(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、取付金具の一実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【0012】
<取付金具の構成>
本実施形態に係る取付金具は、鉄道車両100の台枠101に床下機器105を取り付けるためのものであり(
図4参照)、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30の2種類がある。まず、側梁用取付金具10の構成について説明する。側梁用取付金具10は、側梁102に固定される取付金具である。
図1は、側梁用取付金具10の斜視図であり、
図2は、側梁用取付金具10を側梁102に固定した状態の斜視図である。なお、
図1及び
図2では、固定具等は省略している。
図1に示すように、側梁用取付金具10は、第1部材11と、第2部材12と、から主に構成されている。
【0013】
第1部材11は、側梁102の下面に固定される部材である(
図2参照)。第1部材11は、全体として水平方向に延びており、側梁102の下面に固定される第1固定部13と、側梁102からはみ出した第1支持部14とを有する。このうち第1固定部13には固定孔15が複数形成されている。第1固定部13は、この固定孔15を貫通する固定リベット50(
図5参照)によって側梁102の下面に固定される。一方、第1支持部14は、その中央に、床下機器105を取り付ける締結ボルト51(
図5参照)を挿入するための締結孔16が形成されている。また、第1支持部14の幅方向両側には結合孔17が複数形成されている。また、第1部材11は板材から成り、下方に開口する断面C字状に形成されている。第1部材11を断面C字状に形成することで、第1部材11の剛性を高めることができる。
【0014】
第2部材12は、側梁102の側面に固定される部材である(
図2参照)。第2部材12は、鉛直方向に延びる第2固定部18と、水平方向に延びる第2支持部19とを有しており、側面視においてL字状に形成されている。第2固定部18には固定孔20が複数形成されている。第2固定部18は、この固定孔20を貫通する固定リベット53(
図5参照)によって、側梁102の側面に固定される。一方、第2支持部19は、その中央に、床下機器105を取り付ける締結ボルト51(
図5参照)を挿入するための締結孔21が形成されている。また、第2支持部19の幅方向両側には結合孔22が複数形成されている。また、第2部材12は、板材から成り、第2支持部19の中央部分は上方に凸となるように(第1部材11に対して離間するように)凸部23が形成されている。なお、凸部23は、第2固定部18の中央部分にも、固定孔20の周辺を除いて連続して形成されている。第2部材12をこのように形成することで、第2部材12の剛性を高めることができる。
【0015】
また、結合孔17と結合孔22は、平面視における中心が一致している。そして、第1支持部14と第2支持部19は、これらの結合孔17、22を貫通する結合リベット52(
図5参照)によって、上下に重なった状態で結合される。このようにして結合された第1支持部14及び第2支持部19は、それらの上面で床下機器105(
図5参照)を支持する。なお、第1支持部14と第2支持部19は、平面視においてほぼ同じ形状及び同じ大きさであり、締結孔16、21も中心が一致する。
【0016】
次に、横梁用取付金具30の構成について説明する。横梁用取付金具30は、横梁103に固定される取付金具である。
図3は、横梁用取付金具30を横梁103に固定した状態の斜視図である。
図3に示すように、横梁用取付金具30は、上述した側梁用取付金具10と基本的な構成は同じであるが、寸法が側梁用取付金具10と一部異なる。具体的には、横梁用取付金具30の突出寸法、すなわち第2支持部19の基端から先端までの寸法及び第1支持部14の長手方向寸法が、側梁用取付金具10のものに比べて大きい。このように横梁用取付金具30の突出寸法を大きくしているのは、後述するように、床下機器105をバランスよく支持するためである。
【0017】
また、横梁用取付金具30の第2固定部18の上下方向寸法は、側梁用取付金具10のものよりも大きい。これは、上述したように、横梁用取付金具30の突出寸法を大きくした分、床下機器105(
図5参照)から受ける荷重が同じであっても、第2支持部19にかかるモーメントが大きくなるからである。つまり、横梁用取付金具30では、大きなモーメントに耐えることができるように、第2固定部18の上下方向寸法を大きくして固定孔20の数を増やし、より多くの固定リベット53(
