JP2003095091A - 鉄道車両の車体構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄道車両組立工程における側部構体の形成に
要する工数を削減し、短工期で仕上がりが良く、量産効
果があり、製造コストが低減できる鉄道車両の車体構造
とその製造方法を提供する。 【解決手段】 鉄道車両の側面を形成する外板に代わ
り、樹脂成形され内外装と発泡材と補強用金属板とが一
体となった側板パネルユニットを、締結手段により構体
フレームに固着する。この構成により、従来必要であっ
た外板の溶接と溶接後の作業を省略することができ、内
面部材を施工する必要が無いため作業工数を低減するこ
とができる。また、構体フレームに取り付ける前に、あ
らかじめ窓ガラスおよび内装部品を取り付けておけば、
工期の短縮を図ることが可能となる。更に，この側板パ
ネルユニットを、モジュール設計対応として鉄道車両の
設計を行うことで、量産効果による車両の製造コストの
低減を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用構体お
よびその製造方法に関し、特に、ＬＲＶを中心とする小
型車両に適した鉄道車両の車体構造およびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な鉄道車両は、その構体の
側面を図５に例示するように、台枠２０，側構２１およ
び屋根構２２とで形成される。これらの台枠２０，側構
２１および屋根構２２は、通常、タテ骨とヨコ骨との組
み合わせからなる構体フレーム２６と薄鋼板からなる外
板２３，屋根板（図示せず）を溶接結合して構成され、
全体として略筒状の構体を形成している。

【０００３】すなわち、台枠２０の両側部の上に、それ
ぞれ複数の側部構体フレーム２６ｂ，２６ｂ，・・・が
車両上下方向に固定されている。これら側部構体フレー
ム２６ｂの上端には、車両長手方向に各側部構体フレー
ム２６ｂを接続する上部構体フレーム２６ｃが車両両側
に固定されているとともに、側部構体フレーム２６ｂの
間には、外板２３を補強する複数の内部フレーム２６
ｄ，２６ｄ・・・が掛け渡されている。そして、両側の
上部構体フレーム２６ｃどうしの間には、図示しない屋
根構フレームが車両を横断する方向（図面背後方向）に
掛け渡されている。側構２１および屋根構２２は、これ
ら格子状に連結されてなる構体フレーム２６に複数の外
板２３，２３，・・・および図示しない屋根板を張り渡
して形成される。

【０００４】車両の種類により差異はあるが、一般に側
構２１は、側部構体フレーム２６ｂ，内部フレーム２６
ｄおよび上部構体フレーム２６ｃと外板２３とが溶接結
合にて一体化されたもので、ドア取付用の開口部２１
ｄ，２１ｄを有し，外板２３の所定の位置には、窓ガラ
スを嵌め入れるための窓枠２３ｗ，２３ｗ，・・・が設
けられている。

【０００５】次に、上述した鉄道車両の側面構造を詳細
に説明する。図６は図５のＣ−Ｃ矢視拡大断面図であ
り、この車両の側面構造は、台枠２０の上側に構築され
た側部構体フレーム２６ｂと、車両最外側となる塗装さ
れた外板２３と、その内側に施工される断熱材２４，２
４と、車両内側に断熱材２４を覆うようにして施工され
る内張材（化粧板）２５とからなる。車両の窓ガラス３
０，３０は、その周囲に取り付けられるキセゴム３１
ｂ，３１ｂを介して、側構２１の所定の位置に形成され
た窓枠２３ｗに挿入される。また、図示しない各種内装
部品も、スペーサーなどを介して内張材２５に取り付け
られる。

【０００６】上記車両の側構２１は、構体フレーム２６
を溶接にて組み上げ、その両側面に外板２３を同じく溶
接にて貼り付けて形成される。その後、外板２３の歪取
りを行い、車両外面を塗装して外装を完成させる。そし
て、この外板２３の車両内面側に断熱材２４を貼り付け
した後、さらにその内面側に断熱材２４を挟み込むよう
に内張材２５を貼り付けすることで、車両側面の壁面構
造とされる。

