JP2012171411A

JP2012171411A - 車両床下装置

Info

Publication number: JP2012171411A
Application number: JP2011033437A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yoshinari; 博昭吉成
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】配線数を低減し、軽量化および組立て性の向上を図ることが可能なで鉄道車両の床下装置を提供する。
【解決手段】床下装置は、筺体２４と、回路基板３６とこの回路基板上に実装された第１コネクタ２８とを有し、筺体内に配置された制御回路基板ユニット３０と、回路基板とこの回路基板上に実装された第１コネクタとを有し、筺体内に配置されたインターフェース回路基板と、配線パターンが形成された配線基板４４と、この配線基板上に実装され筺体の外部に露出する艤装コネクタ４６と、配線基板に実装された複数の配線コネクタ４８と、を有し筺体内に配置された配線基板ユニットと、を備えている。制御回路基板ユニットの第１コネクタおよびインターフェース回路基板の第１コネクタは、配線基板ユニットの配線コネクタに直接、接続されている。
【選択図】図５

Description

この発明の実施形態は、鉄道車両の床下に艤装される車両床下装置に関する。

通常、鉄道車両は、車体と、車体の床下に設けられ車輪および電動機が支持された一対の台車と、同様に、車体の床下に艤装された電力変換装置、車両制御装置のような複数の床下装置と、を備えている。床下装置は、金属板等により形成された矩形箱状の筺体と、この筐体内に配設された種々の電気品と、を備えている。

床下装置は、筺体の外部に露出して設けられた艤装コネクタを有し、車体側から伝送線、制御電源線等の多数の配線が艤装コネクタに接続されている。更に、筺体内において、各電気品は、多数の配線を介して艤装コネクタに接続されているとともに、他の配線、コネクタを介して電気品同士が電気的に接続されている。

特開平２−２４９７５６号公報

上記のように、床下装置の筺体内には多量の配線が配設され、装置内スペースを占領する結果となっている。筺体内の制御ユニットあるいはインターフェース部には、艤装コネクタからの制御配線のほぼ全数が接続されるため、その配線束が大きくなり、しばしば制御ユニットの脱着に影響を与えている。

多数の配線を支える電線支え等が必要となり、多量の配線と併せて装置全体の重量増加を招いている。また、製造時の配線作業が煩雑であるとともに、筺体内部の配線放熱による温度上昇が懸念される。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、配線数を低減し、軽量化および組立て性の向上を図ることが可能なで鉄道車両の床下装置を提供することにある。

実施態様によれば、鉄道車両の床下装置は、筺体と、回路基板とこの回路基板上に実装された第１コネクタとを有し、前記筺体内に配置された制御回路基板ユニットと、回路基板とこの回路基板上に実装された第１コネクタとを有し、前記筺体内に配置されたインターフェース回路基板と、配線パターンが形成された配線基板と、この配線基板上に実装され前記筺体の外部に露出する艤装コネクタと、前記配線基板に実装された複数の配線コネクタと、を有し前記筺体内に配置された配線基板ユニットと、を備え、前記制御回路基板ユニットの第１コネクタおよびインターフェース回路基板の第１コネクタは、前記配線基板ユニットの配線コネクタに直接、接続されている。

図１は、実施形態に係る床下装置を備えた鉄道車両を概略的に示す側面図。図２は、実施形態に係る電力変換装置を示す断面図。図３は、前記電力変換装置の平面図。図４は、前記電力変換装置の正面図。図５は、前記電力変換装置における配線基板ユニットおよび制御基板ユニットを示す分解斜視図。図６は、変形例に係る電力変換装置を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る鉄道車両の床下装置について詳細にする。

始めに、実施形態に係る床下装置として、電力変換装置１０を備えた鉄道車両１２について説明する。図１は鉄道車両を概略的に示している。この鉄道車両１２は、それぞれ車輪１４が設けられた一対の台車１６と、台車上に空気ばね１５を介して支持された車体１７と、を備えている。各台車１６上で車輪１４の近傍には主電動機１８が載置されている。主電動機１８は、図示しないギアボックスおよびカップリングを介して回転力を車輪１４に伝達できるように接続されている。車輪１４はレール１３上に載置されている。

