JP4278465B2 - Mounting structure for railway vehicle bodywork equipment - Google Patents
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Description
この発明は、鉄道車両の車体間機器の取付構造に関するものである。 The present invention relates to a mounting structure for an inter-vehicle device of a railway vehicle.
鉄道に用いられる車両は、通常、数両〜数十両の車両を連結して、単一又は複数の駆動源によって軌道上を走行して乗客を輸送するものであるが、車両間に各種機器が配設される場合がある（例えば、特許文献１参照）。 Vehicles used in railways usually connect several to several tens of vehicles and travel on a track by a single or a plurality of driving sources to transport passengers. May be disposed (see, for example, Patent Document 1).
そのような車両間機器として、例えば、車両相互間の動揺を抑える車体間ダンパーが知られている。新幹線などの高速鉄道車両では、編成位置により左右動揺の程度が異なり、後尾側が大きく揺れる場合が多い。この編成列車の後尾側の左右動揺低減による乗り心地の向上は、鉄道車両の高速化に際して必要であり、この対策として車両相互間の動揺を抑制することを目的として、車体間ダンパー（アンチ・ヨーイング・ダンパー）が設けられている。 As such an inter-vehicle device, for example, an inter-vehicle body damper that suppresses shaking between vehicles is known. In high-speed rail cars such as the Shinkansen, the degree of left-right shaking varies depending on the knitting position, and the trailing side often shakes greatly. Improving the ride comfort by reducing the left and right sway on the rear side of this train is necessary for speeding up railway cars. As a measure against this, the damper between vehicles (anti-yawing)・ A damper is provided.
そのような車体間ダンパーの取り付けは、ブラケットを介してボルト継ぎ手による引張接合あるいは摩擦接合により行われている。ここで、引張接合とは、図５に示すように、車体１０１，１０２間の機器１０３の前後端部が取付ブラケット１０４，１０５に支持され、その前後の取付ブラケット１０４，１０５を車体１０１，１０２に取り付けるボルト１０６の軸線方向に、機器１０３に対する荷重Ｆの作用方向が一致する接合で、摩擦接合とは、図６に示すように、車体１０１，１０２間の機器１０３’に対する荷重Ｆの作用方向が、取付ブラケット１０４’、１０５’を車体１０１，１０２に取り付けるボルト１０６’の軸線方向に対し直角方向となる接合である。この摩擦接合は、ボルトの締め付け力による接合面の摩擦力で、荷重を伝達する。
Such an inter-vehicle damper is attached by a tension joint or a friction joint using a bolt joint via a bracket. Here, as shown in FIG. 5, the tensile joining means that the front and rear ends of the device 103 between the vehicle bodies 101 and 102 are supported by the
ところで、鉄道車両は、それらが衝突すると、車両間に圧縮荷重が生じて圧縮変形し、これにより衝突エネルギーを吸収する構成とされている。そして、この衝突の際に、左右の車体間ダンパーが突っ張って、この圧縮荷重によって押し潰されないと、衝突エネルギーの吸収を妨げることになる。中央部位（連結器の部位）において変形させてエネルギーを吸収しようとするのを妨げる。 By the way, when they collide, a compressive load is generated between the vehicles, and the vehicle is compressed and deformed, thereby absorbing the collision energy. If the left and right vehicle body dampers are stretched during the collision and are not crushed by the compressive load, absorption of the collision energy is hindered. It is prevented from trying to absorb energy by deforming at the central part (connector part).
また、車体間ダンパーの両端部はそれぞれ、車体に取付固定される取付ブラケットに回転可能に連結され、車体は空気バネで支持されていることから、衝突時には、車体間ダンパーが突っ張り、連結器の部分で乗り上げるような変位をして、衝突エネルギーを吸収する円滑な圧縮変形を妨げるおそれがある。 In addition, both end portions of the damper between the vehicle bodies are rotatably connected to mounting brackets that are fixedly attached to the vehicle body, and the vehicle body is supported by an air spring. There is a fear that smooth compression deformation that absorbs collision energy may be hindered by displacement such that the vehicle rides up at a portion.
