JPWO2013157464A1 - 軌条車両構体 - Google Patents

Abstract

枕梁と中梁とが機械的締結手段によって締結されており、この機械的締結手段が枕梁に備えられる空気ばね受に含まれる場合に、機械的締結部の頭部と空気ばね受に当接される空気ばねとの干渉を回避できる台枠を提供する。中梁（１４）と枕梁（１５）とが交差する部位の枕梁（１５）に備えられる板材（６１）を備えるとともに、中梁（１４）と枕梁（１５）の主要部である板状部材（５１）とを締結するボルト締結部（５７，５８）において、ボルト（９０）の頭頂部が空気ばね（５）と干渉しないように、板状部材（５１）にボルト（９０）を締結する工具の外径以上であり、且つ、ボルト（９０）の頭頂部の高さ以上の深さの座ぐり穴が備えられている。

Description

本発明は、軌条車両構体の床面をなす台枠の下面に枕梁とそれに交差する中梁とを備えており、当該部をリベットまたはボルト等の機械的締結手段によって組み立てる台枠を有す軌条車両構体（以下、構体と記す）の構造に関するものである。

近年、鉄道車両用に、押出性、耐食性、溶接性に優れたアルミニウム合金が開発されている。それに伴い、軽量化と製作の合理化の面から、アルミニウム合金製の大型形材によって構成された構体を備える鉄道車両が、現在主流となっている。
鉄道車両は、６面体をなす構体と、この構体の長手方向の両端部で支持して軌道上を走行する台車と、電機品や内装品等から構成されている。構体は、台車に支持装置と牽引装置とを介して接続されている。牽引装置は、構体をなす床面（台枠）を構成する枕梁の下面に備えられる中心ピンと、台車とを前後方向に連結する連結リンクから構成されており、支持装置は、車体の上下方向の荷重を支える空気ばね等から構成されている。

鉄道車両をなす構体は、一般に、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、台枠の長手方向の両端部に立設される妻構体と、側構体および妻構体の上端部に配設される屋根構体とから構成される。このうち、台枠の下面の構体の長手方向の両端部には、相互の車両を連結するための連結器を備える中梁と、上述した牽引装置や支持装置などが備えられる枕梁と、が備えられている。構体の長手方向に沿って備えられる中梁は、構体の幅方向に沿って備えられる枕梁に交差する態様で台枠に備えられており、台枠は、連結器や台車を介して構体に作用する大きな荷重を負担できるだけの十分な強度を備える。特許文献１に、上述した構造を備える鉄道車両構体が開示されている。

特開２００９−２５５６４１号公報

接合（溶接）部の開先加工が不要であり、溶接に伴う入熱に起因する歪取りなどの仕上げ工数を小さくするために、ボルトやリベット等の機械的締結手段によって６面体をなす構体や、構体の床面をなす台枠を組み立てる構造や方法が検討されている。

台枠を機械的締結手段で組み立てる場合、台枠の幅方向の両端部において車体長手方向に延びて設けられた側梁と、台枠の幅方向に沿って備えられる枕梁と、をボルトやリベットで接続した場合、これらリベットやボルトの頭部が、例えば、枕梁の長手方向の端部に当接される支持装置を構成する空気ばねと干渉するおそれがある。ボルトの頭部と空気ばねとの干渉を避けるためにボルトの頭部を収容できる座ぐり穴を枕梁に備える場合、枕梁の板厚を、座ぐり穴の深さと、ボルト座面に生じる荷重を負担できる厚さ、との和と同程度の厚さとしなければならない。枕梁の板厚が大きくなると、材料コストの増大だけでなく、台枠（構体）の重量が大きくなるなどの不都合が生じる可能性がある。

