JP7219657B2 - 車体間機器の取付構造体の製造方法、車体間機器の取付構造体、及び鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、車体間機器の取付構造体の製造方法、車体間機器の取付構造体、及び鉄道車両に関する。

鉄道車両の車体間に機器を取り付ける構造体が知られている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１は、車体間機器を車体に取り付ける構造を開示している。この構造では、取付ブラケットを介して各車体に車体間機器を取り付けている。

特開２００５－８１８９０号公報

鉄道車両の車体構成に応じて車体の所望の位置に車体間機器を配置するため、取付構造体を介して車体間機器を車体に取り付けることが考えられる。この場合、取付構造体には、軽量化と共に車体間機器の取付強度の確保が求められる。また、車体間機器は、複数の車体に跨がって取り付けられるため、各車体に配置される機器に比べて高い取付精度を要する。例えば、ダンパは隣り合う車体に接続されるため、一方の車体に対して取り付けられたダンパの配置に誤差がある場合には、他方の車体に対するダンパの取り付けが困難である。このため、車体間機器の取付精度の確保も求められている。

本発明の一側面は、軽量化を図りながら車体間機器の取付強度及び取付精度を確保できる車体間機器の取付構造体の製造方法、車体間機器の取付構造体、及び鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る車体間機器の取付構造体の製造方法は、鉄道車両に用いられる車体間機器の取付構造体の製造方法であって、車体側を向く天板部と、天板部に対向すると共に車体間機器が取り付けられる底板部と、天板部及び底板部の間に中空部を形成する複数のリブ部と、を有する一体成型型材を準備する準備工程と、一体成型型材における天板部の天面を機械加工によって平坦化する第一加工工程と、一体成型型材における底板部の底面を機械加工によって平坦化するする第二加工工程と、を有する。

上記製造方法によって製造された取付構造体は、天板部と底板部との間に複数のリブ部を有している。この取付構造体によれば、軽量化を図りながら、車体に対する車体間機器の取付強度が確保される。また、上記構造を有する取付構造体を実現する場合に型材に対して溶接作業などを行えば、取付構造体に歪みが生じる。このため、天板部及び底板部において所望の平面度が得られないおそれがある。天板部及び底板部の平面度が低い場合、例えば、ジャッキによって取付構造体に応力を加えた状態で、車体間機器が取り付けられる。このように、天板部及び底板部の平面度が低い場合には、車体間機器の取付作業に困難性が伴う。上記製造方法では、天板部及び底板部と複数のリブ部とを有する一体成型型材において、天板部の天面を機械加工によって平坦化すると共に、底板部の底面を機械加工によって平坦化する。これにより、容易に取付精度を確保して車体間機器を配置できる取付構造体が製造される。

一体成型型材における天板部の脇側を複数のリブ部よりも外側で切断する切断工程を更に有してもよい。この場合、台枠と天板部との接触面が小さくなるため、台枠に対する取付構造体の位置ズレ誤差が抑制される。また、天板部の張出長さが縮小されることで、取付構造体の軽量化が図られる。

第一加工工程及び第二加工工程では、天板部の厚さが底板部の厚さよりも小さくなるように機械加工による平坦化を行ってもよい。

準備工程では、中空部の断面方向から見て、天板部及び底板部と複数のリブ部との接続部分に湾曲面が設けられた一体成型型材を準備してもよい。この場合、当該製造方法で製造された取付構造体では、車体に対する車体間機器の取付強度がさらに向上される。

湾曲面の曲率半径は、５～１２ｍｍであってもよい。

本発明の別側面に係る車体間機器の取付構造体は、鉄道車両に用いられる車体間機器の取付構造体であって、車体側を向く天板部と、天板部に対向すると共に車体間機器が取り付けられる底板部と、天板部及び底板部の間に中空部を形成する複数のリブ部と、を備え、天板部、底板部、及び複数のリブ部は、一体成型型材によって構成され、天板部の天面及び底板部の底面は、機械加工による平坦面となっている。

