JP3811048B2 - 鉄道車両用のダブルスキン型材 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、表板と裏板とを垂直リブで連結した鉄道車両用のダブルスキン型材に関するものであり、その断面構造を単純化して成形金型の製造、ダブルスキン型材の押出成形を容易にして、その製造コストを低減することができ、また、当該ダブルスキン型材を横切って配置される他の部材の組付作業を簡単、容易にすることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の屋根板、壁板あるいは台枠に設けられる横梁や縦梁などに、アルミ材などの軽金属製のダブルスキン型材が用いられる。このものは、押出成形による一体成形の中空パネルあるいは中空型材であり、軽量で、必要な強度、剛性を確保できるものとして多用されている。このような屋根板、壁板に設けられるダブルスキン型材や台枠に設けられるダブルスキン型材は、図１あるいは図２に示すような形状、構造を有し、表板１、裏板２を連結するリブを、交互に反対方向に傾斜した傾斜リブ３とすることで、図１あるいは図２におけるＡ方向の曲げモーメントに対するダブルスキン型材の強度、剛性を強くしている。
【０００３】
他方、鉄道車両の屋根板、壁板には、内装板や種々の機器、ハンガー、ブラケットなどが取付けられ、また、台枠には、電動モータやブレーキなどの種々の機器が取付けられるが、これらのダブルスキン型材への取付けを簡単、容易にするために、表板１の外面にカーテンレール状の突起溝部４を傾斜リブ３の長手方向と平行に設けている。このような従来のダブルスキン型材については、次のような問題がある。
（１）リブが傾斜リブであるので、ダブルスキン型材の中空部の厚さｔに比して長く、上記厚さは、１．５ｍｍ〜２．５ｍｍと比較的薄いために、これの押出成形時の金型とダブルスキン型材との摩擦抵抗が大きく、このために押出成形されたダブルスキン型材の平面度、寸法精度が低い。
（２）押出成形のための成形金型の形状が単純でないので、その加工、製造が容易でなく、その製作コストが高い。
（３）表板１の外面にカーテンレール状の突起溝部４があるので、型材の押出成形時にダブルスキン型材にかかる摩擦抵抗、この摩擦抵抗によるダブルスキン型材の内部歪みが、中空パネル部Ｐの中心線Ｓに対して対称でなく（カーテンレール状の突起溝部４と金型との摩擦抵抗、及び成形時の摩擦抵抗による突起溝部４の内部歪みによる、内部歪みのパネル全体のアンバランス）、このために、突起溝部４の長手方向の変形が大きい。
（４）表板１の外面に突起溝部４があるために、このダブルスキン型材の積み上げ、取扱いが不便である。
（５）突起溝部４と交差する方向の梁、あるいは配管などへの対応のために突起溝部４を部分的に切除しなければならないので、その切除位置、切除幅の割出作業、切除作業が面倒である。
（６）突起溝部４が部分的に切除されると、この部分の強度、剛性が低下するので、実装された状態でのダブルスキン型材の変形、歪みがこの部分に集中することになる。
【０００４】
【解決しようとする課題】
この発明は、上記従来のダブルスキン型材の上記問題の全てを解消できるように、カーテンレール状の突起溝部がなくてカーテンレール状の溝部を備えたダブルスキン型材の構造を工夫することをその課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するために講じた手段】
上記課題を解決するために講じた手段は、表板と裏板とを傾斜リブで連結した鉄道車両のダブルスキン型材を前提として、次の（イ）〜（ハ）によって構成されるものである。
（イ）表板と裏板とを連結した上記リブを表板、裏板に対して垂直な垂直リブとしたこと、