図5参照)で第2固定部18を横梁103に固定できるようにしたのである。
【0018】
<取付金具の配置>
続いて、取付金具10、30の配置について説明する。
図4は、床下機器105が取り付けられた状態の台枠101の概略平面図である。
図4において、紙面上下方向が車両長手方向であり、紙面左右方向が車幅方向である。まず、鉄道車両100の台枠101について簡単に説明する。台枠101は、車体の床にあたる部分であって、いくつかの梁部材によって形成されている。
図4では台枠101を構成する梁部材のうち、側梁102と横梁103を図示している。側梁102は、車幅方向の両端に位置しており、車両長手方向に延びる梁部材である。なお、本実施形態の側梁102は、断面が矩形枠状に形成されている。また、横梁103は、車両幅方向に延びる梁部材であって、車両長手方向に所定の間隔をおいて複数配置されている。なお、本実施形態の横梁103は、断面C字状に形成されている(横梁は
図4の紙面上方に開口している)。
【0019】
上述した台枠101には大小様々な床下機器105が取り付けられるが、ここでは、
図4に示すように、床下機器105の車両長手方向の寸法が、横梁103の間隔よりも大きい比較的大きな床下機器105(例えばインバータ装置や機器箱等)を取り付ける場合について説明する。このような床下機器105を台枠101に取り付けるには、複数の横梁103に横梁用取付金具30を固定する。ここでは、床下機器105の車両長手方向の寸法にあわせて、4本の横梁103に横梁用取付金具30を固定する。また、横梁用取付金具30の車幅方向位置は、床下機器105の車両幅方向寸法に応じて決定する。つまり、横梁用取付金具30の車幅方向位置は、任意に設定することができる。なお、横梁用取付金具30の第2部材12は横梁103の側面に固定するところ、横梁103は断面C字状に形成されているため、開口と反対側の側面(ウエブ側;
図4の紙面下方側)に横梁用取付金具30の第2部材12を固定する。
【0020】
一方、側梁102に固定する側梁用取付金具10は、横梁用取付金具30と同じ数だけ配置する。このとき、側梁用取付金具10は、横梁用取付金具30と車両長手方向位置が一致するように配置する。厳密には、側梁用取付金具10は、締結孔16、21が横梁用取付金具30のものと車両長手方向位置で一致するように配置する。このように配置することで、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30とで床下機器105をバランスよく支持することができる。なお、側梁用取付金具10の第2部材12は、側梁102の側面のうち車両幅方向内側の側面に固定する。
【0021】
ここで、
図4に示すように、本実施形態の側梁102には、横梁103を結合するためのガセット104が設けられている(
図2も参照)。そのため、側梁用取付金具10は、このガセット104と干渉しないように、横梁103から車両長手方向に一定距離をおいて配置しなければならない。このような場合、横梁用取付金具30の突出寸法が小さいと、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30の車両長手方向位置を一致させることができない。そこで、本実施形態では、横梁用取付金具30の突出寸法を大きくすることで、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30の車両幅方向位置を一致させているのである。
【0022】
このように、本実施形態では、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30では突出寸法等が異なるが、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30とを全く同じものとしてもよい。例えば、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30の車両長手方向位置が一致させなくてもよい場合には、両取付金具10、30は同じものを用いることができる。また、例えば、本実施形態において、横梁用取付金具30と同じものをそのまま側梁用取付金具10として使用すれば、両取付金具10、30は同じものとなる。
【0023】
