JP2005059729A - 鉄道車両用構体 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶接作業後の外板に溶接熱による歪みの発生が少なく、外板と骨組みとの溶接品質及び接合強度を確保しながら軽量化を図る。
【解決手段】 車体前後方向に所定間隔を存して配置される複数の周方向骨部材である側柱９に、車体周方向に所定間隔を存して配設される複数の長手方向骨部材である長桁１０、幕板帯１３、腰板帯１４、幕板補強１５、腰板補強１６を交差させ、両骨部材の交差部を溶接して骨組み１８を構成し、該骨組み１８の外側に溶接結合される外板１９の、骨組み１９との溶接結合部位３１及び応力集中部位となる溶接結合部位３１の近傍３２並びに剪断応力が集中する縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の斜め上方及び斜め下方のリブ３３，３４を除く残りの部位３５の板厚を、骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位の板厚よりも薄く形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外板に必要な強度を維持しながら軽量化を図った鉄道車両用構体に関する。

鉄道車両の構体は、周方向骨部材を車体前後方向に所定間隔を存して複数配置し、複数の長手方向骨部材を車体周方向に所定間隔を存して前記周方向骨部材と交差させて車体前後方向に配置し、前記両骨部材の交差部を溶接して骨組みを構成した後、該骨組みの外側に外板を溶接結合する構造が広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３３０８８５１号掲載公報（第２頁、図１）

ところが、従来の外板は、骨組みとの溶接熱による歪みの発生を低減するために、骨組みとの溶接結合部位の強度を基準に板厚を選定しているので、溶接結合部位以外の強度をそれほど要求されない部位も溶接結合部位と同一の板厚になり、重量増の一因となっていた。

そこで本発明は、外板と骨組みとの溶接品質及び接合強度を確保しながら軽量化を図り、溶接作業後の外板に溶接熱による歪みの発生が少ない鉄道車両用構体を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するため、本発明は、車体前後方向に所定間隔を存して配置される複数の周方向骨部材に、車体周方向に所定間隔を存して配設される複数の長手方向骨部材を交差させて車体前後方向に配置し、前記両骨部材の交差部を溶接して骨組みを構成し、該骨組みの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記外板は、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位を除く残りの部位の板厚を、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としている。また、前記残りの部位の板厚は、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位の板厚の１／２から１／４であること、機械加工により所要の板厚に削正されて形成されることが好ましい。

本発明によれば、外板の強度をそれほど要求されない部位の板厚を薄くすることにより、溶接作業後の外板に溶接熱による歪みの発生が少なく、外板と骨組みとの溶接品質及び接合強度を確保しながら軽量化が図れる。

以下、本発明を図面に示される実施形態例に基づいて説明する。鉄道車両用構体１は、台枠２に側構体３，３と、妻構体４（一方は図示せず）を接合し、側構体３，３と妻構体４の上部に屋根構体５を接合して構成されている。

台枠２は、車体長手方向の側梁６，６と、図示されていないが両側梁６，６間を車体周方向に繋ぐ横梁と、両側梁６，６間に車体長手方向に配置される中梁７とで構成される枠体で、その上面に床板８が溶接結合されている。

側構体３は、台枠２の側梁６に、車体周方向骨部材として車体前後方向に所定間隔を存して立設された複数の側柱９と、車体長手方向骨部材として、各側柱９の上部が接合される長桁１０と、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の上部位置に配置される幕板帯１３と、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の下部位置に配置される腰板帯１４と、幕板帯１３と腰板帯１４との間に配置される幕板補強１５と、腰板帯１４と側梁６との間に配置される腰板補強１６とを車体周方向に所定間隔を存して配設するとともに、横長窓用開口部１２の上下に車体周方向骨部材として間柱１７を配置し、車体周方向骨部材である側柱９及び間柱１７に、車体長手方向骨部材である長桁１０、幕板帯１３、腰板帯１４、幕板補強１５及び腰板補強１６を交差させ、両方向骨部材の交差部を溶接して格子状の骨組み１８を構成し、該骨組み１８の外側に外板１９を溶接結合している。

妻構体４は、隅柱２０と貫通路柱２１との間に横桟２２を交差させ、該横桟２２と隅柱２０及び貫通路柱２１との交差部を溶接結合した骨組み２３の外側に外板２４を溶接結合している。屋根構体５は、周方向骨部材として車体前後方向に所定間隔を存して配置された複数の垂木２５と、長手方向骨部材として車体周方向に所定間隔を存して配設される複数の長桁２６を交差させて車体前後方向に配置し、垂木２５と長桁２６との交差部を溶接して格子状の骨組み２７を構成し、該骨組み２７の外側に外板２８を溶接結合している。

