JP2009255641A

JP2009255641A - 車体構造

Info

Publication number: JP2009255641A
Application number: JP2008104668A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nakamura; 英之中村; Takeshi Kawasaki; 健川崎; Takahisa Yamamoto; 隆久山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-11-05
Also published as: KR20090109048A; EP2110291A3; CN101559775A; CN101559775B; EP2110291A2; KR101047523B1; EP2110291B1

Abstract

【課題】枕梁の剛性や強度の低下をもたらすことなく、枕梁を貫通しての配線や配管の敷設処理を容易にし、部品点数の増加や床下構造の複雑化を回避し、車体製作コストの低減を図ることができる車体構造を提供する。
【解決手段】台枠１において、中梁７，７を枕梁５に対して貫通させて、その中梁７，７の交差した部分を貫通部１０とし、貫通部１０の内部スペースを利用して配線や配管（その経路１１）が通される。貫通部１０の内部には、十分な量の配線・配管を通すことができる矩形の中空のスペースが有る。枕梁５には、従来用いられていたような配線・配管専用の貫通管を設ける必要がなく、また、専用の貫通管で枕梁５に空隙を設けないので、補強部材等の部品点数を増やすことなく、そうした分割に起因した枕梁５の剛性や強度の低下を回避し、製作コストの低減を図ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、床下に枕梁とそれに交差する中梁とを備えており、当該床下に配線や配管が敷設される車体構造に関する。

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材料が開発されている。それに伴い、鉄道車両では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を有効に活用した車体が、現在主流となっている。特に、台枠は大きな車端圧縮荷重を負担する必要があり、強度的に有利なアルミニウム合金製中空押出形材（以下、中空押出形材と称す。）で床を構成した車体構造が考案されている。このような車体構造としては、例えば非特許文献１に記載された車体構造が挙げられる。

車体は、側構体、妻構体、屋根構体及び台枠構体から構成される。このうち、台枠構体（以下、台枠と称す。）下面の車体長手方向の両端部には、相互の車両を繋ぐための連結器を備える中梁と、車体の重量を台車で支えるための枕梁とが設けられる。

そして、前述した車端圧縮荷重を負担するために、台枠の車体長手方向の両車端部に備えられた中梁と枕梁を組合せ、中梁に取り付けた連結器を介して車体に作用する大荷重を負担できる強度を備えた車体構造が採られている。

これらの車体構造例として、中空押出形材の下面板に中梁を溶接する構造のものが挙げられる（特許文献１参照）。また、本出願人は、複数の型材によって構成される台枠を効率的に製作可能とした台枠の製作方法を提案している（特許文献２参照）。更に、中空押出形材の下面に枕梁を接合した構造例として、上記、非特許文献１の第３０８頁に記載された構体構造が挙げられる。

従来、鉄道車両の床下には、電源系、制御系、高圧空気系等の各種の機器がひしめいた状態で取り付けられている。このような状況の下において、車体床下には、これら機器を結ぶ配線や配管が配置されているが、特に台車周りにおいて、これら配線・配管のためのスペースを十分に確保することができない。配線・配管を纏めて通す貫通管は床下構造を簡素化するのに有効な手段である。現在は、枕梁に貫通管を設け、配線・配管をこの貫通管を通して這わせているが、枕梁強度の低下や部品点数の増加などへの対処まで十分には考慮されてはいない。

図８及び図９に、従来の車体構造の一例を示す。図８は従来の車体構造の底面図、図９は図８に示す車体構造のＤ−Ｄ断面図である。この車体構造は、車体幅方向に並んだ２本の中梁４７，４７を有する構造である。台枠４１において、２は床、３は側梁、４は端梁、６は空気ばね受、９は枕梁４５に設けられるアンチローリング装置受９である。台枠４１の床２の下面には、車体端部と車体中央とを結ぶ車体長手方向に延びる配線や配管が配置されており、配線や配管は、ストレートに配置し車体高さ方向に嵩張らないようにするためにも、車体幅方向に延びる枕梁４５を貫通して通す必要がある。枕梁４５に配線や配管は、枕梁４５に別途設けられる貫通管５０を通して配置される。特に、アンチローリング装置受９を備える枕梁４５は高い剛性と強度を必要とする。このため枕梁４５には開口部を設けない方が好ましいが、貫通管５０を通すことに起因して枕梁４５の剛性と強度が低下する。貫通管５０の本数が多いほど枕梁４５の剛性低下の傾向が大きく、貫通管５０の位置がアンチローリング装置受９に近いほど枕梁の強度が大きく低下する。枕梁４５の剛性と強度を確保するために種々の補強部材を設けることがあるが、補強部材による対処では、部品点数と溶接箇所が増加するとともに、床下構造が複雑になり、また床下高さが嵩張って、車体の製作コストが上昇する。