また、以上では、側梁用取付金具10と横梁用取付金具30の両方を用いて床下機器105を取り付ける場合について説明したが、横梁用取付金具30のみで床下機器105を取り付けてもよく、側梁用取付金具10のみで床下機器105を取り付けてもよい。例えば、台枠101の車両幅方向全体にわたる寸法を有する床下機器105を台枠に取り付ける場合、両側の側梁102に側梁用取付金具10を固定し、これらの側梁用取付金具10によって床下機器105を支持するようにしてもよい。
【0024】
本実施形態に係る取付金具10、30は、上記のように配置することができるため、床下機器105の支持位置の設定は比較的自由である。例えば、前述した特許文献1に記載の発明では、床下機器の支持位置は、車両長手方向は自由に設定できるが、車幅方向における支持位置は選択の余地がない。一方、本実施形態によれば、車両長手方向においては、横梁103が配置されている間隔単位に取付金具10、30を固定することができ、車幅方向においては、任意の位置に取付金具30を固定することができる。
【0025】
<床下機器の取付方法>
続いて、床下機器105の取付方法について説明する。
図5は、床下機器105が取り付けられた状態の台枠101の概略断面図である。
図5において、紙面左右方向が車幅方向である。
図5に示すように、床下機器105は、上面から延びる取付アーム106を車両幅方向両端付近に有している。取付アーム106は、断面L字状に形成されており、床下機器本体107の上面から鉛直方向に延びる鉛直部108と、鉛直部108から水平方向に延びる水平部109とを有している。このうち、水平部109には締結孔110が形成されている。各取付アーム106の水平部109は、側梁用取付金具10の第2部材12の上面及び横梁用取付金具30の第2部材12の上面に載置されている。この状態で、締結ボルト51を上から、取付アーム106の締結孔110、第2部材12の締結孔21、第1部材11の締結孔16の順で貫通させる。そして、締結ボルト51の下端から取り付けた締結ナット54を締めつける。これにより、床下機器105は、側梁用取付金具10及び横梁用取付金具30を介して台枠101に取り付けられることになる。なお、本実施形態において取付アーム106は、断面L字状としているが、水平部109を有するような断面Z字状等であってもよく、形状はこれらに限られない。
【0026】
本実施形態では、上記の方法で床下機器105の取り付けが行われるため、床下機器105の荷重は各取付金具10、30の上面側に加わり、締結ボルト51には引っ張り方向の荷重は加わらない。そのため、締結ボルト51は破損しにくく、また、締結ボルト51が破損したり、あるいは締結ナット54が緩んで脱落したとしても床下機器105は各取付金具10、30に支えられて直ちに脱落することはない。なお、上記のように、取付金具10、30の第2支持部19は凸状に形成されているため(凸部23を有しているため)、第2支持部19と第1支持部14の間には隙間が生じる。そこで、第1支持部14の締結孔16の大きさを、締結ナット54の径よりも大きくして締結ナット54を第2支持部19に直接、接触させる構成としてもよい。これにより、第1支持部14は締結ボルト51と締結ナット54の締め付け力等によって変形することを防止できる。あるいは、第2支持部19と第1支持部14の間にスペーサ等を挿入し、第1支持部14及び第2支持部19が床下機器105から受ける荷重や締結ボルト51と締結ナット54の締め付け力等によって変形しないようにしてもよい。
【0027】
<効果等>
以上のとおり、本実施形態に係る取付金具10、30は、複数の梁部材102、103を有する鉄道車両100の台枠101に床下機器105を取り付けるためのものである。この取付金具10、30は、梁部材102、103の下面に固定され、水平方向に延びる第1部材11と、梁部材102の側面に固定され、L字状に形成された第2部材12と、を備えている。第1部材11は、梁部材102、103の下面に固定される第1固定部13と、梁部材102、103からはみ出す第1支持部14と、を有している。また、第2部材12は、鉛直方向に延びて梁部材102、103の側面に固定される第2固定部18と、水平方向に延びて第1支持部14に結合される第2支持部19と、を有している。そして、第1支持部14及び第2支持部19は、重なった状態で、それらの上面で床下機器105を支持する。
【0028】
本実施形態に係る取付金具10、30は以上のように構成されているため、異なる床下機器や車種に使用することができる。そのため、作業効率及び費用の面で好ましい。また、台枠101に梁部材等を増やす必要もないため、台枠101の重量増加を抑えることができる。さらに、床下機器105の支持位置の設定は比較的自由である。
