ブラケット

本発明は、外部装置を車両の下面に装着するためのブラケット、ブラケットを備える車両アセンブリ、外部装置を車両の下面に装着するための方法、及び外部装置を車両の下面に装着するためのブラケットを製造するための方法、に関する。

車両(機関車、客車又は貨車のいずれのタイプも含む、鉄道で使用される乗物)は、いずれも不完全な接触面を有する車輪とレールとの間の連続的な接触から生じる衝撃や振動を受ける。この振動から発電する、及び/又は衝撃及び振動を測定することが望ましいと考えられる場合がある。この目的のために、電気機械発電機及び/又はセンサモジュールが、車両の下面に、例えば軸箱に装着され得て、軸箱から、エネルギが採取され得る、及び/又はデータが収集され得る。十分なエネルギを採取するために、この装置は、最小の質量、及びこれが装着される部品に対する最小の反力を有さなければならない。この装置を車両に取付けるために使用されるブラケットは、いずれも軽量且つ剛性で強度があり、疲労抵抗性があるとともに好適な共振周波数を有し、且つ製造及び設置に際してコスト効率が良くなければならない。

本発明は、外部装置を車両の下面に装着するための、これらの要望を満たすブラケットを提供する。

本発明の第1態様は、外部装置を車両の下面に装着するためのブラケットであって、第1及び第2プレートと、前記第1及び第2プレートの間に配置された少なくとも1つの接合部材と、を備えるブラケットにおいて、前記(単数又は複数の)接合部材は、複数の接合部によって前記第1プレートに接合されるとともに、複数の接合部によって前記第2プレートに接合されるブラケットを提供する。

本発明の第1態様は、外部装置を車両の下面に装着するための軽量且つ頑丈で剛性であるとともにコスト効率の良い取付具を提供するボックスブラケットである。車両は、機関車、客車又は貨車のいずれのタイプも含む。

外部装置は、車両の下面に外側から取付けられることが要求される、ばね下質量体を含むとともにいずれのタイプのセンサも含む部品又はシステムを備え得る。特に、外部装置は、電気機械発電機及び振動センサのうちの少なくとも一方を備え得る。

単独の接合部材が、複数の接合部によって第1プレートに接合され得るとともに、複数の接合部によって第2プレートに接合され得る。しかしながら、複数の接合部材が採用される実施形態においては、接合部材のうちの1つ、いくつか、又は全てが、単独の接合部によって第1プレートに接合され得るとともに、単独の接合部によって第2プレートに接合され得る。

接合部は、リベット留め接合部でもよい。好適には、リベット留め接合部は、大気温度において他の部位に形成された対応する開口内に配置された突起に連続的な力を加えることにより形成される接合部である、冷間成形によるリベット留め接合部を備える。冷間成形によるリベット留め接合部を採用することにより、第1及び第2プレート並びに接合部材の応力及び疲労が最小とされ得るとともに、接合部は高い疲労耐性を有し得る。しかしながら、熱間リベット留め及び/又はインパクトリベット留め等の他のリベット留め技術も可能である。

各接合部材は、第1プレートに設けられたそれぞれの開口に受容される単数又は複数の突起と、第2プレートに設けられたそれぞれの開口に受容される単数又は複数の突起と、を備え得る。好適には、各突起が、それぞれの開口とともにリベット留め接合部、例えば冷間成形によるリベット留め接合部を形成する。或いは、突起のうちの1つ、いくつか、又は全てが、それぞれの開口内で接着接合部や摩擦嵌め接合部を形成してもよい。或いは、突起のうちの1つ、いくつか、又は全てが、それぞれの開口とともに、例えば突起のねじ付き外面に保持されたナットとともにボルト留め接合部を形成してもよい。