車体１７の天井側にはパンタグラフ１９が設けられ、このパンダグラフは架線２１と接触している。車体１７の床下には、電力変換装置１０、制御装置２３および他の床下装置が艤装されている。架線２１からパンタグラフ１９に供給された電力は、図示しない他の機器を通過し、電力変換装置１０、制御装置２３等に供給される。電力は電力変換装置１０により直流から交流に変換され、図示しない配線を通して、各主電動機１８に供給される。主電動機１８は供給された電力により駆動し、ギアボックスとカップリングを介して車輪１４を回転させ、これにより、車体１７はレール１３上を走行する。

次に、本実施形態に係る電力変換装置１０について説明する。
図２は、電力変換装置の外観を示す断面図、図３は、電力変換装置の平面図、図４は、電力変換装置の正面図、図５は、電力変換装置の分解斜視図である。図２ないし図５に示すように、電力変換装置１０は、筐体２４と、筐体内に配設された複数の電気部品および配線、コネクタ等を備えている。

図２ないし図４に示すように、筺体２４は、天井壁２４ａ、一対の側壁２４ｂ、２４ｃ、底壁１２ｄ、および一対の端壁２４ｅを有し、全体として細長い矩形箱状に形成されている。天井壁２４ａの外面の複数箇所、例えば、４つの角部には、電力変換装置１０を車体１７の床下に艤装するための複数の取付金具、例えば、吊耳２５が固定されている。

筺体２４は、天井壁１２ａが車体１７の床下と対向した状態で、複数の吊耳２５により床下に取付けられている。筺体２４は、その長手方向が鉄道車両１２の走行方向Ａと平行に延びた状態で、また、一方の側壁２４ｂが鉄道車両の外側に向いた状態で配置されている。

電力変換装置１０は、直流電力を交流電力に変換して電動機、空調装置等に供給する図示しないインバータ回路、インバータ回路の電力半導体素子を冷却する冷却装置、インバータ回路の電力半導体素子にスイッチング信号を送受信する制御部２０、その他、検出器、電源部等を備え、これらは、筺体２４内に配設されている。

図２ないし図５に示すように、インバータ回路等を制御する制御部２０は、制御回路基板ユニット３０、インターフェース回路基板３２等を含む複数の制御回路基板３４と、これらの制御回路基板３４が接続された配線基板ユニット４０と、を有している。各制御回路基板３４、例えば、制御回路基板ユニット３０は、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の複数の電子部品が実装された矩形状のプリント回路基板３６と、プリント回路基板３６の一側縁に沿って実装された１つあるいは複数の第１コネクタ３８と、を有している。

筺体２４の底壁２４ｄの内面上に支持ベース５０が載置されている。支持ベース５０は、その上面に形成され、互いに平行に延びる複数の支持溝５２を有している。複数の制御回路基板３４は、その下端側縁部を支持溝５２に係合させた状態で、支持ベース５０上に載置され、支持ベース５０に対してほぼ垂直に立設されている。これにより、複数の制御回路基板３４は、互いに所定の間隔を置いて、平行に並んで配置されている。複数の制御回路基板３４の第１コネクタ３８は、同一の向きに並んで位置している。

配線基板ユニット４０は、配線パターン４２が形成された配線基板４４と、この配線基板４４上に実装され配線パターン４２に電気的に接続された複数の艤装コネクタ４６と、配線基板４４に実装され配線パターン４２に電気的に接続された複数の配線コネクタ４８と、を有している。

配線基板４４は、複数の制御回路基板３４の一側縁と対向しているとともに、これらの制御回路基板３４および支持ベース５０に対してほぼ垂直に配置された第１部分４４ａと、この第１部分４４ａから制御回路基板３４を越えて外側に延出している第２部分４４ｂとを一体に有している。第１部分４４ａの下端は、支持ベース５０上に支持されている。

配線基板ユニット４０の複数の艤装コネクタ４６は、配線基板４４の第２部分４０ｂ上に実装され、鉄道車両１２の走行方向Ａに沿って並んで、すなわち、複数の制御回路基板３４の配列方向と平行に並んで配置されている。これらの艤装コネクタ４６は、筺体２４の側壁２４ｃを貫通し外方に露出している。

複数の配線コネクタ４８は、配線基板４４の第１部分４０ａ上に実装され、複数の制御回路基板３４の配列方向と平行に２列に並んで配置されている。各列の配線コネクタ４８は、配列方向に互いに所定の間隔を置いて並んでいるとともに、２列の配線コネクタは、それぞれ上下に一対ずつ整列して配置されている。