本発明の目的は、枕梁と中梁と床材などが機械的締結手段によって構成された台枠を有す軌条車両構体において、台枠（枕梁）の下面に当接される空気ばねと、前述した機械的締結手段とが干渉することなく、さらに、材料コストおよび重量の増大を抑制できる軌条車両構体を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の軌条車両構体は、基本的手段として、台枠の幅方向の両端部に前記台枠の長手方向に沿って備えられる側梁と、前記台枠の長手方向の両端部から前記台枠の長手方向の中央部に向かって、前記台枠の長手方向に沿って備えられる中梁と、前記中梁に交差する態様で前記台枠の幅方向に沿って備えられる枕梁と、前記中梁と前記枕梁とが交差する部位の前記枕梁に備えられる板材と、台車に備えられる空気ばねが前記枕梁に当接される部位の前記枕梁に備えられる空気ばね受と、を備え、前記枕梁の長手方向の両端部と前記側梁とが機械的締結手段によって締結される第１締結部と、前記枕梁の長手方向の中央部と前記中梁とが機械的締結手段によって締結される第２締結部と、を有しており、前記空気ばね受に含まれる前記第２締結部に配設される前記機械的締結手段の頭部を収容できる座ぐり穴が、前記空気ばね受を有す前記枕梁に備えられるものである。

機械的締結手段によって構成された台枠を有す軌条車両構体において、台枠（枕梁）の下面に当接される空気ばねと、前述した機械的締結手段とが干渉することなく、さらに、材料コストおよび重量の増大を抑制できる軌条車両構造を提供することができる。

図１は、鉄道車両の側面図である。 図２は、実施例１の鉄道車両構体を下方から見た斜視図である。 図３は、図２に示すＡ部の拡大図である。 図４は、図３に示す台枠のＢ−Ｂ断面図である。 図５は、実施例２の鉄道車両構体を下方から見た斜視図である。 図６は、図５に示す台枠のｃ−ｃ断面図である。

軌条車両は、設置された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、モノレール車両、新交通システム車両、路面電車等を意味する。以下に示す実施例では、軌条車両の代表として鉄道車両を例に挙げて説明する。
以下、図面を参照して本発明による鉄道車両構体を説明する。
図１は、鉄道車両の側面図である。鉄道車両は、鉄道車両構体１（以下、構体１と記す）と、台車２と、電機品や内装品等から構成される。構体１は、床面をなす台枠１０（図２参照）と、台枠１０の幅方向の両端部に立設される側構体２０と、台枠１０の長手方向の両端部に立設される妻構体３０と、側構体２０の上端部と妻構体３０の上端部とに支持される屋根構体４０と、からなる６面体である。図１に示すように、側構体２０には採光や換気のための窓２２や、乗客等の乗降に供される側引戸２１などが備えられる。

構体１の長手方向（図３の矢印１００の方向）の両端部は、台車２によって軌道上を移動可能に支持されている。構体１の床面をなす台枠の下面であって台車２が備えられる部位には、台枠の幅方向に沿って枕梁１５が備えられている。台車２をなす台車枠３の長手方向の中央部の両側には空気ばね５（一方のみ図示）が備えられており、空気ばね５を介して構体１が支持されている。

空気ばね５は、軌道不整等に起因する台車２の振動等が構体１に伝播することを抑制したり、乗客数の増減に合わせて構体１の床面高さを一定に維持したりする機能を担う。なお、図１に示す台車２は、台枠３が輪軸４をなす車輪の内側（軌道中心側）に備えられるインナーフレームタイプの台車である。

図２は実施例１の鉄道車両構体を下方から見た斜視図であり、図３は図２に示すＡ部の拡大図である。図４は図３に示す台枠のＢ−Ｂ断面図である。
台枠１０の幅方向の両端部には側構体２０から延伸する態様で側梁１１が備えられており、長手方向の両端部には端梁１２が備えられる。端梁１２の幅方向の中央部には、複数の鉄道車両を連結して編成を組成する際に、車両と車両とを連結する連結器（図示なし）を備える連結器受１３が設けられる。端梁１２の後方（台枠１０の長手方向の中央寄り）には、台枠１０の長手方向に延伸する２本の中梁１４が備えられる。

端梁１２から台枠１０の長手方向の中央寄りに所定の距離だけ離れた位置には、台枠１０の幅方向（図３の矢印１１０の方向）に延伸する枕梁１５が設けられる。枕梁１５は、その長手方向（図３の矢印１１０の方向）の両端部のボルト締結部５６（図３参照）において、側梁１１にボルト９１（図４参照）で接続されるとともに、その長手方向の中央寄りのボルト締結部５７（図３参照）において、２本の中梁１４にボルト９０（図４参照）などの機械的的結手段によって締結される。

