JPH11321637A - 鉄道車両の機器の取付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄道車両構体などに用いられる締結用レールの
強度を向上させる。 【解決手段】中空押出し形材１１の面板１２ｂから下方
に突出した垂直部２１と、垂直部の先端から面板１２ｂ
に平行に突出した水平部２２とによってＬ状部材をな
し、このＬ状部材の水平部同士を向き合わせて面板に一
体に設置して締結用レール２０を構成している。締結用
レール２０にボルト３１の頭を載せて水平部２２の下面
に機器３５を設置している。水平部２２において、面板
１２ｂに面する面は垂直部２１と接合する部分から先端
に行くに従って、面板１２ｂから距離が遠ざかってい
る。これによれば、機器の質量が水平部に作用したと
き、水平部は初期状態になり、締結用レールの強度を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノレール車両や
鉄道車両のように軌道を走行する車両(以下、鉄道車両
という。)において、機器を吊下げる装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両等においては、機器の締結は負
荷荷重、安全性や取り外しの有無などを勘案して、一般
にボルトによる締結が多く行われている。鉄道車両にお
いて、車体をアルミニウム合金の押出し形材を用いて構
成する場合、Ｌ字状の突起を対にした締結用レールを主
構造部材と共に押出し形材で製作することが多い。機器
は、この締結用レールにボルトの頭を挿入して主構造部
材に吊り下げられる。これは、例えば、車両技術 １８
２号 第３６頁の図６、図８に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】締結用レールを用いて
締結を行う場合、ボルトの強度やボルトと締結用レール
の間に生じる締結部の強度のほか、締結用レール自身の
強度も重要である。締結用レールは、主構造部材からＬ
字形に突出しているため、断面形状が急変しており、荷
重を負荷することにより複雑な挙動を示す。

【０００４】例えば、前記文献のように、鉄道車両構体
の台枠に締結用レールを用いて、トランスやコンプレッ
サー等の機器を下側に締結した場合を説明する。この場
合、締結用レールが主構造部材の面板の下側に存在する
ため、被締結物の質量が荷重として面板に対して垂直に
作用する。締結用レールの水平部は垂直部との結合点か
ら遠ざかるにつれて面板から離れるように変形する。こ
れに伴い、垂直部には曲げモーメントが発生し、引張り
および圧縮応力が作用する。さらに、鉄道車両構体の振
動により繰返し荷重が負荷する。この場合、床下機器の
質量により垂直部に発生する応力は平均応力として作用
し、一方、振動により発生する応力は変動応力として作
用する。平均応力が存在する場合、疲労強度は低下す
る。

【０００５】このため、強度信頼性向上のためには、平
均応力を低減し、強度を向上する形状を検討する必要が
ある。

【０００６】本発明の目的は、鉄道車両の構体に用いら
れる締結用レールの強度を向上させること、にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明は、水平部において、面板に面する面は垂直部
と接合する部分から先端に行くに従って、前記面板から
距離が遠ざかるように設けたこと、を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図６
によって説明する。この実施例は、前記文献のように、
鉄道車両構体の台枠を構成するアルミニウム合金製中空
押出し形材に設けた締結用レールに、重量物の機器を鋼
鉄製のボルトを用いて締結したものである。

【０００９】図６において、鉄道車両構体１００は、車
体長手方向に対して両端を閉鎖する面を形成する妻構体
１０１、車体長手方向に対して左右の面を形成する側構
体１０２、屋根を形成する屋根構体１０３、及び床面を
形成する台枠１０４から構成されている。側構体１０２
には窓や出入り口の開口がある。台枠１０４は複数のア
ルミニウム合金製中空押出し形材を接合して構成してい
る。

【００１０】図５は、台枠１０４を構成するアルミニウ
ム合金製中空押出し形材１１と機器３５の縦断面図であ
る。機器３５は、アルミニウム合金製中空押出し形材１
１に、締結レール２０を介して固定している。締結箇所
は複数ある。以下の図では図５の左端部の締結箇所を示
している。また、図１から図３は若干模式的に示してい
る。

【００１１】図４は、台枠１０４を構成するアルミニウ
ム合金製中空押出し形材１１の縦断面図である。中空押
出し形材１１は、２枚の面板１２ａ、１２ｂと、面板１
２ａと面板１２ｂとを接続する複数のリブ１３と、から
構成されている。面板１２ａと１２ｂを総括して面板１
２という。リブ１３は主としてトラス状に連続して配置
している。締結用レール２０は、下方の面板１２ｂに一
体に設けている。

