JP2006240323A - 鉄道車両構体 - Google Patents

Abstract

【課題】 外観の平滑化を図ると共に、軽量かつ剛性が高く、さらには水密性の高い鉄道車両構体を提供する。
【解決手段】 吹き寄せ板１４の内側には、窓用フレーム１５が配置されている。窓用フレーム１５は、平行となる長辺１５ａと、短辺１５ｂと、長辺１５ａと短辺１５ｂとを連結する連結部１５ｃとを備えている。長辺１５ａは吹き寄せ板１４に沿って延在しており、短辺１５ｂと連結部１５ｃとは折り曲げ部１５ｄを介して吹き寄せ板１４の内側に折り曲げられている。窓用フレーム１５の折り曲げ部１５ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ａとはレーザ連続溶接により接合されている。また、窓用フレーム１５の内側には窓用フレーム１５を補強するための補強材１７が配置されている。補強材１７は長辺１５ａと短辺１５ｂとを連結し、窓用フレーム１５とで中空構造を形成している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、窓用フレームまたは出入口用フレームを有する鉄道車両構体に関する。

窓用フレームまたは出入口用フレームを有する鉄道車両構体として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この構体は、車両の外側に配置されている窓用フレームと、窓用フレームの内側（車両の内側）に吹き寄せ板と、その吹き寄せ板の内側に配置されて、フランジ部を有する柱材とが３枚重ね合わせられた状態で、スポット溶接により接合されている。
特開平０８−１８８１５２号公報（図１）

しかし、上記の構体では、窓用フレームは車両の外板である吹き寄せ板より車両の外側に突出しており、段差が生じているため、車両構体の全体に平滑感が欠けている。また、上記の構造では、側構体の開口部分の強度を確保するために別途補強部材（柱材）を必要とするため、軽量化と高剛性化との両立が難しいという問題があった。さらに、スポット溶接により不連続に接合された窓用フレームと外板との接合部分は、水密性が低いため、別途のシール処理を施す工程が必要であり、製造コストアップの一因となっている。

本発明の目的は、このような問題に鑑みてなされたものであり、外観の平滑化を図ると共に、軽量かつ剛性が高く、さらには水密性の高い鉄道車両構体を提供することにある。

本発明に係る鉄道車両構体は、車両の外側に配置された外板と、外板の内側に配置され、外板に接合されて、窓または出入口の外枠を構成するフレームと、フレームを補強するための補強材とを備え、フレームは外板に沿って延在する第１フレーム部と、折り曲げ部を介して外板の内側に折り曲げられる第２フレーム部とを有しており、補強材は第１フレーム部と第２フレーム部とに連結されると共に、フレームとで中空構造を形成しており、フレームの折り曲げ部と外板の端部とが連続溶接により接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、窓または出入口のフレームは外板の内側に配置され、外板に接合されており、その折り曲げ部と外板の端部とが連続溶接により接合されているため、外板の外面には段差が生じることなく、車両構体外観の平滑化を図ることができる。また、補強材は第１フレーム部と第２フレーム部とに連結されると共に、フレームとで中空構造を形成していることにより、軽量かつ剛性の高い車両構体が得られる。さらに、フレームの折り曲げ部と外板の端部とが連続溶接により接合されているため、その溶接部が連続に溶接ビードに覆われる状態となる。溶接ビードは外板と第１フレームとの重ね合わせ部分の内部へ水などが浸入することを防止し、溶接部の水密性を向上することができる。

本発明によれば、外観の平滑化を図ると共に、軽量かつ剛性が高く、さらには水密性の高い鉄道車両構体を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るステンレス製鉄道車両構体の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、鉄道車両構体１は、内部に乗客を収容する空間を有する略箱型の形状をなしており、台枠２と側構体４と屋根構体６と妻構体８とから構成されている。台枠２は矩形状を有し、車両構体１の底部に位置している。台枠２の周縁には、車両の水平方向に対する両側に位置する側構体４と、車両の前側及び後側に位置する妻構体８とが台枠２を囲むように立設されている。車両構体１の上部にはアーチ状の屋根構体６が配置されている。また、屋根構体６には、車室内の冷暖房を行うためのエアコンディショナー７やパンタグラフが据え付けられている。

