JP2003002191A - 鉄道車両用構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外板パネルの接続に要する工数を低減できる構
成の鉄道車両用構体を提供する。 【解決手段】複数の押出型材２を摩擦攪拌接合して外板
パネル１を形成する。外板パネル１の一方の側辺に位置
する押出型材２´に予めスプライスプレート３を押出成
型し、そのスプライスフ゜レート３を介して他の外板パ
ネル１とリベット４で締結することで構体全体を組み立
てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用構体に
関し、特に、アルミニウム製の外板パネルを用いるもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両用構体には、車両自体および乗
客による荷重、加えて気密構体の場合には気密荷重が負
荷され、その外板パネルに引張、圧縮、剪断、曲げ等の
力が作用する。また、鉄道車両用構体では、複数の外板
パネルを接続して構体全体を組み立てるのであるが、そ
の外板パネルの接続部にも同様の力が作用するので、そ
の力に耐える接続構成のものが必要とされる。

【０００３】また、外板パネルは、自然環境下に晒され
るので、その接続部は、水漏れ防止のための水密性能、
加えて気密構体の場合には空気漏れ防止のための気密性
能を備える必要がある。

【０００４】一方、近年では、車両の高速化や軽量化を
図るために、アルミニウム製の外板パネルを用いた車両
用構体が多く採用されている。その一例を、図７〜図９
により説明する。なお、図７は構体の外板パネルの概要
構成を示す横断面図、図８は構体全体の概要構成を示す
横断面図、図９は外板パネルの接続部の構成を示す図で
あって、図９（ａ）は図８のハ部拡大図、図９（ｂ）は
図９（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【０００５】図７に示すように、一般に、アルミニウム
製の外板パネル２１は、複数のストリンガ２２ａを一体
に押出成型したアルミニウム材からなる複数の押出型材
２２を、摩擦攪拌接合によって、互いの長手方向側端縁
同士を結合することで広幅に形成され、その構成のもと
で、図８に示すように、屋根用の外板パネル２１−I、
側面用の外板パネル２１−IIおよび底面用の外板パネル
２１−IIIとして、構体２０に組み込まれる。なお、図
８において、Ｆは構体全体の外郭形状および剛性を保持
するための構体フレーム、ｂは床板を支持するための床
ビーム、Ｓは床ビームｂを支持するためのステイであ
る。

【０００６】そして、各外板パネル２１は、図８のイ部
拡大断面図である図９（ａ）に示すように、それぞれの
側辺同士を突き合わさせ、その裏面側にアルミニウム帯
板からなるスプライスプレート２３を配して、これらを
リベット２４によって車両の長手方向に沿って締結する
ことで、つまりスプライスプレート２３を介して互いに
接続されることで構体２０として組み立てられる。

【０００７】また、その接続部と構体フレームＦとの交
差部においては、図９（ａ）に示すように、構体フレー
ムＦ側にスプライスプレート２３の厚さおよび幅に対応
する凹部（スニク）を形成し、その構体フレームＦとス
プライスプレート２３および外板パネル２１を、リベッ
ト２４で一体に締結される。

【０００８】ここで、外板パネル２１の接続部は、気密
荷重による曲げモーメントの少ない部位に設定される。
また、外板パネル２１のストリンガ２２ａは、図９
（ａ）（ｂ）に示すように、ストリンガグリップ２５を
介して構体フレームＦに接続され、これら構成によって
気密荷重を分散賦課させて、締結用のリベット２４に大
きな軸力が作用することを防いでいる。また、ここでは
図示を省略したが、スプライスプレート２３の両側端面
と外板パネル２１との間、および外板パネル２１の突合
せ部の間隙にシール材を盛り、これによって接続部の水
密および気密を保持するものとされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の構体では、先ず、外板パネルを接続するために、別
途スプライスプレートを準備する必要がある。また、各
外板パネルの両側端縁部それぞれをスプライスプレート
にリベット締結する必要があるので、その接続には、多
くの工数を要するものとなる。更に加えて、接続部の水
密および気密シールは、スプライスプレート端面と外板
パネル面にシール材を盛るものであるため、剥離・脱落
等が生じることのない確実な水密および気密性能を保持
するためには、シール施工面の清浄化等の下準備および
事後の確認等に比較的多くの工数が必要になる、などの
解決すべき課題が残されている。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、負荷される応力に耐える構造強度を保持し
てなお、外板パネルの接続に要する工数を低減できる構
成の鉄道車両用構体、更に加えて、外板パネルの接続部
の水密および気密性能を容易かつ確実に保持することの
できる構成の鉄道車両用構体を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る鉄道車両用構体は、複数の押出型材の
長手方向側端縁同士を摩擦攪拌接合によって結合するこ
とで広幅の外板パネルを形成すると共に、複数の外板パ
ネルを、互いの側辺部同士をスプライスプレートを介し
て車両の長手方向に沿ってリベット締結することで、接
続して構体フレームと一体に組み立ててなる鉄道車両用
構体において、前記外板パネルは、それぞれの一方の側
辺に位置する押出型材に予めスプライスプレートを一体
に押出成型し、そのスプライスプレートを介して隣接し
て配された他の外板パネルにリベット締結されている構
成とする。ここで、押出型材には通常アルミニウム材が
用いられる。

