JP5315303B2 - 鉄道車両の構体構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の構体構造、特に側出入口の上部コーナ部の構造に関する。

従来、鉄道車両の側構体を、アルミニウム合金の押し出し形材を用いて製造する場合、前記押し出し形材の押し出し方向が車体長手方向に一致するように配置し、前記側構体に側出入口の開口部を形成する際に、側出入口の前後両端には戸先柱を配置して押し出し形材の端部を前記戸先柱で覆うことで塞いでいる。一方、側出入口の上側水平部は、押し出し形材が２つの面板部およびそれらを連結するウエブ板部を有する構造であることから、前記面板部またはウエブ板部を利用して形成することで、特別な部材を必要としないようにしている。

このような構造の場合、戸先柱と側出入口の上側水平部とが交わる、側出入口の上側隅部において、応力が集中するのを低減する必要がある。そのため、前記上側隅部に、湾曲面が前記側出入口に臨む略三角形状の補強部材を別途溶接により固定している。

また、側出入口の全周にわたって縁材（枠部材）を摩擦攪拌接合するようにしたものも提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

特許第３５７５７４９号公報 特開２００８−１２６７８２号公報

前記側出入口の上側隅部に対し補強部材を溶接により設ける場合には、下記の問題があった。
・溶接量が多くなり、コスト面で不利である。
・溶接量が多くなり、溶接による熱歪みが生じ、外板の見栄えが低下する。
・補強部材と戸先柱および側出入口の上側水平部との接点が溶接部となり、作用する応力が高くなる部分に溶接部が集中することになり、強度上不利である。

また、特許文献１，２に記載のものも、摩擦攪拌接合する部分の長さが長くなり、コスト面で不利である。

本発明は、側出入口の全周にわたって縁材（枠部材）を設けることなく、戸先柱と側出入口の上側水平部とが交わる、側出入口の上側隅部の強度を、補強部材を用いることなく、確保できる鉄道車両の構体構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、側構体の外側面となる外側面板部と、前記外側面板部と平行に配置され、前記側構体の内側面となる内側面板部と、前記外側面板部と前記内側面板部とを連結する複数のウエブ板部とを有し、押し出し方向が車両長手方向となる押し出し形材と、前記押し出し形材に形成され、円弧形状の上側コーナ部を有する側出入口と、前記側出入口の左右端をそれぞれ塞ぐ戸先柱と、を備え、前記戸先柱は、上下方向に延在して前記側出入口の左右端を塞ぐ第１の部分と、前記第１の部分と一体に形成され、前記側出入口の前記上側コーナ部を覆うとともに、前記側出入口の上面部の一部まで延びる第２の部分と、を有し、前記第２の部分を除く前記側出入口の上面部は、前記押し出し形材の前記ウエブ板部によって形成される、ことを特徴とする。
このようにすれば、隅補強のための補強部材が必要なくなり、部品点数の低減を図ることができるとともに、重量軽減にも寄与する。また、溶接量も削減できるので、作業時間及び製造コストの削減が図れる。隅補強を廃止できるので、外板面に露出する溶接が大幅に削減され、見栄えが向上する。さらに、高い応力が発生するコーナ部から接合部分を離すことができる。

請求項２に記載のように、前記戸先柱は、本体部と、断面視において前記本体部に対して直交する方向に延びる２つの側縁部と、を有し、前記側縁部のうち、前記側構体の外側面側に位置する側縁部が、前記側構体の内側面側に位置する側縁部よりも、その長さが短い、ことが望ましい。

このようにすれば、フラットな本体部で側出入口の周縁となる前後面部を形成することができ、内側面側を形成する側縁部によって、側構体に形成される側出入口の周縁（切断面）を簡単に隠蔽することができる。

請求項３に記載のように、前記側縁部のうち、前記側構体の外側面側に位置する側縁部は、その先端側に、傾斜部と延長部から構成された段差部をさらに含み、当該段差部において前記押し出し形材の前記外側面板部とが溶接接合される、とすることができる。

請求項４に記載のように、前記押し出し形材は、前記側出入口の左右端から前記上側コーナ部にかけて、前記戸先柱の形状に対応するように切り欠き凹部が形成され、前記切り欠き凹部に前記戸先柱が嵌り込む、ことが望ましい。
このようにすれば、切り欠き凹部に戸先柱を嵌め込むだけで、それらの位置合わせを行うことができる。また、戸先柱、隅補強部分、開口上端水平部の接点が長手方向に配置された形材内になり、強度向上が図られる。

請求項５に記載のように、側はりの上であって、前記側出入口の左右端の下端部に設けられ、円弧形状の下側コーナ部を有する側板をさらに備え、前記戸先柱は、その下端部に、前記側板に係合する切り欠き部をさらに有する、構成とすることができる。