代替可能な実施形態において、第1及び第2プレートは、(単数又は複数の)接合部材に設けられたそれぞれの開口に受容される突起を備え得る。

突起は、平面状のタブ及び/又は円形状の突起を備え得る。平面状のタブと円形状の突起との組合わせを1つの接合部材に設けてもよい。或いは、接合部材のうちの1つ、いくつか、又は全てが、平面状のタブの形状を有する突起のみ、又は円形状の突起の形状を有する突起のみを含んでもよい。疲労耐性を向上させるように、突起のうちの1つ、いくつか、又は全てが、突起と接合部材の本体との境界において丸みを付けた(Rを付けた)角部を有し得る。

開口は、スロット及び/又は円形状の孔を備え得る。平面状のスロットと円形状の孔との組合わせを第1プレート及び/又は第2プレートに設けてもよい。疲労耐性を向上させるように、開口のうちの1つ、いくつか、又は全てが、丸みを付けた(Rを付けた)角部及び/又は端部を有し得る。

ブラケットは、第1及び第2プレートの間に配置された単数又は複数のスペーサであって、第1及び第2プレートの間で圧縮状態にあるスペーサを更に備え得る。スペーサは、(単数又は複数の)接合部材に追加して設けられ、好適には第1及び第2プレートに形成された開口に受容される突起を有さない。

ブラケットは、第1プレートを第2プレートに連結する単数又は複数のボルトアセンブリを更に備え得て、この場合、ボルトアセンブリは、第1及び第2プレートの間で締め付けられる状態となる。ボルトアセンブリのうちの1個又は数個が、使用に際して、外部装置をブラケットに装着し得る。ボルトアセンブリのうちの1個又は数個が、使用に際して、ブラケットを車両の下面に、又は車両の下面への装着に適した部品又はシステムに装着し得る。しかしながら、これに加えて又はこれに代えて、第1プレートを第2プレートに単に連結する機能を有する単数又は複数のボルトアセンブリが、設けられ得る。また、これに加えて又はこれに代えて、第1及び第2プレートの両方を貫通することなく、外部装置をブラケットに又はブラケットを車両の下面に単に装着する機能を有する単数又は複数のボルトアセンブリが設けられ得る。

ボルトアセンブリは、ボルトアセンブリがブラケットに挿入されて締結されるまで単にブラケットを一体に保持する機能を有する(単数又は複数の)接合部材とともに、ブラケットに剛性を与える。しかしながら、いくつかの実施形態において、(単数又は複数の)接合部材は、ブラケットの全体的な剛性に大きく寄与し得る。

スペーサは、締結されたボルトにより生成される圧縮荷重を直接的に伝達するように配設され得る。スペーサは、第1及び第2プレートとともにボルトアセンブリにより形成された接合部の剛性を高めるとともに、ボルトアセンブリの変形を防止するのに資する役割を果たし得る。スペーサのうちの1個又は数個は、これを貫通するボルトアセンブリのうちの1つのボルト形成部分を有する環状スペーサを備え得る。

第1及び第2プレートは、実質的に平面状であり得る。或いは、第1及び第2プレートの一方又は両方が湾曲していてもよい。或いは、第1及び第2プレートの一方又は両方が、第1及び第2プレート部分を分離する、鋭角の又は湾曲した屈曲部又はねじり部を有し得る。

第1及び第2プレートは、実質的に平行であり得る。或いは、第2プレートは、第1プレートに対して角度を以て配設され得る。

第1及び第2プレートの間の領域は、(単数又は複数の)接合部材、スペーサ及びボルトアセンブリを除き、概して空であってもよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、第1及び第2プレートの間の自由空間の一部又は全部が、例えば発泡体で充填され得る。

第1及び第2プレートは、実質的に同一であり得る。

第1及び第2プレートは、好適には、それぞれ単一部品として形成される。しかしながら、いくつかの実施形態において、第1及び第2プレートの一方又は両方が、例えば溶接、リベット留め又はボルト留めにより一体的に接合された2つ以上の別部品から形成され得る。第1及び第2プレートは好適には軟鋼から形成されるが、例えばステンレス鋼やアルミニウム等の他の金属、又は複合材料からも形成され得る。いくつかの実施形態において、プレートのうちの少なくとも一方は、積層構造体として形成され得る。

