JP2006264478A

JP2006264478A - 鉄道車両構体

Info

Publication number: JP2006264478A
Application number: JP2005084431A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsuoka; 茂樹松岡; Tetsuya Asaga; 哲也浅賀
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】十分な剛性を確保すると共に、軽量化及び作業性の向上を図ることを可能にした鉄道車両構体を提供する。
【解決手段】波板２０は、車両の外側に位置する平坦部２５と車両の内側に位置する突出部２６とが所定のピッチで交互に連続並設されて断面波形に形成されており、車両の長手方向に延在するように腰板１７の内面１７ａと密着に接合されている。腰板１７の板厚ｔ_１は波板２０の板厚ｔ_２より大きい。また、波板２０の配列方向において、平坦部２５と突出部２６との境界部２０ａと境界部２０ｂとの距離Ｓ_１は、境界部２０ｂと境界部２０ｃとの距離Ｓ_２より大きい。波板２０の平坦部２５と腰板１７とは、平坦部２５の長手方向に沿って車両の内側から連続に溶接されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体に関する。

複数の外板パネルが接合されてな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。この構体の外板パネルは、外板と、車体の長手方向と鉛直方向とに沿って配置され外板を補強するための柱とを備えており、レーザ溶接により接合されている。
特表２００２−５１５３７３号公報

しかし、上記の構体では、多くの補強用柱が必要であり、組み立ての作業工数が多く、構体の重量が大きいため、車両構体の軽量化及び作業性の向上を図ることが困難であるという問題があった。

本発明の目的は、十分な剛性を確保すると共に、軽量化及び作業性の向上を図ることを可能にした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、複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体であって、外板パネルは、車両の外側に配置される外板と、外板に接合されると共に、車両の外側に位置する平坦部と車両の内側に位置する突出部とが交互に、連続に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、波板の配列方向において、平坦部の長さをＳ_１とし、突出部の長さをＳ_２としたときに、Ｓ_１＞Ｓ_２なる関係式を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、外板パネルは外板と波板とを接合することにより構成されており、波板は車両の外側に位置する平坦部と車両の内側に位置する突出部とが交互に連続に並設されて断面波形に形成されるため、外板パネルの剛性を強化することができる。また、波板の配列方向において、平坦部の長さをＳ_１とし、突出部の長さをＳ_２したときに、Ｓ_１＞Ｓ_２なる関係式を満たす構造を有するため、十分な剛性を確保すると共に、波板の突出部の数を減らし、車両の軽量化を図ることができる。さらに、外板パネルは外板と波板から構成されるので、構造が簡略化され、外板パネルの組み立て作業が簡単となり、作業性を向上する効果をもたらす。

本発明に係る鉄道車両構体において、外板の板厚をｔ_１とし、波板の板厚をｔ_２としたときに、ｔ_１＞ｔ_２なる関係式を満たすこととしてもよい。このようにすれば、さらに車両構体の軽量化を図ることができる。

本発明によれば、十分な剛性を確保すると共に、軽量化及び作業性の向上を図ることを可能にした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。

[第１実施形態]
[鉄道車両における構体の構成について]
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。

[側構体ブロックの構成について]
側構体４は、４個のドアユニット９と５個の側構体ブロック１０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１に示すように、幕パネル（外板パネル）１２と、窓枠パネル１８と、前後一対の吹き寄せパネル（外板パネル）１４と、腰パネル（外板パネル）１６とが互いに接合されて構成されている。窓枠パネル１８は、側構体ブロック１０の中央部に配置されている。幕パネル１２は、窓枠パネル１８の上方に配置されており、幕パネル１２の上辺端部は屋根構体６に接合され、幕パネル１２の下辺端部は窓枠パネル１８及び吹き寄せパネル１４の上辺端部に接合されている。車両の両端部に配置される幕パネル１２は両端がそれぞれドアユニット９と妻構体８とに接合されており、それ以外の場所に配置される幕パネル１２は両端がそれぞれ隣接するドアユニット９に接合されている。腰パネル１６は、窓枠パネル１８の下方に配置されており、腰パネル１６の上辺端部は窓枠パネル１８及び吹き寄せパネル１４の下辺端部に接合され、腰パネル１６の下辺端部は台枠２と接合されている。車両の両端部に配置される腰パネル１６は両端がドアユニット９と妻構体８とにそれぞれ接合されており、それ以外の場所に配置される腰パネル１６は両端がそれぞれ隣接するドアユニット９に接合されている。吹き寄せパネル１４は、窓枠パネル１８と略同じ高さを有し、幕パネル１２と腰パネル１６との間で窓枠パネル１８の両側に配置されており、吹き寄せパネル１４の上辺端部は幕パネル１２の下辺端部に接合され、吹き寄せパネル１４の下辺端部は腰パネル１６の上辺端部に接合されている。また、このような側構体ブロック１０では、腰パネル１６の下部に車両の内側に向けて湾曲する裾絞り部１９が形成されている。