上記取付構造体は、天板部と底板部との間に複数のリブ部を有している。天板部及び底板部と複数のリブ部とは、一体成型型材として構成されている。この取付構造体によれば、軽量化を図りながら、車体に対する車体間機器の取付強度が確保される。上記取付構造体は、天板部の天面及び底板部の底面の双方が、機械加工による平面である。このため、当該取付構造体は、容易に取付精度を確保して車体間機器を配置できる。

中空部の断面方向から見て、リブ部から脇側への天板部の張出長さは、リブ部から脇側への底板部の張出長さよりも小さくなっていてもよい。この場合、台枠と天板部との接触領域が小さくなるため、台枠に対する取付構造体の位置ズレ誤差が抑制される。また、車体間機器を取り付ける底板部の張出長さを残しつつ天板部の張出長さが縮小されているため、車体間機器の取付強度と取付構造体の軽量化との両立が図られる。

天板部の厚さは、底板部の厚さよりも小さくなっていてもよい。

中空部の断面方向から見て、天板部及び底板部と複数のリブ部との接続部分には、湾曲面が設けられていてもよい。この場合、当該取付構造体では、車体に対する車体間機器の取付強度がさらに向上される。

湾曲面の曲率半径は、５～１２ｍｍであってもよい。

本発明の別側面に係る鉄道車両は、上記の車体間機器の取付構造体と、底板部に取り付けられた車体間機器と、を備え、天板部が鉄道車両の車体に取り付けられている。

本発明の一側面によれば、軽量化を図りながら車体間機器の取付強度及び取付精度を確保できる車体間機器の取付構造体の製造方法、車体間機器の取付構造体、及び鉄道車両を提供することができる。

本実施形態に係る鉄道車両を示す概略側面図である。 車体に対する取付構造体の配置を示す概略図である。 車体間機器が取り付けられている取付構造体を示す側面図である。 車体間機器が取り付けられている取付構造体を示す平面図である。 取付構造体の平面図である。 取付構造体の断面図である。 取付構造体の断面図である。 取付構造体が車体に取り付けられた状態を示す断面図である。 取付構造体の製造方法を示すフローチャートである。 取付構造体の製造工程を説明するための図である。 取付構造体の製造工程を説明するための図である。 取付構造体の製造工程を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１を参照して、本実施形態に係る鉄道車両について説明する。図１は、互いに連結された鉄道車両の一例を示す側面図である。鉄道車両１は、車体１０を備える。車体１０は、台枠２と、側構体３と、屋根構体４と、妻構体５と、を備えている。これらの各構体が相互に接合されることにより、鉄道車両１は、乗客を収容する空間を形成している。

台枠２は、車両の床部を構成する構造体として鉄道車両１の底部に配置されている。台枠２の下側には、鉄道車両１を支持する一対の台車（図示しない）が設置されている。側構体３及び妻構体５は、車両の側壁及び妻壁を構成する構体として、台枠２の左右の縁部及び前後の縁部を囲むように立設されている。

側構体３は、乗客らが乗り降りを行うドア部６と複数の窓部７とを有している。ドア部６及び複数の窓部７は、鉄道車両１の長手方向に並んで配置されている。ドア部６は、デッキスペース（図示しない）に通じている。デッキスペースは、後述する貫通部８に通じている。

妻構体５には、乗客らが車両間を行き来するための貫通部８が設けられている。屋根構体４は、車両の屋根部を構成する構体として鉄道車両の構体の上部に空間に蓋をするように配置されている。車両の屋根構体４には、上部に車内の温度を調整するためのエアコンディショナー及びパンタグラフ（図示しない）などが設置されている。

台枠２には、隣接する鉄道車両１を接続する車体間機器２０が設けられている。車体間機器２０は、隣接する鉄道車両１を跨いで配置されている。本実施形態では、車体間機器２０は、図１に示されているように車体１０の台枠２に取り付けられている。本実施形態では、車体間機器２０は、ダンパ２１を含む。ダンパ２１の一端と他端とが、それぞれ異なる鉄道車両１の車体１０に取り付けられている。

