JP2008168732A - 車両構体 - Google Patents

Abstract

【課題】構体重量の増加を抑えながら、上下方向の荷重及び振動に対して必要な強度を有する車両構体を提供する。
【解決手段】側構体２が中空形材により構成されている鉄道車両構体２０の出入口６において、側構体２とフレーム７とをＬ型金具１０を介して結合する。Ｌ型金具１０は、車外側面板８と車内側面板９とを結合する板状の第１接合部１０ａと、当該第１接合部１０ａ車外側面板８よりの部分とフレーム７とを突合せ結合する第２接合部板１０ｂとからなる。第２接合部板１０ｂの板厚は車外側面板８の板厚より厚い。これにより、車外側面板８の板厚を厚くさせることなく、即ち構体重量を殆ど増加させることなく、上下方向の荷重に対して必要な強度を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両やモノレールカーなどの軌条車両を構成する車両構体に関し、特に、例えば、アルミニウム合金製の中空形材を接合して構成した車両構体に関する。

車両構体は、上面を構成する屋根構体と、側面を構成する２枚の側構体と、下面を構成する台枠と、長手方向の端面を構成する２枚の妻構体で構成される。

近年では、軌条車両の軽量化や製作性向上を主な目的として、屋根構体、側構体及び台枠にアルミニウム合金製の中空押出形材を、妻構体にアルミニウム合金製のリブ付き押出形材を使用するようになった。こうした軌条車両の車体構体は、例えば、特許文献１に示されている。

また、車両構体の側構体に設けた出入口は、側構体の中空形材に開口を設け、この開口に肉厚の出入口フレームを溶接し、補強して構成されている。こうした出入口の構造は、例えば、特許文献２に示されている。
特許第２６０４２２６号公報 特許第３７５１２３６号公報

軌条車両構体には人員が乗車することによる上下方向の静的な荷重、或いは軌条を走行する際にその走行に伴う上下方向の振動等に起因した動的な荷重が作用するので、軌条車両構体はこうした荷重に対して必要な強度を確保する必要がある。これらの荷重に起因して強度的に厳しい状態となる構造上の部位は、これらの荷重を全面的に支える２枚の側構体である。特に、乗客・乗員の乗り降りのために大きな開口が形成される側構体の出入口の周囲は、静的又は動的な変形が集中して生じるので、強度的に最も厳しい状態に晒される。このため、側構体の出入口の周囲は、強固なフレームによって構成されるのが一般的である。この強度的に厳しい状況になる技術的事情については、後に図３に基づいて再度説明する。

出入口フレームと側構体の結合は、側構体を構成する中空形材の面板を出入口フレーム側に延長し、出入口フレームに存在する座に載せ、その先端を突き合わせ溶接することにより行われる。その結果、強固な中空形材と出入口フレームに挟まれる面板には、上下方向の荷重によって変形が集中すると共に高い応力が発生する。また、これを防ぐため、中空形材の面板の板厚を全面的に厚くすると、構体質量の大幅な増加を引き起こす。

本発明の目的は、軌条車両構体の重量の増加を抑えながら、特に側構体の出入口の周囲において、上下方向の荷重に対して必要な強度を確保することができる車両構体を提供することにある。

上記目的を達成するため、車外側面板と車内側面板と当該両面板を結合する複数のリブとから成る中空形材で構成されおり、出入口が開口して形成されている側構体を備え、前記出入口の開口縁に沿って、前記中空形材の前記車外側面板と前記車内側面板とに出入口フレームを固定してなる車両構体において、前記車外側面板と前記車内側面板とは前記開口縁に沿って接合部材で溶接されており、前記接合部材は、前記車外側面板と前記車内側面板とを結合する第１接合部と、当該第１接合部の前記車外面板よりの部分と前記出入口フレームの車外側とを結合する第２接合部と、からなること、によって達成できる。

本発明によれば、側構体の車外側面板、車内側面板の板厚を増厚する必要がないので、構体重量の増加を抑えながら、上下方向の荷重に対して必要な強度を有する車両構体を提供することができる。

即ち、この車両構体によれば、中空形材の２枚の面板は第１接合部で結合されているので、上下方向の荷重に対して対抗でき、２枚の面板が薄くてもよくなり、側構体を軽量に構成することができる。

また、第２接合部の厚さを厚くすることにより、本部位における変形の集中と高い応力の発生を抑制することができる。

以下、図面を参照して、この発明による軌条車両構体の実施例１〜実施例３について説明する。

本発明の第１の実施例を図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示す実施例において、軌条車両構体２０は、上面を構成する屋根構体１、側面を構成する２枚の側構体２，２、下面を構成する台枠３、端面を構成する２枚の妻構体４，４で構成されている。

屋根構体１、側構体２，２、台枠３及び妻構体４，４は、それぞれ、複数の押出形材を接合（溶接、又は摩擦攪拌接合）して構成されている。

屋根構体１、側構体２，２及び台枠３を構成する押出形材は、アルミニウム合金製の中空形材であり、当該中空形材の押出方向は鉄道車両構体２０の長手方向とされている。妻構体４，４を構成する押出形材はアルミニウム合金製のリブ付きシングル形材であり、当該シングル形材の押出方向は鉄道車両構体２０の上下方向とされている。