このようにすれば、戸先柱の下端部も、見栄えを損ねることなく、側出入口の下端部まで延ばすことができる。

本発明は、上記のように構成したから、隅補強のための補強部材が必要なくなり、部品点数の低減を図ることができる。また、溶接量も削減できるので、製造コストの削減が図れる。隅補強を廃止できるので、外板面に露出する溶接が大幅に削減され、見栄えが向上する。

本発明に係る鉄道車両の構体構造の一実施の形態を示す側面図である。 図１のＡ部を車内側から見た状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 側出入口の上下コーナ部に戸先柱を取り付ける前の状態を示し、（ａ）は上側コーナ部を車内側斜め下方から見た斜視図、（ｂ）は上側コーナ部を車外側斜め上方から見た斜視図、（ｃ）は下側コーナ部を車内側斜め上方から見た斜視図、（ｄ）は下側コーナ部を車外側斜め上方から見た斜視図、（ｅ）は図２（ａ）のＮ部の詳細図である。 戸先柱を示し、（ａ）は車内側から見た図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ方向から見た図、（ｃ）は車外側から見た図である。 戸先柱の断面図である。 図４（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。 （ａ）は図２のＦ−Ｆ線断面図、（ｂ）は図２のＧ−Ｇ線断面図、（ｃ）は図２のＭ−Ｍ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、側構体１が、押し出し方向が車体長手方向になるように複数の押し出し形材２を配置して構成される。なお、複数の押し出し形材の接合線をＬ１〜Ｌ５で示す。この側構体１に側出入口１Ａが形成されている。

押し出し形材２は、２つの面板部２ａ，２ｂおよびそれらを連結するウエブ板部２ｃを有し、２つの面板部２ａ，２ｂのうち一方の面板部２ａによって側構体１の外側面が形成される。この側出入口１Ａは、押し出し形材２を接合して側構体１を形成した後、押し出し形材２の一部を切除して形成される。

側出入口１Ａの上面部は、押し出し形材２のウエブ板部２ｃの側面（あるいは形材２の端面そのものであってもよい）を利用して構成されている。つまり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、押し出し形材２のウエブ板部２ｃの側面が、側出入口１Ａの上面部の位置に一致するように配置され、そのウエブ板部２ｃの側面がそのまま、水平方向に延びる側出入口１Ａの上面部となっている。

側構体１には、側出入口１Ａの前後面部において、下側コーナ部を除き、上側コーナ部を超える辺りまで延びる切り欠き凹部１Ｂが形成され、この切り欠き凹部１Ｂに戸先柱１１が嵌り込んでいる。つまり、切り欠き凹部１Ｂは、戸先柱１１の形状に対応する形状に切り欠かれている。

切り欠き凹部１Ｂは、図３（ａ）（ｂ）に示すように、側出入口１Ａの上側コーナ部を超えた部位では、戸先柱１１の幅に相当する大きさの上側凹部１Ｂａとなっており、その幅を維持して、下側コーナ部まで延びている。また、側出入口１Ａの下側コーナ部には、図２（ｂ）及び図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、側はり１４の上側に配置される押し出し形材２の面板部２ａに湾曲コーナ板部２ｄが形成されている。

戸先柱１１は、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図５，図６に示すように、側出入口１Ａの下端部付近から上端部にかけて配置され側出入口１Ａの前後面部を形成する直線状の第１の部分１１Ａと、側出入口１Ａの上側コーナ部に相当する部位に配置され側出入口１Ａの湾曲コーナ部を形成する第２の部分１１Ｂとを有し、これらは一体に成形されたものである。また、戸先柱１１は、断面においては、図５に示すように、フラットな断面略矩形状の本体部１１ａと、この本体部１１ａの両側縁から同一方向（側出入口１Ａの外方向である押し出し形材２が存在する方向）、つまり本体部１１ａに直交する方向に平行に延びる２つの側縁部１１ｂ，１１ｃとを有するチャンネル形状で、外側面側を形成する側縁部１１ｃが、内側面側を形成する側縁部１１ｂより短くなっている。側縁部１１ｂ，１１ｃの長さを変えているのは、同じ長さであると両側縁部１１ｂ，１１ｃを同じ位置で溶接することとなり、熱影響による歪が同じ位置で発生し、見映え、製作精度に影響するおそれがあるからである。

外側面側を形成する側縁部１１ｃは、先端側に傾斜部１１ｃａを挟んで段差部を形成する延長部１１ｃｂを有し、図５に示すように、この段差部に押し出し形材２の面板部２ａが嵌り込むようになっている。そして、傾斜部１１ｃａが溶接の際の開先を形成するように機能するとともに、延長部１１ｃｂが面板部２ａの裏当金として機能し、側縁部１１ｃと面板部２ａとの溶接品質を確保できるようになっている。このように押し出し形材（側縁部１１ｃ）を形成しているので、開先加工等の作業が不要となり、作業時間の低減に有利である。