次に、図２から図８を参照して、車体間機器２０の取付構造について説明する。図２は、車体に対して車体間機器を取り付ける取付構造体及び車体間機器の配置を示している。図２には、台枠２側から鉛直方向に車体間機器２０及び取付構造体を見た状態が示されている。

図２に示されているように、隣り合う鉄道車両１の間に２つの車体間機器２０が配置されている。この際、車体間機器２０の各々は、取付構造体３０を介して台枠２に取り付けられている。具体的には、２つのダンパ２１の各々が、鉄道車両１の長手方向に沿うように配置され、各車体１０の隅に取付構造体３０を介して取り付けられている。２つの異なる取付構造体３０に対して、１つのダンパ２１の端部がそれぞれ取り付けられる。

図３及び図４は、１つのダンパ２１に対する取付構造体３０の取付構造を示している。図４には、鉛直方向において台枠２側から車体間機器２０及び取付構造体を見た状態が示されている。図３及び図４に示されているように、ダンパ２１は、取付ブラケット２２を介して取付構造体３０に取り付けられている。取付ブラケット２２は、ボルト２３によって、取付構造体３０に接続されている。具体的には、１つの取付ブラケット２２が、４つのボルト２３によって、１つの取付構造体３０に取り付けられている。

図５から図８は、取付構造体３０の単体の構成を示している。図５は、取付構造体の平面図である。図５には、鉛直方向において台枠２側から取付構造体を見た状態が示されている。図６及び図７は、鉄道車両１の幅方向に平行な方向における取付構造体の断面図である。図８は、取付構造体が車体に取り付けられた状態を示す断面図である。図５から図８に示されているように、取付構造体３０は、天板部３１と、底板部３２と、天板部３１と底板部３２との間に配置された複数のリブ部３４とを有する。

天板部３１と、底板部３２と、複数のリブ部３４とは、一体成型型材から構成されている。天板部３１と底板部３２とは、互いに対向している。天板部３１は、車体１０側を向いており、台枠２に接合されている。図３に示されているように、底板部３２には、車体間機器２０が取り付けられる。複数のリブ部３４は、それぞれ、天板部３１と底板部３２とに接続されている。本実施形態では、天板部３１と底板部３２との間に、２つのリブ部３４が配置されている。各リブ部３４は、天板部３１と底板部３２とに直交しており、鉄道車両１の長手方向に延在している。複数のリブ部３４は、天板部３１と底板部３２との間に断面略矩形の中空部αを形成する。

天板部３１及び底板部３２は、リブ部３４から脇側へ張り出している。換言すれば、天板部３１及び底板部３２は、リブ部３４と接続されている部分から鉄道車両１の幅方向に張り出している。図４及び図５に示されているように、底板部３２において、脇側へのリブ部３４からの張出長さは、鉄道車両１の長手方向における位置によって異なる。底板部３２は、上記張出長さが天板部３１の張出長さよりも長い張出部分３５，３６，３７を有する。このため、中空部αの断面方向から見て、リブ部３４から脇側への天板部３１の張出長さは、リブ部３４から脇側への底板部３２の張出長さよりも小さくなっている。

張出部分３５，３６，３７は、鉛直方向から見て、互いに異なる箇所に離間して位置している。張出部分３５，３６は、鉄道車両１の長手方向において並んでいる。張出部分３５及び張出部分３７は、張出部分３６よりも妻構体５に近い。図４に示されているように、取付ブラケット２２の一部は、張出部分３５，３６にボルト２３によって取り付けられている。図６及び図７は、ボルト２３が配置される位置における断面である。図６は張出部分３６を通る断面を示している。図７は、張出部分３５及び張出部分３７を通る断面を示している。

図５に示されているように、取付構造体３０は、底板部３２から台枠２側に鉛直方向に延在する補強板３８及び一対の補強板３９を有している。補強板３８は、張出部分３７に配置されており、リブ部３４に対して傾斜している。一対の補強板３９は、補強板３８よりも妻構体５側に位置している。一対の補強板３９は、張出部分３６の縁及び張出部分３７の縁に配置されており、互いに対向している。補強板３８及び一対の補強板３９は、底板部３２の天面３２ａに溶接されている。