軌条車両構体２０の上下方向の荷重に対する変形状態を図３により説明する。図３は、軌条車両構体の側面図である。軌条車両構体２０は、枕梁１７，１７の前後方向（軌条車両構体の長手方向）中心で走行装置に支持されている。軌条車両構体２０には、軌条車両構体２０に加えて電気機器等の艤装部材や人員乗車による軌条車両構体２０の上下方向の荷重が負荷される。この上下方向の荷重により、軌条車両構体２０は、枕梁１７，１７間において、下方向を凸にした形で変形する。特に、乗客・乗員の乗り降り用の大きな開口を有する出入口６，６においては、集中してこの変形が生じる。このため、出入口６，６の周りには、強固な出入口フレーム（以下、「フレーム」と略す）７，７が設置・固定されている。

図２に示すように、側構体２は車外側面板８と車内側面板９との２枚の面板と該２つの面板８，９を結合する複数のリブ１６とから成る中空形材で構成されており、側構体２には更に出入口６が開口して設けられている。出入口６の開口縁に沿って配置されたフレーム７は、従来では、側構体２に対して中空形材の車外側面板８と車内側面板９とに溶接又は摩擦攪拌接合によって直接に接合されていたものである。本発明による軌条車両構体２０では、側構体２とフレーム７とは、Ｌ型金具１０を介して結合されている。本実施例では、Ｌ型金具１０は、全体として図２に示すように開口縁に直交する断面においてＬ型を呈する部材である。Ｌ型金具１０は、側構体２の出入口６側の端面において、側構体２の車内側面板９と車外側面板８とを接合する板状の第１接合部１０ａと、第１接合部１０ａから一体的に連続しており、車外側面板８側でフレーム７側に突出して形成された板状の第２接合部１０ｂとから成る。第２接合部１０ｂの厚さは、車外側面板８の厚さよりも厚く形成されている。

第１接合部１０ａは、車外側面板８、車内側面板９にそれぞれ溶接部分１１，１２として示すように突き合わせ溶接されている。第２接合部１０ｂは、フレーム７に対して、溶接部分１３として示されているように突き合わせ接合されている。車外側面板８と車内側面板９とは第１接合部１０ａで連結されているので、側構体２の縁部において車外側面板８と車内側面板９との間の距離は変わらず互いに拘束しあっており、出入口６の開口周囲で作用する上下方向の静的又は動的な荷重に対して、車外側面板８と車内側面板９の面外方向の変形を抑制することができる。厚板の第２接合部１０ｂは、出入口フレーム７と車外側面板８とを溶接によって強固に結合しているので、出入口の周囲において必要な強度を確保することができる。

Ｌ型金具１０の第１接合部１０ａは、出入口６の垂直開口縁に沿って縦方向に配置されている。第１接合部１０ａは、出入口６の上下開口縁に沿って水平方向にも連続して配置されてもよい。

一方、フレーム７と側構体２の車内側面板９とは、フレーム７の延長部７ｅが車内側面板９に対して車内側で重なる態様で配置されており、溶接部分１４で示すように、隅肉接合によって結合されている。

Ｌ型金具１０の第２接合部１０ｂの板厚（図２において、上下方向寸法をいう。）、即ち溶接部分１３による突き合わせ接合の接合深さは、側構体２の車外側面板８の板厚（図２において、上下方向寸法をいう。）より大きい。こうした板厚関係により、面板に発生する局部的な曲げ変形を抑制できる。これにより、側構体２の車外側面板８の板厚を増すことなく、即ち構体重量を殆ど増加させることなく、上下方向の静的或いは動的な荷重に対して必要な強度を確保することができる。

Ｌ型金具１０及び突き合わせ接合の溶接部分１１，１３の外表面は、側構体２の車外側面板８の外表面及びフレーム７の外表面と同一面に存在する。具体的には、突き合わせ接合の溶接部分１１，１３の外表面を機械加工することにより、側構体２の車外側面板８、フレーム７及びＬ型金具１０の外表面は面一、即ち、同一面内にある。

かかる構成においては、側構体２の車外側面板８をフレーム７側に延長する必要がなく、側構体２の縁部において車外側面板８と車内側面板９とは第１接合部１０ａによる連結によって互いに拘束しあっており、出入口６の開口周囲で作用する上下方向の荷重に対して、車外側面板８と車内側面板９の面外方向の変形を抑制することができる。また、厚板の第２接合部１０ｂは、出入口フレーム７と車外側面板８とを溶接によって強固に結合しているので、出入口の周囲において必要な強度を確保することができる。これにより、側構体２の車外側面板８の板厚を増すことなく、即ち、構体質量を殆ど増加させることなく、上下方向の静的な荷重或いは振動等による動的な荷重に対して必要な強度を確保することができる。