すなわち、車両間機器である車体間ダンパーが、衝突時の挙動を考慮して、適切な荷重で圧壊するように設計されていれば、問題はないが、車両間機器の圧壊荷重が高すぎる場合には、乗客に過大な減速加速度を与えたり、車両間座屈を生じさせるおそれがある。 In other words, there is no problem if the inter-vehicle damper, which is an inter-vehicle device, is designed to collapse with an appropriate load in consideration of the behavior at the time of a collision, but the collapse load of the inter-vehicle device is too high In some cases, excessive deceleration acceleration may be given to the passenger, or buckling between vehicles may occur.
よって、車体間機器の圧壊荷重が高すぎる場合には、その車体間機器と車体の結合が外れるような構造とすればよいが、前記引張接合の構造では実現することが困難である。 Therefore, when the crushing load of the inter-vehicle device is too high, the structure may be such that the connection between the inter-vehicle device and the vehicle body is released, but it is difficult to realize with the structure of the tensile joint.
その一方、前記摩擦接合であれば、その車体間機器と車体の結合が外れるような構造とするには、
(i)取付ボルトがせん断破壊する構造とする（ボルト取付穴は円形穴）、
(ii)ボルト取付穴を車端側に開放されたＵ字形状の切り欠きとすることで、摩擦力を超える荷重が作用すると締結面が滑り、結合が解除される構造とする、
との２案が考えられる。
(i) The mounting bolt has a structure that shears and breaks (the bolt mounting hole is a circular hole).
(ii) By making the bolt mounting hole a U-shaped notch opened on the vehicle end side, when a load exceeding the frictional force is applied, the fastening surface slides and the connection is released.
There are two possible plans.
上記(i)の案を採用するとすれば、通常作用する荷重に耐え得るボルトサイズ（ボルト径）や強度区分とすると、ボルトがせん断破壊（破断）する荷重が高くなり過ぎる。一方、ボルトがせん断破壊（破断）する荷重が目標値になるボルトサイズや強度区分とすれば、通常作用する荷重であってもせん断破壊してしまうおそれがある。 If the plan (i) is adopted, if the bolt size (bolt diameter) and strength classification that can withstand a load that normally acts are applied, the load at which the bolt shears (breaks) becomes too high. On the other hand, if the bolt size or strength classification is such that the load at which the bolt breaks (breaks) is the target value, there is a risk of shear failure even with a load that normally acts.
上記(ii)については、上記(i)に比べ、かなり低い荷重で結合を解除することができる。しかし、万一ボルトが緩み、締結力（軸力）が作用しなくなると、通常の荷重が作用しているだけの状態でも、締結面に滑りが生じて、ブラケットが車体から脱落してしまうおそれがある。 With regard to (ii) above, the bond can be released with a considerably lower load than in (i) above. However, if the bolt is loosened and the fastening force (axial force) does not work, the fastening surface may slip even if the normal load is applied, and the bracket may fall off the vehicle body There is.
例えば４本のボルト（Ｍ２０、強度区分８．８）でブラケットを車体に取り付ける場合について考えると、上記(i)の構造の場合には、脱落荷重Ｆcr-1は
Ｆcr-1＝４・Ａs・τb
＝４×２４５mm２×３７．７kgf/mm２
＝３６．９tonf
となる。一方、上記(ii)の構造の場合には、脱落荷重Ｆcr-2は
Ｆcr-2＝４・μ・Ｆf＝４・μ・Ａｓ・０．８σy
＝４×０．２×２４５×０．８×６５
＝１０．２tonf
となる。
For example, considering the case where the bracket is attached to the vehicle body with four bolts (M20, strength class 8.8), in the case of the structure (i), the dropout load Fcr-1 is Fcr-1 = 4 · As ·. τb
= 4 x 245 mm 2 x 37.7 kgf / mm 2
= 36.9tonf
It becomes. On the other hand, in the case of the structure (ii), the drop-off load Fcr-2 is Fcr-2 = 4 · μ · Ff = 4 · μ · As · 0.8σy
= 4 x 0.2 x 245 x 0.8 x 65
= 10.2tonf
It becomes.
そこで、発明者は、上記(i)(ii)を併用すれば、衝突時に、車体間機器と車体との締結が解除され、車体間機器が突っ張ることを回避でき、しかも不用意な脱落も回避できることに着想し、本発明をなすに至ったものである。 Therefore, the inventor can use the above (i) and (ii) in combination to release the fastening between the inter-vehicle device and the vehicle body at the time of the collision, and to prevent the inter-vehicle device from being stretched, and to avoid inadvertent dropping. The idea was made and the present invention was made.