第1及び第2プレートは、好適には1mm厚さ以上10mm厚さ未満であり、より好適には2mm厚さ以上6mm厚さ未満であるが、他の厚さも可能である。上述のボックス構造により、典型的な中実ブラケットに必要とされる厚さに比べて小さい厚さを有するプレートを使用して、より頑丈で剛性があり且つ軽量のブラケットが形成され得る。

いくつかの実施形態において、ブラケットは、上述の第1及び第2プレート並びに(単数又は複数の)接合部材に加えて、単数又は複数の更なるプレート、例えば第1及び第2部のプレートの間、又は第1及び第2プレートの外側に配置された第3プレートを備え得る。或いは、第3プレートに対して垂直な方向においてみた場合に、第3プレートが第1及び第2プレートのうちの第1プレートに重ならないが、第3プレートと第1及び第2プレートのうちの第1プレートの両方が第1プレート及び第2プレートのうちの他方に重なるような態様において、第3プレートは、第1及び第2プレートのうちの第1プレートに隣接して配置され得る。後者の場合、第3プレートは第1プレート及び第2プレートのうちの第1プレートと同一平面にある。或るいは、第3プレートは、第1及び第2プレートのうちの第1プレートから角度を以てオフセットされ得る、及び/又は第1及び第2プレートのうちの第1プレートから、第3プレートに垂直な方向において離間され得る。(単数又は複数の)更なるプレートは、第1及び第2プレートの一方又は両方に、(単数又は複数の)接合部材を介して、又は(単数又は複数の)更なる接合部材により連結され得る。しかしながら、軽量化と単純化のために、ブラケットは第1及び第2プレート並びに(単数又は複数の)接合部材以外に、更なるプレートを備えないことが好適である。

接合部材、又は接合部材のうちの少なくとも1つは、第1及び第2プレートのうちの一方又は両方に対して実質的に垂直に配設され得る。

接合部材、又は接合部材のうちの少なくとも1つは実質的に平面状である、又は少なくとも1つの実質的に平面状の部分を有し得る。単独の接合部材は、屈曲及び/又は湾曲部により連結された複数の平面状部分を有し得る。或いは、接合部材のうちの1つ、いくつか、又は全てが、各端部に単独の突起を有する円筒状本体を有し得る。ブラケットが車両に設置されたとき、(単数又は複数の)平面状接合部材、又は(単数又は複数の)接合部材の(単数又は複数の)平面状部分のうちの1つ、いくつか、又は全てが、水平線に対してゼロではない角度を以て配設され得る。平面状部分をゼロではない角度を以て配設することにより、ブラケットに水が蓄積することが防止されて、ブラケットの腐食が最小とされ得る。(単数又は複数の)接合部材、又は(単数又は複数の)接合部材の(単数又は複数の)平面状部分は、それぞれ異なるゼロではない角度であり得る。

接合部材は、好適には、例えば軟鋼、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属から形成され得るとともに、第1及び第2プレート同じ材料から形成され得る。接合部材は、第1及び第2プレートと同じ厚さを有し得るが、他の厚さも可能である。

ブラケットは、外部装置のブラケットへの取付のために、第1及び第2プレートのうちの少なくとも一方に形成された第1の一群の開口を備え得る。第1の一群の開口は、例えば、第1及び第2プレートのそれぞれに形成された複数対の円形状及び/又はスロット状の孔を備え得る。第1の一群の開口は、例えば、正方形のパターンにおいて配設され得るか、円弧に沿って配設され得る。第1の一群の開口は、上述のボルトアセンブリを受容するのに適合され得る。或いは、外部装置は、他の方法でブラケットに装着され得る。