【００１２】図１は機器を吊下げていない状態の中空押
出し形材１１の締結用レール２０の状態を示している。
締結用レール２０は一般に１つの機器に対して２つのあ
るが、１つを示している。中空押出し形材１１に設けた
締結用レール２０は、面板１２ｂから下方に突出させた
2つのL状部材から構成される。1つのL状部材は、面板１
２ｂから下方に実質的に直立して突出させた垂直部２１
と、垂直部２１の先端に対してほぼ直立し、面板１２ｂ
とほぼ平行に存在する水平部２２と、からなる。２つの
Ｌ状部材の水平部２２を対向するように配置して、１つ
の締結用レール２０を構成している。垂直部２１と水平
部２２、あるいは垂直部２１と面板１２ｂとの接合部
は、断面の急変に伴って生じる応力集中を低減させるた
めに、円や楕円などのような、なめらかな形状を有す
る。締結用レール２０すなわち一対のL状部材によって
囲まれた空間を係止溝２５と呼ぶ。

【００１３】ここで、以下の説明を行うにあたって簡単
のために、垂直部２１と水平部２２において、係止溝２
５を構成する面を内側２３、その反対側を外側２４と呼
ぶことにする。

【００１４】垂直部２１の板厚は、一様ではない。すな
わち、他の部位との接続のために設けている滑らかな曲
線部分を除くと、面板１２ｂとの接合点近傍の垂直部２
１の板厚は、水平部２２との接合点近傍の垂直部２１の
板厚と比較して厚い。しかし、水平部２２は実質的に一
様な板厚である。水平部２２の内側（上側）２３の面は
面板１２ｂと平行ではない。水平部２２の内側２３の面
と面板１２ｂとの垂直方向の距離は、水平部２２におい
て垂直部２１と接合する部分から先端に行くに従って遠
ざかる。つまり、水平部２２の内側２３の面は水平部の
先端に行くにしたがって下り勾配である。

【００１５】図２は締結用レール２０に機器３５をボル
ト３１で締結した状態において、締結用レール２０にお
ける変形と発生応力を概念的に示す。ボルト３１の頭部
を係止溝２５に入れ、ボルト３１の頭とナット３２で機
器３５と締結用レール２０を締結する。締結の際に機器
３５の質量が荷重として作用すると、良好な締結が困難
になる。このため、図２に示した締結を行う際には、機
器３５を下から支え、締結部には機器３５の質量が荷重
として作用しない状態で締結を行う。ナット３２を適正
な値で締め付けると、図２に示すように、ナット３２と
ボルト３１の頭は、面板１２ｂと角度を持って存在する
水平部２２を挟んだ機器３５に平行になる。このため、
水平部２２は面板１２ｂと平行になる。これに伴って、
垂直部２１は曲げ変形が生じる。このため、この締結
時、すなわちボルト３１に機器３５の質量等が荷重とし
て作用しない初期状態において（前述のように機器３５
を下方から支えている。）、垂直部２１の外側２４には
引張り応力、内側２３には圧縮応力が発生する。

【００１６】図３は、機器３５を締結後に、機器３５の
支えをはずし、面板１２ｂに垂直な方向に機器３５の質
量が荷重として作用した場合の状態である。ボルト３１
に作用する荷重は、ボルト３１の頭により水平部２２に
作用する。水平部２２の先端に荷重が負荷すると、あた
かも係止溝２５の口を開くかのような挙動が発生する。
これは、水平部２２において垂直部２１と接合する部分
から先端に行くに従って、水平部２２と面板１２ｂとの
距離が遠ざかる状態に変形することを意味する。このた
め、締結用レール２０の全体の変形は締結を行う前に近
い状態になり、締結の際に垂直部２１に生じた曲げ変形
による初期応力は開放される。従って、機器３５の質量
が荷重として作用することにより、締結用レール２０の
垂直部２１に生じる応力はほぼ零になる。

【００１７】以上により、機器３５を締結した場合でも
垂直部２１には応力が発生しないため、強度が向上す
る。さらに、構体の振動により変動応力が作用した場合
でも、平均応力がほぼ零となるので、疲労強度も向上す
る。