[腰パネルについて]
図２に示すように、側構体４の内側において、腰パネル１６は、車両本体の外側に配置される腰板（外板）１７と、腰板１７に接合される４枚の波板２０と、隣接する波板２０を連結するように腰板１７に接合される３本の支柱２２とから構成されている。

図３は図２に示した腰パネル１６の構造を示す断面図である。同図に示すように、波板２０は、車両の外側に位置する平坦部２５と車両の内側に位置する突出部２６とが所定のピッチで交互に連続並設されて断面波形に形成されており、車両の長手方向に延在するように腰板１７の形状に沿って内面１７ａと密着されている。波板２０の突出部２６は、断面台形状をなしており、その上面２６ａは波板２０の平坦部２５と平行し、両側２６ｂ，２６ｃは突出部２６の中心軸（図示せず）に対し左右対称に中心軸に向けて傾いている。平坦部２５は、腰板１７の内面１７ａと密着され、平坦部２５のほぼ中央位置で連続溶接ビードＷ１により腰板１７と接合されている。なお、溶接により形成される溶接ビードＷ１の溶け込みは、車両の内側より平坦部２５の板厚の全域にわたって、一定の深さで腰板１７の内部に受け止められている。このため、十分な溶接強度が確保できると共に、腰板１７の外面１７ｂは溶接による影響を受けることなく、平滑の外観を維持することができる。また、波板２０の配列方向において、平坦部２５と突出部２６との境界部２０ａと境界部２０ｂとの距離（すなわち、平坦部２５の長さ）Ｓ_１は、境界部２０ｂと境界部２０ｃとの距離（すなわち、突出部２６の長さ）Ｓ_２より大きく、腰板１７の板厚ｔ_１は波板２０の板厚ｔ_２より大きい。なお、車両構体１の剛性の確保と軽量化とを両立するという観点では、平坦部２５の長さＳ_１と突出部２６の長さＳ_２との比率は２：１〜５：１の範囲に、腰板１７の板厚ｔ_１と波板２０の板厚ｔ_２との比率は２：１〜４：１の範囲にあることが好ましい。

[吹き寄せパネルについて]
図２に示すように、側構体４の内側において、吹き寄せパネル１４は、車両本体の外側に配置される吹き寄せ板（外板）１５と、波板２８とから構成されている。図４は図２に示した吹き寄せパネル１４の構造を示す断面図である。同図に示すように、吹き寄せパネル１４と上述した腰パネル１６との相違点は、吹き寄せ板１５は平板であることと、波板２８は車両の垂直方向に延在することとである。その他の波板２８の平坦部２９と突出部３０との構造及び波板２８と吹き寄せ板１５との接合については、上述した腰パネル１６と同様のため、説明を省略する。

[幕パネルについて]
図２に示すように、側構体４の内側において、幕パネル１２は、車両本体の外側に配置される幕板（外板）１３と、波板３２とから構成されている。図５は図２に示した幕パネル１２の構造を示す断面図である。同図に示すように、幕パネル１２と腰パネル１６との相違点は、幕板１３は平板であることである。その他の波板３２の平坦部３３と突出部３４との構造及び波板３２と幕板１３との接合については、腰パネル１６と同様のため、説明を省略する。

ここで、外板と波板との接合方法について、腰板１７と波板２０とを用いた場合を例として説明する。

まず、車両の内側に向けて湾曲する裾絞り部１９が形成された腰板１７の内面１７ａの上に波板２０を載せて、腰板１７の形状に合わせながら、波板２０の平坦部２５と腰板１７とを密着させ、拘束治具等を用いてこれらを固定させる。次に、波板２０の内側から平坦部２５の所定位置に向けてレーザビームを照射し、平坦部２５の長手方向に沿って連続に溶接する。このため、レーザにより照射された平坦部２５と腰板１７との重ね部分が加熱され、溶融状態となり、冷却後この溶融部分が固まり、溶接ビードＷ１が形成される。これにより、腰板１７と波板２０とが接合され、腰パネル１６が形成されることとなる。なお、レーザ溶接する際に、形成される溶接ビードＷ１の溶け込みが腰板１７の外面１７ｂ（図３参照）に影響を与えないように、レーザの出力や溶接速度を制御する。従って、綺麗で平滑な腰板１６の外観を得ることができる。