枕梁１５をなす板状部材５１の長手方向の端部と側梁１１とを接続するボルト締結部５６は、構体１の長手方向に沿って２列あるいは１列の配列で備えられている。同様に、板状部材５１の長手方向の中央部と中梁１４とを締結する部位は、板状部材５１の長手方向の中央部寄りのボルト締結部５７と、長手方向の端部よりのボルト締結部５８の２列の配列で備えられている。

枕梁１５の下面（台車２が備えられる側の面）の長手方向の中央部には中心ピン受１７が備えられ、中心ピン受１７に隣接する態様で枕梁１５の長手方向（図３の矢印１１０の方向）に沿って２つの空気ばね受１６が備えられる。

台枠１０の床部、側構体２０、屋根構体４０は、アルミニウム合金製の複数の中空押出形材を車体の長手方向に沿って並べ、隣接する中空押出形材の幅方向の接合端部同士を接合することにより構成される。側梁１１は、車体の長手方向に沿ったアルミニウム合金製の中空押出形材であり、台枠１０の幅方向の両端部に備えられる。端梁１２は、アルミニウム合金製の板状部材と梁状部材を接合することにより構成され、台枠１０の長手方向の両端部に備えられる。

中梁１４（図３参照）は構体１の長手方向に沿って備えられるＩ型の断面形状を有するアルミニウム合金製押出形材であるが、その断面形状はＩ型に限らずＵ型、Ｌ型等任意形状でよい。なお、端梁１２と中梁１４とを鋼製としてもよく、この場合は、端梁１２および中梁１４と、台枠１０のアルミニウム合金製の床部と、を機械的締結手段によって締結する。

端梁１２、中梁１４および枕梁１５は、車両と車両とを連結する連結器を支持する部位であるとともに、構体１を支持する台車２との接続部でもある。これらの部位には、複数の車両からなる編成車両が起動して加速を経て定速走行に至る過程や、定速走行から減速を経て停止する過程などにおいて、連結器を介して引張り荷重や圧縮荷重が作用したり、台車２からの牽引力やブレーキ力が作用したりするため高い強度が要求される。

端梁１２、中梁１４および枕梁１５は、機械的強度の高い鋼製の部材から構成されているため、アルミ合金製押出し形材からなる台枠１０の一部である床部材や側梁１１、中梁１４などとの接合部において、溶接ではなくボルトやリベット等の機械的締結手段によって接合される。

図３と図４を参照して枕梁１５の構成を説明する。枕梁１５は、主要部を鋼製の板状部材５１とし、板状部材５１の台車２の側の面に複数の鋼製の幅方向梁５２を備え、板状部材５１の構体１の側の面に複数の鋼製の長手方向梁５４を備えている。
さらに、板状部材５１が、２本のアルミニウム合金製の中梁１４と交差する（当接する）部位には、構体１の長手方向に沿う態様で中梁１４の幅とほぼ同じ幅寸法であり、且つ、枕梁１５と交差する部位の枕梁１５の幅方向(構体１の長手方向に沿う方向)寸法とほぼ同じ長さ寸法を有する鋼製の２枚の板材６１が溶接されている。幅方向梁５２と長手方向梁５４と板材６１は、溶接によって板状部材５１に接合され、一体の枕梁１５を構成している。

台枠１０の下面と枕梁１５を構成する板状部材５１の上面の間には、十分な空間が存在しており、台枠１０の下面に車体の長手方向に沿って、複数の配線や配管を束ねた配線・配管モジュール６０が構体１の長手方向の端部から中央部に向かって枕梁１５を貫通する態様で備えられている。
特に、長手方向梁５４は、構体１の長手方向に沿う態様で板状部材５１に溶接されているため、配線・配管モジュール６０およびモジュール化されていない配線・配管は、長手方向梁５４と干渉することなく容易に、台枠１の下面側と板状部材５１との間の空間に配設することができる。