側構体４は、５個の側構体ブロック１０と４個の側出入口部２０とを交互に並設し、接合により構成されている。側構体ブロック１０は、図２に示すように、幕板（外板）１２と、窓部１８と、前後一対の吹き寄せ板（外板）１４と、腰板（外板）１６とが互いに接合されて構成されている。窓部１８は、側構体ブロック１０の中央部に配置されている。幕板１２は、側出入口部２０，２０間の長さを有し、窓部１８の上方に配置され、幕板１２の上辺端部は屋根構体６に接合されており、幕板１２の下辺端部は窓部１８及び吹き寄せ板１４の上辺端部に接合されている。腰板１６は、側出入口部２０，２０間の長さを有し、窓部１８の下方に配置されており、腰板１６の上辺端部は窓部１８及び吹き寄せ板１４の下辺端部に接合されており、腰板１６の下辺端部は台枠２と接合されている。吹き寄せ板１４は、窓部１８と略同じ高さを有し、幕板１２と腰板１６との間で窓部１８の両側に配置されており、吹き寄せ板１４の上辺端部は幕板１２の下辺端部に接合され、吹き寄せ板１４の下辺端部は腰板１６の上辺端部に接合されている。

図２に示すように、窓部１８は、強化ガラスからなり中央に位置する長方形の窓１９と、窓１９を囲んで外枠を構成する窓用フレーム１５とからなる。側出入口部２０は、乗客が乗降するためのドア２４とドア２４を囲んで外枠を構成する側出入口用フレーム２２と幕板（外板）２６とからなる。幕板２６は、ドア２４の上側に配置され、幕板２６の下辺端部は側出入口用フレーム２２の上辺端部に接合されており、幕板２６の上辺端部は屋根構体６に接合されており、幕板２６の両側はそれぞれ隣接した側構体ブロック１０の幕板１２に接合されている。

図３に示すように、妻構体８は、妻出入口部４０と、妻出入口部４０の両側に配置されている妻外板（外板）３０，３４と、妻出入口部４０の上側に配置されている妻外板（外板）３２とで構成されている。なお、妻外板３０と妻外板３４とは車両の側部においてそれぞれ側構体４に接合されており、妻外板３０，３４の上辺端部は屋根構体６に接合されている。妻外板３２の上辺端部は屋根構体６に接合されており、妻外板３２の両側はそれぞれ妻外板３０と妻外板３４とに接合されている。なお、妻出入口部４０は、車両間を連通させるためのドア４２とドア４２を囲む外枠を構成する妻出入口用フレーム４４とからなる。

次に、前述した窓部１８と側出入口部２０と妻出入口部４０について、それぞれ外板との接合構造を詳細に説明する。

図４に示すように、吹き寄せ板１４の内側には、窓用フレーム１５が配置されている。窓用フレーム１５は、一枚のステンレス鋼板を折り曲げることにより成形された断面略「コ」の字状の部材であり、平行となる長辺（第１フレーム部）１５ａと短辺（第２フレーム部）１５ｂと、その長辺１５ａと短辺１５ｂとを連結する連結部（第２フレーム部）１５ｃとを備えている。なお、長辺１５ａは吹き寄せ板１４に沿って延在しており、短辺１５ｂと連結部１５ｃとは、折り曲げ部１５ｄを介して吹き寄せ板１４の内側に折り曲げられている。窓用フレーム１５の長辺１５ａと吹き寄せ板１４とは重ね合わせられており、長辺１５ａの一端部はレーザ連続溶接Ｂ１により吹き寄せ板１４に接合されている。折り曲げ部１５ｄにおいて、長辺１５ａの他端部に位置する折り曲げ部１５ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ａとは、レーザ連続溶接Ｂ２により接合されている。また、窓用フレーム１５の内側には窓用フレーム１５を補強するための補強材１７が配置されている。補強材１７は窓用フレーム１５の長辺１５ａと短辺１５ｂとを連結し、窓用フレーム１５とで中空構造を形成している。具体的に、補強材１７は断面略「Ｌ」字状を有しており、その長辺１７ａは窓用フレーム１５の開口部Ａに蓋をするように、長辺１５ａ及び短辺１５ｂと垂直に接し、窓用フレーム１５の外端は長辺１５ａの途中と垂直に突き当たり、補強材１７は隅肉溶接によりそれぞれ短辺１５ｂと長辺１５ａとに接合されている。

なお、上述は車両の鉛直方向に延在する窓用フレーム１５の一部と吹き寄せ板１４との連結構造についての説明であるが、車両上側で水平方向に延在する窓用フレーム１５の一部と幕板１２と、車両の下側で水平方向に延在する窓用フレーム１５の一部と腰板１６との連結構造も同様のため、説明を省略する。

