JP2016060266A - Railway vehicle body structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シアプレートを用いて吹寄部の強度を高めた鉄道車両構体に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle structure in which the strength of a blowing part is increased using a shear plate.
鉄道車両構体として、例えば図13に示すように、側構体が構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わされたものがある。この種の鉄道車両構体は、そうした側構体の上部に屋根構体が、前後には妻構体がそれぞれ接合され、更にその下には台枠が接合して構成されている。図13に示す側構体100は、車端窓ブロック102と中間窓ブロック103の間、中間窓ブロック103と中間窓ブロック103の間に、それぞれ側入口ブロック104が接合されている。車端窓ブロック102や中間窓ブロック103は、例えば上下に分けられた上部外板と下部外板との接合によって側外板が形成され、その車体内側には強度を保つため骨部材などが接合されている。
As a railway vehicle structure, for example, as shown in FIG. 13, there is a structure in which a side structure is combined by joining parts such as a structure block. In this type of railway vehicle structure, a roof structure is joined to the upper part of such a side structure, a wife structure is joined to the front and rear, and a base frame is joined to the bottom structure. In the
ここで、車両の上下曲げ剛性を高めるためには、中間窓ブロックにおける吹寄部の板厚を増すことが効果的である。そのため、中間窓ブロック103において、せん断力のかかりやすい吹寄部にて、外板の板厚を増加させる代わりに、図14に示すように、補強部材としてシアプレート110が外板の裏面に張り合わされている。このシアプレート110は、窓開口部120の左右両側の吹寄部にそれぞれ配置されている。なお、図14では、窓開口部120の片側の吹寄部のみを示している。
Here, in order to increase the vertical bending rigidity of the vehicle, it is effective to increase the thickness of the blowing portion in the intermediate window block. Therefore, in the
そして、このようなシアプレート110の上から骨部材が接合されている。具体的には、横骨111がレーザ溶接等によって接合され、その両端部に縦骨112がレーザ溶接等によって接合されている。このような構造により、中間窓ブロック103における吹寄部の剛性が高められている。
A bone member is joined from above the
しかしながら、シアプレートを使用する従来の鉄道車両構体では、シアプレートを外板に重ねた上に骨部材を配置するため、車両重量が増加するとともに、部材の接合数が増加してしまい、作業工数が増加していた。
また、レーザ溶接を行う場合には、溶接線の数が増え、折れ線が多く生じる(折れることにより部材の重なり部分に隙間が生じる)可能性が高くなるため、作業上及び外観上において問題が生じるおそれがあった。
However, in the conventional railway vehicle structure using the shear plate, the bone member is arranged on the outer plate overlapped with the shear plate, so that the vehicle weight increases and the number of joined members increases, and the number of work steps is increased. Had increased.
In addition, when laser welding is performed, the number of weld lines increases, and there is a high possibility that a number of broken lines will be formed (a gap will occur in the overlapping portion of the members due to the bending), thus causing problems in work and appearance. There was a fear.
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる鉄道車両構体を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to simplify the structure, reduce the weight of the vehicle, and reduce the number of joined members while ensuring the strength of the blowing portion. An object is to provide a railway vehicle structure that can be used.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、開口部を備える外板と、前記開口部の周縁に補強部材として配置されるシアプレートと、前記外板の内側に配置される骨部材とを有し、前記シアプレート及び前記骨部材が前記外板に接合された鉄道車両構体において、前記シアプレートには、前記骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として、車内面側に突出して車両前後方向に延在する凸部がプレス加工により一体成形され、前記凸部は、車両上下方向に並列して複数本設けられており、前記シアプレートの両端部に、前記骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨が接合されていることを特徴とする。 One form of this invention made | formed in order to solve the said subject is the outer plate | board provided with an opening part, the shear plate arrange | positioned as a reinforcement member in the periphery of the said opening part, and the bone | frame arrange | positioned inside the said outer plate | board. In the railway vehicle structure in which the shear plate and the bone member are joined to the outer plate, the shear plate has a vehicle inner surface as a lateral bone disposed in the vehicle front-rear direction of the bone member. Convex portions projecting sideways and extending in the vehicle front-rear direction are integrally formed by pressing, and a plurality of the convex portions are provided in parallel in the vehicle vertical direction, and the bones are provided at both ends of the shear plate. Of the members, longitudinal bones arranged in the vehicle vertical direction are joined.