（ロ）２つの垂直リブを近接させて対にし、この対の垂直リブを所定の間隔で配置したこと、
（ハ）近接して設けた上記対の垂直リブの表板近傍を表板と平行な繋ぎ部で連結し、上記一対の垂直リブと平行にスロットを上記表板に設けてカーテンレール状溝部を形成したこと。
【０００６】
【作用】
ダブルスキン型材のリブを表板、裏板に対して垂直な垂直リブとし、２つの垂直リブを近接させて対にし、この対の垂直リブを所定の間隔で配置したので、これらのリブが互いに平行で、表板、裏板とリブとの間の中空部の断面形状が平行四辺形となるから、このダブルスキン型材を押出成形する金型の形状が単純であり、この金型の製造コストは従来の場合に比して廉価になる。
また、リブが表板、裏板に対して垂直な垂直ウエブであるので、傾斜リブを備えた従来のもののようにリブと表板あるいは裏板とが鋭角的に連結された部分はなく、全て直角であり、また、垂直リブの長さは傾斜リブに比して短いので、押出成形時の成形金型と上記リブとの間の摩擦抵抗がそれだけ低減される。
したがって、上記摩擦抵抗が低減された分だけダブルスキン型材の押出成形が容易になり、また、金型との摩擦抵抗によるダブルスキン型材の内部歪みが低減され、当該内部歪みによるダブルスキン型材の変形を低減することができる。
さらに、一対の垂直リブを近接して設け、当該一対の垂直リブの表板近傍を表板と平行な繋ぎ部で連結し、表板に上記一対の垂直リブと平行にスロットを設けてカーテンレール状溝部を形成したので、ダブルスキン型材の表面には従来のもののように突起溝部はないから、通常の中空パネル、あるいは中空型材と同様に積み重ねられ、またその取扱いに不便はない。
また、ダブルスキン型材の表面には突起溝部がないから、カーテンレール状溝に交差する方向の梁、配管などのために、これを部分的に切除するなどの加工を加える必要はない。
また、カーテンレール状溝が表板の内側にあり、そのためにダブルスキン型材の断面形状は、中空パネル部Ｐの中心線Ｓ（図１参照）に対して対称ではないから、ダブルスキン型材の押出成形に伴う内部歪みが完全にバランスしているわけではないが、このバランスの偏りは小さく、この内部歪みのアンバランスによるダブルスキン型材全体の変形は、実用上ほとんど問題にならない程度に小さい。
【０００７】
また、表板の内側にカーテンレール状溝部を設けたため、カーテンレール状溝のスロットが表板にあり、上記スロットの内側に上記繋ぎ部があるので、表板が上記スロットによって分断されているわけではないから、上記の強度、剛性の低下はほとんど無視し得る程度に小さく、実用上は問題はない。
【０００８】
【実施態様】
この実施態様は、上記解決手段におけるカーテンレール状溝部の内幅を六角ボルト対応の幅にしたことである。
【作用】
表板の内側に設けたカーテンレール状溝部の側壁は垂直リブの一部であり、表板と一体であるから、これをその内側から外方に張り出させようとする力に対する抵抗力（張出抵抗力）は極めて大きい。したがって、このダブルスキン型材のカーテンレール状溝に嵌めるボルトを特殊な四角頭のボルトにする必要はなく、比較的頭が小さい汎用の六角ボルトを用いることができる。
【０００９】
【実施例】
次いで、図３、図４を参照して実施例を説明する。
この実施例は鉄道車両の天井板にこの発明を適用した例であり、表板１０と裏板２とを表裏両板に対して垂直な垂直リブ３０、３０ａで連結してダブルスキン型材を構成している。また、このダブルスキン型材の厚さＴは４０ｍｍ、その表板１０、裏板２の厚さは２．５ｍｍであり、表裏両板間の内幅ｔは３５ｍｍである。このものの垂直リブ３０は隣接する２つが近接していて対をなしており、この対が所定の間隔（ピッチｐ）で配置されている。なお、この例のピッチｐは８０ｍｍ、垂直リブ３０の厚さは２．３ｍｍである。