ブラケットは、ブラケットの車両の下面への、又は車両の下面への装着に適した部品又はシステムへの取付のために、第1及び第2プレートの少なくとも一方に形成された第2の一群の開口を備え得る。第2の一群の開口は、例えば、第1及び第2プレートのそれぞれに形成された複数対の円形状及び/又はスロット状の孔を備え得る。第2の一群の開口は、例えば、正方形のパターンにおいて配設され得るか、円弧に沿って配設され得る。特に、第2の一群の開口は、ブラケットの軸箱の軸受カバープレートへの取付のために、円弧に沿って配設され得るが、車両の下面の他の部品の取付のための他の開口パターンも可能である。第2の一群の開口は、上述のボルトアセンブリを受容するのに適合され得る。或いは、ブラケットは、他の方法で装着され得る。

ブラケットは、350Hz以上の共振周波数を有し得る。好適には、ブラケットは、500Hz以上の、より好適には750Hz以上の、最も好適には1000Hz以上の共振周波数を有する。350Hz以上の共振周波数を有するブラケットは、ブラケット及びこれが装着された外部装置に疲労やダメージを与え得る共振を防ぎ得る。350Hz以上の共振周波数を有するブラケットは、発電機/センサモジュールにより生じる測定に対する干渉も防ぐ。ブラケットをより軽量化し且つより剛性を有するものとすることにより、共振周波数は一般に増加され得る。

本発明の第2態様は、車両の下面に、又は車両の下面への装着に適した部品又はシステムに装着された、本発明の第1態様によるのブラケットを備える車両アセンブリを提供する。ブラケットは、例えば、軸箱等の車両のばね下質量体に装着され得る。ブラケットは、特に、軸受カバープレートに装着され得る。

車両アセンブリは、ブラケットに装着された外部装置を更に備え得る。上述のように、外部装置は、電気機械発電機及び/又は振動センサ又は他のタイプのセンサを備え得る。外部装置は、ブラケットが車両の下面に、又は車両の下面への装着に適した部品又はシステムに装着される前又は後のいずれかに、ブラケットに装着され得る。

ブラケットが平坦で水平な地面にあるとき、(単数又は複数の)平面状接合部材、又は(単数又は複数の)接合部材の(単数又は複数の)平面状部分のうちの1つ、いくつか、又は全てが、水平線に対してゼロではない角度となってもよい。

本発明の第3態様は、外部装置を車両の下面に装着するための方法であって、本発明の第1態様によるブラケットを車両の下面に取付けることと、外部装置をブラケットに取付けることと、を備える方法を提供する。外部装置は、ブラケットが車両の下面に装着される前又は後のいずれかに、ブラケットに取付けられ得る。ブラケットは、本発明の第1態様に関して上述したいずれの特徴、又は特徴の組合わせを有し得る。

本発明の第4態様は、外部装置を車両の下面に装着するためのブラケットを製造する方法であって、a)第1プレート及び第2プレートと、前記第1及び第2プレートの間に配置される少なくとも1つの接合部材と、を準備する工程と、b)前記少なくとも1つの接合部材の突起を、前記第1プレート及び第2プレートに設けられたそれぞれの開口内に配置する工程と、c)前記突起を前記第1及び第2プレートに取付けて組立てられたブラケットを形成する工程と、を備える方法を提供する。

突起を第1及び第2プレートへの取付ける工程は、突起がそれぞれの開口内に配置されている状態で突起の端部を変形させて、(単数又は複数の)接合部材と第1プレートとの間に、及び(単数又は複数の)接合部材と第2プレートとの間にリベット留め接合部を形成することを備え得る。好適には、本方法は、突起を冷間成形することで冷間成形によるリベット留め接合部を形成する工程を備える。

本方法は、上述のブラケット又は車両アセンブリの組立に必要な追加の工程を更に備え得る。ブラケットは、本発明の第1態様に関して上述したいずれの特徴、又は特徴の組合わせを有し得る。