板状部材５１の空気ばね５（図１参照）が当接する部位には、空気ばね受１６が備えられており、台車２と構体１との接続部となる枕梁１５の長手方向の中央部には、中心ピン受１７が備えられる。板状部材５１の空気ばね受１６が施工され、中心ピン受１７が備えられる表面は、台車２と構体とを精度良く結合できるよう、台車２に備えられる部品の形状に合わせて平滑に仕上げられている。

図１に示すインナーフレーム台車は台車枠３が車輪の軌道中心側に備えられるため、台車枠３に備えられる空気ばね５同士の間隔Ｌ１（図４参照）が小さくなる傾向がある。このため、枕梁１５の板状部材５１に備えられる空気ばね受１６の範囲内に、板状部材５１と中梁１４とを締結する２列に配列されたボルト締結部５７，５８が位置する場合がある。

中梁１４と板状部材５１とを締結するボルト締結部５７，５８において、ボルト９０の頭頂部が空気ばね受１６と干渉することを防ぐため、板状部材５１にボルト９０を締結する工具の外径以上であり、且つ、ボルト９０の頭頂部の高さ以上の深さの座ぐり穴が備えられている。座ぐり穴の深さが板状部材５１の厚さと同じ程度の場合であっても、板状部材５１の中梁１４と重なる部位には板材６１が溶接されて合計の板厚が増加されているので、座ぐり穴の深さを気にすることなく板状部材５１に座ぐり穴を容易に施工することができる。

さらに、中梁１４と枕梁１５との交差する部位に備えられる板材６１の幅寸法は、中梁１４の幅とほぼ同じであり、板材６１の長さ寸法は枕梁１５の幅とほぼ同じであるため、板状部材５１全体の厚みを大きくする場合のような重量の増加を抑制するとともに、枕梁１５をなす板状部材５１の剛性を高めるとともにその強度の低下を抑制することができ、さらに、枕梁１５の主要部である板状部材５１に板材６１を備えているため、板状部材５１に座ぐり穴を容易に施工することができる効果を奏する。

上記構成によって、機械的締結手段であるボルト９０の頭部を収容できる座ぐり穴を枕梁１５をなす板状部材５１に備えることができるので、台車２に備えられる空気ばね５と、ボルト９０の頭部とが干渉することを抑制できるとともに、台枠１０に要求される強度を満足することができる。

さらに、この構成によって、枕梁１５を挟んで構体１の長手方向（図３参照、矢印１００の方向）の端部から中央部にかけて枕梁１５を貫通する態様で連続する配線・配管モジュール６０を備えることができるので、配線や配管を小さい工数で構体１に備えることができる。

なお、実施例１ではインナーフレーム台車を備える構体１を例に挙げて説明したが、インナーフレーム台車を備えることに限定されず、ボルト締結部５７，５８が空気ばね受１６の範囲に含まれる場合であれば、前述した効果を奏することができる。また、図４において機械的的結手段の一例としてボルト９０をボルトとナットとから構成されることを図示しているが、ナットに代えて、板状のネジ座を備えても良いし、中梁１４にネジ溝を有す部品を埋め込んでも良い。ナットを代替する構成は、後述する実施例２のボルト９０，９２においても適用できる。

図５と図６を参照して実施例２を説明する。実施例１で説明した構成等に関する記載と同じ構成に係る記載を省略し、実施例１と異なる構成や機能を中心に記載する。

図５は実施例２の軌条車両構体をなす台枠を下方から見た斜視図であり、図６は図５のｃ−ｃ断面図である。

実施例１の場合と異なり、中梁１４と配線・配管モジュール６０との位置関係などの構体１の設計上の要因、あるいは、台車枠３に備えられる空気ばね５同士の間隔がＬ２となる等の台車２の設計上の要因によって、枕梁１５の板状部材５１に備えられる空気ばね受１６の範囲内に、板状部材５１と中梁１４とを締結する２列に配列されたボルト締結部５７，５８の内のボルト締結部５８のみが含まれる場合がある。

この場合、板状部材５１の厚さを、ボルト締結部５８に供されるボルト９０（図４参照）の頭部を収容できる座ぐり穴を施工できる厚さとするとともに、座ぐり穴を設けないボルト締結部５７に供されるボルト９２の本数を、当該部位においてボルト９０の本数より多くする。
または、ボルト締結部５８に供されるボルト９０のサイズ（大きさ）をＭ１６とし、ボルト締結部５７に供されるボルト９２のサイズをＭ２２とする。Ｍ１６のボルトサイズであればボルトの頭部がＭ２２のそれに比較して小さいため、座ぐり穴の深さを小さくできるので、板状部材５１の板厚（重量）の増加を抑制することができる。

