CN1843819A - 车辆结构体 - Google Patents

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Abstract

一种车辆结构体，通过尽量抑制增加结构体质量，同时提高结构体的弯曲刚性，提供一种铁路车辆的良好的乘坐舒适的性能。在由车顶结构体、侧结构体、底座、车端结构体构成的铁路车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体的车内侧贴装强度板。强度板的铁路车辆结构体的纵向的贴装范围是2个枕梁的之间，车顶结构体的左右方向的粘贴范围是车顶结构体的左右方向的长度的一半左右。车顶结构体的上下方向的高度越增高越加厚强度板的板厚。所述结构，由于抑制产生很大的变形的铁路车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体的变形，因此能够有效提高铁路车辆结构体的弯曲刚性。即，由于能够抑制铁路车辆的上下方向的弯曲振动，所以能够提供良好的乘坐舒适的性能。

Description

车辆结构体
技术领域
本发明涉及铁路车辆或单轨车的车辆结构体的构成。
背景技术
铁路车辆结构体，由构成上面的车顶结构体、构成侧面的2块侧结构体、构成下面的底座、构成端面的2块车端结构体构成。近年来，以轻量化或提高制作性为主要目的，在车顶结构体、侧结构体及底座中采用铝合金制的中空挤出型材，在车端结构体中采用铝合金制的附加强筋的挤出型材。此情况，在下记专利文献1中有介绍。
专利文献1：特许第2604226号公报
在铁路车辆中，为了确保良好的乘坐舒适性能，需要抑制上下方向的弯曲振动。对于抑制该弯曲振动，有效的办法是提高结构体的弯曲刚性(抗振)，作为其具体的方法，可列举“提高结构体的截面惯性矩”、“提高结构体所用的材料的纵向弹性系数”的方法。
用于提高结构体的截面惯性矩的最有效手段，是扩大结构体的高度及宽度。但是，由于引起与周围的基础设备的干涉，所以不现实。
因此，用于提高结构体的截面惯性矩的现实的有效手段，增加用于结构体的构件的板厚。但是，增加结构体所用的全部构件的板厚，引起结构体质量的大幅度增加。此外，同样，提高结构体所用的全部材料的纵向弹性系数，引起结构体质量的大幅度的增加。这是因为，一般，纵向弹性系数高的材料，其密度也高。
发明内容
本发明的车辆结构体，目的在于通过尽量抑制结构体质量的增加，同时提高结构体的弯曲刚性，抑制铁路车辆的上下方向的弯曲振动，提供一种良好的乘坐舒适的性能。
上述目的，通过使车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体的刚性高于其它部位的车顶结构体的刚性(增加板厚，或提高材料的纵向弹性系数)，或使车辆结构体的纵向中央部的侧结构体的下部的刚性高于其它部位的侧结构体的下部的刚性(增加板厚，或提高材料的纵向弹性系数)，能够实现。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的铁路车辆结构体的立体图。
图2是图1的II-II剖面图。
图3是本发明的第2实施例的与图2相当的图。
图4是本发明的第3实施例的铁路车辆结构体的立体图。
图5是图4的V部的车顶结构体的纵向剖面图。
图6是图4的VI部的车顶结构体的纵向剖面图。
图7是本发明的第4实施例，相当于图5。
图8是本发明的第4实施例，相当于图6。
图9本发明的第5实施例的铁路车辆结构体的立体图。
图10是图9的X-X剖面图。
图11是本发明的第6实施例，相当于图10。
图12本发明的第7实施例的铁路车辆结构体的立体图。
图13是图12的III-III剖面图。
图14本发明的第8实施例的铁路车辆结构体的立体图。
图15是图14的XV-XV部剖面图。
图16是图14的XVI-XVI部剖面图。
图17是本发明的第9实施例，相当于图15。
图18是本发明的第9实施例，相当于图16。
图19是说明铁路车辆结构体的力矩的图示，(a)是铁路车辆结构体的侧视图，(b)是力矩分布图。
图20是说明铁路车辆结构体的上下方向的变形量的分布的图示。