第1及び第2プレート及び/又は接合部材は、レーザー切断又は水ジェット切断され得る。

本発明の非制限的な実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。

本発明によるブラケットの図。

図1のブラケットの分離正面図。

図1のブラケットの分離側面図。

図1のブラケットの分離断面図。

本発明の実施形態において使用され得る代替可能な開口形状の図。

本発明の実施形態において使用され得る代替可能な突起形状の図。

図1乃至4は、本発明によるブラケット2を示す。図1に示すように、ブラケットは、例えば、一体装着プレートを有する発電機/センサモジュールである外部装置1を、車両の軸受カバープレート3に装着するように使用され得る。

明瞭性を期して、図1において、ブラケット2と外部装置1と軸受カバープレート3とは分離して示されているが、外部装置1が車両の下面にブラケット2を介して装着されるように、軸受カバープレート3は車両の軸箱に装着され得ることを理解されたい。他の実施形態において、ブラケットは、車両の下面の別の部位に、特に車両のばね下質量の他の部位に装着され得る、又は装着に適したものとされ得る。

ブラケット2は、それぞれが3mmの厚さを有する、第1及び第2の平面状の平行なメタルプレート10a、10bを備える。第1及び第2プレート10a、10bは実質的に同一であるが、ブラケットが装着され得る車両の軸を受容するように第1及び第2プレート10a、10bのそれぞれに形成された大型の開口部20の半径においてのみ異なる。ブラケットは、第1及び第2プレート10a、10bの間に配置されて第1及び第2プレート10a、10bを一体的に取付ける複数の接合部材11a乃至11fを更に備える。

接合部材11a乃至11fのそれぞれは、3mm厚さの平面状メタルシートの形状を有する。メタルシートは、第1プレート10aに面する又は接する第1長手方向縁部と、第2プレート10bに面する又は接する第2長手方向縁部と、を有する。各接合部材は、その第1縁部を突出させた平面状タブの形状を有する複数の突起12であって、第1プレート10aに形成されたスロット形状のそれぞれの開口13にそれぞれ受容される突起12と、その第2縁部を突出させた平面状タブの形状を有する複数の突起12であって、第2プレート10bに形成されたスロット形状のそれぞれの開口13にそれぞれ受容される突起12を備える。各突起12は、それぞれの開口13におけるリベット留め接合部を形成するように冷間成形される。各突起12は、その各開口13とともに、緊密で圧縮されたほぞ孔及びほぞ接合部を効果的に形成する。このようにして、接合部材11a乃至11fは、第1及び第2プレート10a、10bを一体的に接続し、特に後述するようにブラケットがこれを貫通するボルトアセンブリによって設置されて締結される前に、ブラケット2に強度及び剛性を与える役割を果たす。接合部材11a乃至11fのそれぞれは、第1及び第2プレート10a、10bに対して実質的に垂直に配設される。

接合部材11a乃至11fは、ブラケット2が目的通りに車両に設置された際に、図3及び4に示すように、接合部材の平面状本体が水平線に対してゼロではない角度を以て配設される。このような態様において、ブラケット2に水が蓄積することが最小限とされる。

ブラケット2は、外部装置1の一体フランジを貫通する第1の一群のボルトアセンブリ5による外部装置1のブラケット2への取付のために、第1及び第2プレート10a、10bのそれぞれに形成された第1の一群の孔又は開口4を有する。他の実施形態において、孔のパターンは異なっていてもよく、また、外部装置1は一体フランジを有さずに他の態様においてブラケット2に装着され得ることを理解されたい。ブラケットは、第2の一群のボルトアセンブリ7によるブラケット2の軸受カバープレート3への取付のために、第1及び第2プレート10a、10のそれぞれに形成された第2の一群の孔又は開口6も有する。同様に、他の実施形態において、孔のパターンは異なっていてもよく、また、ブラケット2は、車両の下面に、又は車両の下面への装着に適した部品又はシステムに他の態様において装着され得ることを理解されたい。