多数の対の垂直リブ３０，３０の内の適宜の対３０ａ，３０ａを高さｈの位置でカーテンレール状溝部２０ｃの繋ぎ部で連結し、この部分において表板１０にスロット２０ａを設けて、これによって、表板１０の内側に下方に開いた断面コ字状のカーテンレール状溝部２０を形成している。このため、カーテンレール状溝部２０のスロット２０ａによって表板１０が部分１０ａ，１０ａに分割された状態になっている。この例におけるカーテンレール状溝部２０の溝の幅ｂは２１ｍｍであり、高さｈは９ｍｍであって、これは、直径８ｍｍのボルト１１のボルト頭１１ａが丁度嵌まり込む大きさである。また、カーテンレール状溝部２０のスロット２０ａの幅は９ｍｍである。
さらに、カーテンレール状溝部２０の側壁２０ｂの厚さは２．３ｍｍで、繋ぎ部のあるカーテンレール状溝部の底部２０ｃの厚さは２．５ｍｍである。
カーテンレール状溝部２０の繋ぎ部２０ｃを設けた一対の垂直リブ３０ａ，３０ａは他の垂直リブ３０、３０とその形状、厚さにおいて違いはなく、互いに平行である。
ただし、ダブルスキン型材のカーテンレール状溝部２０を設ける位置は任意であり、また、その一対の垂直リブ３０ａ，３０ａ間、他の垂直リブ３０，３０間の間隔をどのようにするかは基本的には任意であるが、カーテンレール状溝部２０の溝幅ｂはこれに装着する取付けボルト１１のボルト頭１１ａの大きさに対応するものであり、また、他の垂直リブ３０，３０間の間隔をカーテンレール状溝部２０を形成する垂直リブ３０ａ，３０ａ間の間隔と同じにすることが、ダブルスキン型材を押出成形する金型の形状の単純化、ダブルスキン型材の押出成形による内部歪み分布の均等化、ダブルスキン型材の強度、剛性分布の均等化の観点から望ましいので、この実施例では、他の対の垂直リブ３０，３０間の間隔を上記溝幅ｂと等しくしている。
なお、カーテンレール状溝部２０の側壁２０ｂの内幅ｂについては、これに挿入する取付ボルトの頭の大きさに対応して選択されるものであるから、比較的頭が小さい六角ボルトを用いるときは、上記内幅ｂをその六角頭に合わせて、この実施例の内幅２１ｍｍよりも狭くすることになる。
また、カーテンレール状溝部２０の側壁２０ｂ、カーテンレール状溝部底部の繋ぎ部２０ｃの厚さについては、カーテンレール状溝部２０が表板１０の各部分１０ａの継ぎ手として機能するものであるから、表板１０の強度、剛性をできるだけ低下させないために、その側壁２０ｂ、カーテンレール状溝部底部の繋ぎ部２０ｃの厚さを表板１０の厚さ、ないしはそれ以上の厚さにすることが望ましい場合もある（実装状態で実際にダブルスキン型材にかかる負荷の大きさなどによる）が、この実施例では繋ぎ部であるカーテンレール状溝部底部繋ぎ部２０ｃの厚さを表板１０の厚さとほぼ等しくし、垂直リブ３０ａの厚さを他の垂直リブ３０の厚さと等しくしているので、結局、側壁２０ｂの厚さは他の垂直リブ３０の厚さと等しい。
【００１０】
上記ダブルスキン型材に天井内装板３２を組み付けた状態を図４に示している。このものは、ダブルスキン形材のカーテンレール状溝部２０に嵌めた取付ボルト１１をバネライナ３１の孔に通し、このバネライナ３１をダブルスキン型材と天井内装板３２の間に介在させ、ナットＮを装着して天井内装板３２を弾性的に支持させている。
上記実施例では鉄道車両の屋根、壁に設けられるダブルスキン型材について説明したが、車両の台枠に設けられるダブルスキン型材も機器を取り付けることから上記屋根、壁に設けられるものと同様の形状、構造のダブルスキン型材を用いるものである。
【００１１】
【発明の効果】
この発明の効果を整理すると次のようである。