【0029】
また、本実施形態では、第2部材12は板材から成り、第2支持部19の中央部分が第1部材11に対して離間する凸部23を有している。そのため、第2部材12はプレス絞り加工等により容易に製造することができ、かつ、高い剛性を確保することができる。
【0030】
また、本実施形態では、第2部材12の第2固定部18は、梁部材102、103の側面に固定するための固定孔20をさらに有し、凸部23は、固定孔20の周辺を除いて、第2固定部18まで連続して形成されている。そのため、第2部材12は、固定孔20の機能を失うことなく、より高い剛性を確保することができる。
【0031】
また、本実施形態では、第1部材11は板材から成り、下方に開口する断面C字状に形成されている。そのため、第1部材11もプレスブレーキ等により容易に製造することができ、かつ、高い剛性を確保することができる。
【0032】
また、本実施形態に係る鉄道車両100は、複数の梁部材102、103を有する台枠101と、床下機器105を台枠101に取り付けるための複数の取付金具10、30と、を備えている。そして、上記の取付金具10、30は、梁部材102、103の下面に固定され、水平方向に延びる第1部材11と、梁部材102、103の側面に固定され、L字状に形成された第2部材12と、を備えている。第1部材11は、梁部材102、103の下面に固定される第1固定部13と、梁部材102、103からはみ出す第1支持部14と、を有している。また、第2部材12は、鉛直方向に延びて梁部材102、103の側面に固定される第2固定部18と、水平方向に延びて第1支持部14に結合される第2支持部19と、を有している。そして、第1支持部14及び第2支持部19は、重なった状態で、それらの上面で床下機器105を支持する。
【0033】
本実施形態に係る鉄道車両100は以上のように構成されているため、床下機器105を台枠101に取り付けに用いる取付金具10、30は、異なる床下機器105にも使用することができる。そのため、作業効率及び費用の面で好ましい。また、台枠101に梁部材等を増やす必要もないため、台枠101の重量増加を抑えることができる。
【0034】
また、本実施形態では、取付金具10、30が固定される梁部材は側梁102、横梁103、又はその両方である。このように、側梁102又は横梁103だけでなく、側梁102と横梁103の両方に取付金具10、30を固定できるようにすることで、床下機器105を支持する位置の設定が比較的自由となる。
【0035】
また、本実施形態では、床下機器105は、その車幅方向の一端側が取付金具30により台枠101の横梁103に固定され、他端側が取付金具10により台枠101の側梁102に固定され、側梁102に固定された取付金具10と横梁103に固定された取付金具30とは車両長手方向位置が一致するように配置されている。そのため、各取付金具10、30によって、床下機器105をバランスよく支持することができる。
【0036】
また、床下機器105は、台枠101の車幅方向略全体にわたる寸法を有し、床下機器105を台枠101に取り付けるための取付金具10は、車幅方向両端に位置する側梁102のそれぞれに固定してもよい。これにより、寸法の大きな床下機器105も上記の取付金具10を用いて台枠101に取り付けることができる。
【0037】
また、本実施形態では、床下機器105は、水平部109を含む取付アーム106をさらに有し、水平部109は、取付金具10、30の第2部材12の上面に設けられている。そのため、締結ボルト51が破損したり、あるいは締結ナット54が緩んで脱落したとしても床下機器105は各取付金具10、30に支えられて直ちに脱落することはない。
【0038】
また、本実施形態では、第1部材11と第2部材12とは結合リベット52によって結合されている。そのため、取付金具10、30の構造を簡略化することができるとともに、第1部材11と第2部材12の結合も容易に行うことができる。なお、第1部材11と第2部材12とはリベットに限られず、例えばボルト・ナットやピン等、種々の機械締結手段により結合してもよい。さらに、結合孔17、22を設けず、第1部材11と第2部材12とをスポット溶接やアーク溶接など、溶接により結合してもよい。
【0039】
以上、本発明に係る実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。