この鉄道車両構体では、シアプレートに横骨としての凸部が一体形成されているため、シアプレート上に横骨を接合する必要がない。そのため、部品点数を削減するとともに、部材の接合数を削減することができる。ここで、凸部の強度は、従来の横骨と比較すると少し低いが、凸部の本数を増やすことにより、吹寄部の強度を十分に確保することができる。なお、凸部はプレス加工で成形するため、簡単に凸部の本数を増やすことができ、凸部の本数を増やしても、部材の接合数が増加することはない。従って、シアプレート上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。 In this railway vehicle structure, since the convex portion as a lateral bone is integrally formed on the shear plate, it is not necessary to join the lateral bone on the shear plate. Therefore, the number of parts can be reduced and the number of joined members can be reduced. Here, although the intensity | strength of a convex part is a little low compared with the conventional horizontal bone, the intensity | strength of a blowing part can fully be ensured by increasing the number of a convex part. In addition, since a convex part is shape | molded by press work, the number of convex parts can be increased easily, and even if it increases the number of convex parts, the number of joining of a member does not increase. Therefore, it is possible to simplify the structure, reduce the weight of the vehicle, and reduce the number of members to be joined while securing the strength of the blowing portion by eliminating the need for the lateral bone arranged on the shear plate.
そして、上記した鉄道車両構体において、前記凸部は、その頂部が前記シアプレートの表面と平行となるように平坦に形成され、断面形状が台形であることが望ましい。 In the railway vehicle structure described above, it is preferable that the convex portion is formed flat so that the top portion thereof is parallel to the surface of the shear plate, and the cross-sectional shape is trapezoidal.
凸部をこのような形状に成形することにより、凸部自体の強度を高めることができる。また、縦骨を凸部に接合する場合には、接合長さ(接合面積)を大きくすることができるため、車両の強度をより高めることができる。 By forming the convex portion into such a shape, the strength of the convex portion itself can be increased. Moreover, when joining a vertical bone to a convex part, since joining length (joining area) can be enlarged, the intensity | strength of a vehicle can be raised more.
この場合には、複数の凸部のうち頂部が平坦に形成された凸部は、少なくとも最上段及び最下段に設けられていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the convex part with the top formed flat among the plurality of convex parts is provided at least in the uppermost and lowermost stages.
このようにすることにより、せん断力が最もかかりやすい部分(開口部の四隅付近)に配置される凸部の強度を高めることができる。そのため、車両の強度をより一層高めることができる。 By doing in this way, the intensity | strength of the convex part arrange | positioned in the part (near four corners of an opening part) where shear force is most easily applied can be raised. Therefore, the strength of the vehicle can be further increased.
上記した鉄道車両構体において、前記縦骨は、前記凸部の端部と交差して配置されていることが望ましい。 In the above-described railway vehicle structure, it is desirable that the vertical bone is disposed so as to intersect with an end of the convex portion.
このようにすることにより、縦骨と凸部とが交差する部分の剛性を高めることができる。そのため、面外変形に対する強度を増加させることができ、車両の外観性も向上する。 By doing in this way, the rigidity of the part which a vertical bone and a convex part cross | intersect can be improved. Therefore, the strength against out-of-plane deformation can be increased, and the appearance of the vehicle is also improved.
また、上記した鉄道車両項構体において、前記縦骨は、両側に張り出して連続するフランジ部を備えるハット形状をなし、前記フランジ部は、段違いに設けられており、前記フランジ部の一方が前記凸部の頂部に接合され、他方が前記シアプレートに接合されていることが望ましい。 Further, in the above-mentioned railway vehicle structure, the vertical bone has a hat shape including a flange portion that protrudes on both sides and is continuous, and the flange portion is provided in steps, and one of the flange portions is the convex. It is desirable to be joined to the top of the part and the other is joined to the shear plate.
このようにすることにより、縦骨と凸部とが交差する部分においても両者が確実に接合されるため、縦骨と凸部とが交差する部分の剛性をより高めることができる。そのため、面外変形に対する強度をより増加させることができ、車両の外観性も向上する。また、切り欠きを設けなくても、凸部と交差する縦骨のフランジ部も、凸部つまりシアプレートに確実に接合することができる。 By doing in this way, since both are reliably joined also in the part which a vertical bone and a convex part cross | intersect, the rigidity of the part which a vertical bone and a convex part cross | intersect can be improved more. Therefore, the strength against out-of-plane deformation can be further increased, and the appearance of the vehicle is also improved. Further, the flange portion of the vertical bone that intersects the convex portion can be reliably joined to the convex portion, that is, the shear plate, without providing a notch.
本発明に係る鉄道車両構体によれば、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。 According to the railway vehicle structure of the present invention, it is possible to simplify the structure, reduce the weight of the vehicle, and reduce the number of joined members while securing the strength of the blowing portion.