【０００７】車両細部の構造により異なるが、窓ガラス
３０および内張材２５への各種内装部品は、上記した車
両内部の仕上げの前工程または後工程にて、製作途中の
車両内部に作業員が入り込んで取り付けられる。また、
車両開口部のドアも、その開口部の出来具合に合わせて
調整の上、取り付けを行うのが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで，以上のよう
な従来の鉄道車両の車体構造とその製造方法において
は、次のような問題点がある。

【０００９】（１）外板を構体フレームに溶接するた
め、外板に歪が発生し、その除去のために作業員が外板
を矯正するのに多くの工数が必要とされ、仕上がり面も
平滑になりにくい。また、溶接カスが発生するため、そ
の除去の手間もかかる。 （２）外板の歪除去が終了した後、外面の塗装作業を行
うが、高所での作業が含まれるため余分な手間と工数が
必要になる。 （３）構体完成後に、その車両内側に断熱材および内張
材を施工する必要があるため、部品点数と作業量が増加
する。 （４）構体完成後に、車両製作現場にて窓ガラスおよび
他の内装部品を取り付けねばならないため、無理な姿勢
での作業を余儀なくされる。また、この作業にかかる工
数も必要になる。 （５）外板の補修・取り替えが必要な場合、交換が必要
な部分を切り取って、新たな外板を溶接せねばならず、
歪除去や塗装等の作業が必要となる。

【００１０】以上のように、車両の側面構造の形成には
非常に多くの手間と工数が必要とされ、構体完成後の外
面塗装作業も絶対必要となる。しかし、構体が組み上が
った状態での作業は、足場等の問題もあり、無理な姿勢
で時間のかかる作業が多くなるという欠点がある。

【００１１】本発明は、このような諸問題点を一挙に解
決すべくなされたもので、車両組立工程における構体の
形成に要する工数を削減し、短工期で仕上がりが良く、
量産効果があり、製造コストの低減を達成することので
きる鉄道車両の車体構造とその製造方法の提供を目的と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の鉄道車両の車体構造は、構体フレームの車
両両側部に複数の側板パネルユニットが締結手段を用い
て固着され、その側板パネルユニットは、樹脂製の車両
外装板と、車両内装板とが、発泡樹脂層と補強用金属板
とを介在させた状態で一体化されていることによって特
徴づけられる（請求項１）。

【００１３】また、本発明の鉄道車両の製造方法は、車
両台枠上に構体フレームを構築した後、その構体フレー
ムの車両両側部に、あらかじめ樹脂製の車両外装板と車
両内装板とを一体形成した側板パネルユニットを、締結
手段を用いて固着することを特徴とする（請求項２）。

【００１４】ここで、本発明の製造方法においては、側
板パネルユニットには、構体フレームに固着する前に、
その所要部位に設けられた窓枠に窓ガラスを嵌め入れて
おくこと、および各種内装部品を先取付しておくことが
好ましい（請求項３）。

【００１５】本発明に用いる締結手段としては、ねじも
しくはリベットが好適に採用される。

【００１６】本発明は、従来、車両の組立現場にて行っ
ていた構体フレームに対する外板の溶接止め、その内側
への断熱材と内張材の取り付け等による車両の側面構造
の構築作業を、内外装が発泡樹脂層と補強用用金属板と
を介在させた状態で一体化されてなる側板パネルユニッ
トの構体フレームに対する締結手段による固着に変更す
ることによって、所期の目的を達成しようとするもので
ある。

【００１７】すなわち、本発明においては、あらかじめ
製造しておいた内外装一体の側板パネルユニットを、構
体フレームに対して締結手段を用いて固着することによ
り、従来の構造および製造方法において必要であった外
板の溶接および溶接後の歪取りや溶接のカス取りといっ
た作業を省略することができ、しかも歪の発生を防止す
ることができる。また、側板パネルユニットを締結手段
にて構体フレームに固着するので、その外面側にあらか
じめ表面仕上を施しておくことが可能であり、取り付け
後の外面塗装作業が不要となる。

【００１８】そして、この側板パネルユニットは、発泡
樹脂層（発泡材）を内包し、内装となるその車両内側面
にも、構体フレームへの取り付け前に、あらかじめ表面
仕上を施しておくことによって、断熱材および内張材
（化粧板）といった内面部材を施工する必要が無い。