天板部３１は、天面３１ａと底面３１ｂとを有する。底板部３２は、天面３２ａと底面３２ｂとを有する。天板部３１の底面３１ｂと底板部３２の天面３２ａとは、互いに対向している。各リブ部３４の一端は、天板部３１の底面３１ｂに接続されている。各リブ部３４の他端は、底板部３２の天面３２ａに接続されている。天板部３１の天面３１ａ及び底板部３２の底面３２ｂは、機械加工による平坦面となっている。

天板部３１の厚さＴ_１は、底板部３２の厚さＴ_２よりも小さくなっている。本実施形態では、天板部３１の厚さＴ_１は、例えば、７ｍｍである。底板部３２の厚さＴ_２は、例えば、１３ｍｍである。

中空部αの断面方向から見て、天板部３１及び底板部３２と複数のリブ部３４との接続部分には、湾曲面３４ａが設けられている。湾曲面３４ａは、鉄道車両１の長手方向に延在している。湾曲面３４ａの曲率半径は、例えば、５～１２ｍｍである。本実施形態では、湾曲面３４ａの曲率半径は、１０ｍｍである。

図８は、図７で示されている位置において、取付構造体が車体に取り付けられた状態の断面図を示している。図８に示されているように、取付構造体３０は、天板部３１の天面３１ａで台枠２に接している。本実施形態では、取付構造体３０は、隅肉溶接によって天板部３１の縁と台枠２とが溶接されている。図４及び図８に示されているように、取付ブラケット２２を底板部３２に接合する４つのボルト２３のうち、２つは底板部３２の底面３２ｂから中空部αへ貫通するように配置される。残りの２つは、張出部分３５，３６をそれぞれ貫通するように配置される。本実施形態では、ボルト２３の抜けを防止するため、底板部３２の天面３２ａにボルト保持部材４０が配置されている。

次に、図９から図１２を参照して、車体間機器の取付構造体の製造方法について説明する。図９は、上述した取付構造体の製造方法を示すフローチャートである。図９に示されるように、取付構造体３０の製造方法には、準備工程Ｓ１と、平面加工工程Ｓ２と、切断工程Ｓ３とが含まれる。図１０から図１２は、製造工程を詳細に説明するための図である。

まず、準備工程Ｓ１において、図１０に示されている一体成型型材５０を準備する。図１０は、図７に示した断面の加工前の状態を示している。一体成型型材５０は、天板部５１と、底板部５２と、複数のリブ部３４とを有する。複数のリブ部３４は、それぞれ、天板部５１と底板部５２とに接続されている。複数のリブ部３４は、天板部５１と底板部５２との間に中空部αを形成する。

天板部５１は、天面５１ａと底面５１ｂとを有する。底板部５２は、天面５２ａと底面５２ｂとを有する。天板部５１の底面５１ｂと底板部５２の天面５２ａとは、互いに対向している。中空部αの断面方向から見て、天板部５１及び底板部５２と複数のリブ部３４との接続部分には、湾曲面３４ａが設けられている。湾曲面３４ａの曲率半径は、例えば、５～１２ｍｍである。本実施形態では、湾曲面３４ａの曲率半径は、１０ｍｍである。天板部５１の底面５１ｂ、底板部５２の天面５２ａは、それぞれ、天板部３１の底面３１ｂ、底板部３２の天面３２ａを含んでいる。

天板部５１は、加工後の天板部３１よりも厚く、天面５１ａ側に削り代を有している。底板部５２は、加工後の底板部３２によりも厚く、底面５２ｂ側に削り代を有している。一体成型型材５０の天板部５１の厚さはＴ_３は、例えば、１５ｍｍである。一体成型型材５０の底板部５２の厚さはＴ_４は、例えば、１５ｍｍである。