図５に示すように、吹き寄せ板１４の内側には、側出入口用フレーム２２が配置されている。側出入口用フレーム２２は、一枚のステンレス鋼板を折り曲げることにより成形された部材であり、長辺（第１フレーム部）２２ａと、短辺（第２フレーム部）２２ｂと、その長辺２２ａと短辺２２ｂとを連結する連結部（第２フレーム部）２２ｃとを備えている。なお、長辺２２ａは吹き寄せ板１４に沿って延在しており、短辺２２ｂと連結部２２ｃとは、折り曲げ部２２ｄを介して吹き寄せ板１４の内側に折り曲げられている。側出入口用フレーム２２の長辺２２ａと吹き寄せ板１４とは重ね合わせられており、長辺２２ａの一端部はレーザ連続溶接Ｂ３により吹き寄せ板１４に接合されている。折り曲げ部２２ｄにおいて、長辺２２ａの他端部に位置する折り曲げ部２２ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ｂとは、レーザ連続溶接Ｂ４により接合されている。また、側出入口用フレーム２２の内側には、断面略「Ｌ」字状を有し、側出入口用フレーム２２を補強するための補強材２８が配置されている。補強材２８は側出入口用フレーム２２の長辺２２ａと短辺２２ｂとを連結し、側出入口用フレーム２２とで中空構造を形成している。具体的に、補強材２８の両辺はそれぞれ側出入口用フレーム２２の長辺２２ａと短辺２２ｂと垂直に突き当たり、補強材２８は隅肉溶接によりそれぞれ長辺２２ａと短辺２２ｂとに接合されている。

なお、上記の説明は車両鉛直方向に延在する側出入口用フレーム２２の一部と吹き寄せ板１４との連結構造についての説明であるが、車両の鉛直方向に延在する側出入口用フレーム２２の一部と幕板１２と、側出入口用フレーム２２の一部と腰板１６との連結構造と、車両の上側で水平方向に延在する側出入口用フレーム２２の一部と幕板２６との連結構造も同様のため、説明を省略する。

図６に示すように、妻外板３４の内側には、妻出入口用フレーム４４が配置されている。妻出入口用フレーム４４は、一枚のステンレス鋼板を折り曲げることにより成形された部材であり、長辺（第１フレーム部）４４ａ、と短辺（第２フレーム部）４４ｂと、その長辺４４ａと短辺４４ｂとを連結する連結部（第２フレーム部）４４ｃとを備えている。なお、長辺４４ａは妻外板３４に沿って延在しており、短辺４４ｂと連結部４４ｃとは、折り曲げ部４４ｄを介して妻外板３４の内側に折り曲げられている。妻出入口用フレーム４４の長辺４４ａと妻外板３４とは重ね合わせられており、長辺４４ａの一端部はレーザ連続溶接Ｂ５により妻外板３４に接合されている。折り曲げ部４４ｄにおいて、長辺４４ａの他端部に位置する折り曲げ部４４ｄと妻外板３４の端３４ａとは、レーザ連続溶接Ｂ６により接合されている。また、妻出入口用フレーム４４の内側には、断面略「Ｌ」字状を有し、妻出入口用フレーム４４を補強するための補強材３６が配置されている。補強材３６は妻出入口用フレーム４４の長辺４４ａと短辺４４ｂとを連結し、妻出入口用フレーム４４とで中空構造を形成している。具体的に、補強材３６の両辺はそれぞれ妻出入口用フレーム４４の長辺４４ａと短辺４４ｂと垂直に突き当たり、補強材３６は隅肉溶接によりそれぞれ長辺４４ａと短辺４４ｂとに接合されている。

なお、上述は車両の鉛直方向に延在する妻出入口用フレーム４４の一部と妻外板３４との連結構造についての説明であるが、車両の鉛直方向に延在する妻出入口用フレーム４４の一部と妻外板３０との連結構造と、車両の上側で水平方向に延在する妻出入口用フレーム４４の一部と妻外板３２との連結構造も同様のため、説明を省略する。