【００１９】その上、この側板パネルユニットは、補強
用金属板を介在させた状態で一体化されているため、こ
の金属板が側板パネルユニットの強度メンバとして機能
し、ＬＲＶを中心とする小型車両において要求される側
面構造の強度をクリアすることができる。

【００２０】また、既に稼動中の鉄道車両の側板を交換
する必要が生じた場合でも、その交換作業は、古い側板
パネルユニットを取り外し、新たな側板パネルユニット
と交換して締結するだけで済むため、従来の方法に比べ
大幅に工期を短縮することができる。

【００２１】そして、請求項３に係る発明のように、こ
の側板パネルユニットの所要部位に設けられた窓枠に対
し、構体フレームに締結手段を用いて固着する前にあら
かじめ窓ガラスの嵌め入れと各種内装部品の先取付をし
ておくことにより、車両の組立作業の更なる簡素化と、
工数削減を達成することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について述べる。図１は本発明の実施の形態
を示す鉄道車両の側面図で、側板パネルユニットを構体
フレームに取り付ける状態を表す。図２は側板パネルユ
ニット取り付け後の図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図、図３
は図２のＰ部拡大図である。また、図４は図２のＢ−Ｂ
矢視拡大断面図である。

【００２３】図１に示すように、本実施の形態の側板パ
ネルユニット１０は、車両の下部構体フレーム２６ａ，
側部構体フレーム２６ｂおよび上部構体フレーム２６ｃ
によって形成された開口部２１ａ，２１ａ，・・・に嵌
まり込むように、車両外側からねじ止めにて取り付けら
れる。

【００２４】この側板パネルユニット１０は、車両上下
方向の断面を図２に示すように、車両外側から順に、外
面仕上材１，樹脂製外装板２，金属板３，発泡材４，樹
脂製内装板５，内面仕上材６で構成されている。

【００２５】側板パネルユニット１０の構造を以下に詳
述する。図３の要部拡大図に示すように、車両外側にあ
たる樹脂製外装板２（以下、外装板２とする）は、所定
の位置に設けられる窓枠１０ｗ部分を除き、その内部に
金属板３を被覆するように形成され、平坦に成形されて
車両の外観の一部を構成する。金属板３は、例えば厚さ
０．６ｍｍ程度の薄いステンレス鋼板を積層したものが
好適に使用される。この金属板３は、側板パネルユニッ
ト１０の強度メンバとして機能する。

【００２６】外装板２の周縁部には、外装板２の本体部
分より突出してフランジ部２ａが形成されている。この
フランジ部２ａの内部には、外装板２の本体部分より続
く金属板３が内包されており、また、フランジ部２ａの
所定の位置には、上部構体フレーム２６ｃとのねじ止め
に用いられる貫通孔（図示せず）が設けられている。

【００２７】外装板２の外側表面は、外面仕上材１とな
る表面皮膜が形成されている。この外面仕上材１は、例
えばゲルコート仕上げ等により形成され、車両外観とパ
ネルの耐久性を向上させている。

【００２８】次に、樹脂製外装板２と一体に成形される
樹脂製内装板５（以下、内装板５とする）は、外装板２
から膨出するように形成され、外装板２との間の内部空
間に発泡材４を挟み込むサンドイッチ構造をとる。この
内装板５の膨出部分は、所定位置に窓枠１０ｗを設ける
ように形成され、側板パネルユニット１０の車両への取
り付け時には、下部構体フレーム２６ａ，側部構体フレ
ーム２６ｂおよび上部構体フレーム２６ｃの間に形成さ
れる開口部２１ａに嵌まり込む。また、外装板２と同様
に、車両最内側となる内装板５の内側表面には、内面仕
上材６となるゲルコート仕上げが施されており、従来の
車両で必要であった内張材（化粧板）を不要としてい
る。

【００２９】上記の外装板２と内装板５とは、例えば繊
維強化樹脂（ＦＲＰ）等の同じ素材を用いて窓枠１０ｗ
を有する形状に一体成形される。樹脂で一体成形された
パネルは、表面平滑性が良く、精度良く加工することが
でき、耐久性に富むものとなる。尚，パネルの一体成形
後に、外装板２および内装板５の表面にそれぞれ形成さ
れる外面仕上材１と内面仕上材６は、その要求品質によ
り他の方法を用いたり省略したりすることができる。

