JP2675183B2

JP2675183B2 - 車体

Info

Publication number: JP2675183B2
Application number: JP2221327A
Authority: JP
Inventors: 通文武市; 澄生奥野; 守成服部; 剛直奥本; 守大原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH04103460A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車体に係り、特に高速で走行するものに好
適な鉄道車両車体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の鉄道車両車体は、一般的に鉄系材料或いは軽合
金製例えばアルミニウム材等を用いて構成されていた。
鉄系材料によって構成される車体は、外板および骨部材
の薄肉化を図ることによって軽量化しているが、強度お
よび剛性を確保しなければならず軽量化にも限界があっ
た。一方、軽合金製材料によって構成される車体は、外
板と骨部材を一体に押出形材により形成し、部品点数の
削減および軽量化を図っている。しかし、押出形材につ
いても外板部分に相当する板厚を薄くするには限界があ
り、十分な軽量化が図れないとともにそれ自身の剛性が
低下するため車体全体の強度および剛性を確保する点に
おいて十分ではなかった。

このような状況に鑑みて、近年鉄道車両車体に軽合金
製のハニカム構造体すなわちアルミハニカム材を用いた
ものが知られている。このアルミハニカム材を用いた構
造として関連するものには、例えば実開昭54−183007
号，実開昭60−179569号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において用いられているアルミハニカム
材は、表材および芯材を合成樹脂製接着剤によって接合
される構造となっており、十分な強度信頼性が得られな
いとともに経年変化による強度低下が懸念されるという
問題があった。また、前記アルミハニカム材は、表材と
芯材を単に接着したのみの構造となっており、その端面
は開口したままの形状となっているため、他の強度部材
への接合をリベット或いはボルトおよびナットとによっ
て行なわなればならなかった。強度部材との接合部分の
強度向上および接合に伴う工数の低減について十分な配
慮がなされていなかった。

ところで、鉄道車両が高速でトンネル内を走行する場
合、車外の圧力が急激に変化することが知られている。
特に、トンネル内で車両同士が擦れ違う場合に、前記圧
力変動は大きく、かつ、最大となる。このように高速で
走行する鉄道車両の車体には圧力荷重が作用するととも
に乗客および各種機器の荷重も作用するため、強度およ
び剛性向上を図る必要がある。

本発明の目的とするところは、軽量でしかも耐圧性の
優れた車体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、２枚の表材と、該２枚の表材の間に配置した芯材と、
該２枚の表材の間において該表材の外周部に配置した第
１の結合用部材と、からなり、前記２枚の表材に、前記
芯材および前記第１の結合用部材をろう付けして積層材
を構成しており、複数の前記積層材の前記第１の結合用部材同士を溶接
して構成した車体において、前記積層材は、前記２枚の表材の間において前記芯材
の間に配置され、前記２枚の表材にろう付けした第２の
結合用部材を備え、前記車体の車内側の前記表材を介して前記第２の結合
用部材に骨部材を溶接していること、を特徴とする。

〔作用〕

積層材の表材を介して内蔵した第２の結合部材に骨部
材（例えば、側構体の場合は側柱、屋根構体の場合は垂
木をいう。）を溶接しているので、表材のみに溶接する
場合に比べて車体を高強度にできるものである。このた
め、軽量で耐圧性の優れた車体を提供できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第８図により
説明する。同図において、１は鉄道車両の車体であり、
側構体2,台枠3,屋根構体４および妻構体５から構成され
ている。６は前記台枠３を構成する側はりで、該台枠３
の車体幅方向両側位置に車体長手方向に引通して配置さ
れている。７は前記側はり６の間に車体幅方向に引通し
て配置された横はりであり、その端部は前記側はり６の
側面6aに接合されている。該横はり７は前記側はり６の
間に、車体長手方向について所定のピッチでそれぞれ平
行に配置されている。８は前記複数の横はり７の上に設
置される床板で、複数の軽合金製押出形材によって構成
され、室内側には一体成形のリブが形成されている。ま
た、前記床板８は車体幅方向断面が車外側すなわち下方
へ凸の曲面に形成されている。９は側構体２を構成する
側柱である。11は軒桁であり、12は車体の上隅すなわち
肩部を形成する幕板であり、該軒桁11および幕板12は軽
合金製押出形材として一体に形成されている。また、前
記軒桁11および幕板12は車体長手方向に引通して配置さ
れる。前記側柱９はその上端部分が車体幅方向中央側へ
湾曲した構造となっており、かつ、該上端部は前記軒桁
11に接合される。側柱９の外表面には、上方に前記幕板
12が接合され、かつ、下方に後述する外板部材13aが接
合される。該側構体２を構成する外板部材13aには側窓
部17に相当する開口部が形成されており、該側窓部17の
周囲には窓ガラス受18が設置されている。10は前記屋根
構体４を構成する垂木であって、車体幅方向に引通して
配置され、その外表面には後述する外板部材13bが接合
される。また、前記垂木10は車体長手方向について所定
のピッチで平行に配置されている。