図１０及び図１１に従来の車体構造の別の例を示す。図１０はこの別の例の車体構造の底面図、図１１は図１０に示す車体構造のＧ−Ｇ断面図である。図８及び図９に示されているものと同じ要素においては対応する同じ符号を用いている。この従来の車体構造は、台枠５１が、枕梁５５に対して交差して車体幅方向中央に１本の中梁５７を有する構造である。枕梁５５には、中梁５７の両側に配線・配管を通すための貫通管６０が貫通して配置されている。貫通管６０を設けると、図８及び図９に示す車体構造と同様に剛性と強度が低下し、補強部材を設ける対処の場合には、部品点数の増加、床下構造の複雑化、車体の製作コスト上昇などの問題が生じる。
実公昭５７−５６９２９号公報特許第３６２４５２７号公報アルミニウム合金と車両の軽量化（平成２年、日本アルミニウム連盟発行）、第３０８頁、３２０頁ないし第３６８頁

この発明の目的は、車体床下に各種機器とそれらを結ぶ配線や配管が配置されている車体構造において、枕梁の剛性低下をもたらすことなく、枕梁を貫通しての配線や配管の敷設処理を容易にし、部品点数の増加、床下構造の複雑化、車体製作コストの上昇等の従来の車体構造が抱える問題を解消することができる車体構造を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による車体構造は、台枠の下面に車体幅方向に設けられた枕梁と、前記枕梁と交差し且つ車体端部側に向かって車体長手方向に延びて設けられた中梁とを備えた車体構造において、前記中梁を前記枕梁の車体端部側から車体中央部側に貫通させており、前記中梁は、前記枕梁の車体端部側から車体中央部側へ連通する空間を備えていることを特徴とする。また、この車体構造において、前記枕梁と交差する前記中梁の部分を、配線や配管が内部に通される貫通部とすることができる。

本発明による車体構造は、中梁を枕梁に対して貫通させて、その中梁の交差した部分を貫通部とし、貫通部の内部スペースを利用して配線や配管を通しているので、従来の配線・配管専用の貫通管を設ける必要を無くすことができ、専用の貫通管で枕梁に空隙を設けることに起因した当該枕梁の剛性と強度の低下を回避することができる。

この発明の車体構造によれば、配線や配管の配置に関して床下構造を簡素化するのに有効な手段である貫通部を、床構造の主構造である強度部材（中梁）を利用して設けているので、枕梁を貫通して配線や配管を通す専用部材としての貫通管を設ける必要を無くすことができる。したがって、車体の床構造、特に枕梁の剛性や強度を維持し、枕梁を貫通しての配線や配管の敷設処理を容易にし、床構造として、部品点数の増加や床下構造の複雑化を回避するとともに車体製作コストの低減をも実現することができる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による車体構造の実施形態を説明する。図１はこの発明による車体構造の一実施形態を示す底面図（車体の下面を台車側から見た図）、図２は図１に示す車体構造のＡ−Ａ断面図、図３は図１に示す車体構造のＢ−Ｂ断面図、図４は図１に示す車体構造のＣ−Ｃ断面図である。図１〜図４に示す車体構造は、図８〜図９に示した車体構造と同様に２本の中梁を有する実施形態である。図１及び図４においては、長手方向の一方端部を含む部分図として車体構造を示している。

図１〜図４に示す車体構造において、台枠１は、複数の板材を平面に並べて接合して構成した床２と、床２の車体幅方向の両端部に備えられる側梁３と、床２の車体長手方向の両端部に備えられる端梁４、そして、床２の下面に設けた枕梁５及び中梁７から構成される。詳細に図示はしないが、床２は複数本の中空押出形材よりなる板材の長手方向を車体の長手方向に沿って平面に並べ、隣接する床板同士の長手方向の端部を接合することにより構成される。通常、床２は、隣接する板材の上面及び下面、即ち両面を溶接して接合される。側梁３，３は、床２の車体幅方向両端部に車体長手方向に沿って配置されている。各側梁３は中空押出形材であり、図２及び図３に示すように、床２より垂直寸法が長く（寸法、ｔ１）構成されている。端梁４は、その長手方向を床２の車体長手方向端部に沿わせて配置されている。端梁４は、中空押出形材で構成されている。