請求項１の発明は、前後に位置する車両の車体間に機器を配置し、その機器の前後部を取付ブラケットを介して取付固定する鉄道車両の車体間機器の取付構造において、前記取付ブラケットは、ボルトにより車体に取り付けられる取付板部と、この取付板部に連設され前記機器を支持する機器支持部とを有し、前記取付板部の車端側は、車端側に開放するＵ字形状の切り欠きが形成され、その切り欠きを通じてボルトにて車体に締結される一方、前記取付板部の車体中央側は、取付孔が形成され、その取付孔を通じて前記車端側の締結に用いるボルトよりもボルトサイズ若しくは引張強さが小さいボルト、又はボルトサイズ及び引張強さが小さいボルトにて車体に締結されていることを特徴とする。ここで、車体中央側の締結に用いるボルトは、(i)車端側の締結に用いるボルトよりもボルトサイズが小さい場合、(ii)車端側の締結に用いるボルトよりも引張強さが小さい場合、(iii)車端側の締結に用いるボルトよりもボルトサイズ及び引張強さが共に小さい場合の３つの場合が含まれる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a mounting structure for an inter-vehicle apparatus for a railway vehicle in which devices are arranged between vehicle bodies positioned in the front and rear, and the front and rear portions of the devices are mounted and fixed via mounting brackets. A mounting plate portion that is attached to the vehicle body by bolts, and a device support portion that is connected to the mounting plate portion and supports the device, and the vehicle end side of the mounting plate portion is open to the vehicle end side. A letter-shaped notch is formed and fastened to the vehicle body with a bolt through the notch, while a mounting hole is formed on the vehicle body center side of the mounting plate portion, and the vehicle end side is fastened through the mounting hole. It is characterized by being fastened to the vehicle body by a bolt having a bolt size or tensile strength smaller than that of the bolt to be used, or a bolt having a bolt size and tensile strength smaller. Here, when the bolt used for fastening on the vehicle body side is smaller in bolt size than (i) the bolt used for fastening on the vehicle end side, (ii) the tensile strength is smaller than the bolt used for fastening on the vehicle end side The case includes (iii) three cases where the bolt size and the tensile strength are both smaller than the bolt used for fastening on the vehicle end side.
このようにすれば、車両の衝突時には、車体の端面が近づく方向に変位するので、車体間機器の圧壊荷重が高すぎる場合であっても、車体間機器を支持する取付ブラケットの車端側のボルトが切り欠きの部分に案内されつつ滑り、切り欠きの開放部分から外れる。これにより、車体間機器と車体との締結が解除され、車体間機器が突っ張ることがなくなるので、鉄道車両の乗客に過大な減速度や加速度を与えたり、車両間座屈を生じさせたりすることが回避される。 In this way, when the vehicle collides, the end face of the vehicle body is displaced in the approaching direction, so even if the crushing load of the inter-vehicle equipment is too high, The bolt slides while being guided by the notch, and comes off the open part of the notch. As a result, the connection between the vehicle body device and the vehicle body is released, and the vehicle body device will not be stretched, so that excessive deceleration and acceleration may be given to the passengers of the railway vehicle, or the vehicle may buckle. Is avoided.
特に、一方のみ切り欠きとして、他方を取付孔としているので、ボルトが緩んでも、外れにくくなる。なお、緩んだボルトは保守点検の際に締め付けられるので、緩んだ状態が長期に亘って維持されることはない。 In particular, since only one is notched and the other is a mounting hole, even if the bolt is loosened, it is difficult to come off. Since the loosened bolt is tightened at the time of maintenance and inspection, the loosened state is not maintained for a long time.
このようにして、あまり高くない脱落荷重と、ボルトが緩んだときの冗長性が得られる。つまり、前述した例の場合には、後述するように、ボルトが緩んだ場合には、脱落荷重は８６１４kgf、また、ボルトが緩んでも脱荷はせず、そのときの耐荷重は５４２８kgfとなる。 In this way, a drop load that is not very high and redundancy when the bolt is loosened are obtained. That is, in the case of the above-described example, as will be described later, when the bolt is loosened, the dropout load is 8614 kgf, and even when the bolt is loosened, the unloading is not performed, and the load resistance at that time is 5428 kgf.