前記外板部材13a,13bは、基本的に表材14および15と
その間に配置される芯材16および結合用部材をろう付け
して一体とした積層材から構成している。複数の積層材
を溶接して１つの外板13a,13bとしている。前記結合用
部材の構造および位置は該外板部材が用いられる位置或
いは他の強度部材（例えば、側はり、軒桁、隣接する積
層材、骨部材）との接合関係によって異なっている。

以下、詳細に説明する。まず、外板部材13aの側柱
（骨部材）９が接合される部分に用いられる第２の結合
用部材19は、その断面形状が矩形（すなわち、角パイプ
である）となっており、芯材16と同様な高さ寸法となっ
ている。また、該結合部材19は側柱９の幅寸法に対応し
た間隔で外板部材内に配置されており、その表面は完全
に表材14および15によって覆われ、かつ、各結合用部材
19の間およびその両側には芯材16が配置されている。前
記表材14および15と各芯材16および結合用部材19はそれ
ぞれろう付によって接合され、かつ、該各芯材と結合用
部材19もろう付によってそれぞれ接合されている。この
ように構成された外板部材13aに対して側柱９はその両
側フランジ部を各結合用部材19の設置位置に対応させて
配置し、各フランジ部先端を溶接部20を形成することに
よって接合する。該溶接部20は、側柱9,表材14および結
合用部材19をそれぞれ溶け込ませるようにして形成され
る。

以上のように、積層材の表材14を介して内蔵した第２
の結合部材19,19に骨部材の側柱９を溶接しているの
で、表材14のみに溶接する場合に比べて車体を高強度に
できるものである。このため、軽量で耐圧性の優れた車
体を提供できる。また、第２の結合用部材は角パイプで
あるので、軽量で、かつ、表材14,15等との接合、骨部
材との接合用を容易に行うことができるものである。

次に、外板部材13bの骨部材としての垂木10が接合さ
れる部分の構造について第４図によって説明する。該外
板部材13bも前記外板部材13aと同様に内部に第２の結合
用部材19を配置した構造となっている。ただし、この結
合用部材19はその幅寸法が垂木10の接合部分のフランジ
の幅寸法よりも若干長くなっている。また、前記結合用
部材19の配置は垂木10の設置位置に対応している。外板
部材13bにおいても表材14および15,芯材16,結合用部材1
9はそれぞれろう付によって接合されている。このよう
に構成された外板部材13bに対して垂木10は溶接部20を
形成することによって接合される。該溶接部20は、垂木
10,表材15および結合部材19をそれぞれ溶け込ませるよ
うにして形成される。

次に、外板部材13aの側窓部17の構造について第５図
により説明する。第１の結合用部材21は前記結合用部材
19と同様に矩形断面に形成されており、かつ、車体外表
面に相当する位置から開口部中心に向かって伸びる前記
窓ガラス受18に相当するフランジ部が一体に形成されて
いる。該結合用部材21の表材14および15が接合される部
分には、該各表材の板厚に対応した深さを有する段差部
21bが形成されている。該段差部21bに各表材14および15
は接合される。したがって、結合用部材21の外表面は素
材14を接合した状態で窓ガラス受18の外表面も含めて平
滑になるように構成されている。前記表材14および15,
芯材16,結合用部材21はろう付によって相互に接合され
ている。特に、結合用部材21のウェブ21aは芯材16に荷
重を伝達可能に接合されている。