天板部５１及び底板部５２は、リブ部３４から脇側へ張り出している。天板部５１は、少なくとも、張出長さが天板部３１の張出長さよりも長い部分を有する。このため、中空部αの断面方向から見て、リブ部３４から脇側への天板部５１の張出長さは、リブ部３４から脇側への天板部３１の張出長さよりも大きくなっている。

続いて、平面加工工程Ｓ２において、図１１に示されているように天板部５１と底板部５２との削り代を機械加工によって削る。これによって、天板部３１の天面３１ａと底板部３２の底面３２ｂとが形成される。平面加工工程Ｓ２は、第一加工工程と第二加工工程とを含んでいる。

第一加工工程では、一体成型型材５０における天板部５１の天面５１ａを機械加工によって平坦化する。第二加工工程では、一体成型型材５０における底板部５２の底面５２ｂを機械加工によって平坦化する。第一加工工程及び第二加工工程では、天板部５１の厚さが底板部５２の厚さよりも小さくなるように機械加工による平坦化を行う。

続いて、切断工程Ｓ３において、図１２に示されているように一体成型型材５０の一部を切断し除去される。本実施系形態では、少なくとも、天板部５１の一部を切断し除去するが、切断工程Ｓ３において底板部５２の一部も切断し除去してもよい。

具体的には、切断工程Ｓ３では、平面加工工程Ｓ２によって加工された一体成型型材５０において、天板部５１の脇側を複数のリブ部３４よりも外側で切断する。換言すれば、切断工程Ｓ３では、複数のリブ部３４に接続されている天板部５１の中央部分５５を残し、天板部５１の中央部分５５以外の部分を除去する。この結果、取付構造体３０の天板部３１が形成される。

少なくとも以上の工程を含む製造方法によって、準備工程Ｓ１で準備された一体成型型材５０から、取付構造体３０が形成される。取付構造体３０の製造方法は、これ以外の工程を含んでもよい。例えば、本実施形態では、切断工程Ｓ３の前に、補強板３８及び補強板３９を底板部３２に溶接する工程を含む。

以上説明したように、本実施形態に係る車体間機器２０の取付構造体３０は、天板部３１と底板部３２との間に複数のリブ部３４を有している。天板部３１及び底板部３２と複数のリブ部とは、一体成型型材５０として構成されている。この取付構造体３０によれば、軽量化を図りながら、車体１０に対する車体間機器２０の取付強度が確保される。

上記のような構造を有する取付構造体を実現する場合に型材に対して溶接作業などを行えば、取付構造体に歪みが生じる。このため、天板部３１及び底板部３２において所望の平面度が得られないおそれがある。天板部３１及び底板部３２の平面度が低い場合、例えば、ジャッキによって取付構造体に応力を加えた状態で、車体間機器２０が取り付けられる。このように、天板部３１及び底板部３２の平面度が低い場合には、車体間機器２０の取付作業に困難性が伴う。本実施形態に係る取付構造体３０の製造方法では、天板部５１及び底板部５２と複数のリブ部３４とを有する一体成型型材５０において、天板部５１の天面５１ａを機械加工によって平坦化すると共に、底板部５２の底面５２ｂを機械加工によって平坦化する。この結果、上記取付構造体３０は、天板部３１の天面３１ａ及び底板部３２の底面３２ｂの双方が、機械加工による平面である。このため、当該取付構造体３０は、容易に取付精度を確保して車体間機器２０を配置できる。

本実施形態に係る取付構造体３０の製造方法では、一体成型型材５０における天板部５１の脇側を複数のリブ部よりも外側で切断する切断工程を有する。この場合、台枠２と天板部３１との接触面が小さくなるため、台枠２に対する取付構造体３０の位置ズレ誤差が抑制される。また、天板部３１の張出長さが縮小されることで、取付構造体３０の軽量化との両立が図られる。

取付構造体３０では、中空部αの断面方向から見て、リブ部３４から脇側への天板部３１の張出長さは、リブ部３４から脇側への底板部３２の張出長さよりも小さくなっている。この場合、台枠２と天板部３１との接触領域が小さくなるため、台枠２に対する取付構造体３０の位置ズレ誤差が抑制される。また、車体間機器２０を取り付ける底板部３２の張出長さを残しつつ天板部３１の張出長さが縮小されているため、車体間機器２０の取付強度と取付構造体３０の軽量化との両立が図られる。