以下、本発明の係る鉄道車両構体の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態の鉄道車両構体は、図13に示す従来例と同様に、側構体が構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わされたものである。特に、シアプレートによって吹寄部の強度を高めている中間窓ブロックに特徴を有するものである。 Hereinafter, embodiments of a railway vehicle structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As in the conventional example shown in FIG. 13, the railcar structure of the present embodiment is a combination of side structures joined by joining parts such as structure blocks. In particular, it has a feature in the intermediate window block in which the strength of the blowing portion is increased by the shear plate.
そこで、中間窓ブロックについて、図1〜図5を参照しながら説明する。図1に示すように、中間窓ブロック3は、例えば上下に分けられた上部外板と下部外板との接合によって窓開口部20を備える外板11が形成され、その車体内側には剛性を保つために、シアプレート31や骨部材12,13などが接合されている。なお、図1は、中間窓ブロックを車内側から表した図である。
Therefore, the intermediate window block will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
中間窓ブロック3は、ステンレス製の外板11に対し、ステンレス製板材から形成された補強部材である横骨12と縦骨13、及びシアプレート31が接合されている。なお、以下の説明において、特定の横骨12又は縦骨13を他のものと区別する場合には、a,b…の符号を付して示す。横骨12及び縦骨13は、そのほとんどが断面コ字状に折り曲げられたハット形状をしたものである。
In the
窓開口部20の下方に位置する腰部では、横骨12が外板11に直接接合され、その横骨12の上には、窓開口部20の下に縦骨13aと、窓開口部20の左右の縦辺に沿って2本の縦骨13bと、中間窓ブロック3の両端部にそれぞれ縦骨13cが接合されている。また、窓開口部20の上方に位置する幕部では、外板11に対して横骨12が直接接合され、その上に縦骨13b,13c,13dが重ねられて接合されている。
At the waist located below the
そして、窓開口部20の左右(車両前後方向)に位置する吹寄部には、せん断力がかかりやすいため、補強部材としてシアプレート31が張り合わされて接合されている。このシアプレート31は、外板11と同様、ステンレス鋼板であって、窓開口部20の左右両側に設けられている。シアプレート31は、吹寄部全体に重なる大ききであって、特に窓開口部20の窓隅部R1〜R4の周りに沿うように突起部31aが上下に形成され、その窓隅部R1〜R4を補強する形状になっている。
And since the shearing force is likely to be applied to the blowing part located on the left and right (vehicle longitudinal direction) of the
シアプレート31は、図1及び図2に示すように、車内側に突出して車両前後方向に延在する凸部32を備えている。なお、図2は、シアプレートの概略構成を示す図である。凸部32は、プレス加工により一体成形され、車両上下方向に並列して複数本設けられている。本実施形態では、シアプレート31に、4本の凸部32が設けられている。この凸部32は、骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として機能するものである。つまり、シアプレート31では、横骨として機能する凸部32が一体形成されているため、従来のように、シアプレート31上に横骨を接合する必要がない。そのため、シアプレート31を用いることにより、部品点数を削減するとともに、部材の接合数を削減することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
凸部32は、図3に示すように、断面形状が台形をなしている。つまり、凸部32の頂部32tに、平坦面が形成されている。なお、図3は、凸部の断面形状を示す図である。本実施形態では、凸部32の高さHは、15mm程度である。そして、凸部32は、シアプレート31の一端部から他端部にかけて形成されており、凸部32の両端部は、それぞれ縦骨13b又は13cと交差している(図1参照)。これにより、縦骨13と凸部32とが交差する部分の剛性を高めることができるため、面外変形に対する強度を増加させることができ、車両の外観性を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, the
なお、シアプレート31に設けるすべての凸部32を、一度のプレス加工により形成してもよいし、金型をずらす、あるいは金型を変更して、1つ又は複数の凸部32ごとに、プレス加工を行って形成することもできる。後者のように1つ又は複数の凸部32ごとにプレス加工を行うことにより、凸部32の形状や形成間隔を自由に変えることができ、各種車両に対応することができる。本実施形態では、一度のプレス加工により凸部32を形成している。
In addition, you may form all the
ここで、凸部32自体の強度は、従来の横骨と比較すると少し低いが、凸部32の本数を増やすことにより、吹寄部の強度を十分に確保することができる。そして、凸部32はプレス加工で成形するため、簡単に凸部32の本数を増やすことができ、凸部32の本数を増やしても、部材の接合数が増加することはない。従って、シアプレート31上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
Here, although the intensity | strength of
また、本実施形態において、シアプレート31には、図2に示すように、窓開口部20の窓隅部R1〜R4を含む枠形状に沿って、端部が折り曲げられたヘリ曲部31bが形成されている。同様に、シアプレート31の上下端にもへり曲部31bが形成されている。これにより、シアプレート31自体の強度が高められているため、シアプレート31が配置されている吹寄部の剛性を一層高めることができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
さらに、窓開口部20の窓隅部R1〜R4に対して、シアプレート31では突起部31aを形成して補強している。そのため、高い応力が発生する窓開口部20の窓隅部R1〜R4においても、十分に強度を確保することができる。
