JP2000203423A - 高速鉄道車両用構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】近年の鉄道車両の高速化に伴ない、車体の軽量
化が進められており、車体全体の剛性が小さくなる傾向
にある。このため、換気装置などの床下機器の運転を運
転した時に、床下機器の振動が車両構体を振動させ、最
終的には車体の上床まで振動する。この振動は、車内騒
音を増大させるだけでなく、乗客の足元が振動するた
め、大きな不快感を与える恐れがある。 【解決手段】床下機器、特に換気装置を運転したとき、
換気装置を懸垂する横梁のレール方向の振動を抑制する
ため、補強部材４を横梁３に取付ける。前記補強部材４
によって横梁３のレール方向の曲げ剛性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用構体に
係り、特に、側梁と横梁とから構成される台枠を備えた
鉄道車両用構体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、換気装置(給気装置、排気装
置)の振動を抑制する手段として、換気装置(給気装置、
排気装置)の筐体内部で電動機を防振支持したり、羽根
車の高精度な動バランス取りを実施する或は、換気装置
(給気装置、排気装置)と車両構体の締結部に防振支持を
採用するなど、換気装置(給気装置、排気装置)側で対応
していた。しかしながら、前述した羽根車の高精度な動
バランス調整などは生産工程を増加させる懸念があっ
た。

【０００３】この種の換気装置としては、例えば特許第
２６２６２８２号が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】給気装置、排気装置そ
してそれらを一体型とした換気装置は、羽根車を電動機
で回転させることにより、作動流体にエネルギーを与え
て、車内へ新鮮空気を送風したり、車内から車外へ排気
空気を排出している。したがって、前記換気装置(給気
装置、排気装置)は、電動機と回転部(羽根車)から構成
される為、回転部のアンバランスによって、電動機の軸
方向、電動機軸に垂直な面内の２方向の計３方向に振動
する。従来では、給気装置、排気装置及び換気装置の筐
体の内部で電動機を防振支持する或は、回転体(羽根車)
の高精度の動バランス取りを実施する等、防振対策を講
じていた。

【０００５】一方、車両構体の台枠を構成する横梁は、
前記換気装置(給気装置、排気装置)を備えた時に、横梁
の縦曲げ(上下方向)と長手方向(枕木方向)に対する加振
に対しては、振動しにくい反面、横梁の車体長手方向
(レール方向)の曲げに対する振動には、この方向の横梁
の曲げ剛性が小さく、振動しやすい構造であった。換気
装置(給気装置、排気装置)の運転に伴なう加振により、
横梁が車両構体の長手方向(レール方向)に振動すれば、
その振動は根太を伝わり、最終的に上床を上下方向に振
動させる。上床の上下方向の振動は、乗客に不快感を与
えるだけでなく、車内騒音を増大させるので好ましくな
い。

【０００６】本発明の目的は、横梁の質量を増大させる
ことなく、振動伝播経路の応答倍率を小さくして、総合
的に換気装置(給気装置、排気装置)等の床下機器の運転
に伴なう上床振動、車内騒音を低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】台枠に懸垂される給気装
置、排気装置、換気装置、主変換装置、主変圧装置等の
床下機器の運転に伴なう上床振動、車内騒音を低減する
手法として、以下の手段が考えられる。

【０００８】本発明の目的は、床下機器を懸垂する横梁
と該横梁に隣接した横梁の間に、台枠の長手方向に沿っ
て配置される補強部材を取付けることにより、横梁の構
体長手方向に対する曲げ剛性を高めて、振動伝達経路の
応答倍率を小さくすることにより、達成される。

【０００９】本発明の目的は、前記補強部材を横梁の既
存の穴を用いて取付ける取付方法を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の目的は、前記換気装置、前記給気
装置、前記排気装置等の回転手段である電動機軸が、車
両構体を構成する横梁に対して平行になるように車両構
体へ取りつけることにより、達成され、前記回転手段の
運転時に伴なう加振による車両構体の振動を抑制するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1から
図２１を示して説明する。