图中：1-车顶结构体，2-侧结构体，3-底座，4-车端结构体，5-侧梁，6-枕梁，7-强度板，8-孔，9-塞焊，10-铁路车辆结构体。
具体实施方式
以下说明本发明的各种实施例。在各图中，后面图中出现的与前图相同的符号省略说明，表示在前面图中说明的同一构件。
实施例1
根据图1、图2说明本发明的第1实施例。铁路车辆结构体10，由构成上面的车顶结构体1、构成侧面的2块侧结构体2、构成下面的底座3、构成端面的2块车端结构体4构成。在侧结构体2的宽度方向端部，在下部存在侧梁5。在底座3上存在连接底座3和行驶装置(未图示)的枕梁6。
车顶结构体1、侧结构体2、底座3、车端结构体4，分别通过接合多个挤出型材而构成。构成车顶结构体1、侧结构体2、底座3的挤出型材，是铝合金制的中空型材，使挤出方向朝铁路车辆结构体10的纵向。构成车端结构体4的挤出型材，是铝合金制的附加强筋的型材，使挤出方向朝铁路车辆结构体10的上下方向。
参照图19、图20说明铁路车辆结构体10的变形状态。图19(a)是铁路车辆结构体10的侧视图。铁路车辆结构体10，在枕梁6的纵向中心，支持在行驶装置(未图示)上。
在铁路车辆结构体10上，除铁路车辆结构体10外，负载着电器设备等装备部件或人员形成的铁路车辆结构体10的上下方向的载重17。通过该上下方向的载重17，在铁路车辆结构体10产生力矩分布。
此处，图19(b)的横轴表示铁路车辆结构体10的纵向的位置，纵轴表示在该位置发生的力矩量。与该力矩量成正比地，如图20所示，产生变形分布19。此处，纵轴表示铁路车辆结构体10的上下方向的位置，横轴表示发生在该位置的变形量。
由此，得知：铁路车辆结构体10，在铁路车辆结构体10的纵向中央部的车顶结构体1及侧梁5上产生大的变形。即，为了有效地提高铁路车辆结构体10的弯曲刚性，有效的方法是抑制铁路车辆结构体10的纵向中央部的车顶结构体1及侧梁5的变形。
下面，说明图2的结构。在铁路车辆结构体10的纵向中央部的车顶结构体1的中空型材1b的车内一侧贴装强度板。贴装通过焊接进行。该焊接，在强度板7的外周部进行角焊7b，在强度板7的外周部之间设置贯通强度板7的孔8，利用该孔8塞焊9在中空型材1b上。虽说塞焊，但不需要埋没孔8，只要有强度地接合就可以，此处也可以进行角焊。孔8，焊接在连接中空型材1b的车内侧的面板1c和车外侧的面板1d的连接板1e和面板1c的交点上。也可以在交点沿车辆纵向方向连续地焊接、或间隔地焊接。
强度板7的铁路车辆结构体10的车辆纵向的贴装范围是2个枕梁6之间，距铁路车辆结构体10的纵向中心大致对称。
强度板7的宽度方向(指的是相对于车辆的宽度方向、车辆纵向的直角方向。)的贴装范围，是车顶结构体1的宽度方向的长度的一半左右，距车顶结构体1的宽度方向中心大致对称。
上述范围及强度板7的板厚，根据铁路车辆结构体10所要求的弯曲刚性、铁路车辆结构体10的质量限制、允许空间、施工限制等变化。此外，强度板7有时由多块板构成。强度板7的板厚的变化能够与中空型材1b的面板1c、1d的板厚对应。
强度板7的板厚，随着接近车辆的宽度方向中心而加厚。换句话讲，强度板7的板厚，随着车顶结构体1的上下方向的高度的增高而加厚。
这是因为：一般车顶结构体1的上下方向的高度，越接近车顶结构体1的宽度方向中心越增高。强度板7的车外侧的面(沿车顶结构体1的中空型材的车内侧的面板1c的面)，机械加工成沿着车顶结构体1的车内侧的面，能够与面板1c接触。强度板7的车内侧的面，从加工成本方面考虑，不进行机械加工。
强度板7的材料是铝合金。强度板7的材料可以是铁等其它材料。如果将强度板7的材料规定为铁等纵向弹性系数高的材料，在刚性或空间方面有利，但在再利用或接合性方面不利。在接合采用异种材料的情况下，在回收时需要分离这些材料。此外，作为接合异种材料的方法，较难以焊接为主。
根据所述构成，由于能够抑制铁路车辆结构体10的纵向中央部的车顶结构体1的变形，因此能够有效地提高铁路车辆结构体10的弯曲刚性。即，由于能够抑制铁路车辆的上下方向的弯曲振动，因此能够提供良好的乘坐舒适性能。
在上述实施例中，由于在车顶结构体的车内侧的面上贴装强度板7，因此不会像贴装在车外侧的面那样有损车辆的外观。