側構体３の外板１９は、最大板厚が約１０ｍｍのアルミ合金製の平板で、骨組み１８を構成する側柱９、長桁１０、幕板帯１３、腰板帯１４、幕板補強１５、腰板補強１６及び間柱１７との各溶接結合部位３１の板厚は最大板厚に形成されている。また、各溶接結合部位３１の近傍３２は、溶接時に応力が集中するので、溶接結合部位３１と同じ板厚に形成されている。さらに、剪断応力が集中する縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の斜め上方及び斜め下方では、剪断応力の作用方向に向けて斜め方向に最大板厚のリブ３３，３４を形成している。そして、各溶接結合部位３１及び各リブ３３，３４を除く残りの部位３５の板厚を、各溶接結合部位３１、溶接結合部位３１の近傍３２及び各リブ３３，３４の板厚よりも薄く形成されている。

すなわち、外板１９は、長桁１０と幕板帯１３との間では、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の上部は、溶接結合部位３１とその近傍３２を除く残りの部位３５の板厚を薄くし、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の斜め上方では、溶接結合部位３１とその近傍３２並びにリブ３３，３４を除く残りの部位３５の板厚を薄くしている。また、幕板帯１３と腰板帯１４との間の縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の側部では、溶接結合部位３１とその近傍３２を除く残りの部位３５の板厚を薄くしている。さらに、腰板帯１４と腰板補強１６との間では、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の上部は、溶接結合部位３１とその近傍３２を除く残りの部位３５の板厚を薄くし、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２の斜め下方では、溶接結合部位３１とその近傍３２並びにリブ３３，３４を除く残りの部位３５の板厚を薄くしている。また、腰板補強１６と側梁６との間では、溶接結合部位３１とその近傍３２を除く残りの部位３５の板厚を薄くしている。なお、縦長窓用開口部１１及び横長窓用開口部１２周囲は最大板厚に形成されている。

また、屋根構体５の外板２８も、骨組み２７を構成する垂木２５及び長桁２６との各溶接結合部位３６と溶接時の応力が集中する溶接結合部位３６の近傍３７を最大板厚とし、溶接結合部位３６とその近傍３７を除く残りの部位３８の板厚を薄くしている。

外板１９及び外板２８の残りの部位３５，３８は、溶接前に機械加工によって、それぞれの部位の必要強度に応じて、最大板厚の１／２から１／４の所要の板厚に削正されて形成され、その後骨組み１８，２７に溶接接合される。

なお、上記実施形態例では、左右の側構体３，３の側柱９，９と、屋根構体５の垂木２５との３分割された周方向骨部材で説明したが、例えば新幹線車両の先頭部のように連続する周方向骨部材でもよい。また、３次元形状の外板を用いる場合には、機械加工により所望の板厚に加工した後、例えば、ストレッチフォーミングとプレス成形を組みあわせて、３次元形状とすればよい。さらに、溶接結合部位及びその近傍の板厚は、最大板厚に限らず、強度が確保できるのであれば部位によって板厚を変更してもよい。

本発明を適用した側構体の正面図 鉄道車両用構体の斜視図 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図 図１のＩＶ−ＩＶ断面図

符号の説明

１…鉄道車両用構体、２…台枠、３…側構体、５…屋根構体、６…側梁、９…側柱、１０…長桁、１３…幕板帯、１４…腰板帯、１８…側構体の骨組み、１９…側構体の外板、２５…垂木、２６…長桁、２７…屋根構体の骨組み、２８…屋根構体の外板、３１…側構体の骨組みと外板の溶接結合部位、３２…溶接結合部位の近傍、３３，３４…リブ、３５…側構体の外板の残りの部位、３６…屋根構体の骨組みと外板の溶接結合部位、３７…溶接結合部位の近傍、３８…屋根構体の外板の残りの部位

Claims (3)

1. 車体前後方向に所定間隔を存して配置される複数の周方向骨部材に、車体周方向に所定間隔を存して配設される複数の長手方向骨部材を交差させて車体前後方向に配置し、前記両骨部材の交差部を溶接して骨組みを構成し、該骨組みの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記外板は、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位を除く残りの部位の板厚を、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とする鉄道車両用構体。
2. 前記残りの部位の板厚は、前記骨組みとの溶接結合部位及び応力集中部位の板厚の１／２から１／４であることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
3. 前記残りの部位は、機械加工により所要の板厚に削正されて形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用構体。

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