中空部αの断面方向から見て、天板部３１及び底板部３２と複数のリブ部３４との接続部分には、湾曲面３４ａが設けられている。このため、当該取付構造体３０では、車体１０に対する車体間機器２０の取付強度がさらに向上される。例えば、湾曲面３４ａの曲率半径は、５～１２ｍｍである。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、平面加工工程Ｓ２は、切断工程Ｓ３の後で行われてもよい。また、補強板３８及び補強板３９を底板部３２に溶接する工程は、平面加工工程Ｓ２の前に行われてもよい。この場合、入熱による溶接歪みがさらに低減され得る。

１…鉄道車両、１０…車体、２０…車体間機器、３０…取付構造体、３１，５１…天板部、３１ａ，５１ａ…天面、３２ｂ，５２ｂ…底面、３２，５２…底板部、３４…リブ部、５０…一体成型型材、α…中空部、Ｔ_１，Ｔ_２…厚さ。

Claims (11)

1. 鉄道車両に用いられる車体間機器の取付構造体の製造方法であって、
   車体側を向く天板部と、前記天板部に対向すると共に前記車体間機器が取り付けられる底板部と、前記天板部及び底板部の間に中空部を形成する複数のリブ部と、を有する一体成型型材を準備する準備工程と、
   前記一体成型型材における前記天板部の天面を機械加工によって平坦化する第一加工工程と、
   前記一体成型型材における前記底板部の底面を機械加工によって平坦化する第二加工工程と、を有する、車体間機器の取付構造体の製造方法。
2. 前記一体成型型材における前記天板部の脇側を前記複数のリブ部よりも外側で切断する切断工程を更に有する、請求項１に記載の車体間機器の取付構造体の製造方法。
3. 前記第一加工工程及び前記第二加工工程では、前記天板部の厚さが前記底板部の厚さよりも小さくなるように前記機械加工による平坦化を行う、請求項１又は２に記載の車体間機器の取付構造体の製造方法。
4. 前記準備工程では、前記中空部の断面方向から見て、前記天板部及び前記底板部と前記複数のリブ部との接続部分に湾曲面が設けられた前記一体成型型材を準備する、請求項１～３のいずれか一項に記載の車体間機器の取付構造体の製造方法。
5. 前記湾曲面の曲率半径は、５～１２ｍｍである、請求項４に記載の車体間機器の取付構造体の製造方法。
6. 鉄道車両に用いられる車体間機器の取付構造体であって、
   車体側を向く天板部と、
   前記天板部に対向すると共に前記車体間機器が取り付けられる底板部と、
   前記天板部及び底板部の間に中空部を形成する複数のリブ部と、を備え、
   前記天板部、前記底板部、及び前記複数のリブ部は、一体成型型材によって構成され、
   前記天板部の天面及び前記底板部の底面は、機械加工による平坦面となっている、車体間機器の取付構造体。
7. 前記中空部の断面方向から見て、前記リブ部から脇側への前記天板部の張出長さは、前記リブ部から脇側への前記底板部の張出長さよりも小さくなっている、請求項６に記載の車体間機器の取付構造体。
8. 前記天板部の厚さは、前記底板部の厚さよりも小さくなっている、請求項６又は７に記載の車体間機器の取付構造体。
9. 前記中空部の断面方向から見て、前記天板部及び前記底板部と前記複数のリブ部との接続部分には、湾曲面が設けられている、請求項６～８のいずれか一項に記載の車体間機器の取付構造体。
10. 前記湾曲面の曲率半径は、５～１２ｍｍである、請求項９に記載の車体間機器の取付構造体。
11. 請求項６～１０のいずれか一項に記載の車体間機器の取付構造体と、
    前記底板部に取り付けられた車体間機器と、を備え、
    前記天板部が前記鉄道車両の車体に取り付けられている、鉄道車両。

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