ところで、前記結合用部材21の各段差部21bは、その
深さを表材14或いは15の板厚寸法よりも浅くしておけ
ば、前記各構成部材をろう付する際に複数枚の外板部材
を重ねて圧着する場合に有利である。すなわち、各外板
部材において表材同士で圧着荷重を伝達することがで
き、複数の外板部材を一度に形成することができる。

次に、外板部材同士を接合する部分の構造について第
６図によって説明する。外板部材13aを構成する第１の
結合用部材22は、断面がコ状をなしており、その開口部
が積層材の外縁方向に開口している。前記コ状の平行な
２つの片は表材14,15に接している。表材14および15,芯
材16,結合用部材22は相互にろう付によって接合されて
いる。また、前記結合用部材22のウェブも芯材16に接合
されている。このように構成された外板部材13aは、そ
れぞれの外周部分の結合用部材22の端面を突合せた状態
で溶接部20を形成することにより接合される。該溶接部
20は表材14或いは15と結合用部材22を溶け込ませるよう
にして形成される。

なお、前記説明は外板部材13aについて延べたが、こ
の構造は屋根構体或いは妻構体を構成する外板部材にも
同様に適用することができる。

次に、外板部材13aと台枠３を構成する側はり６との
接合部の構造について第７図により説明する。外板部材
13aの側はり６への接合端部には、車体長手方向に引通
して第１の結合用部材23が接合されている。該結合用部
材23は、表材14および15,芯材16が接合される部分が前
記第５図に示した結合用部材21と同様に矩形断面に構成
されており、また、表材14および15が接合される部分に
は段差部が形成されている。前記結合用部材23の下方に
は、側はり６の上部に対応させてフランジ部23aおよび2
3bが形成されている。この結合用部材23の矩形断面部分
に表材14,15および芯材16をろう付によって接合する。
表材14,15は矩形断面部分の段差部にそれぞれ対応さ
せ、かつ、芯材16はウェブに対応させてそれぞれ結合さ
れる。このようにして構成された外板部材13aは、側は
り６の上端部に結合用部材23のフランジ部23a,23bをそ
れぞれ溶接部20を形成することにより、該側はり６に接
合される。

次に、外板部材13bと軒桁11との接合部の構造につい
て第８図により説明する。外板部材13bの軒桁11への接
合端部には、車体長手方向に引通して第１の結合用部材
24が接合されている。該結合用部材24は表材14,15およ
び芯材16が接合される部分が矩形断面に形成され、ま
た、該矩形断面部分には表材14および15を接合する段差
部が形成されている。前記矩形断面部の軒桁11への接合
部分には、各先端部が軒桁11の各フランジ部11b,11cに
重ね合わせることができるような間隔を有してフランジ
部24a,24bが形成されている。この結合用部材24の矩形
断面部に表材14,15および芯材16をろう付によって接合
する。表材14,15は矩形断面部分の段差部にそれぞれ対
応させ、かつ、芯材16はウェブに対応させてそれぞれ接
合される。このようにして形成された外板部材13bは、
軒桁11のフランジ部11a,11bに結合用部材24のフランジ
部24a,24bの各先端部分を重ね合わせ溶接部20を形成す
ることにより、該軒桁11に接合される。なお、前記軒桁
11は、前記フランジ部11b,11cとこれらをつなぐウェブ1
1aから構成されており、かつ、その断面は外板部材13b
を接合する部分が開口したコ字形に形成されている。ま
た、該軒桁11は前述のように幕板12と一体に押出形材に
よって構成されている。

