JP2007261345A - 軌条車両、その製作方法、及びそれに用いる中空形材 - Google Patents

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Abstract

【課題】低屋根構体の屋根構体又は側構体への結合部における強度低下や騒音発生を防止し、かつ、低屋根構体の屋根構体又は側構体への取り付けを容易にすることができる軌条車両、その製作方法、及びそれに用いる中空形材を提供する。
【解決手段】側構体を構成する中空形材120と、低屋根構体20を構成する中空形材210との接合において、中空形材120の低屋根構体20との接合部となる個所よりも上方の最上部を切削して、中空形材120の上端部128に第1突出リブ124,第2突出リブ125を低屋根構体20に向けて残す。次に、低屋根構体20を側構体12の上方から下降させて、第1突出リブ124及び第2突出リブ125上に低屋根構体20の第1係止リブ214,第2係止リブ215を載置させて、突き合わせ部220,221を車外側から又は車内側から溶接する。騒音発生源となる溶接個所の段差の発生を防止でき、車体の製作を容易にできる。
【選択図】図4

Description

本発明は、鉄道車両やモノレール軌道を走行する車両、即ち、軌条車両、その製作方法、及びそれに用いる中空形材に関する。
軌条車両は、一般に、車体の上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、端面を構成する妻構体とを備えた軌条車両構体から構成されている。近年では、軽量化や製作性向上を主な目的として、軌条車両構体を構成する屋根構体、側構体及び台枠の各構体は、二枚の面板と該面板同士を接続する複数の接続リブから成るアルミニウム合金製の中空押出形材を接合して形成されている。また、妻構体には、アルミニウム合金製のリブ付き押出形材が使用されるようになっている。こうした各構体の構造は、例えば、特許文献1に示されている。
特許第2604226号公報
軌条車両においては、動力や快適性の確保を目的に、屋根構体の上面に、集電装置(パンタグラフ)や空調装置(エアコン)が設置される。このような装置のための屋根構体の設置箇所は、パンタグラフの集電部分を除き、装置と架線との接触を避けるため、車両構体の他の部位(以下、「一般構体」と呼ぶ。)と比較して低い屋根構造(以下、「低屋根構体」と呼ぶ。)を有している。
通常、低屋根構体は、一般構体とは別に製作され、屋根構体又は側構体を構成する中空押出形材を切除することにより上面に大きな開口を設けた一般構体に対して、当該開口部に嵌め込む態様で接合される。低屋根構体は、要求される強度や質量などの条件に応じて、板材や中空押出形材から構成される。ここでは、理解を容易にするため、板材から構成される低屋根構体の一般構体への接合方法について説明する。
車体の製作簡易化を目的として、低屋根構体を上方から取り付ける場合を想定する。この場合、低屋根構体を構成する板材の端部は、屋根構体又は側構体を構成する中空押出形材の車外側の面板の表面に隅肉溶接される。このため、溶接部に段差を生じ、車体の強度低下の原因になる、あるいは段差部からの騒音発生を引き起こすことがある。
一方、これらの問題を避けるため、低屋根構体を下方から取り付ける場合を想定する。この場合、低屋根構体を構成する板材の端部に屋根構体又は側構体を構成する中空押出形材の車外側の面板の板厚と同等の高さの段差を設けることにより、一般構体と低屋根構体を突き合わせ接合が可能となる。しかし、低屋根構体の下方からの取り付けには、低屋根構体を一般構体の内側から取り付けることが強いられ、車体の製作を困難にする。
本発明の目的は、低屋根構体の屋根構体又は側構体への結合部における強度低下や騒音発生を防止し、かつ、低屋根構体の屋根構体又は側構体への取り付けを容易にすることである。
上記目的を達成するため、この発明による軌条車両は、車体の上面を構成する屋根構体と前記車体の側面を構成する側構体とが二枚の面板と該面板同士を結合する複数のリブから成る中空形材によって構成される軌条車両構体において、前記側構体の上端部には、屋根上機器を搭載する低屋根構体がその車幅方向両端部で接合されており、前記側構体と前記低屋根構体との接合部において、前記低屋根構体は前記車幅方向両端部に形成される係止部が前記側構体の前記上端部に形成されている載置部に載せられることにより前記側構体に載置されており、且つ前記側構体を構成する第1中空形材の車外側面板と車内側面板とがそれぞれ前記低屋根構体を構成する第2中空形材の車外側面板と車内側面板とに溶接されていること、を特徴としている。
