定部材52(傾斜面52a)と、伴板守41(第1端部41a及び第2端部41b)及び固定部材42(傾斜面42a)とは、車幅方向の長さ及び向きが異なるだけであり、それ以外の構成は同じであるため、説明を省略する。
次に、カバー部材60について説明する。カバー部材60は、図3に示すように、緩衝器82の少なくとも車高方向(鉛直方向)の上側を覆う部材である。また、図5に示すように、カバー部材60は、車幅方向の一端である第1端部60aが中梁33(取付面33a)に溶接により接合されている。
カバー部材60は、板状の部材である。カバー部材60は、矩形部61と、傾斜端部62,63と、を備える。矩形部61は、車高方向で見たときに矩形状の部分である。矩形部61のうち、緩衝器配置空間側の面には、緩衝器82と矩形部61の摺動による摩耗及び損傷を防止するためのすり板74が固定されている。
傾斜端部62は、車高方向で見たときに三角状の部分である。また、カバー部材60のうち、第1端部60aと反対側の端部を第2端部60bとする。傾斜端部62の第2端部60bは、固定部材42の傾斜面42aに合わせて傾斜している。具体的には、傾斜端部62の第2端部60bは、傾斜面42aと高さ(車長方向における位置)が等しく、傾斜角度も同じである(即ち、面一となっている)。また、矩形部61は、固定部材42と、溶接により接合されている。これにより、固定部材42は、伴板守41を更に強固に固定することができる。なお、本実施形態では、矩形部61の第2端部60bと固定部材42とが面一となっているので、溶接作業も簡単となる。
固定部材42と同様に、固定部材52も傾斜端部63と溶接により接合されている。傾斜端部63は、傾斜端部62と車幅方向の長さ及び向きが異なるだけであり、それ以外の構成は同じであるため、説明を省略する。
次に、上記実施形態の変形例を説明する。図6は変形例に係る鉄道車両1の固定部材42の形状を示す平面断面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
本変形例では、固定部材42の形状が上記実施形態と異なる。具体的には、上記実施形態の固定部材42は、全体が傾斜面42aとなっている。これに対し、本変形例の固定部材42は、図6に示すように、一部が傾斜面42aであるとともに、湾曲状の折曲げ面42bを有する。折曲げ面42bは、中梁33(取付面33a)に対して直交するように折り曲げられた部分である。
このように折曲げ面42bを形成することで、溶接作業を更に簡単にすることができる。即ち、上記実施形態の構成では、固定部材42を中梁33に接触させた後に、固定部材42と中梁33の接合部を隅肉溶接により接合する。しかし、中梁33に対して固定部材42が垂直でない場合、隅肉溶接ができないため、溶接作業が難しくなる場合がある。この点、本変形例では、固定部材42は折曲げ面42bを有するため、固定部材42と中梁33の接合部に隅肉溶接を行うことができる。従って、溶接作業を更に簡単にすることができる。
なお、伴板守41を中梁33に一層強固して強度を向上させるという観点では、傾斜面42aを更に長くしても良い。従って、強度を優先する場合は、上記実施形態の構成を採用し、溶接作業の簡単さを重視する場合は、本変形例の構成を採用しても良い。なお、折曲げ面42bを設ける場合であっても、固定部材42の半分以上(詳細には、固定部材42の厚み方向に垂直な面の面積の少なくとも半分以上)を傾斜面42aとすることで、伴板守41を十分に強固に中梁33に固定できる。
また、更に溶接作業を簡単にするために、固定部材42に、伴板守41と垂直になるような折曲げ面を形成しても良い。これにより、伴板守41と固定部材42の溶接作業についても、簡単にすることができる。
なお、本変形例では、伴板守51には、折曲げ面が形成されていないが、伴板守51に折曲げ面を形成しても良い。
以上に説明したように、鉄道車両1は、中梁33と、伴板守41,51と、固定部材42,52と、を備える。伴板守41,51は、板状であり、中梁33に溶接により接合されている車端側(車体2の車幅方向の端部側)の第1端部41a,51aと、緩衝器82を挟んで当該第1端部41a,51aの反対側の車体中央寄り(車体2の車幅方向の中央側)の第2端部41b,51bとを有しており、連結器81からの力を緩衝器82及び伴板82b,82cを介して台枠11に伝える。固定部材42,52は、伴板守41,51の第2端部41b,51bと中梁33とを溶接により接合し、伴板守41,51から離れるに伴って中梁33に近づく傾斜面42a,52aを有する。
これにより、上記のように伴板守41,51は板状であり、伴板守41,51の第2端部41b,51bと中梁33とを溶接により接合し、伴板守41,51から離れるに伴って中梁33に近づく傾斜面42a,52aを有する固定部材42,52を備えることで、軽量で簡易な構造でありながら固定部材42,52と中梁33を強固に固定できる。
また、鉄道車両1において、固定部材42,52は、伴板守41,51に溶接されている一方の端部と、中梁33に溶接されている他方の端部とを備える。
これにより、直線的な溶接作業となり作業を簡単にすることができるため、固定部材42,52を容易に接合することができる。
また、鉄道車両1において、固定部材42は、中梁33に対して直交する折曲げ面42bを更に有する。
これにより、固定部材42と中梁33との溶接作業を更に簡単にし、溶接品質を向上させることができる。
また、鉄道車両1において、固定部材42,52は、厚み方向に垂直な面の面積の少なくとも半分以上が傾斜面42a,52aである。
これにより、固定部材42,52の強度を一層向上させることができる。
また、鉄道車両1において、緩衝器82の鉛直方向上側の少なくとも一部を覆うとともに、中梁33に接合されているカバー部材60を備える。固定部材42,52は、更に、カバー部材60に接合されている。
これにより、伴板守41,51を中梁33へ更に強固に固定することができる。