实施例2
根据图3说明本发明的第2实施例。在图3中，是采用板厚相同的强度板7的例子。用机械加工弯曲强度板7。强度板7的固定结构与图2相同。
如此，可以不需要强度板7的车外侧的机械加工，在成本上有利。
实施例3
根据图4、图5、图6说明本发明的第3实施例。在本实施例中，不采用强度板7。
车顶结构体1的纵向的中央部(指V部。)的车顶结构体1的中空型材的车内侧的面板1c、车外侧的面板1d的板厚，大于纵向端部(指VI部。)的中空型材12的面板1b、1c的板厚。
如此，可以不需要强度板7，在空间、部件数、焊接成本等方面有利。另外，在V部和VI部之间，虚线所示的框表示区分，无框及其他部件。
实施例4
根据图7、图8说明本发明的第4实施例。图4中车顶结构体1的纵向中央部V的中空型材的材质是纵向弹性系数高的材料。车顶结构体1的纵向端部VI的中空型材是通常使用的中空型材12。在纵向中央部V的中空型材不能挤出加工的情况下，将连接板(铁系材料)1e焊接在通常的板(铁系材料)1c、1d上。
实施例5
根据图9、图10说明本发明的第5实施例。在铁路车辆结构体10的纵向中央部的底座的侧梁5的底座的水平面下方的垂直面的车内侧(所谓此处的车内侧，不是面对车内的意思，而是不面对车外侧的意思。)的面板5b上贴装强度板7。强度板7的铁路车辆结构体10的纵向的贴装范围，是2个枕梁6之间，距铁路车辆结构体10的纵向中心大致对称。强度板7的上下方向的贴装范围，角焊7c在侧梁5的垂直面的面板5b、底座3的下面。也可以不焊接在底座3的下面上，而焊接在面板5b上。此外，强度板7的下端也可以焊接在侧梁的下端，但也可以在垂直面的途中结束。在强度板7的下端设置坡口，焊接7d该坡口的空间。
强度板7的上下之间，塞焊9在连接中空型材5a的车内侧的面板5b和车外侧的面板5c的连接板5d和面板5b的交点上。强度板7在塞焊9的地方形成孔8。塞焊9也可以是角焊。
强度板7的底座侧的厚度小于下端的厚度。这通过机械加工形成。强度板7的车外侧的面，机械加工成沿侧梁5的车内侧的面。在侧梁5的垂直面的车内侧的面是直线的情况下，从成本方面考虑，不机械加工强度板7的车外侧的面。强度板7的车内侧的面，根据所要求的板厚机械加工。
强度板7的材料是铝合金。此外，强度板7的材料也可以是铁等其它材料。如果将强度板7的材料规定为铁等纵向弹性系数高的材料，在刚性或空间方面有利，但在再利用或接合性方面不利。在采用接合的异种材料的情况下，在回收时需要分离这些材料。此外，作为接合异种材料的方法，难以焊接为主。
该强度板7的范围及强度板7的板厚，根据铁路车辆结构体10所要求的弯曲刚性、铁路车辆结构体10的质量限制、允许空间、施工限制等变化。此外，强度板7有时由多块板构成。
在强度板7由多块板构成的情况下，通过对焊多块板彼此间来焊接起来。在由多块板构成强度板7时，在运送及装卸方面有利，但在部件数及焊接成本上不利。
强度板7也可以利用铆钉接合或螺栓接合等其他的方法而接合在车顶结构体1上。作为接合异种金属的方法主要利用这些方法。
根据上述的结构，由于能够抑制铁路车辆结构体10的纵向中央部的侧梁5的变形，因此能够有效地提高铁路车辆结构体10的弯曲刚性。即，由于能够抑制铁路车辆的上下方向的弯曲振动，因此能够提供良好的乘坐舒适的性能。由于强度板7越向下端越加厚，因此，如图20所示，能够与越远离车体的上下方向中心、变形越大的现象对应。
实施例6
根据图11说明本发明的第6实施例。图11表示使强度板7的板厚固定。强度板7，只要弯曲侧梁5的车内侧的垂直面5b，就能沿面弯曲加工。在侧梁5的车内侧的面是直线的情况下，从加工成本方面考虑，不弯曲加工强度板7。
实施例7
根据图12、图13说明本发明的第7实施例。本实施例是由于侧梁5的最下部的面是圆弧状，因此将强度板7弯曲成圆弧状而沿着圆弧面进行的例子。强度板7的车外侧角焊7e在中空型材上。在强度板的车内侧的部位与中空型材的之间设置坡口，焊接7g该坡口。
如图20所示，由于对象位置越远离车体的中心其变形量越大，所以最好贴装在其较大的部位上。
由此，能够减小强度板的尺寸。
实施例8