窓用フレーム１５と側出入り口用フレーム２２とは吹き寄せ板１４の内側に配置され、吹き寄せ板１４に接合されており、窓用フレーム１５の折り曲げ部１５ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ａと、側出入口用フレーム２２の折り曲げ部２２ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ｂとはそれぞれレーザ連続溶接により接合されているため、吹き寄せ板１４の外面には段差が生じることなく、平滑な側構体４の外観が得られる。同様に、妻出入口用フレーム４４は妻外板３４の内側に配置され、妻外板３４に接合されており、妻出入口用フレーム４４の折り曲げ部４４ｄと妻外板３４の端部３４ａとはレーザ連続溶接により接合されているため、妻外板３４の外面には段差が生じることなく、平滑な妻構体８が得られる。また、これらの段差がなくなることにより、段差による埃等が溜まりやすいという問題を解決することができる。さらに、走行中段差による発生した騒音を防止することができ、車体全体の空力騒音を低減する効果が期待できる。

また、補強材１７が長辺１５ａと短辺１５ｂとを連結し、窓用フレーム１５とで中空構造を形成しており、補強材２８が長辺２２ａと短辺２２ｂとを連結し、側出入口用フレーム２２とで中空構造を形成しており、補強材３６が長辺４４ａと短辺４４ｂとを連結し、妻出入口用フレーム４４とで中空構造を形成しているため、これらのフレームの曲げ強度を高めることができ、開口部を補強することができるので、鉄道車両構体１の吹き寄せ板１４と妻外板３４との剛性をそれぞれ強化する効果を奏する。

さらに、窓用フレーム１５の折り曲げ部１５ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ａと、側出入口用フレーム２２の折り曲げ部２２ｄと吹き寄せ板１４の端部１４ｂとがそれぞれレーザ連続溶接により接合されているため、これらの溶接部が溶接による形成された溶接ビードに連続に覆われる状態となり、この溶接ビードは吹き寄せ板１４と窓用フレーム１５の長辺１５ａと、吹き寄せ板１４と側出入口用フレーム２２の長辺２２ａとの重ね合わせ部分の内部へ水などが浸入することを防止し、溶接部の水密性を向上することができる。同様に、妻出入口用フレーム４４の折り曲げ部４４ｄと妻外板３４の端部３４ａとがレーザ連続溶接により接合されているため、溶接部が連続に溶接ビードに覆われる状態となるため、溶接部の水密性を向上することができる。従って、従来技術のようにスポット溶接後の重ね合わせ部分の端部におけるシール処理工程が不要となり、作業工数の低減を図ることが可能となる。このシールの定期補修作業がなくなり、車両のメンテナンス費用を削減することができる。また、これらのフレームが補強部材として作用するので、従来のようにフランジ部を有する柱材を設ける必要性がなくなり、車体の軽量化を図ることが期待できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、鉄道車両構体の材質をステンレス鋼としたが、アルミ合金、高張力鋼、その他の一般鋼、あるいはこれらの組み合わせを用いてもよい。また、フレームと外板との溶接にレーザ溶接を用いたが、これに限らずミグ溶接等の連続溶接を用いてもよい。

本発明に係る鉄道車両構体の一実施形態を示す斜視図である。 側構体ブロックの構成を示す側面図である。 妻構体の構成を示す正面図である。 図２に示した吹き寄せ板と窓用フレームと補強材との連結構造を示す断面図である。 図２に示した吹き寄せ板と側出入口用フレームと補強材との連結構造を示す断面図である。 図３に示した妻外板と妻出入口用フレームと補強材との連結構造を示す断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、１２，２６…幕板（外板）、１４…吹き寄せ板（外板）、１４ａ，１４ｂ，３４ａ…端部、１５…窓用フレーム、１５ａ，２２ａ，４４ａ…長辺（第１フレーム部）、１５ｂ，２２ｂ，４４ｂ…短辺（第２フレーム部）、１５ｃ，２２ｃ，４４ｃ…連結部（第２フレーム部）、１５ｄ，２２ｄ，４４ｄ…折り曲げ部、１６…腰板（外板）、１７，２８，３６…補強材、２２…側出入口用フレーム、３０，３２，３４…妻外板（外板）、４４…妻出入口用フレーム。

Claims (1)

1. 車両の外側に配置された外板と、
   前記外板の内側に配置され、前記外板に接合されて、窓または出入口の外枠を構成するフレームと、
   前記フレームを補強するための補強材とを備え、
   前記フレームは、前記外板に沿って延在する第１フレーム部と、折り曲げ部を介して前記外板の内側に折り曲げられる第２フレーム部とを有しており、
   前記補強材は、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部とに連結されると共に、前記フレームとで中空構造を形成しており、
   前記フレームの前記折り曲げ部と前記外板の端部とが連続溶接により接合されていることを特徴とする鉄道車両構体。

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