請求項２に記載のように、前記切り欠きが形成される取付ブラケットは、前記機器の前後部の一方を支持する取付ブラケットのみであることが望ましい。
As described in
このようにすれば、一方の取付ブラケットにおいて、車端側のボルトが切り欠きを通じて滑り、切り欠き外に移動して外れても、他方の取付ブラケットはボルトによって車体に締結されているので、すぐに脱落して悪影響を与えるのが回避される。 In this way, even if the bolt on the vehicle end side slides through the notch and moves out of the notch in one mounting bracket, the other mounting bracket is fastened to the vehicle body by the bolt. It is avoided that it will fall off and be adversely affected.
請求項３に記載のように、前記機器は、車体間に配置される車体間ダンパーとすることができる。 According to a third aspect of the present invention, the device can be an inter-vehicle damper disposed between the vehicle bodies.
以上のように構成したから、この発明は、車体間機器（例えば車体間ダンパー）の圧壊荷重が高すぎる場合であっても、車体間機器と車体の締結が解除されるので、乗客に過大な減速度や加速度を与えたり、車両間座屈が生じたりすることを回避できる。 Since it comprised as mentioned above, since this invention cancels | releases fastening of an inter-vehicle apparatus and a vehicle body, even when the crushing load of an inter-vehicle apparatus (for example, an inter-vehicle damper) is too high, it is excessive for a passenger. It is possible to avoid the occurrence of deceleration and acceleration and the occurrence of buckling between vehicles.
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明に係る構造が適用される鉄道車両の側面図、図２は同要部拡大側面図、図３は同要部拡大平面図である。 1 is a side view of a railway vehicle to which a structure according to the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged side view of the main part, and FIG. 3 is an enlarged plan view of the main part.
図１に示すように、本発明に係る構造が適用される高速鉄道車両１は、複数の車両１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ（本例では４両）を連結して、単一又は複数の駆動源によって軌道上を走行して乗客を輸送するものである。各車両間に車体間ダンパー１１（車体間機器）が配設されている。
As shown in FIG. 1, a high-
車体間ダンパー１１は、図２及び図３に詳細を示すように、中央部が連結器１２（前後の連結部材１２Ａ，１２Ｂからなる）にて相互に連結されてなる車両の間の左右側部に配置されている。連結器１２の各連結部材１２Ａ，１２Ｂの車体中央側には、緩衝ゴム１３Ａ，１３Ｂ及び第１のエネルギー吸収構造要素１４Ａ，１４Ｂが設けられている。また、車体（車両１Ａ，１Ｂ）の端面であって車体間ダンパー１１と連結器１２との間にも、第２のエネルギー吸収構造要素１５Ａ，１５Ｂが対向して設けられている。なお、第１及び第２のエネルギー吸収構造要素１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂは、衝突時に蛇腹変形によってエネルギーを吸収するものである。
As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the inter-vehicle body damper 11 has left and right side portions between vehicles whose central portions are connected to each other by a connector 12 (consisting of front and rear connecting members 12A and 12B). Is arranged. Buffer rubbers 13A and 13B and first energy absorbing structural elements 14A and 14B are provided on the vehicle body center side of the connecting members 12A and 12B of the