【００１２】請求項１記載の鉄道車両用構体によれば、
外板パネルと一体化したスプライスプレートを介して他
の外板パネルとリベット締結するので、前述の従来技術
と比べて、接続に必要なスプライスプレートの幅を小さ
くして、リベット締結数を少なくすることができる。し
かも、外板パネルからスプライスプレートへの荷重伝達
をスムースに行なわせて応力の集中を防ぐことができる
ので、接続部の構造強度をより高めることができる。

【００１３】請求項２記載の鉄道車両用構体のように、
前記外板パネルを、前記押出型材それぞれの内面側に予
め一体に押出成型したストリンガを介して前記構体フレ
ームに接続させる一方、前記構体フレームの前記外板パ
ネル同士の接続部と交差する部位に、その接続部の幅お
よび厚さに対応する切欠きを設けている構成とすること
ができる。

【００１４】請求項２記載の鉄道車両用構体によれば、
外板パネルを、その外板パネルに一体成型した複数のス
トリンガを介して構体フレームに接続して、これらに気
密荷重を分散賦課させる一方、構体フレームの外板パネ
ルの接続部と交差する部位に切欠きを設けることで、前
述の従来技術のように、リベットを介して外板パネルが
構体フレームに締結されることを回避し、これによっ
て、締結用のリベットに軸力が作用することを、より効
果的に防ぐことができる。

【００１５】請求項３記載の鉄道車両用構体のように、
前記外板パネルは、その一方の側辺に位置する押出型材
に一体成型されるスプライスプレートの他の外板パネル
との接触面、または、他の一方の側辺に位置する押出型
材の他の外板パネルのスプライスプレートとの接触面
に、予めシール溝を一体に押出成型している構成とする
ことができる。

【００１６】請求項３記載の鉄道車両用構体によれば、
外板パネルの一方の側辺のスプライスプレート、また
は、他方の側辺に成型したシール溝にシール材を充填す
ることで、接続部の水密および気密を保持する。このと
き、シール材は、シール溝と相手側面との間の閉ざされ
た空間に充填されるので、剥離や脱落等を生じることな
く、保有するシール特性を十二分に発揮して、外板パネ
ルの接続部、つまり構体の水密および気密性能を確実に
保持することができる。

【００１７】請求項４記載の鉄道車両用構体のように、
さらに、前記外板パネルの前記一方の側辺のスプライス
プレート、または、前記他の一方の側辺の押出型材は、
そのシール溝と側端縁との間を予め僅かに減肉させて押
出成型することで、前記シール溝から側端縁間の面と接
続相手側の面との間に、そのシール溝に過剰充填された
シール材を逃がす間隙を形成している構成とすることが
できる。

【００１８】請求項４記載の鉄道車両用構体によれば、
シール溝から側端縁間の面と接続相手側の面との間に形
成した間隙によって、シール溝に過剰充填されたシール
材を逃がすことで、シール材の充填量を調整する。な
お、施工時には、シール材をやや過剰に充填することで
シールの確実性を得る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００２０】図１、図２および図３は、本発明に係る鉄
道車両用構体の一実施の形態を示し、図１は構体の外板
パネルの概要構成を示す横断面図、図２は構体全体の概
要構成を示す横断面図、図３は外板パネルの接続部の構
成を示す図であって、図３（ａ）は図２のイ部拡大図、
図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