根据图14、图15、图16说明本发明的第8实施例。本实施例是不贴装强度板7，谋求通过增加侧梁5的板厚抑制侧梁5的变形的例子。铁路车辆结构体10的纵向中央部(指XV部。)的侧梁5的下部16的板厚，大于构成车辆结构体10的纵向端部(指XVI部。)的侧梁5的下部15的板厚。
如此，由于不需要贴装强度板7，在空间、部件数、焊接成本等方面有利。
实施例9
根据图17、图18说明本发明的第9实施例。在本实施例中，构成侧梁5的纵向中央部(指XV部。)的侧梁5的下部16的材料的纵向弹性系数，大于构成纵向端部(指XVI部。)的侧梁5的下部15的材料的纵向弹性系数。
由此，由于不需要增加构成侧梁5的纵向中央部(XV部)的侧梁5的下部16的板厚，所以，与铁路车辆结构体10的纵向的位置无关，能够统一侧梁5的形状，进而统一铁路车辆结构体10的形状。
本发明的技术范围，不局限于权利要求范围中的各权利要求项所记载的内容或在发明内容中记载的内容，也涉及本领域普通技术人员由此容易联想到的范围。

Claims (13)

1.一种车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体或底座的侧梁的刚性高于其它部位的所述车顶结构体或所述侧梁的刚性。
2.一种车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体或底座的侧梁的板厚大于其它部位的所述车顶结构体或所述侧梁的板厚。
3.如权利要求1所述的车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的所述车顶结构体的车内侧的板厚，越接近所述车顶结构体的宽度方向中心越加厚。
4.一种车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的所述车顶结构体或底座的侧梁的刚性高于其它部位的所述车顶结构体或所述侧梁的刚性，
车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体的所述车内侧的板厚通过在所述车顶结构体的车内侧的面上贴装强度板而加厚。
5.如权利要求4所述的车辆结构体，其特征在于：
所述车顶结构体是中空型材；
所述强度板，被焊接在所述中空型材的车内侧的面板上，并角焊所述强度板的全周，此外，所述强度板塞焊在所述中空型材的车内侧的面板和连接板的交点上。
6.如权利要求1所述的车辆结构体，其特征在于：
所述车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体的材料的纵向弹性系数大于其它部位的车顶结构体的材料的纵向弹性系数。
7.如权利要求1所述的车辆结构体，其特征在于：
所述纵向中央部的所述车顶结构体的材料的纵向弹性系数，越接近所述车顶结构体的宽度方向中心越增大。
8.一种车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体或底座的侧梁的刚性高于其它部位的所述车顶结构体或所述侧梁的刚性，
车辆结构体的纵向中央部的底座的侧梁的板厚大于其它部位的所述侧梁的板厚。
9.如权利要求8所述的车辆结构体，其特征在于：
所述侧梁的纵向中央部的板厚，越接近所述侧梁的最下部越加厚。
10.一种车辆结构体，其特征在于：
车辆结构体的纵向中央部的车顶结构体或底座的侧梁的刚性高于其它部位的所述车顶结构体或所述侧梁的刚性，
所述侧梁的纵向中央部的与车外侧相反一侧的所述板厚，通过在与车外侧相反一侧的面上贴装强度板而加厚。
11.如权利要求10所述的车辆结构体，其特征在于：
所述强度板的板厚，越向所述侧梁的下端侧越加厚。
12.如权利要求10所述的车辆结构体，其特征在于：
所述侧梁是中空型材，所述强度板被焊接在与所述车外侧相反一侧的面上，并角焊所述强度板的全周，此外，所述强度板，塞焊在连接所述中空型材的车外侧的面板及相反一侧面的面板的板、与所述相反侧的面板的交点上。
13.如权利要求10所述的车辆结构体，其特征在于：
所述侧梁的纵向中央部的材料的纵向弹性系数，越接近所述侧梁的最下部越增大。
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