【００３０】発泡材４は、前記外装板２と内装板５との
間の略方形の部位に発泡樹脂層として形成されている。
側板パネルユニット１０は、この発泡材４と金属板３と
を被覆し、外装板２と内装板５とが一体となって形成さ
れているため、軽量で強度の高いパネルとすることがで
き、しかも車両側面の断熱と遮音の効果を合わせて発揮
する。

【００３１】図３に示す上部構体フレーム２６ｃの取付
部２６ｔは、このフレームより突出して下方に折れ曲が
るように形成されている。この上部構体フレーム２６ｃ
と取付部２６ｔとの間に形成される略コの字部分に、側
板パネルユニット１０のフランジ部２ａの上部が挿入さ
れ、ねじ１１を用いて締め付けされることにより、この
側板パネルユニット１０は上部構体フレーム２６ｃに固
着される。また、この側板パネルユニット１０を上部構
体フレーム２６ｃに固着する時に、ねじ１１部までを覆
う樹脂カバー３２ａを、側板パネルユニット１０と共に
取付部２６ｔに挿入しておくことで、水密構造を形成し
車両内部への雨水等の侵入を最小限に防ぐことができ
る。更に、樹脂カバー３２ａは、側板パネルユニット１
０の繋ぎ目やねじ頭が隠されを隠すことで、車両の美観
を高めることができる。

【００３２】次に、側板パネルユニット１０の構体フレ
ーム２６への固着方法を説明する。図１に示すように、
本発明の鉄道車両は、台枠２０の上側両側部にそれぞれ
下部構体フレーム２６ａが固定され、この両下部構体フ
レーム２６ａの上に、それぞれ複数の側部構体フレーム
２６ｂが車両上下方向に固定されている。これら各側部
構体フレーム２６ｂの上端には、車両長手方向に各側部
構体フレーム２６ｂを接続する上部構体フレーム２６ｃ
が両側に固定されている。

【００３３】これらの構体フレーム２６は、例えばアル
ミニウム合金形材を使用して溶接により形成され、側面
に側板パネルユニット１０を嵌め入れることのできる開
口部２１ａと出入口（ドア取付部）となる開口部２１ｄ
とを有する。

【００３４】本発明の車両の側面構造の製作は、従来の
車両で取り付けられていた外板に代わり、側板パネルユ
ニット１０をねじ１１により構体フレーム２６に締め付
けすることによって行われる。この側板パネルユニット
１０は、ここに示す車両本体の組立工程とは別の工程で
あらかじめ形成されたものである。側板パネルユニット
１０は、後述するように、内外装および窓ガラスや内装
部品が既に組み付けられた状態で搬入することも可能で
ある。

【００３５】図２に示すように、側板パネルユニット１
０は、周縁部に形成されたフランジ部２ａの所定の位置
に設けられた貫通孔（図示せず）にねじ１１を挿通し
て、構体フレーム２６に締結される。この締結は，車両
への雨水等の侵入を防止するため、側板パネルユニット
１０と構体フレーム２６の接触面に、ここでは図示しな
いパッキンを挟み込んだ状態で行われる。また仮に、こ
の側板パネルユニット１０と構体フレーム２６とのねじ
止め部分から雨水等が侵入した場合でも、締結に使用さ
れる下部側構フレーム２６ａ，側部構体フレーム２６ｂ
および上部構体フレーム２６ｃが中空角柱形状をしてい
るため、ドレインダクトとして機能し、侵入した雨水等
は排出される。

【００３６】側板パネルユニット１０と側板パネルユニ
ット１０間の繋ぎ目部分の構造を図４に示す。側板パネ
ルユニット１０は、水密パッキン３３を介して、ねじ止
めにより側部構体フレーム２６ｂに締結される。水密パ
ッキン３３の車外突出部には、パネルの繋ぎ目とねじ１
１部を覆うように樹脂キャップ３２ｂが被せられ、水密
構造を形成すると共に車両外部見栄を向上させている。

【００３７】なお、側板パネルユニット１０は、構体フ
レーム２６にねじ止めされる前に、その所定の位置に設
けられた窓枠１０ｗに、キセゴム３１ａを介して窓ガラ
ス３０を嵌め入れておくこともできる。車両の仕様によ
って必要となる内装部品等も、このとき同時に取り付け
作業を行っておけば、側板パネルユニット１０を車両構
体へ取り付けた後の作業を軽減することができる。