【００２１】図１に示す本例構体の外板パネル１は、複
数のストリンガ２ａを一体に押出成型したアルミニウム
材からなる複数の押出型材を、摩擦攪拌接合（図１のＷ
参照）によって、互いの長手方向側端縁同士を結合する
ことで広幅に形成されている。また、その一方の側辺に
位置させる押出型材２´には、本体部の厚さと同寸法で
内側に段差を付けられた帯板状のスプライスプレート３
が、予め一体に押出成型されている。

【００２２】そして、この構成のもとで、図２に示すよ
うに、屋根用の外板パネル１−I、側面用の外板パネル
１−IIおよび底面用の外板パネル１−IIIとして、構体
１０に組み込まれる。なお、図２において、図８により
説明した従来技術と同符号を付したものは実質的に等価
であるので、ここでは説明を省略する。

【００２３】前記各外板パネル１は、図３（ａ）に示す
ように、それぞれの一方の側辺に有するスプライスプレ
ート３の外側に、隣接する他の外板パネル１の側端部を
重ねると共に、リベット４で車両の長手方向に沿って締
結することで、互いに接続されると共に、後述の構成の
もとで構体フレームＦと一体に接続されることで、構体
１０として組み立てられる。

【００２４】ここで、本例構体では、外板パネル１と一
体化させたスプライスプレート３を介して、他の外板パ
ネル１に締結するので、前述の従来技術と比べて、外板
パネル１の接続に必要なスプライスプレート３の幅およ
びリベット４の締結数が半分程度ですむ。

【００２５】一方、外板パネル１の接続部は、前述の従
来技術と同様に、気密荷重による曲げモーメントの少な
い部位に設定される。そして、本例では、図３（ａ）お
よび（ｂ）に示すように、外板パネル１の各ストリンガ
２ａを、ストリンガグリップ５を介して構体フレームＦ
に接続して、これらに気密荷重を分散賦課させると共
に、構体フレームＦの外板パネル１の接続部と交差する
部位に、その接続部の幅および厚さに対応する切欠きＦ
ｎを設ける。

【００２６】なお、上記切欠きＦｎを設けることは、本
例における外板パネル１の接続部の幅が格段に小さくな
り、それに対応する幅の切欠きＦｎによる構体フレーム
Ｆの剛性低下も格段に小さくなることから可能とされ
る。

【００２７】以上に述べたように、本例構体では、外板
パネルの接続のために、別途のスプレートを準備する必
要がなくなり、また、接続に要するスプライスプレート
の幅およびリベット締結数が従来の半分でよくなり、そ
の分、軽量化と締結工数の大幅な低減を図ることができ
る。また、外板パネルからスプライスプレートへの荷重
伝達をスムースに行なわせて応力の集中を防ぐことがで
きる。これによって、接続部の構造強度をより確かに保
持できる構成のものとすることができる。

【００２８】図４は、本発明に係る鉄道車両用構体の別
の実施形態を示す図であって、図４（ａ）は要部の断面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）のロ部拡大図である。な
お、本例構体は、次に述べるにシール溝を設けた点を除
く各部構成が前記の一実施形態のものと同一であるの
で、ここでは、等価な各構成部に同一符号を付して説明
を省略し、その差異点のみを要約して説明する。

【００２９】本例では、図４（ａ）および（ｂ）に示す
ように、各外板パネル１の、一方の側辺に位置させる押
出型材２´に一体成型するスプライスプレート３に、予
めシール溝３ａを一体に押出成型している。また、その
スプライスプレート３のシール溝３ａは、締結時におけ
る他の外板パネル１との接触面の外側端寄りの部位に設
け、このシール溝３ａにシール材６を充填することで、
外板パネル１の接続部の水密および気密を保持する構成
としている。

【００３０】更に、そのスプライスプレート３の、シー
ル溝３ａと側端縁との間を僅かに減肉（板厚を薄く）さ
せて押出成型することで、前記シール溝３ａから側端縁
間の面と相手側の面との間に、図４（ｂ）に示す間隙Ｇ
を形成し、この間隙Ｇによって、シール溝３ａに過剰に
充填されたシール材６を逃がすことで、シール材６の充
填量を調整する構成としている。なお、施工時には、シ
ール材６をやや過剰に充填することでシールの確実性を
得る。