このような構成によれば、各外板部材13a,13bは軽合
金製の表材14,15,芯材16および結合用部材19,21,22,23,
24によって構成されているため、従来の軽合金製外板と
骨組の組合せ或いは骨部材と外板を一体に形成した押出
形材よりも、同一の強度，剛性を有する場合それ自体の
軽量化が図れる。また、前記各外板部材13a,13bは、表
材14,15と芯材16および各結合部材19,21,22,23,24の間
だけでなく、芯材16と各結合部材19,21,22,23,24のウェ
ブをろう付によって接合しているため、該各結合用部材
19,21,22,23,24から表材14,15或いは芯材16への荷重の
伝達が、局部的に集中することなく円滑に行なわれ、こ
れらの接合部分の強度を向上させることができる。した
がって、これらの外板部材13a或いは13bを他の強度部材
すなわち側柱9,垂木10,側はり６および軒桁11に接合し
た場合、該各強度部材から各外板部材13a或いは13bへの
各種荷重の伝達が円滑に行なえる。このことにより、車
体１全体の強度および剛性を向上させることができる。
また、前記荷重伝達の円滑化は、車両のトンネル内走行
中に生じる車外圧力変動に対して特に有効であり、この
ことによって車体１の耐圧性を向上させることができ
る。

次に、前記外板部材13a或いは13bを構成する結合用部
材19,21,22,23,24は、それ自体が矩形断面部を有してい
るため、面外曲げ剛性が高く、車体１の耐圧性の向上に
有効である。また、結合用部材22にしてもコ字形断面に
形成されているため、他の外板部材に接合した際に矩形
断面となるため、前記各結合用部材と同様な効果を達成
することができる。さらに、結合用部材23,24について
は、車体１のうちでも大きな荷重が作用する側はり６或
いは軒桁11との接合部に設置されるため、所定の間隔を
もってフランジ部23a,23b或いは24a,24bを形成し、側は
り６或いは軒桁11との接合によって垂直寸法が長い箱形
断面部を構成することができる。したがって、側はり６
或いは軒桁11の部分に置ける強度を向上させることがで
き、車体１全体の強度および剛性を向上させることがで
きる。

ところで、前記実施例の説明においては、側構体およ
び屋根構体に用いられる外板部材について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、前記外板部材
を妻構体に用いても同様の効果を達成することができ
る。また、車体の側構体或いは屋根構体或いは妻構体の
みに用いても同様の効果を達成することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、軽量でしかも耐圧性の優れた車体を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鉄道車両車体の一実施例を示す車
端部を断面とした斜視図、第２図は第１図の鉄道車両車
体全体を示す斜視図、第３図は第２図のＡ−Ａ部断面
図、第４図は第２図のＢ−Ｂ部断面図、第５図は第２図
のＣ−Ｃ部断面図、第６図は第１図に示した車体で外板
部材同士を接合する部分を示した断面図、第７図は第１
図のＤ部の拡大断面図、第８図は第１図のＥ部の拡大断
面図である。１……車体、２……側構体、３……台枠、４……屋根構
体、５……妻構体、６……側はり、９……側柱、10……
垂木、11……軒桁、13a,13b……外板部材、14,15……表
材、16……芯材、19,21,22,23,24……結合用部材、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥本剛直山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者大原守山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献実開平１−102318（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−68825（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−179569（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の表材と、該２枚の表材の間に配置し
た芯材と、該２枚の表材の間において該表材の外周部に
配置した第１の結合用部材とからなり、前記２枚の表材
に、前記芯材および前記第１の結合用部材をろう付けし
て積層材を構成しており、複数の前記積層材の前記第１の結合用部材同士を溶接し
て構成した車体において、前記積層材は、前記２枚の表材の間において前記芯材の
間に配置され、前記２枚の表材にろう付けした第２の結
合用部材を備え、前記車体の車内側の前記表材を介して前記第２の結合用
部材に骨部材を溶接していること、を特徴とする車体。
【請求項２】請求項１において、前記第２の結合用部材
は角パイプであること、を特徴とする車体。
【請求項３】請求項１において、前記第２の結合部材は
前記芯材にろう付けしていること、を特徴とする車体。
【請求項４】請求項１において、前記積層材によって側
構体を構成しており、前記骨部材は側柱であること、を
特徴とする車体。
【請求項５】請求項１において、前記積層材によって屋
根構体を構成しており、前記骨部材は垂木柱であるこ
と、を特徴とする車体。