枕梁５は、床２の下面の端梁４から所定距離だけ離れた車体長手方向中央寄りに接合されている。枕梁５は、台車によって車体が支持される位置に設置されており、両側梁３，３間に、車体幅方向の全長に渡って構成されている。枕梁５は、車体長手方向に所定幅を有しており、その両端部分には空気バネ受６，６が配設されている。車体重量は、床２の下面の設置された枕梁５に備えられた空気バネ受６，６の位置において、台車が備える空気ばね（図示せず）を介して台車に支持される。

端梁４と枕梁３との間には、２本の中梁７，７が車体幅中心線に対して対称配置された状態で、車体長手方向に延びる態様で設けられている。各中梁７は、内部が中空となった矩形断面の中空押出形材で構成されている。中梁７，７の車体長手方向端部位置には、隣接した車両と連結するための連結器（図示せず）が取り付けられる連結器受８が設けられている。中梁７，７の車体長手方向中央側の端部は、枕梁５に交差して結合される。枕梁５には、空気バネ受６，６の近傍、この例では空気バネ受６，６と中梁７，７との間のスペースには、車体のローリングを抑制するアンチローリング装置（図示せず。）を固定するためのアンチローリング装置受９，９が設けられている。連結器を介して作用する車端荷重は、連結器を保持する中梁７，７を経て床２と、中梁７，７に結合される枕梁５へと伝達される。

本実施形態では、中梁７は枕梁５を貫通して延びており、枕梁５との交差部分においては貫通部１０となっている。つまり、中梁７と枕梁５の交差部分の貫通部１０を介して、枕梁５の車体端部側と車体中央部側とを連通する空間を構成している。中梁７は、貫通部１０の位置で枕梁５に溶接で結合されている。車体長手方向に引き通される配線や配管は、貫通部１０の部分を含めて中梁７の中空となった内部スペースを利用して這わされている。枕梁５と中梁７とは、それらの上面が床２の下面に接合されている。そして、枕梁５と中梁７の両方の下面に跨って中心ピン受を備えるために（図示なし）、枕梁５の厚さ寸法（車体高さ方向の寸法）と中梁７の厚さ寸法（車体高さ方向の寸法）を揃えて平面を構成している。ここで示される中梁７を枕梁５に貫通させた構成は、ほぼ同じ厚さ寸法（車体の高さ方向寸法）の中梁と枕梁とを接合することにより、枕梁５が車体幅方向全長に渡って構成されている状態（図１から図７)を含む。また、中梁７の断面形状は、中空断面、コ型断面、I型断面形状等であっても良い。この場合は、中梁と枕梁の交差部に配線や配管を這わせる貫通部１０を構成できるように、コ型あるいはＩ型の断面形状を有す中梁７の上面と下面の板の間に、空間を設ける。さらに、中梁の厚さ寸法（車体高さ方向の寸法）が枕梁の厚さ寸法より小さい場合であっても、中梁と枕梁の交差部を上述した構成とすることにより、配線や配管が中梁の内部に通される貫通部とすることができる。
かかる構成においては、枕梁５に配線・配管専用の貫通管を備える必要がないため、枕梁５は高い剛性と強度を維持することができ、そうした高剛性・高強度の枕梁５に、車体のローリングに対抗するための大きな力が作用するアンチローリング装置受９，９を設置することができる。図１及び図４において、配線や配管の経路が矢印１１，１１で示されている。

図４に示すように、各中梁７には、枕梁５の車体長手方向端部側の近傍位置において、側面に開口部１２が形成されている。開口部１２は貫通部１０に通じている。中梁７に沿って這わされている配線や配管は、開口部１２を通じて中梁７、更には貫通部１０に引き入れられ、貫通部１０を通じて、貫通部１０の車体中央側の開口端１３から台枠１の車体中央側へと延びて設けられる。即ち、これらの配線・配管は、貫通部１０の内部を通って、枕梁５の車体中央部側にまで延びるように這わされている。

図５〜図７は、この発明による車体構造の別の実施形態を示す図であって、図５はこの発明による車体構造の一実施形態を示す底面図、図６は図５に示す車体構造のＥ−Ｅ断面図、図７は図５に示す車体構造のＦ−Ｆ断面図である。図５及び図７においては、長手方向の一方端部を含む部分図として車体構造を示している。

図５〜図７に示す車体構造は、図１０〜図１１に示した車体構造と同様に、車体幅方向の中央に１本の中梁を有する実施形態である。図５〜図７に示す車体構造は、中梁とそれに関する枕梁の構造以外の他の車体構造については図１〜図４に示した車体構造と変わるところはないので、図１〜図４に示した車体構造と同等の構成要素及び部位には同じ符号を付すことで再度の詳細な説明を省略する。