【００３１】上記構成の本例構体では、外板パネルの接
続部のシール溝と相手側面との間の閉ざされた空間にシ
ール材を充填するので、剥離や脱落等を生じることな
く、そのシール材が保有するシール特性を十二分に発揮
させて、水密および気密性能を向上させることができ
る。また、シール溝の中にシール材を充填するので、接
続部の表面にシール材を盛る前述の従来技術に比べて、
その施工が格段に容易なものとなる。

【００３２】なお、本例構体では、外板パネルに一体成
型したスプライスプレートにシール溝を設けたが、この
シール溝は、例えば図５に示すように、スプライスプレ
ートの相手側となる外板パネルに設けてもよく、また、
例えば図６に示すように、スプライスプレートと相手側
となる外板パネルとの双方に設けることもより好ましい
構成である。

【００３３】図５は、本発明に係る鉄道車両用構体のま
た別の実施形態を示す図、図６は、本発明に係る鉄道車
両用構体の更にまた別の実施形態を示す図である。な
お、これら例の構体は、シール溝を設ける部位ないしは
数が異なる点を除いて各部構成が前記の実施形態のもの
と同一であるので、ここでは、等価な各構成部に同一符
号を付して説明を省略し、その差異点のみを要約して説
明する。

【００３４】図５に示す例の構体では、各外板パネル１
の、スプライスプレート３とは反対側となる側辺に位置
させる押出型材２に、予めシール溝２ｂを一体に押出成
型している。また、そのシール溝２ｂは、締結時におけ
る他の外板パネル１のスプライスプレート３との接触面
の外側端寄りの部位に設けている。また、ここでは図示
を省略したが、そのシール溝２ｂと側端縁との間には、
前記の実施形態と同様の間隙Ｇを形成している。

【００３５】上記構成の本例構体では、各外板パネルの
シール溝にシール材を充填することで、外板パネルの接
続部、つまり構体の水密および気密を保持する。また、
このシール構成は、特に水密機能を保持するに効果的で
ある。

【００３６】図６に示す例の構体では、各外板パネル１
の、一方の側辺に位置させる押出型材２´に一体成型す
るスプライスプレート３と、このスプライスプレート３
とは反対側となる側辺に位置させる押出型材２とに、前
記の二実施形態と同様の配置位置および構成のシール溝
３ａ、２ｂを、予め一体に押出成型している。また、こ
こでは図示を省略したが、それらシール溝３ａ、２ｂ溝
と側端縁との間には、前記の実施形態と同様の間隙Ｇを
形成している。

【００３７】上記構成の本例構体では、各外板パネルの
二つのシール溝それぞれにシール材を充填することで、
水密および気密を保持する。また、このシール構成は、
水密機能と気密機能とを確実に保持することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る鉄道
車両用構体は、外板パネルにスプライスプレートを一体
に押出成型し、そのスプライスプレートを介して他の外
板パネルにリベット締結することで、外板パネル同士を
接続する構成としたので、その接続のために、別途スプ
ライスプレートを準備する必要がなくなり、また、接続
に要するプライスプレートの幅が小さく、リベット締結
数が少なくすることが可能となり、その分軽量化と締結
工数の大幅な低減を図ることができる。また、外板パネ
ルからプライスプレートへの荷重伝達をスムースに行な
わせて応力の集中を防ぐことができるので、接続部の構
造強度をより高めることができる。

【００３９】請求項２記載の鉄道車両用構体は、外板パ
ネルを、その外板パネルに一体成型した複数のストリン
ガを介して構体フレームに接続して、これらに気密荷重
を分散賦課させる構成とし、加えて、構体フレームの外
板パネルの接続部と交差する部位に切欠きを設けること
で、前述の従来技術のように、リベットを介して外板パ
ネルが構体フレームに締結されることを回避し、これに
よって、締結用のリベットに軸力が作用することを防ぐ
構成としたので、これらの複合効果によって、接続部の
構造強度をより確かに高めることができる。