上記の腰板１７と波板２０との接合は、レーザ溶接方法を用いたが、スポット溶接やＭＩＧ溶接等の溶接方法を用いてもよい。

また、吹き寄せ板１５と波板２８との接合方法及び幕板１３と波板３２との接合方法は、上述した腰板１７と波板２０との接合方法と同様のため、説明を省略する。

本実施形態によれば、幕パネル１２は幕板１３と波板３２とから、吹き寄せパネル１４は吹き寄せ板１５と波板２８とから、腰パネル１６は腰板１７と波板２０とから連続溶接により構成されており、波板２０，２８，３２の平坦部２５，２９，３３の長さＳ_１は、突出部２６，３０，３４の長さＳ_２より大きいため、十分な剛性を確保することができると共に、突出部２６，３０，３４の数を少なくし、車両構体１の軽量化を図ることができる。また、外板（幕板１３と、吹き寄せ板１５と、腰板１７と）の板厚をｔ_１は、波板２０，２８，３２の板厚をｔ_２より大きいので、さらなる車体構体１の軽量化に貢献できる。さらに、外板パネル（幕パネル１２と、吹き寄せパネル１４と腰パネル１６と）の構造は簡略化され、外板パネルの組み立て作業が簡単となり、作業性を向上することができる。また、従来のように多くの補強用柱を設置する必要性がなくなり、部品数が減り、製造のコストを削減する効果が期待できる。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。図６に示すように、第２実施形態に係る側構体ブロック４０と第１実施形態の側構体ブロック１０との相違点は、吹き寄せパネル４２，４６（外板パネル）を構成する波板４４，４８がトラス構造となっていることと、側構体ブロック４０に係る外板と波板との接合方法とである。従って、これらの点を主に説明する。その他の構造は第１の実施形態と同様のため、重複の説明を省略する。

[吹き寄せパネルについて]
図６に示すように、側構体４０の内側において、吹き寄せパネル４２と吹き寄せパネル４６とは、車両本体の外側に配置される吹き寄せ板（外板）４３と、波板４４と波板４８とからそれぞれ構成されている。窓５０の左側に配置される波板４４は、車両の長手方向から左斜め上方に向けて傾斜し、窓５０の右側に配置される波板４８は、車両の長手方向から右斜め上方に向けて傾斜している。

図７は図６に示した吹き寄せパネル４２の構造を示す断面図である。同図に示すように、波板４４と吹き寄せ板４３とは構造接着方法により接合されるため、第１実施形態のように溶接ビードＷ１が形成されない。なお、ここでの構造接着に用いられる接着材料として、例えばフィルム状の構造接着シート等が挙げられる。

本実施形態によれば、上記の第１実施形態と同様に十分な剛性を確保すると共に、車両構体の軽量化及び作業性の向上を図ることができる。また、本実施形態は上述の特徴的な構成を有するため、車両構体の剛性、特に吹き寄せパネル４２，４６の剛性をさらに強化することができる。また、外板と波板との接合に構造接着を用いることにより、走行中に発生した振動や騒音等を低減する制振効果及び防音効果が期待できる。

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、軟鋼、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、波板の形状や波板の配置は上述した形状や場所に限らない。

本発明に係る鉄道車両構体の第１の実施形態を示す斜視図である。図１に示す側構体ブロックを構成する外板パネルを説明する概略図である。図２に示した腰パネルの構造を示す断面図である。図２に示した吹き寄せパネルの構造を示す断面図である。図２に示した幕パネルの構造を示す断面図である。第２の実施形態を示す側構体ブロックを構成する外板パネルを説明する概略図である。図６に示した吹き寄せパネルの構造を示す断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、１２…幕パネル（外板パネル）、１３…幕板（外板）、１４，４２，４６…吹き寄せパネル（外板パネル）、１５，４３…吹き寄せ板（外板）、１６…腰パネル（外板パネル）、１７…腰板（外板）、２０，２８，３２，４４，４８…波板、２５，２９，３３…平坦部、２６，３０，３４…突出部。

Claims

複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体であって、
前記外板パネルは、
車両の外側に配置される外板と、
前記外板に接合されると共に、前記車両の外側に位置する平坦部と前記車両の内側に位置する突出部とが交互に、連続に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、
前記波板の配列方向において、前記平坦部の長さをＳ_１とし、前記突出部の長さをＳ_２としたときに、Ｓ_１＞Ｓ_２なる関係式を満たすことを特徴とする鉄道車両構体。
前記外板の板厚をｔ_１とし、前記波板の板厚をｔ_２としたときに、ｔ_１＞ｔ_２なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。