【００１２】図１に、本発明による一実施例を示す。本
図は、床下機器（換気装置５、給気装置６、排気装置
７、空調装置１８、主変換装置、主変圧装置、主電動機
冷却ブロアなど)を備える車両構体１を、斜め下から見
た状態を示した図である。前記床下機器を懸垂する台枠
を構成する２本の横梁３に対して、車両構体１の長手方
向に沿って配置され、好ましくは側梁２に対して平行に
配置された補強部材４を備えたものである。この２枚の
補強部材４によって隣接した前記２本の横梁３が締結さ
れるため、車両構体１の長手方向(以下、レール方向)に
対して平行に振動する横梁３の曲げ剛性を向上できる。
したがって、車両構体１が備える床下機器、例えば、換
気装置５、空調装置、主電動機冷却ファン駆動電動機(M
MBM)、主変圧器、主変換装置などの振動に起因する横梁
３のレール方向の振動を抑制することができる。

【００１３】図２に、本発明による他の実施例を示す。
図２は、前述した補強部材４を１枚とした場合である。
台枠を構成する横梁３へ補強部材４を溶接にて装着する
場合、溶接により横梁３の疲労強度が低下することがあ
る。この疲労強度の低下を防止するために、補強部材４
の枚数を１枚とし、横梁３のレール方向の振動を抑制し
たものである。

【００１４】図３、図４に、従来の車両構体１への床下
機器、例えば、換気装置５、給気装置６、排気装置７、
空調装置１８、主変換装置、主変圧装置などの取付状態
を示す。一般に、換気装置５等の主電動機と羽根車１１
から構成される機器は、稼動時に、回転系(羽根車１１
等)のアンバランスおよび羽根車１１を通過する空気の
圧力変動により、３方向(レール方向、枕木方向、上下
方向)の振動の発生する。また、主変換装置、主変圧機
なども内部の電磁振動、冷却用ファン等の振動により、
３方向(レール方向、枕木方向、上下方向)の振動が生じ
る。一般に、横梁３の上下方向の曲げ剛性は高いので、
横梁３の上下方向には振動し難い。しかし、横梁３のレ
ール方向の曲げ剛性は小さいので、横梁３は気密床１０
との接合部を支点に、レール方向(車両構体１の長手方
向)に振動しやすい。横梁３のレール方向の振動は、気
密床１０を介して、横梁３と直行する根太９に伝わる。
根太９は、車両構体１の長手方向に平行に敷設されてい
るので、横梁３が気密床１０を介した接合点を支点に振
動すると、根太９の振動は上下方向の振動成分を誘発す
る。根太９の上下方向の振動は、そのまま上床８を上下
方向に振動させるので、結果的に上床８が振動すること
により、車内騒音を増大させやすい。

【００１５】図５、図６に、本発明による他の実施例を
示す。横梁３のレール方向の振動を制振するために備え
る補強部材４の横梁３への固定方法について説明する。
補強部材４を横梁３へ固定する際、横梁３には軽量化の
為に、横梁３の長手方向に穴があけてある。この横梁３
の穴に、補強部材４を横梁３へ固定するボルトを通して
固定する。この方法により、横梁３への加工が全く必要
ないだけでなく、補強部材４を横梁３へ溶接する必要が
無くなる。横梁３は、車両構体１の構造部材である為、
溶接に起因する疲労強度の低下を防止できる。効果的に
横梁３のレール方向の曲げ剛性を高める為に、補強部材
４の高さｈを横梁３の穴の空いている部分の高さＨとほ
ぼ同じ高さとしている。また、補強部材４の幅方向中央
部には、その長手方向に沿って軽量化と横梁３に対して
平行に儀装される床下配線等を通すために穴を設けてい
る。

【００１６】図７に、本発明による他の実施例を示す。
補強部材４を横梁３へ固定する際の作業性を高める為
に、補強部材４の長さＬ１を横梁３の間隔Ｌ２より小さ
くし、固定する際にスペーサを挟んでボルトで共締めす
る固定方法である。これにより、補強部材４を所定の位
置に取付ける際に、横梁３との干渉が少なくなり、固定
作業が容易となる。