【００４０】請求項３記載の鉄道車両用構体は、外板パ
ネルに一体成型したスプライスプレート、または外板パ
ネルに、予めシール溝を押出成型し、そのシール溝にシ
ール材を充填することで、外板パネルの接続部の水密お
よび気密を保持する構成としたので、接続部の表面にシ
ール材を盛る従来技術に比べて、シール施工が格段に容
易なものとなる。また、シール溝と相手側面との間の閉
ざされた空間にシール材を充填するので、剥離や脱落等
を生じることなく、そのシール材が保有するシール特性
を十二分に発揮させて、外板パネルの接続部、つまり構
体の水密および気密性能を確実に保持することができ
る。

【００４１】請求項４記載の鉄道車両用構体は、シール
溝から側端縁間の面と接続相手側の面との間に間隙を形
成し、その間隙によって、シール溝に過剰充填されたシ
ール材を逃がすことで、シール材の充填量を調整する構
成としたので、外板パネルの接続部のシール施工がより
容易になると共に、構体の水密および気密性能をより安
定かつ確実に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄道車両用構体の一実施形態にお
ける構体の外板パネルの概要構成を示す横断面図であ
る。

【図２】前記構体全体の概要構成を示す横断面図であ
る。

【図３】前記構体の外板パネル接続部の構成を示し、
（ａ）は図２のイ部拡大図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−
Ａ矢視断面図である。

【図４】本発明に係る鉄道車両用構体の別の実施形態の
要部構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は図４（ａ）
のロ部拡大図である。

【図５】本発明に係る鉄道車両用構体のまた別の実施形
態の要部構成を示す断面図である。

【図６】本発明に係る鉄道車両用構体の更にまた別の実
施形態の要部構成を示す断面図である。

【図７】従来の構体の外板パネルの概要構成を示す横断
面図である。

【図８】前記従来の構体全体の概要構成を示す横断面図
である。

【図９】前記従来の構体の外板パネル接続部の構成を示
し、（ａ）は図８のハ部拡大図、（ｂ）は図９（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視断面図である。

【符号の説明】

１ 外板パネル ２ 押出型材 ２´ 押出型材 ２ａ ストリンガ ２ｂ シール溝 ３ スプライスプレート ３ａ シール溝 ４ リベット ５ ストリンガグリップ ６ シール材 Ｇ 間隙 Ｂ 床ビーム Ｆ 構体フレーム Ｆｎ 切欠き Ｓ ステイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 直 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 保坂 史郎 東京都中央区八重洲１−６−６ 東海旅客 鉄道株式会社内 (72)発明者 高橋 幸生 東京都中央区八重洲１−６−６ 東海旅客 鉄道株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の押出型材の長手方向側端縁同士を
   摩擦攪拌接合によって結合することで広幅の外板パネル
   を形成すると共に、複数の外板パネルを、互いの側辺部
   同士をスプライスプレートを介して車両の長手方向に沿
   ってリベット締結することで、接続して構体フレームと
   一体に組み立ててなる鉄道車両用構体において、 前記外板パネルは、それぞれの一方の側辺に位置する押
   出型材に予めスプライスプレートを一体に押出成型し、
   そのスプライスプレートを介して隣接して配された他の
   外板パネルにリベット締結されていることを特徴とする
   鉄道車両用構体。
2. 【請求項２】 前記外板パネルを、前記押出型材それぞ
   れの内面側に予め一体に押出成型したストリンガを介し
   て前記構体フレームに接続させる一方、前記構体フレー
   ムの前記外板パネル同士の接続部と交差する部位に、そ
   の接続部の幅および厚さに対応する切欠きを設けている
   請求項１記載の鉄道車両用構体。
3. 【請求項３】 前記外板パネルは、その一方の側辺に位
   置する押出型材に一体成型されるスプライスプレートの
   他の外板パネルとの接触面、または、他の一方の側辺に
   位置する押出型材の他の外板パネルのスプライスプレー
   トとの接触面に、予めシール溝を一体に押出成型してい
   る請求項１または２記載の鉄道車両用構体。
4. 【請求項４】 さらに、前記外板パネルの前記一方の側
   辺のスプライスプレート、または、前記他の一方の側辺
   の押出型材は、前記シール溝と側端縁との間を予め僅か
   に減肉させて押出成型することで、前記シール溝から側
   端縁間の面と接続相手側の接触面との間に、そのシール
   溝に過剰充填されたシール材を逃がす間隙を形成してい
   る請求項３記載の鉄道車両用構体。