この発明のダブルスキン型材は、そのリブを垂直リブにし、これを所定の間隔で配置したものであるので、リブの間の空間が長方形になるから、これを押出成形する金型の形状が単純化される。したがって、その製造コストが低減されるとともに、押出成形時の金型と摩擦抵抗が低減されるから、押出成形が容易になる。
また上記摩擦抵抗によるダブルスキン型材の内部歪みが低減され、それだけ内部歪みによるダブルスキン型材の変形が低減される。したがって、押出成形精度が顕著に向上する。
【００１２】
また、カーテンレール状溝部を上記垂直リブを活用して表板の内側に設けたので、カーテンレール状溝部を形成するための特別な付加構造はほとんどなく、したがって、カーテンレール状溝部を有するにも関わらず、ダブルスキン型材の断面形状が通常の中空パネルとほとんど同程度に単純である。さらに、ダブルスキン型材の表面には従来のもののように突起溝部は無く、したがって、通常の中空パネルと同様に積み重ねられ、またその取扱いにも不便はない。
また、ダブルスキン型材の表面には従来のもののような突起溝部はないから、当該突起溝部に交差する方向の梁、配管などのために、突起溝部を切除するなどの加工を加える必要はない。
【００１３】
さらに、表板の内側に設けたカーテンレール状溝部の側壁は垂直リブの一部であり、かつ表板と一体であるから、これをその内側から外方に張り出させようとする力に対する抵抗力（張出抵抗力）が極めて大きい。従来技術においては、カーテンレール状の突起溝部が表板の外面に突設されていてその側壁の上記張出抵抗力が小さいので、所定の回り止め力を確保するために、カーテンレール状の突起溝部にボルト頭を挿入して係止させる取付ボルトを、比較的頭が大きい四角頭付ボルトにしている。これに対して、この発明のダブルスキン型材のカーテンレール状溝部は上記のようにその側壁の張出抵抗力が極めて大きいので、カーテンレール状溝に嵌めるボルトに対する必要な回り止め力を確保するために特別な四角ボルトにする必要はなく、廉価な汎用の六角ボルトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は従来のダブルスキン型材の斜視図である。
【図２】は従来の台枠に設けられるダブルスキン型材の斜視図である。
【図３】は実施例の斜視図である。
【図４】は図３の実施例に天井内装パネルを組み付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：表板
２：裏板
４：突起溝部
１０：実施例の表板
１１：ボルト
１１ａ：ボルト頭
２０：カーテンレール状溝部
２０ａ：スロット
２０ｂ：溝部の側壁
２０ｃ：カーテンレール状溝部底部の繋ぎ部
３０，３０ａ：垂直リブ
３１：バネライナ
３２：天井内装板
Ｐ：従来のダブルスキン型材のパネル部
Ｎ：ナット
Ｓ：パネル部の中心線

Claims (2)

1. 表板と裏板とがリブで連結されている鉄道車両のダブルスキン型材において、
   上記表板と裏板とを連結した上記リブが表板、裏板に対して垂直な垂直リブであり、
   ２つの垂直リブが近接して対になっていて、この対の垂直リブが所定の間隔で配置されており、
   上記一対の垂直リブが表板近傍で表板と平行な繋ぎ部で連結されており、上記一対の垂直リブと平行にスロットを上記表板に設けてカーテンレール状溝部が形成されており、
   上記カーテンレール状溝部が、物を取り付けるための取付ボルトのボルト頭を挿入する溝部であり、該取付ボルトを係止して回り止めするものである鉄道車両用のダブルスキン型材。
2. 上記カーテンレール状溝部の内幅が上記取付ボルトの六角頭対応の幅である請求項１の鉄道車両のダブルスキン型材。

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