車体間ダンパー１１の各端部（前後部）は、取付ブラケット１６Ａ，１６Ｂを介して車体１７Ａ，１７Ｂに取り付けられる。すなわち、ダンパー１１の前後端部が、取付ブラケット１６Ａ，１６Ｂに鉛直方向の固定軸回りに回転可能に支持され、その取付ブラケット１６Ａ，１６Ｂが４つのボルト（後述するように、車端側と車両中央側とで異なる２種類のボルト１８Ａ，１８Ｂ）及びナット１９Ａ，１９Ｂにて車体１７Ａ，１７Ｂに取付固定されている。
Each end portion (front and rear portions) of the damper 11 between the vehicle bodies is attached to the vehicle bodies 17A and 17B via the mounting
取付ブラケット１６Ａは、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、ボルト１８Ａ，１８Ｂにより車体１７Ａに取り付けられる上側の取付板部１６ａと、この取付板部１６ａの下側に連設され前記ダンパー１１を支持する機器支持部１６ｂとを有する。機器支持部１６ｂが、左右の側板部１６ｂａと、それらを連結し車体間ダンパー１１に連結される縦板部１６ｂｂとを有する。また、縦板部１６ｂｂに貫通孔部１６ｂｃが上下に間隔を存して形成され、この貫通孔部１６ｂｃを通じて適用されるボルト２１及びナット２２にて固定軸２３を固定する構成とされている。この固定軸２２に車体間ダンパー１１の端部１１ａ，１１ｂが水平回転可能に結合されている。
As shown in FIGS. 4A to 4E, the mounting
前記取付板部１６ａは、矩形の平板形状で、その車端側には車端側に開放された左右一対のＵ字形状の切り欠き１６ａａが形成され、その切り欠き１６ａａを通じてボルト１８Ａ及びナット１９Ａにて車体１７Ａに締結されている。なお、取付ブラケット１６Ａが車体１７Ａに取り付けられた取付状態で切り欠き１６ａａは車両前後方向に延びる位置とされる。一方、前記取付板部１６Ａの車体中央側には、左右一対の取付孔１６ａｂが開設され、前記車端側の締結に用いるボルト１８Ａよりもボルトサイズが小さく引張強さが小さいボルト１８Ｂにて車体に締結されている。つまり、取付ブラケット１６Ａを車体１７Ａに取り付けるボルト１８Ａ，１８Ｂは、車端側と車体中央側とでボルトサイズ・強度区分が異なっている。また、取付板部１６ａの下面側には、切り欠き１６ａａの周囲に凹部１６ａｃが形成され、ボルト１８Ａが滑る際の案内を行うように構成されている。なお、取付ブラケット１６Ｂは、取付ブラケット１６Ａと同一部品であるが、それとは対称な配置でもって車体１７Ｂにボルト１８Ａ，１８Ｂにて取り付けられる。
The mounting plate portion 16a has a rectangular flat plate shape, and a pair of left and right U-shaped cutouts 16aa open to the vehicle end side is formed on the vehicle end side, and bolts 18A and nuts 19A are formed through the cutouts 16aa. And fastened to the vehicle body 17A. Note that the cutout 16aa is a position extending in the vehicle front-rear direction when the mounting
上記の構造によれば、車両の衝突時に、車体間ダンパー１１の圧壊荷重が高すぎ車体間ダンパー１１が圧壊しない場合には、車体間ダンパー１１を支持する取付ブラケット１６Ａまたは１６Ｂの車端側のボルト１８Ａが滑り、切り欠き１６ａａを通じて案内されつつ移動して外れる。これにより、車体間ダンパー１１と車体１７Ａまたは１７Ｂとの、ボルト締結が解除されるので、乗客に過大な減速度や加速度を与えたり、車両間座屈を生じさせたりすることを回避できる。
According to the above structure, when the crushing load of the vehicle body damper 11 is too high and the vehicle body damper 11 is not crushed at the time of the collision of the vehicle, the mounting
続いて、上記のような取付構造について、具体的な荷重関係について検討する。
＜条件＞
Ａ．最大荷重±２２００kgfで締結面に滑りが生じることなく、繰り返し最大荷重１６５０kgfでボルト１８Ａ，１８Ｂの応力幅が疲労限以下であるとする。ここで、１６５０kgfは、従来の高速鉄道車両についての走行試験結果による実測値である。
Ｂ．ボルト１８Ａ，１８Ｂが緩んだ際でも、最大荷重±２２００kgfを支えられる構造とする。
Ｃ．車両間のエネルギー吸収構造要素１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂのエネルギー吸収を阻害しないために、衝突時には、１０tonf以下の荷重で車体との結合（締結）が外れる構造とする。
＜取付構造の構成＞
車端側のボルト１８Ａ ２本（Ｍ２０ ＪＩＳ強度区分８．８）
車体中央側のボルト１８Ｂ ２本（Ｍ１４ ＪＩＳ強度区分４．６）
ここで、強度区分８．８とは、引張強さが８００Ｎ／mm２で下降伏点または耐力が８００Ｎ／mm２の８０％＝６４０Ｎ／mm２を意味し、強度区分４．６というのは、引張強さが４００Ｎ／mm２で下降伏点または耐力が４００Ｎ／mm２の６０％＝２４０Ｎ／mm２を意味する。
＜最大荷重＞
Next, a specific load relationship will be examined for the mounting structure as described above.