【００１８】本発明における第２の実施例を、図７から
図９によって説明する。第１の実施例と異なる部分につ
いて、図７を用いて説明する。水平部２２の板厚は、垂
直部２１の板厚と同様に一様ではない。水平部２２にお
いて、垂直部２１と接続する側の板厚は、その反対側の
板厚と比較して、厚い。さらに、水平部２２の外側（下
面）は面板１２ｂと平行である。つまり、水平部２２の
板厚の中心は水平部２２の先端に行くにしたがって面板
１２bから離れるように傾斜している。このことは第一
実施例と同様である。

【００１９】図８は、機器３５を締結した際の締結用レ
ール２０における変形と発生応力を概念的に示す。第１
の実施例と同様に、締結時、すなわちボルト３１に質量
等が荷重として作用しない初期状態において、垂直部２
１の外側２４には引張り応力、内側２３には圧縮応力が
発生する。

【００２０】図９は、機器３５を締結後に、機器３５の
支えをはずし、面板１２ｂに垂直な方向に機器３５の質
量が荷重として作用した場合の状態である。第１の実施
例と同様に、質量が荷重として作用することにより、締
結用レール２０の垂直部２１に生じる応力はほぼ零にな
る。以上により、機器３５を締結した場合でも垂直部に
は応力が発生しないため、強度が向上する。さらに、構
体の振動により変動応力が作用した場合でも、平均応力
がほぼ零となるので、疲労強度も向上する。

【００２１】かかる構成において、第１の実施例と同様
の効果をもたらすと同時に、非締結状態において面板１
２ｂと水平部２２の外側の面２４が平行になるため、見
栄えがよい。

【００２２】吊り下げるものであれば、台枠への吊り下
げ部以外にも適用できる。

【００２３】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項の記載の文言あるいは課題を解決させるための
手段の項の記載の文言に限定されず、当業者がそれらか
ら容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、鉄道車両の構体に用い
られる中空押出し形材の締結用レールの強度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す締結用レールの縦断面
図である。

【図２】図１の締結用レールに機器を締結した初期状態
の縦断面図である。

【図３】図１の締結用レールに機器を締結し、機器の質
量が締結用レールに負荷した状態における縦断面図であ
る。

【図４】図１の締結用レールを備えた中空押出し形材の
縦断面図である。

【図５】図１の締結用レールを備えた中空押出し形材に
機器を締結した状態を示す縦断面図である。

【図６】鉄道車両構体を説明する斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す締結用レールの縦断
面図である。

【図８】図７の締結用レールに機器を締結した初期状態
の縦断面図である。

【図９】図７の締結用レールに機器を締結し、機器の質
量が締結用レールに負荷した状態における縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１１…中空押出し形材、１２ａ，１２ｂ…面板、１３…
リブ、２０…締結用レール、２１…垂直部、２２…水平
部、２５…係止溝、３１…ボルト、３２…ナット、３５
…機器、１００…鉄道車両構体、１０２…側構体、１０
３…屋根構体、１０４…台枠。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空押出し形材の面板から下方に突出した
   垂直部と、該垂直部の先端から前記面板に平行に突出し
   た水平部とによってＬ状部材をなし、このＬ状部材の前
   記水平部同士を向き合わせて前記面板に一体に設置した
   締結用レールを構成しており、 前記締結用レールにボルトの頭を載せて前記水平部の下
   面に機器を設置している鉄道車両の機器の取付け装置に
   おいて、 前記水平部において、前記面板に面する面は前記垂直部
   と接合する部分から先端に行くに従って、前記面板から
   距離が遠ざかっていること、 を特徴とする鉄道車両の機器の取付け装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記水平部の板厚は実
   質的に一定であること、を特徴とする鉄道車両の機器の
   取付け装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記水平部において前
   記面板に面しない面は前記面板に実質的に平行であるこ
   と、を特徴とする鉄道車両の機器の取付け装置。
4. 【請求項４】中空押出し形材の面板から突出した垂直部
   と、該垂直部の先端から前記面板に平行に突出した水平
   部とによってＬ状部材をなし、このＬ状部材の前記水平
   部同士を向き合わせて前記面板に一体に設置した中空押
   出し形材において、 前記水平部において、前記面板に面する面は前記垂直部
   と接合する部分から先端に行くに従って、前記面板から
   距離が遠ざかるように設けていること、 を特徴とする中空押出し形材。
5. 【請求項５】請求項４において、前記水平部の板厚は実
   質的に一定であること、を特徴とする中空押出し形材。
6. 【請求項６】請求項４において、前記水平部において前
   記面板に面しない面は前記面板に実質的に平行であるこ
   と、を特徴とする中空押出し形材。