Furthermore, with respect to the window corners R <b> 1 to R <b> 4 of the
このように、側構体に面積の大きい窓開口部20が形成された鉄道車両構体であっても、吹寄部に上記したシアプレート31を重ねて接合することにより、強度不足によって外板面へのシワが発生し易い吹寄部においても、車体剛性を向上させて面外変形に対する強度を増加させることができる。
As described above, even in a railway vehicle structure in which the
そして、吹寄部では、このようなシアプレート31を外板11に直接接合し、外板11に接合されたシアプレート31の両端部に、骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨13(13b、13c)を接合した構成になっている。なお、シアプレート31の外板11への溶接は、凸部32が形成されていない部分に対して車両前後方向にレーザを走らせて行われる。本実施形態では、10数箇所に(10数本の)レーザ溶接が行われてシアプレート31が外板11に接合されている。同様に、縦骨13の接合もレーザ溶接によって行われている。なお、縦骨のレーザ溶接を車両上下方向に行っても、シアプレート31が間にあるため、外板11の表面に縦方向の溶接痕は現れない。
In the blowing portion, such a
縦骨13bは、図1及び図4に示すように、両側に張り出して連続するフランジ部301,302と立体部303を備えるハット形状をなしている。なお、図4は、図1のA−A断面図である。縦骨13cも、基本的な構成は縦骨13bと同じである。そして、フランジ部301,302は、それぞれ段違いに設けられている。具体的には、フランジ部302がフランジ部301に対して、凸部32の高さH分だけずれて段違いに設けられている。そして、フランジ部302が凸部32の頂部32tに接合され、フランジ部301がシアプレート31に接合されている。つまり、縦骨13b,13cでは、フランジ部301がシアプレート31(の表面)に接合され、フランジ部302が凸部32の頂部32tに接合されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
このような縦骨13b,13cの構成により、図5に示すように、縦骨13b,13cと凸部32とが交差する部分において、凸部32の頂部32tと縦骨13b,13cのフランジ部302との接合長さを十分に確保することができる。なお、図5は、図4のB−B断面図である。
With such a configuration of the
これにより、縦骨13b,13cと凸部32とが確実に接合されるため、縦骨13b,13cと凸部32とが交差する部分の剛性をより高めることができる。そのため、面外変形に対する強度をより増加させることができ、車両の外観性も向上させることができる。また、縦骨13に切欠きを設けなくても、凸部32と交差する縦骨13b,13cのフランジ部302を、凸部32つまりシアプレート31に確実に接合することができる。
Thereby, since the
ここで、上記の実施形態では、凸部32は、断面形状が台形であるが、これに限られない。例えば、図6に示すように、断面形状が半円形のものであってもよいし、断面形状がサインカーブを描くもの(図10参照)であってもよい。
Here, in the above-described embodiment, the
このような断面形状の凸部132が形成されたシアプレート131は、凸部132以外の構成は、基本的にシアプレート31と同じである。そして、シアプレート131も、図7に示すように、外板11に直接接合され、外板11に接合されたシアプレート131の両端部に、縦骨13が接合される。このような構成でも、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
The configuration of the
このように凸部132として、断面形状が半円形やサインカーブを描くものを形成する場合には、図8に示すように、縦骨13e,13fに切欠き308を設けることが好ましい。具体的には、縦骨13eは、図9及び図10示すように、両側に張り出して連続するフランジ部305,306と立体部307を備えるハット形状をなしている。なお、縦骨13fも、基本的な構成は縦骨13eと同じである。そして、フランジ部306と立体部307に凸部132を跨ぐように切欠き308が形成されている。これにより、縦骨13e,13fと凸部132とが交差する部分にて、縦骨13e,13fが凸部132に干渉することなく、切欠き308が設けられていない箇所において、フランジ部306がシアプレート131(の表面)に当てられて接合されている。
Thus, when the
また、上記の実施形態では、シアプレート31に一体形成する凸部32は4本であるが、これに限られない。例えば、図11、図12に示すように、シアプレート231に形成する凸部232の本数を増やすこともできる。ここで、図11には、フランジ部に段差が設けられている縦骨を接合した例を示し、図12には、切欠きが形成された縦骨を接合した例を示している。なお、シアプレート231のその他の構成は、基本的にシアプレート31と同じである。
In the above embodiment, the four
このようにシアプレート231に形成する凸部232の本数を増やしても、プレス加工でシアプレート231に凸部232を形成するため、従来のように横骨の接合数が増加しないので、全体的な部材の接合数が増加することはない。従って、このようなシアプレート231であっても、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
Even if the number of
さらに、上記の実施形態では、凸部32はほぼ等間隔に形成されているが、必ずしも等間隔で凸部32を形成する必要はない。例えば、シアプレート31の上下端部では凸部32の形成間隔を狭める一方、シアプレート31の中央部では凸部32の形成間隔を拡げるようにしてもよい。これにより、せん断力が最もかかりやすい部分(窓開口部20の窓隅部R1〜R4付近)の強度を高めることができる。
Furthermore, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、凸部32の断面形状がすべて同一であるが、凸部の断面形状が異なっていてもよい。この場合には、シアプレートにおいて最上段及び最下段に配置される凸部は、断面形状が台形のものとすることが好ましい。断面形状が半円形やサインカーブのものよりも台形のものの方が強度は高いため、せん断力が最もかかりやすい部分(窓開口部20の窓隅部R1〜R4)の剛性を高めることができるからである。
Moreover, in said embodiment, although all the cross-sectional shapes of the
以上、詳細に説明したように実施形態に係る鉄道車両構体によれば、シアプレート31,131,231に横骨としての凸部32,132,232が一体形成されているため、シアプレート31,131,231上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