また、鉄道車両1において、カバー部材60は、中梁33に接合されている第1端部60aと、当該第1端部60aの反対側の第2端部60bとを有している。カバー部材60の第2端部60bは、固定部材42,52の傾斜面42a,52aに合わせて、傾斜している。固定部材42,52は、カバー部材60の第2端部60bに接合されている。
これにより、カバー部材60を固定部材42,52と同様に傾斜させることで、固定部材42,52とカバー部材60の接合作業が簡単となり易い。
また、鉄道車両1において、固定部材42,52の傾斜面42a,52aと中梁33と、がなす鋭角は、45度以下である。
これにより、傾斜面42a,52aと中梁33とがなす鋭角を45度以下とすることで、傾斜面42a,52aに沿って働く力が小さくなるので、固定部材42が伴板守41を一層強固に固定できる。
また、鉄道車両1において、伴板守41,51は、緩衝器82を挟んで、車両長手方向の一側と他側にそれぞれ配置されている。固定部材42,52は、2つの伴板守41,51にそれぞれ配置されている。
これにより、引張力及び圧縮力の何れが掛かった場合においても、固定部材42,52の何れかを用いて伴板守41,51を支持することができる。
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
上記実施形態では、2つの伴板守41,51の両方に傾斜面42a,52aを有する固定部材42,52を配置する構成であるが、何れか一方のみに、傾斜面を有する固定部材が配置されていても良い。
上記実施形態では、固定部材42,52は、カバー部材60の第2端部60bに溶接により接合されているが、カバー部材60の他の面に溶接されていても良い。例えば、傾斜端部62,63を矩形部61と同様に矩形状にし、厚み方向に垂直な面に、固定部材42,52を溶接しても良い。なお、固定部材42,52は、カバー部材60に溶接されていなくても良い。また、カバー部材60は、中梁33及び固定部材42,52に溶接により接合されているが、少なくとも1つの接合について、別の接合方法である摩擦撹拌接合やリベットやボルト等の締結具により接合されていても良い。
上記実施形態では、固定部材42,52の端部を、伴板守41,51の平面部へ突き当てる形で接合されているが、固定部材42,52の平面部に伴板守41,51の端部が突き当たる形で接合されていても良い。
上記実施形態では、1つの伴板守41に、1つの固定部材42を接合する構成であるが、1つの伴板守41に複数の固定部材42を接合しても良い。なお、溶接に掛かる時間を考慮すると、固定部材42は少ない方が好ましい。
上記実施形態では固定部材42は1枚の板状の部材であり、上記変形例では固定部材42は1枚の板状の部材に折曲げを形成した部材である。つまり、上記実施形態及び上記変形例では、1枚の板材を加工することで固定部材42が製造されている。この構成に代えて、複数の板材を溶接等で接合することで固定部材42を製造しても良い。
上記実施形態では、客車に本発明を適用する例を説明したが、本発明は、貨車に適用することもできる。また、本発明は、走行のための駆動装置を有し、他の鉄道車両をけん引する機関車に適用することもできるし、走行のための駆動装置を有していない鉄道車両にも適用することもできる。
1 鉄道車両
11 台枠
33 中梁
41 伴板守
42 固定部材
42a 傾斜面
51 伴板守
52 固定部材
52a 傾斜面

Claims (8)

  1. 中梁と、
    板状であり、前記中梁に溶接により接合されている車端側の第1端部と、緩衝器を挟んで当該第1端部の反対側の車体中央寄りの第2端部とを有しており、連結器からの力を前記緩衝器及び伴板を介して台枠に伝える伴板守と、
    前記伴板守の前記第2端部と前記中梁とを溶接により接合し、前記伴板守から離れるに伴って前記中梁に近づく傾斜面を有する板状の固定部材と、
    を備え
    前記中梁、前記伴板守、及び前記固定部材のそれぞれの面で囲まれる空間が三角柱状であることを特徴とする鉄道車両。
  2. 請求項1に記載の鉄道車両であって、
    前記固定部材は、前記伴板守に接合されている一方の端部と、前記中梁に接合されている他方の端部とを備えることを特徴とする鉄道車両。
  3. 請求項2に記載の鉄道車両であって、
    前記固定部材は、前記中梁に対して直交する折曲げ面を更に有することを特徴とする鉄道車両。
  4. 請求項1から3までの何れか一項に記載の鉄道車両であって、
    前記固定部材は、厚み方向に垂直な面の面積の少なくとも半分以上が前記傾斜面であることを特徴とする鉄道車両。
  5. 請求項1から4までの何れか一項に記載の鉄道車両であって、
    前記緩衝器の鉛直方向上側の少なくとも一部を覆うとともに、前記中梁に接合されているカバー部材を備え、
    前記固定部材は、更に、前記カバー部材に接合されていることを特徴とする鉄道車両。
  6. 請求項5に記載の鉄道車両であって、
    前記カバー部材は、前記中梁に接合されている第1端部と、当該第1端部の反対側の第2端部とを有しており、
    前記カバー部材の前記第2端部は、前記固定部材の傾斜面に合わせて傾斜しており、
    前記固定部材は、前記カバー部材の前記第2端部に接合されていることを特徴とする鉄道車両。
  7. 請求項1から6までの何れか一項に記載の鉄道車両であって、
    前記固定部材の前記傾斜面と前記中梁と、がなす鋭角は、45度以下であることを特徴とする鉄道車両。
  8. 請求項1から7までの何れか一項に記載の鉄道車両であって、
    前記伴板守は、前記緩衝器を挟んで、車両長手方向の一側と他側に配置されており、
    前記固定部材は、2つの前記伴板守の両方に配置されていることを特徴とする鉄道車両。
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