【００１７】図８に、本発明による他の実施例を示す。
本実施例は、補強部材４で前後２本の横梁３同士を締結
する代わりに、横梁３の両側を短い補強部材４Ｘで補強
する手法である。これにより、横梁３のレール方向の曲
げ剛性を高めて、振動を抑制することができる。図５、
図７に示す構造で、補強部材４を施工する場合、横梁３
と平行に床下配線を走らせる時、あるいは、横梁３と気
密床１０で囲まれた空間に床下機器の上部の凸部が位置
する場合は、補強部材４が邪魔になる。この様な場合、
図８に示すような構造により、前述の補強部材４Ｘと床
下配線の儀装、あるいは、床下機器の凸部との干渉を避
けることできる。また、補強部材４Ｘの面積を小さく出
来るので、車両重量をあまり増加させないメリットがあ
る。尚、この補強部材４Ｘを車両構体１に取付ける際
に、根太９に沿って備え付ければ、より高い制振効果を
得ることが出来る。

【００１８】図９、図１０、図１１に、補強部材４の一
例を示す。補強部材４は、図９の上面図に記されるよう
に横梁３へボルトで締結される板４−ａと前述の２枚の
板を連結する部材４−ｂの３点で構成される。板４−ａ
にあけられる横梁３への固定用ボルトの通し穴は、複数
個形成されており、それらボルト通し穴の間隔は、横梁
３に設けられている穴の間隔とほぼ同じピッチとしてい
る。これにより、横梁３の穴を利用して、補強部材４を
横梁３に固定できる。

【００１９】図１２、図１３、図１４に補強部材４の他
の例を示す。補強部材４の曲げ剛性を高めるために、Ａ
−Ａ断面をＩ型にしたものである。これにより、補強部
材４の曲げ剛性が高まるので、補強部材４自身の振動を
小さくできる。

【００２０】図１５、図１６、図１７に、補強部材４の
一例を示す。横梁３にボルトで締結される部材と前記部
材同士を連結する部材の接合部に３角形の補強を追加し
たものである。これらも前述したように補強部材４の曲
げ剛性を向上させ、補強部材４の振動を抑制するもので
ある。

【００２１】図１８、図１９に、補強部材４の車両構体
１への取付例を示す。通常、床下機器は、複数の横梁３
に懸垂される。例えば、図１８に示すように換気装置５
は、２本の横梁３に懸垂され、空調装置１８は、４本の
横梁３に懸垂される。換気装置５、空調装置１８の振動
に起因する横梁３のレール方向の振動を抑制する為に、
補強部材４を千鳥に配置したものである。図１９に、前
述した補強部材４の千鳥配置が効果的に横梁３のレール
方向の振動を抑制する様子(模式図)を示す。横梁３のレ
ール方向の振動は、図中に示されるような１次から３次
の振動モードであるとする。補強部材４−１は、１次と
３次の振動モードを抑制し、補強部材４−２、補強部材
４−３は、２次と３次の振動モードを抑制する。したが
って、図１９に示したように、補強部材４を千鳥に配置
することで、床下機器に起因する横梁３のレール方向の
振動を効果的に抑制できる。

【００２２】図２０に、本発明による他の実施例を示
す。本図は、換気装置５を懸垂する横梁３の正面図(車
両構体１の断面)である。換気装置５の回転体である羽
根車１１のアンバランス量は、動バランス調整によっ
て、所定のアンバランス量まで低減されている。このた
め、レール方向(紙面に垂直)、上下方向の振動成分は小
さくなっている。さらに、換気装置５は、防振支持１４
を介して、横梁３と締結されているので、換気装置５
(給気装置６、排気装置７)の上下方向の振動は、車両構
体１へ伝わりにくい。しかしながら、換気装置５の枕木
方向(電動機１２の軸方向)の振動は、羽根車１１が、換
気装置５の吸気圧力と排気圧力の差による加振力を受け
ることに加えて、吸気圧力と排気圧力そのものが変動す
るので、振動しやすい。換気装置５(給気装置６、排気
装置７)の電動機のスラスト方向を、車両構体１を構成
する横梁３に対して平行に配置することにより、車両構
体１に振動が伝わりにくくしている。横梁３の長手方向
の振動は、後述するレール方向の振動と異なり、車内騒
音を増大させる上床の上下方向の振動を助長しにくいの
で、車内騒音を発生させにくい配置である。さらに、本
図では、横梁３のレール方向の振動を抑制する補強部材
４を車両を構成する根太９に沿って平行に備えられてい
る。これにより、さらなる横梁３のレール方向振動を抑
制する曲げ剛性の向上が期待できる。