また、戸先柱１１の上端部、つまり第２の部分１１Ｂの先端部付近においては、側縁部１１ｂが、図６に示すように切除されている。一方、戸先柱１１の下端部には、湾曲コーナ板部２ｄに係合する切り欠き部１１ｅが形成されている（図３（ｅ）及び図４（ｂ）参照）。つまり、第２の部分１１Ｂの下端部において、側縁部が切除され、その部分に面板部２ａ（湾曲コーナ板部２ｄ）が位置するようになっている。

そして、側出入口１Ａの切り欠き凹部１Ｂに戸先柱１１が嵌り込んだ状態では、側出入口１Ａを側構体１に形成するために各押し出し形材２に形成される切除面は、切り欠き凹部１Ｂに戸先柱１１が嵌り込んでいることで、戸先柱１１によって塞がれ、外観上見えなくなっている。そして、側出入口１Ａの前後面部及び上面部の一部（ウエブ板部２ｃの側面によって形成される中央部を除く部分）は、戸先柱１１によって形成される。

また、図７（ａ）に示すように、押し出し形材の端面が形成している側出入口１Ａの上面部に、連続して、戸先柱１１の本体部１１ａ（第２の部分１１Ｂ）の面（内周湾曲面）が、図２（ｂ）に示すように配置され、側出入口１Ａの上面部の一部を形成している。

この本体部１１ａ（第２の部分１１Ｂ）の面（内周湾曲面）は、押し出し形材の端面が形成している側出入口１Ａの上面部に接続される付近では水平方向に延びている。これにより、側構体１（押し出し形材２）と戸先柱１１との接続部分は、直線部分で接続されていることになる。また、この部分においては、側縁部１１ｂが切除されているので、押し出し形材２の切除面が露出するため、塞ぎ板１２が設けられている。

前記実施の形態では、押し出し形材としては、２つの面板部およびそれらを連結するウエブ板部を有するダブルスキン構造のものを用いているが、シングルスキン構造のものを用いることも可能である。この場合には、前記ダブルスキン構造において車体内方側の面板部を省略したものと同様の構造となり、側構体の外側面を形成する面板部と、この面板部に直交する方向であって車体内方側に延びるウエブ板部とを有する。

１ 側構体
１Ａ 側出入口
１Ｂ 切り欠き凹部
２ 押し出し形材
２ａ，２ｂ 面板部
２ｃ ウエブ板部
１１ 戸先柱
１１ａ 本体部
１１ｂ，１１ｃ 側縁部
１１ｄ 段差部
１１Ａ 第１の部分
１１Ｂ 第２の部分

Claims (5)

1. 側構体の外側面となる外側面板部と、前記外側面板部と平行に配置され、前記側構体の内側面となる内側面板部と、前記外側面板部と前記内側面板部とを連結する複数のウエブ板部とを有し、押し出し方向が車両長手方向となる押し出し形材と、
   前記押し出し形材に形成され、円弧形状の上側コーナ部を有する側出入口と、
   前記側出入口の左右端をそれぞれ塞ぐ戸先柱と、を備え、
   前記戸先柱は、上下方向に延在して前記側出入口の左右端を塞ぐ第１の部分と、前記第１の部分と一体に形成され、前記側出入口の前記上側コーナ部を覆うとともに、前記側出入口の上面部の一部まで延びる第２の部分と、を有し、
   前記第２の部分を除く前記側出入口の上面部は、前記押し出し形材の前記ウエブ板部によって形成される、鉄道車両の構体構造。
2. 前記戸先柱は、本体部と、断面視において前記本体部に対して直交する方向に延びる２つの側縁部と、を有し、
   前記側縁部のうち、前記側構体の外側面側に位置する側縁部が、前記側構体の内側面側に位置する側縁部よりも、その長さが短い、請求項１に記載の鉄道車両の構体構造。
3. 前記側縁部のうち、前記側構体の外側面側に位置する側縁部は、その先端側に、傾斜部と延長部から構成された段差部をさらに含み、当該段差部において前記押し出し形材の前記外側面板部とが溶接接合される、請求項２に記載の鉄道車両の構体構造。
4. 前記押し出し形材は、前記側出入口の左右端から前記上側コーナ部にかけて、前記戸先柱の形状に対応するように切り欠き凹部が形成され、前記切り欠き凹部に前記戸先柱が嵌り込む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の鉄道車両の構体構造。
5. 側はりの上であって、前記側出入口の左右端の下端部に設けられ、円弧形状の下側コーナ部を有する側板をさらに備え、
   前記戸先柱は、その下端部に、前記側板に係合する切り欠き部をさらに有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の鉄道車両の構体構造。

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