As described above in detail, according to the railway vehicle structure according to the embodiment, since the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施形態では、各箇所においてレーザ溶接による接合を示したが、各箇所の接合は必ずしもレーザ溶接に限られるものではなく、例えば、スポット溶接などにより接合することもできる。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. In the above-described embodiment, joining by laser welding is shown at each location, but joining at each location is not necessarily limited to laser welding, and for example, joining can be performed by spot welding or the like.
3 中間窓ブロック
11 外板
12 横骨
13(13a〜13f) 縦骨
20 窓開口部
31,131,231 シアプレート
31a 突起部
31b へり曲げ部
32,132,232 凸部
32t 頂部
301,302,305,306 フランジ部
303,307 立体部
308 切欠き
3
Claims (5)
前記シアプレートには、前記骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として、車内面側に突出して車両前後方向に延在する凸部がプレス加工により一体成形され、
前記凸部は、車両上下方向に並列して複数本設けられており、
前記シアプレートの両端部に、前記骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨が接合されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。 An outer plate having an opening, a shear plate disposed as a reinforcing member at a periphery of the opening, and a bone member disposed inside the outer plate, wherein the shear plate and the bone member are the outer In the railway vehicle structure joined to the board,
In the shear plate, as a lateral bone arranged in the vehicle front-rear direction among the bone members, a convex portion that protrudes toward the vehicle inner surface side and extends in the vehicle front-rear direction is integrally formed by pressing,
A plurality of the convex portions are provided in parallel in the vehicle vertical direction,
A railway vehicle structure in which longitudinal bones arranged in the vehicle vertical direction of the bone members are joined to both ends of the shear plate.
前記凸部は、その頂部が前記シアプレートの表面と平行となるように平坦に形成され、断面形状が台形である
ことを特徴とする鉄道車両構体。 In the railway vehicle structure according to claim 1,
The rail vehicle structure according to claim 1, wherein the convex portion is formed flat so that a top portion thereof is parallel to the surface of the shear plate and has a trapezoidal cross-sectional shape.
複数の凸部のうち頂部が平坦に形成された凸部は、少なくとも最上段及び最下段に設けられている
ことを特徴とする鉄道車両構体。 In the railway vehicle structure according to claim 2,
A railcar structure characterized in that a plurality of convex portions, of which the top portion is formed flat, are provided at least at the uppermost and lowermost levels.
前記縦骨は、前記凸部の端部と交差して配置されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。 In any one railcar structure as described in Claims 1-3,
The longitudinal vehicle is disposed so as to intersect with an end of the convex portion.
前記縦骨は、両側に張り出して連続するフランジ部を備えるハット形状をなし、
前記フランジ部は、段違いに設けられており、
前記フランジ部の一方が前記凸部の頂部に接合され、他方が前記シアプレートに接合されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。 In the railway vehicle structure according to claim 2 or claim 3,
The longitudinal bone has a hat shape with a flange portion that projects continuously on both sides,
The flange portion is provided in steps,
One of the flange parts is joined to the top part of the convex part, and the other is joined to the shear plate.
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