ブラケット2は、第1及び第2プレート10a、10bの間に配置された接合部材11a乃至11fの他に、複数の環状スペーサ15を更に備える。各環状スペーサ15は、外部装置1をブラケット2に装着するために第1及び第2プレートのそれぞれに形成された第1の一群の孔4のうちの各一対の孔4に、又はブラケット2を軸受カバープレート3に装着するために第1及び第2プレートのそれぞれに形成された第2の一群の孔6のうちの各一対の孔6に整列している。各一対の孔4、6及びそのそれぞれのスペーサ15は、ボルトとその中央を貫通するナットとを含むボルトアセンブリ5、7を有する。各ボルトアセンブリ5、7は、締結されて締め付けられた状態で保持され、第1及び第2プレート10a、10を互いに押し付ける役割を果たしつつ、外部装置1をブラケット2に、且つブラケット2を軸受カバープレート3に装着する。スペーサ15は締め付けられた状態で保持され、ボルトアセンブリ5、7により生成された圧縮荷重を直接的に伝達する。スペーサ15は、第1及び第2プレート10a、10bとともにボルトアセンブリ5、7により形成された接合部の剛性を高める役割を果たすとともに、ボルトのゆがみを防止するのに役立つ。

全てのボルトアセンブリ5、7が締結されて外部装置1がブラケット2に装着されるとともにブラケット2が軸受カバープレート3に装着されると、ブラケットはおよそ500Hzの共振周波数を有する。350Hzを超える共振周波数を有することで、ブラケットは、一般に、ブラケット2自体のみならずこれが装着された外部装置1にも疲労やダメージを与え得る共振を防ぐ。また、ブラケット2は、発電機/センサモジュールによる振動及び衝撃測定に対する干渉を防ぐ。

第1及び第2プレートに形成される開口に対して種々の異なる開口形状が可能である。図5に異なる可能な開口形状の例を示す。特に、スロット(D)が有利である。なぜならば、接合部が形成されると、耳部材料(lug material)が膨張して全方位のメタル間接触が形成されるからである。これは、摩擦グリップに頼るよりも荷重伝達においてより効率的である。荷重が一方向のみであると予測される場合、(C)等のより単純な形状が適切である。図示のスロット形状は、(A)を除いて、より優れた疲労性能のために丸みを付けた(アールを付けた)角部を有している。上述の実施形態における開口は、平坦な耳部タイプの突起を受容するように形成されたスロットの形状を有し、図5は代替可能なスロット形状を示す。しかしながら、特に、接合部材が平坦な耳部に代えて円形の突起を有する実施形態において、円形の孔も可能である。

同様に、接合部材から延出する突起に対して種々の異なる突起形状が可能である。ここでも、疲労に関する問題を最小とする応力軽減機構として丸みを付けた(アールを付けた)角部が望ましい。丸みのない突起が図6(A)に示され、応力を軽減する丸みが適用されたいくつかの選択肢が図6(B)乃至(D)に示される。好適なバージョンは(B)である。

ブラケット2は、複数の開口13を有する第1及び第2プレート10a、10bをレーザー切断又は水ジェット切断し、第1及び第2長手方向縁部から延在する複数の突起12を有する接合部材11a乃至11fをレーザー切断又は水ジェット切断し、接合部材11a乃至11fを第1及び第2プレート10a、10bの間に位置決めし、接合部材11a乃至11fの突起12を第1及び第2プレート10a、10bの開口13内に配設し、突起がそれぞれの開口13に配置された状態で突起12の端部を冷間成形して接合部材11a乃至11fと第1及び第2プレート10a、10bとの間に冷間成形によるリベット留め接合部を形成することにより製造される。接合部材11a乃至11fは、ブラケット2を一体的に保持する役割を果たすとともに、特にボルトアセンブリが挿入されて締結される前にブラケット2を外部装置1とともに車両の下面に設置するのに先立って必要な剛性を提供する。

上述の説明は、本発明を説明することを意図するものであって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者には、添付請求項の範囲において種々の変形例が可能であることが理解されるであろう。