【００３８】以上詳述した本発明の側板パネルユニット
は、上記した実施の形態の形状に限らず、取り付ける車
両構体の形状に合わせて変更することが可能で、複数の
構体側面開口部を跨ぐ大きなパネルとすることもでき
る。また、取り付ける構体フレームの形状に合わせ、樹
脂製外装板，樹脂製内装板，金属板および発泡材の形状
も任意とできることは言うまでもない。

【００３９】また、以上の実施の形態では、側板パネル
ユニットをねじで固着する例を示したが、本発明の固着
方法はこれに限られることなく、リベットなどの他の締
結手段を用いうることはもちろんである。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
車両組立工程とは別の工程であらかじめ製造された側板
パネルユニットを構体フレームに対して締結手段を用い
て固着することにより、従来、車両の組立現場にて行っ
ていた構体フレームに対する外板の溶接作業、溶接後の
歪取り作業および断熱材および内張材といった内面部材
の施工作業等を省略することが可能となり、工数の削減
と製造コストの低減を達成することができる。また、こ
の側板パネルユニットは、締結手段による取り付けのた
めに交換も容易となる。

【００４１】更に、この側板パネルユニットは、樹脂製
の内外装が発泡樹脂層と補強用金属板とを介在させた状
態で一体化されているため、ＬＲＶを中心とする小型車
両に要求される側面構造の強度が達成できると同時に、
車両全体の軽量化を図ることができる。しかも、側板パ
ネルユニットの構体フレームへの取り付け前に、あらか
じめ表面仕上を施すこともできるため、内面部材の施工
と車両外面の塗装を不要とすることが可能で、この点に
おいても工数の削減と製造コストの低減を達成すること
ができる。

【００４２】また、この側板パネルユニットに対し、構
体フレームに締結手段を用いて固着する前にあらかじめ
窓ガラスを嵌め入れ、各種内装部品を先取付しておくこ
とにより、車両の組立作業の更なる簡素化と、工期の短
縮を図ることができる。

【００４３】本発明を適用した鉄道車両の設計は、側板
パネルユニットの構体フレームへの締結手段による固着
を採用したことで、モジュール設計に対応することが可
能となり、種々の形式の車両への適応とパネルユニット
の量産効果による車両の製造コストの低減を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における鉄道車両の側面構
造を示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。

【図３】側板パネルユニットの取付部を示す図２のＰ部
拡大図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。

【図５】従来の鉄道車両の側面構造を示す図である

【図６】図５のＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 外面仕上材 ２ 樹脂製外装板 ２ａ フランジ部 ３ 金属板 ４ 発泡材 ５ 樹脂製内装板 ６ 内面仕上材 １０ 側板パネルユニット １０ｗ 窓枠 １１ ねじ ２０ 台枠 ２１ 側構 ２１ａ，２１ｄ 開口部 ２２ 屋根構 ２３ 外板 ２３ｗ 窓枠 ２６ 構体フレーム ２６ａ 下部構体フレーム ２６ｂ 側部構体フレーム ２６ｃ 上部構体フレーム ２６ｄ 内部フレーム ２６ｔ 取付部 ３０ 窓ガラス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構体フレームの車両両側部に複数の側板
   パネルユニットが締結手段を用いて固着され、その側板
   パネルユニットは、樹脂製の車両外装板と、車両内装板
   とが、発泡樹脂層と補強用金属板とを介在させた状態で
   一体化されてなる鉄道車両の車体構造。
2. 【請求項２】 車両台枠上に構体フレームを構築した
   後、その構体フレームの車両両側部に、あらかじめ樹脂
   製の車両外装板と車両内装板とを一体形成した側板パネ
   ルユニットを、締結手段を用いて固着することを特徴と
   する鉄道車両の製造方法。
3. 【請求項３】 前記側板パネルユニットには、構体フレ
   ームに固着する前に、その所要部位に設けられた窓枠に
   窓ガラスを嵌め入れておくこと、および各種内装部品を
   先取付しておくことを特徴とする請求項２に記載の鉄道
   車両の製造方法。