配線基板ユニット４０は、更に、第１部分４０ａに設けられ前記配線パターン４２に接続された複数の第２コネクタ５４を有している。
このように構成された配線基板ユニット４０は、複数の制御回路基板３４に直接、接続されている。すなわち、各制御回路基板３４の２つの第１コネクタ３８は、配線基板ユニット４０の対応する２つの配線コネクタ４８に直接、接続されている。艤装コネクタ４６には、車体１７側から延びる伝送線５７、制御電源線５８、あるいは、他の床下装置から引き回された配線が接続される。これにより、複数の制御回路基板３４は、配線基板ユニット４０を通して、伝送線、制御電源線、あるいは、他の床下装置から引き回された配線に電気的に接続されるとともに、制御回路基板３４同士も配線基板ユニット４０を通して電気的に接続される。

また、配線基板ユニット４０のコネクタ５４には、筺体２４内に設けられた他の機器からの配線が接続される。これにより、他の機器も、配線基板ユニット４０を通して、制御回路基板３４あるいは、伝送線、制御電源線、他の床下装置から引き回された配線に電気的に、接続される。

以上のように、電力変換装置１０内で艤装コネクタと制御回路基板ユニット、インターフェース回路基板などの配線を配線基板４４で構成し、この配線基板４４に制御回路基板ユニット、インターフェース回路基板の各回路基板がコネクタにより直接、接続されている。また、配線基板４４は、電力変換装置１０の他の機器へ接続するためのコネクタ５４を有している。

上記構成の床下装置によれば、艤装コネクタ４６と各制御回路基板３４との間の配線がなくなり、配線スペースの有効活用、コスト低減、ユニットの接続作業が容易になる。また、配線が大幅に減るため、装置の軽量化、電線支えの削除、製造時の配線作業の大幅な短縮を図ることができる。同時に、配線放熱による筺体内の温度上昇を抑制することが可能となる。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明は、前述した電力変換装置に限らず、他の床下装置に適用することができる。配線基板ユニットの配線基板は、リジットなプリント配線基板に限らず、フレキシブルなプリント配線基板を用いることもできる。また、図６に示すように、配線基板ユニット４０は、筺体２４の天井壁２４ａとほぼ平行な向きに設けられていてもよく、筺体２４内の設置状況に応じて、種々の配置が可能である。

１０…電力変換装置、１２…車両、１７…車体、２４…筐体、
３０…制御回路基板ユニット、３２…インターフェース回路基板、
３４…制御回路基板、３８…第１コネクタ、４０…配線基板ユニット、
４０ａ…第１部分、４０ｂ…第２部分、４２…配線パターン、
４４…プリント回路基板、４６…艤装コネクタ、４８…配線コネクタ、
５４…第２コネクタ

Claims

筺体と、
回路基板とこの回路基板上に実装された第１コネクタとを有し、前記筺体内に配置された制御回路基板ユニットと、
回路基板とこの回路基板上に実装された第１コネクタとを有し、前記筺体内に配置されたインターフェース回路基板と、
配線パターンが形成された配線基板と、この配線基板上に実装され前記筺体の外部に露出する艤装コネクタと、前記配線基板に実装された複数の配線コネクタと、を有し前記筺体内に配置された配線基板ユニットと、を備え、
前記制御回路基板ユニットの第１コネクタおよびインターフェース回路基板の第１コネクタは、前記配線基板ユニットの配線コネクタに直接、接続されている鉄道車両の床下装置。
前記配線基板ユニットの配線コネクタは、間隔をおいて並んで設けられ、前記制御回路基板ユニットおよびインターフェース回路基板は、互いに平行に対向して配置され、それぞれ前記配線基板に対してほぼ直交する方向に延びている請求項１に記載の鉄道車両の床下装置。
前記配線基板は、前記制御回路基板ユニットおよびインターフェース回路基板と対向しているとともに前記複数の配線コネクタが配置された第１部分と、この第１部分から前記制御回路基板ユニットおよびインターフェース回路基板を越えて外側に延出しているとともに前記艤装コネクタが実装された第２部分と、を有している請求項１に記載の鉄道車両の床下装置。