図５〜図７に示す台枠２１は、１本の中梁２７が枕梁２５と車体幅方向中央位置で交差している。中梁２７は枕梁２５を貫通して延びており、枕梁２５との交差部分においては貫通部３０となっている。中梁２７は、貫通部３０の位置で枕梁２５に対して溶接によって結合されている。配線や配管は、貫通部３０の部分を含めて中梁２７の中空となった内部スペースを利用して配置される。即ち、配線や配管は、貫通部３０の内部を通って、更に枕梁２５の車体中央部側にまで延びるように這わされている。枕梁２５と中梁２７とは、上面が床板（床２）の下面に接合されている。図５及び図７において、配線や配管の経路が矢印３１で示されている。

図７に示すように、中梁２７には、枕梁２５の車体長手方向端部側の近傍位置において、その両側に開口部３２，３２が形成されている。開口部３２，３２は貫通部３０に通じている。中梁２７の外側に這わされている配線や配管は、開口部３２，３２を通じて貫通部３０に引き入れられ、貫通部３０を通じて、貫通部３０の車体中央側の開口端３３から台枠２１の車体長手方向中央側へと延びて設けられる。

図２及び図６に示すように、プラットホーム高さＨ１が、図９及び図１１に示されるプラットホーム高さＨ２に比較して低い場合には、車両側においても床高さが低くなる。床高さが低い車両においては、枕梁の厚み（車体高さ方向の寸法ｔ１）を大きくとることができない傾向がある。枕梁のみに車体長手方向に延びる貫通管を設けるだけでは、十分な数の配線や配管を通すことができないが、この発明によれば、十分な断面広さを有する中梁を通して配線や配管を這わせることができる。

この発明による車体構造の一実施形態を示す底面図である。図１に示す車体構造のＡ−Ａ断面図である。図１に示す車体構造のＢ−Ｂ断面図である。図１に示す車体構造のＣ−Ｃ断面図である。この発明による車体構造の別の実施形態を示す底面図である。図５に示す車体構造のＥ−Ｅ断面図である。図５に示す車体構造のＦ−Ｆ断面図である。従来の車体構造である台枠の底面図である。図８に示す台枠のＤ−Ｄ断面図である。従来の車体構造である別の台枠の底面図である。図１０に示す台枠のＧ−Ｇ断面図である。

符号の説明

１台枠２床
３，３側梁４端梁
５枕梁６，６空気バネ受
７，７中梁８連結器受
９，９アンチローリング装置受１０，１０貫通部
１１配線や配管の経路１２開口部
１３，１３開口端
２１台枠２５枕梁
２７中梁３０貫通部
３１配線や配管の経路３２，３２開口部
３３開口端
４１台枠４５枕梁
４７中梁５０貫通管
５１台枠５５枕梁
５７中梁６０貫通管

Claims

台枠の下面に車体幅方向に設けられた枕梁と、前記枕梁と交差し且つ車体端部側に向かって車体長手方向に延びて設けられた中梁とを備えた車体構造において、
前記中梁を前記枕梁の車体端部側から車体中央部側に貫通させており、
前記中梁は、前記枕梁の車体端部側から車体中央部側へ連通する空間を備えていること、
を特徴とする車体構造。
請求項１記載の車体構造において、
前記枕梁と交差する前記中梁の部分を、配線や配管が内部に通される貫通部としたことを特徴とする車体構造。
請求項１又は２記載の車体構造において、
前記中梁は車体幅方向に並べて配置された２本構造であること
を特徴とする車体構造。
請求項１又は２記載の車体構造において、
前記中梁は車体幅方向の中央に配置された１本構造であること
を特徴とする車体構造。
請求項１〜４のいずれか１項記載の車体構造において、
前記中梁は角筒状形材から成り、前記角筒状形材の側面に配線・配管を引き込むための開口部が設けられていること
を特徴とする車体構造。
請求項１〜５のいずれか１項記載の車体構造において、
前記枕梁には、車体幅方向両側において空気バネ受けとアンチローリング装置受が設置されていること
を特徴とする車体構造。
台枠の下面に車体幅方向に設けられた枕梁と、前記枕梁と交差し且つ前記車体の端部に向かって車体長手方向に延びて設けられた中梁とを備えた車体構造において、
前記中梁は車体端部側から前記枕梁の車体中央部側まで延伸されており、
前記枕梁は、前記枕梁と前記中梁とを接合することによって前記車体の幅方向全長渡って構成されていること、
を特徴とする車体構造。