<Conditions>
A. It is assumed that the fastening surface does not slip at the maximum load ± 2200 kgf and the stress width of the bolts 18A and 18B is below the fatigue limit at the repeated maximum load of 1650 kgf. Here, 1650 kgf is an actual measurement value based on a running test result for a conventional high-speed railway vehicle.
B. Even when the bolts 18A and 18B are loosened, a structure capable of supporting a maximum load of ± 2200 kgf is adopted.
C. In order not to impede the energy absorption of the energy absorbing structural elements 14A, 14B, 15A, 15B between the vehicles, the structure is such that the coupling (fastening) with the vehicle body is released with a load of 10 tons or less in the event of a collision.
<Configuration of mounting structure>
Two bolts 18A on the vehicle end side (M20 JIS strength category 8.8)
Two bolts 18B at the center of the car body (M14 JIS strength classification 4.6)
Here, the property classes 8.8, a tensile strength of lower yield point or yield strength 800 N / mm 2 is meant 80% = 640N / mm 2 of 800 N / mm 2, because property class 4.6 This means that the tensile strength is 400 N / mm 2 and the yield point or proof stress is 60% of 400 N / mm 2 = 240 N / mm 2 .
<Maximum load>
Ａ．締結面のすべり
(i)車端側ボルト１８Ａはボルト有効断面積Ａs＝２４５mm２、降伏応力σy＝６５kgf/mm２の初期締付け力Ｆf20は、ナット側の材質がＳＳ４００であり、車体がアルミニウム合金であることを考慮して、降伏応力σyの５０％で初期締め付けを行う。
Ｆf20＝０．５×Ａs・σy＝７９６３kgf
(ii)車体中央側ボルト１８Ｂは、初期締付け応力Ｆf14が降伏応力σyの８０％になるようにするために、ボルト有効断面積Ａs＝１１５mm２、降伏応力σy＝２４．５kgf/mm２の初期締付け力Ｆf14は、
Ｆf14＝０．８×Ａs×σy＝２８１８kgf（通常の締付け力）
(iii)締結面の摩擦力Ｆf
Ｆf＝２×μ×（Ｆf20＋Ｆf14）＝２×０．２×（７９６３＋２８１８）
＝４３１２kgf＞２２００kgf（通常走行時に作用する車体間ダンパー１１の最大反力値）
よって、通常の走行状態では、滑りが発生することはない。
A. Slip of fastening surface
(i) The vehicle end side bolt 18A has a bolt effective sectional area As = 245 mm 2 and a yield stress σy = 65 kgf / mm 2. Considering this, initial tightening is performed at 50% of the yield stress σy.
Ff20 = 0.5 × As · σy = 7963kgf
(ii) The vehicle body center side bolt 18B has an initial bolt effective sectional area As = 115mm 2 and a yield stress σy = 24.5kgf / mm 2 so that the initial tightening stress Ff14 is 80% of the yield stress σy. Tightening force Ff14 is
Ff14 = 0.8 × As × σy = 2818kgf (normal tightening force)
(iii) Friction force Ff of fastening surface
Ff = 2 × μ × (Ff20 + Ff14) = 2 × 0.2 × (7963 + 2818)
= 4312kgf> 2200kgf (maximum reaction force value of the vehicle body damper 11 acting during normal driving)
Therefore, slip does not occur in a normal running state.