また、側構体２の車外側面板８、フレーム７、Ｌ型金具１０及び突き合わせ接合の溶接部分１１，１３の外表面が同一面にあるため、側構体２の外表面に凹凸を発生させることなく、優れた意匠性を提供できる。更に、これにより、側構体２の外表面の凹凸による車外騒音の発生を防止することができる。

また、フレーム７は押出し形材（図２の上下方向に押出した形材）、又は切削によって形成されており、図１において、フレーム７の垂直部７ａ，７ｂと水平部７ｃとの角部を溶接して一体に構成することができる。この溶接線は角部に対して斜めにある。或いは、垂直部７ａ，７ｂと水平部７ｃとの角部は、第３の角部の形状をした切削部品を配置し、垂直部７ａ，７ｂ、水平部７ｃに溶接によって結合する。

なお、図１において、出入口６の下端にもフレーム７の水平部７ｄがあるように図示しているが、フレームの下端を台枠３の側梁に溶接すれば、フレーム７の下端水平部は不要にできる。

本発明の第２の実施例を図４に基づいて説明する。

第２の実施例は、図２の実施例のＬ型金具１０を、それぞれ別体である２つの部材としての、第１接合部１０Ａと第２接合部１０Ｂで構成したものである。図４の実施例では、第１接合部１０Ａ及び第２接合部１０Ｂが板状であり、図２のように、削り出し加工品、又は押出し形材品でＬ型金具１０を構成する必要がないので、材料費を低減し加工費を低減することができる。第１接合部１０Ａと第２接合部１０Ｂとは、溶接部分１５で示すように、突き合わせ溶接されており、図示のように開口縁と直交する断面でＬ型に連結されている。なお、板１０Ｂは板１０Ａに溶接しているが、面板８に溶接してもよい。

本発明の第３の実施例を図５に基づいて説明する。

第３の実施例は、第２の実施例における第２接合部１０Ｂをフレーム７と一体に構成したものである。即ち、第２接合部は、フレーム７から側構体２側に向かって突出する突出部７Ｂとして設けたものである。第１接合部１０Ａと第２接合部７Ｂとは、溶接部分１５によって溶接されて、開口縁と直交する断面で見てＬ型に連結されている。第３の実施例によれば、図２に示した第１の実施例に比べて、Ｌ型金具を容易に構成し、第２接合部７Ｂの接合作業を低減することができる。

なお、前記各実施例では、板部材の接合を溶接で説明したが、溶接に変えて摩擦攪拌接合とすることができる。また、接合とは、溶接又は摩擦攪拌接合をいう。

本発明の一実施例の軌条車両構体の斜視図。 図１のII−II断面図。 軌条車両構体の上下方向の荷重に対する変形図。 本発明の他の実施例の図２相当図。 本発明の他の実施例の図２相当図。

符号の説明

１：屋根構体 ２：側構体
３：台枠 ４：妻構体
６：出入口 ７：出入口フレーム
７Ｂ：突出部 ７ａ，７ｂ：垂直部
７ｃ，７ｄ：水平部 ７ｅ：延長部
８：車外側面板 ９：車内側面板
１０：Ｌ型金具
１０ａ，１０Ａ：第１接合部 １０ｂ，１０Ｂ，７Ｂ：第２接合部
１１，１２，１３，１４，１５：溶接部分
１６：リブ １７：枕梁
２０：軌条車両構体

Claims (5)

1. 車外側面板と車内側面板と当該両面板を結合する複数のリブとから成る中空形材で構成されおり、出入口が開口して形成されている側構体を備え、前記出入口の開口縁に沿って、前記中空形材の前記車外側面板と前記車内側面板とに出入口フレームを固定してなる車両構体において、
   前記車外側面板と前記車内側面板とは前記開口縁に沿って接合部材で溶接されており、
   前記接合部材は、前記車外側面板と前記車内側面板とを結合する第１接合部と、当該第１接合部の前記車外面板よりの部分と前記出入口フレームの車外側とを結合する第２接合部と、からなること、
   を特徴とする車両構体。
2. 請求項１記載の車両構体において、
   前記接合部材の前記第１接合部と前記第２接合部とは、一体成形されており且つ前記開口縁と直交する断面で全体がＬ型をなしていること、
   を特徴とする車両構体。
3. 請求項１記載の車両構体において、
   前記接合部材の前記第１接合部と前記第２接合部とは、それぞれ別体に構成されており且つ前記開口縁と直交する断面で溶接によってＬ型に連結されていること、
   を特徴とする車両構体。
4. 請求項１記載の車両構体において、
   前記接合部材の前記第１接合部と前記第２接合部とは、それぞれ別体に構成されており且つ前記第２接合部は前記出入口フレームから前記側構体に向けて突出した前記出入口フレームと一体の部材であり、
   前記第１接合部と前記第２接合部とは、前記開口縁と直交する断面で溶接によってＬ型に連結されていること、
   を特徴とする車両構体。
5. 請求項１記載の車両構体において、
   前記第２接合部の厚さは前記車外側面板の厚さよりも厚いこと、
   を特徴とする車両構体。

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