【００２３】図２１に、電動機１２の片方の軸にのみ羽
根車１１を備えた給気装置６または排気装置７を、車両
構体１に備えた模式図を示す。給気装置６または排気装
置７も、前述した電動機１２の両軸に羽根車１１を備え
た換気装置５と同じ理由で、電動機の軸方向(スラスト
方向)の振動が大きいと考えられる。したがって、振動
の大きい電動機１２のスラスト方向を車両構体１を構成
する横梁３に対して平行に装着したものである。本図で
も、横梁３のレール方向の振動を抑制する補強部材４を
根太９に沿って備えている。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、台枠を構成する複数の
横梁のうち、床下機器を懸垂する横梁に、台枠の長手方
向に沿った補強部材を隣接した横梁との間に取付ること
により、車両構体内部への床下機器の振動の伝播を防止
することができる。

【００２５】本発明によれば、台枠を構成する横梁のう
ち、床下機器を懸垂する横梁の水平方向の振動を抑制す
る補強部材を設置することにより、床下機器の振動に起
因する車両構体の振動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による車両構体への床下機器
の取付状態を示す下方斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例である車両構体への床下機
器の取付状態を示す斜視である。

【図３】従来の車両構体１への床下機器の取付状態を示
す模式図である。

【図４】図３の床下機器の運転に伴なう振動の状況を示
す模式図であ。

【図５】本発明の実施例における横梁への補強部材の取
付構造を示す正面図であ。

【図６】本発明の実施例における横梁への補強部材の取
付構造を示す側面図である。

【図７】本発明による車両構体の他の実施例における補
強部材と床下機器の設置状況を示す側面図である。

【図８】本発明による車両構体の他の実施例における補
強部材と床下機器の設置状況を示す側面図である。

【図９】本発明の実施例における補強部材を示した平面
図である。

【図１０】図９に示した補強部材の正面図である。

【図１１】図１０に示した補強部材の側面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の補強部材を示した平面
図である。

【図１３】図１２に示した補強部材の正面図である。

【図１４】図１３に示した補強部材の側面図である。

【図１５】本発明の他の実施例の補強部材を示した平面
図である。

【図１６】図１５に示した補強部材の正面図である。

【図１７】図１６に示した補強部材の側面図である。

【図１８】本発明による車両構体に対して補強部材を設
置して床下機器を設置した状態を示す平面図である。

【図１９】本発明の実施例の補強部材が横梁の振動を抑
制する様子を示した模式図である。

【図２０】本発明の実施例における補強部材及び換気装
置の横梁への取付状況を示す側面図である。

【図２１】本発明の実施例における補強部材、給気装置
及び排気装置の横梁への取付状況を示す側面図である。

【符号の説明】

１…車両構体、２…側梁、３…横梁、４…補強部材、５
…換気装置、６…給気装置、７…排気装置、８…上床、
９…根太、１０…気密床。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側梁と横梁から構成される台枠を備えた鉄
   道車両用構体において、床下機器を懸垂する前記横梁
   に、前記台枠の長手方向に沿って配置されており、前記
   横梁と該横梁に隣接した横梁とを締結する補強部材を取
   付けたことを特徴とする鉄道車両構体。
2. 【請求項２】請求項1に記載の鉄道車両用構体におい
   て、前記床下機器を懸垂する複数の前記横梁とその前後
   の横梁を連結する補強部材を備えたことを特徴とする鉄
   道車両用構体。
3. 【請求項３】請求項１に記載の鉄道車両用構体におい
   て、前記横梁には穴が設けられており、前記補強部材は
   前記横梁の穴を貫通する締結部材によって前記横梁に固
   定されることを特徴とする鉄道車両用構体。
4. 【請求項４】回転手段を有する床下機器を備えた鉄道車
   両において、前記回転手段の回転軸を床下機器を懸垂さ
   せる梁の長手方向に沿わせて配置したことを特徴とする
   鉄道車両。
5. 【請求項５】側梁及び横梁から構成される台枠を備えた
   鉄道車両用構体において、前記台枠の横梁は床下機器を
   懸垂するものであり、前記横梁の水平方向の変形を抑制
   する補強部材を備えたことを特徴とする鉄道車両用構
   体。