この構成によって、板状部材５１と中梁１４との交差部（重なり部）の板状部材５１に中梁１４の幅とほぼ同じ幅の板材（実施例１の板材６１に相当するもの）を貼り付けないでも、台枠１０に要求される強度を満足することができる。

上記構成によって、枕梁１５の重量の増加を抑制するとともに、枕梁１５と中梁１４とを強固に結合することができるので台枠１０に要求される強度を満足することができる。

さらに、台車２に備えられる空気ばね５と、ボルト９０の頭部とが干渉することを抑制できる。

さらに、この構成であれば、枕梁１５を挟んで構体１の長手方向（図３参照、矢印１００の方向）の端部から中央部にかけて枕梁１５を貫通する態様で連続する配線・配管モジュール６０を備えることができるので、配線や配管を小さい工数で構体１に備えることができる。

１…鉄道車両構体 ２…台車
３…台車枠 ４…車輪
５…空気ばね
１０…台枠 １１…側梁
１２…端梁 １３…連結器受
１４…中梁 １５…枕梁
１６…空気ばね受 １７…中心ピン受
２０…側構体 ２１…側引戸（出入口）
２２…窓
３０…妻構体 ４０…屋根構体
５１…板状部材 ５２…幅方向梁
５４…長手方向梁 ５６，５７，５８…ボルト締結部
６０…配線・配管モジュール ９０，９１，９２…ボルト
１００…構体の長手方向を示す矢印 １１０…構体の幅方向を示す矢印

Claims (6)

1. 台枠の幅方向の両端部に前記台枠の長手方向に沿って備えられる側梁と、
   前記台枠の長手方向の両端部から前記台枠の長手方向の中央部に向かって、前記台枠の長手方向に沿って備えられる中梁と、
   前記中梁に交差する態様で前記台枠の幅方向に沿って備えられる枕梁と、
   前記中梁と前記枕梁とが交差する部位の前記枕梁に備えられる板材と、
   台車に備えられる空気ばねが前記枕梁に当接される部位の前記枕梁に備えられる空気ばね受と、
   を備える軌条車両構体であって、
   前記枕梁の長手方向の両端部と前記側梁とが機械的締結手段によって締結される第１締結部と、
   前記枕梁の長手方向の中央部と前記中梁とが機械的締結手段によって締結される第２締結部と、を有しており、
   前記空気ばね受に含まれる前記第２締結部に配設される前記機械的締結手段の頭部を収容できる座ぐり穴が、前記空気ばね受を有す前記枕梁に備えられること
   を特徴とする軌条車両構体。
2. 請求項１に記載される軌条車両構体おいて、
   前記板材の幅寸法が前記中梁の幅寸法にほぼ同じであること
   を特徴とする軌条車両構体。
3. 請求項１に記載される軌条車両構体おいて、
   前記側梁および前記中梁がアルミ合金製であるとともに、前記枕梁および前記板材が鋼製であること
   を特徴とする軌条車両構体。
4. 請求項１に記載される軌条車両構体おいて、
   前記第２締結部は、２列に配列された一方の列の機械的締結部と他方の列の機械的締結部から構成されており、
   前記空気ばね受に前記一方の列の機械的締結部が含まれており、
   前記空気ばね受に含まれる前記一方の列の前記機械的締結手段の頭部を収容できる座ぐり穴が、前記空気ばね受を有す前記枕梁に備えられること
   を特徴とする軌条車両構体。
5. 請求項４に記載される軌条車両構体おいて、
   前記一方の列の機械的締結部の数が、前記他方の列の機械的締結部の数より少ないこと
   を特徴とする軌条車両構体。
6. 請求項５に記載される軌条車両構体おいて、
   前記一方の列の機械的締結部の大きさが、前記他方の列の機械的締結部の大きさより小さいこと
   を特徴とする軌条車両構体。
   
   

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