Ｂ．ボルトの疲労強度
分岐線通過時の偏奇を考慮し、車体前後方向に対し、２０度の角度でダンパーの通常最大荷重１６５０kgfが負荷される、とする（図５参照）。
(i)ダンパー荷重の前後成分による車体中央側のボルト１８Ｂの荷重ｆx
ｆx ＝ (１６５０×cos２０°×１３０)／(２×３８０)
＝２６５kgf
(ii)ダンパー荷重の左右の成分による車体中央側のボルト１８Ｂの荷重ｆy
ｆy ＝ (１６５０×sin２０°×１３０)／(２×１３０)
＝２８２kgf
(iii)車体中央側のボルト１８Ｂの荷重振幅幅ｆa
ｆa＝ｆx＋ｆy＝２６５＋２８２＝５４７kgf
(iv)車体中央側のボルト１８Ｂの応力振幅σa
σa＝（Φ×ｆa）／Ａs＝（０．５×５４７）／１１５
＝２．４kgf/mm２＜４．９kgf/mm２（Ｍ１４で強度区分４．６のボルトの疲労限（振幅））
よって、疲労限以下となり、十分に繰り返し疲労に耐えうる。なお、内力係数Φは、従来の高速鉄道車両についての走行試験の実測結果から推定した値０．５を用いている。
＜ボルトが緩んだ場合の耐荷重＞
押し荷重Ｆcが負荷された場合には、車体中央側のボルト１８Ｂがせん断荷重を負担する。
B. Fatigue strength of bolts Considering the eccentricity when passing through the branch line, it is assumed that the normal maximum load of 1650 kgf of the damper is applied at an angle of 20 degrees with respect to the longitudinal direction of the vehicle body (see FIG. 5).
(i) Load fx of the bolt 18B on the vehicle body center side due to the front and rear components of the damper load
fx = (1650 ×
= 265kgf
(ii) Load fy of the bolt 18B on the center side of the vehicle body due to the left and right components of the damper load
fy = (1650 × sin20 ° × 130) / (2 × 130)
= 282kgf
(iii) Load amplitude width fa of the bolt 18B at the center of the vehicle body
fa = fx + fy = 265 + 282 = 547 kgf
(iv) Stress amplitude σa of the bolt 18B at the center of the vehicle body
σa = (Φ × fa) / As = (0.5 × 547) / 115
= 2.4 kgf / mm 2 <4.9 kgf / mm 2 (Fatigue limit (amplitude) of bolts of strength category 4.6 at M14)
Therefore, it is below the fatigue limit and can sufficiently withstand fatigue. As the internal force coefficient Φ, a value 0.5 estimated from the actual measurement result of a running test for a conventional high-speed railway vehicle is used.
<Load capacity when bolts are loosened>
When the pushing load Fc is applied, the bolt 18B on the vehicle body center side bears the shearing load.
この車体中央側のボルト１８Ｂのせん断破断荷重Ｆ14shear＝Ａs×τb＝２７１４kgf
（τb＝σb／１．７３２（√３）＝４１／１．７３２＝２３．６kgf/mm２）
Ｆc＝２・Ｆ14shear
＝５４２８kgf＞２２００kgf
よって、通常走行時に作用する車両間ダンパー１１の最大反力値よりも大きく、通常走行時にせん断破壊することはない。
The shear breaking load of the bolt 18B at the center of the vehicle body F14shear = As × τb = 2714kgf
(Τb = σb / 1.732 (√3) = 41 / 1.732 = 23.6 kgf / mm 2 )
Fc = 2 ・ F14shear
= 5428kgf> 2200kgf
Therefore, it is larger than the maximum reaction force value of the vehicle-to-vehicle damper 11 that acts during normal travel, and shear failure does not occur during normal travel.
なお、このときの車体端側のボルト１８Ａ（Ｍ２０）には、オフセットによる引き剥がし力が働き、その軸応力σは、
σ＝Ｔ／Ａs＝（Ｆｃ／２Ａs）×（１３０／３８０）
＝３．８kgf/mm２＜σb＝６５kgf/mm２
破断応力σb以下であるので、破断のおそれがない。
＜衝突脱落荷重Ｆbreak＞
車端側のボルト１８Ａは、摩擦力を超える荷重が作用すると、滑るが、車端側のボルト１８Ａは、１本あたりの摩擦力Ｆ20＝０．２×Ｆf＝１５９３kgfであるから、それを超える荷重が作用すると、滑りが生ずる。
At this time, the bolt 18A (M20) on the vehicle body end side is subjected to a peeling force due to offset, and the axial stress σ is
σ = T / As = (Fc / 2As) × (130/380)
= 3.8 kgf / mm 2 <σb = 65 kgf / mm 2
Since it is below the breaking stress σb, there is no fear of breaking.
<Collision drop load Fbreak>
The bolt 18A on the vehicle end side slips when a load exceeding the frictional force is applied, but the bolt 18A on the vehicle end side exceeds the frictional force F20 = 0.2 × Ff = 1593 kgf per one. When a load is applied, slip occurs.
一方、車体中央側ボルト１８Ｂは、一本当たりのせん断破断荷重Ｆ14shear＝Ａs×τb＝２７１４kgfであるので、これを超える荷重が作用すると、せん断破壊が生ずる。 On the other hand, since the vehicle body center side bolt 18B has a shear breaking load F14shear = As × τb = 2714 kgf per one, if a load exceeding this is applied, shear failure occurs.
よって、衝突脱落荷重Ｆbreakは、
Ｆbreak＝２×（Ｆ20＋Ｆ14shear）＝８６１４kgf＜１００００kgf
ここで、１００００kgf未満としているのは、連結器の衝撃吸収器（ゴム緩衝器の後部に設けられているもの）が破壊されるのは２００ｔであり、その１０％未満である２０ｔ未満としたものであり、左右にあるので、１本当たりはその半分の荷重を受け持つものとしたものである。
Therefore, the collision drop load Fbreak is
Fbreak = 2 × (F20 + F14shear) = 8614kgf <10000kgf
Here, less than 10000 kgf is that the shock absorber of the coupler (those provided at the rear part of the rubber shock absorber) is destroyed at 200 t, less than 10%, less than 20 t Since it is on the left and right, one load is assumed to be responsible for half that load.
前記実施の形態においては、車体間機器が車体間ダンパーである場合について説明しているが、車体間機器は車体間ダンパーに制限されず、他の機器にも適用することが可能である。 Although the case where the inter-vehicle device is an inter-vehicle damper has been described in the above embodiment, the inter-vehicle device is not limited to the inter-vehicle damper and can be applied to other devices.
また、前記実施の形態においては、車体中央側のボルト１８Ｂは、車端側の締結に用いるボルト１８Ａよりもボルトサイズが小さく引張強さが小さくなるようにしているが、必ずしもその必要はなく、ボルトサイズ又は引張強さのいずれか一方のみがボルト１８Ａよりも小さくなるようにしても、同様の効果が得られる。 In the above-described embodiment, the bolt 18B on the vehicle body center side has a smaller bolt size and a lower tensile strength than the bolt 18A used for fastening on the vehicle end side, but this is not always necessary. Even if only one of the bolt size and the tensile strength is made smaller than the bolt 18A, the same effect can be obtained.
１ 高速鉄道車両
１Ａ〜１Ｄ 車両
１１ 車体間ダンパー
１６Ａ，１６Ｂ 取付ブラケット
１６ａ 取付板部
１６ａａ 切り欠き
１６ｂ 機器支持部
１７Ａ，１７Ｂ 車体
１８Ａ，１８Ｂ ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記取付ブラケットは、ボルトにより車体に取り付けられる取付板部と、この取付板部に連設され前記機器を支持する機器支持部とを有し、
前記取付板部の車端側は、車端側に開放するＵ字形状の切り欠きが形成され、その切り欠きを通じてボルトにて車体に締結される一方、前記取付板部の車体中央側は、取付孔が形成され、その取付孔を通じて前記車端側の締結に用いるボルトよりもボルトサイズ若しくは引張強さが小さいボルト、又はボルトサイズ及び引張強さが小さいボルトにて車体に締結されていることを特徴とする車体間機器の取付構造。 In the mounting structure of the inter-vehicle equipment of the railway vehicle, in which equipment is arranged between the vehicle bodies located in the front and rear, and the front and rear parts of the equipment are attached and fixed via the mounting bracket,
The mounting bracket includes a mounting plate portion that is attached to the vehicle body by bolts, and a device support portion that is connected to the mounting plate portion and supports the device.
On the vehicle end side of the mounting plate portion, a U-shaped cutout that opens to the vehicle end side is formed, and is fastened to the vehicle body with a bolt through the cutout, while the vehicle body center side of the mounting plate portion is A mounting hole is formed, and the bolt is tightened to the vehicle body with a bolt having a smaller bolt size or tensile strength than the bolt used for fastening on the vehicle end side, or a bolt having a smaller bolt size and tensile strength. Mounting structure for inter-vehicle equipment, characterized by
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