また、この発明による軌条車両の製作方法は、車体の上面を構成する屋根構体と前記車体の側面を構成する側構体とが二枚の面板と該面板同士を結合する複数の接続リブから成る中空形材により構成される軌条車両構体の製作方法であり、車外側面板と車内側面板と両面板を接続する前記接続リブとから成り前記側構体を構成する第1中空形材のうち、前記車両に搭載すべき屋根上機器に対応した上端部を前記屋根構体と共に切除することにより、現れた切除部において載置部を露出させ、前記屋根上機器を搭載する低屋根構体を上方から下降させて、その車幅方向両端部に形成されている係止部を前記側構体の前記切除部に現れた前記載置部に載せることにより、前記低屋根構体を前記側構体の前記上端部に接合させ、更に、第1中空形材の前記車外側面板と前記車内側面板とをそれぞれ前記低屋根構体を構成する第2中空形材の車外側面板と車内側面板とに溶接すること、を特徴としている。
更に、この発明による中空形材は、2枚の面板と、該両面板を接続する複数の接続リブと、から成る中空形材であり、一方の前記面板と前記接続リブとの接合個所から該中空形材の中空部に向けて突出する第1突出リブが形成されており、他方の前記面板と前記接続リブとの接合個所から外方に向けて突出する第2突出リブが形成されていること、を特徴としている。
この発明である軌条車両とその製作方法によれば、軌条車両の軌条車両構体は、車体の上面を構成する屋根構体と前記車体の側面を構成する側構体とが二枚の面板と該面板同士を結合する複数のリブから成る中空形材によって構成されている。屋根上機器を搭載する低屋根構体を上方から下降させることで、低屋根構体の車幅方向両端部に形成される係止部が側構体の前記上端部に形成されている載置部に載せられ、これにより低屋根構体は側構体上に載置される。側構体と低屋根構体とは、係止部が載置部に載せられた接合部において溶接される。したがって、両者の取り付けに格別の複雑な作業を要せず、得られた接合状態において車外側及び車内側のいずれも車外側面板と車内側面板に対して表面側から溶接することで、側構体と低屋根構体とを固定することができる。
また、この発明による中空形材によれば、側構体として適用した場合には、側構体の上端部となる個所を突出リブが形成されている個所に合わせておき、その個所で中空形材を切除することにより、一方の面板と接続リブとの接合個所から中空形材の中空部に向けて突出していた第1突出リブを表に露出させることができる。第1突出リブと、他方の面板と接続リブとの接合個所から外方に向けて突出する第2突出リブとに対して低屋根構体の各係止部を載置することによって、低屋根構体を側構体の上端部に接合させることができる。
本発明の一実施例を図1〜図5により説明する。図1はこの発明による軌条車両の一実施例を示す斜視図である。図1に示すように、軌条車両構体1は、一般構体10及び機器を搭載するための低屋根構体20から成っている。一般構体10は、上面を構成する屋根構体11、側面を構成する二枚の側構体12,12、下面を構成する台枠13、端面を構成する二枚の妻構体14,14から成る。屋根構体11、側構体12,12、台枠13、妻構体14,14及び低屋根構体20は、それぞれ複数の押出形材を接合して構成されている。
屋根構体11、側構体12,12、台枠13及び低屋根構体20を構成する押出形材は、アルミニウム合金製の中空形材であり、押出方向は軌条車両構体1の長手方向に一致されている。長手方向は、車両の前後方向であり、車両の走行方向である。妻構体14,14を構成する押出形材は、アルミニウム合金製のリブ付き形材であり、押出方向を軌条車両構体1の上下方向にしている。
図2は図1に示す軌条車両のII−II断面の一部を示す図である。図2に示すように、側構体12の最上部129は溶接部30にて屋根構体11と溶接されている。側構体12の最上部129は、屋根構体11に対して滑らかに連続して接続するように平坦となっている。屋根構体11と側構体12とは、車外側及び車内側の面板同士が突き合せられ、その突き合せ部において、屋根構体11と側構体12との面板同士の表面が面一になるように、屋根構体11の上下(車両の内外)の面板と側構体12の車両内外の面板(車外側の面板121と車内側の面板122)とが溶接され、溶接部30として接合されている。溶接部30は溶接で形成されるとしたが、他の接合手段、例えば、摩擦攪拌接合による接合であってもよい。図2において、側構体12の最上部129以外の構造は、後述する低屋根構体20との接合のために予め備わるものであり、屋根構体11との接合には用いられない。
屋根構体11、側構体12は、それぞれ複数の中空押し出し形材を溶接、又は摩擦攪拌接合によって一つに接合されている。
次に、側構体12と低屋根構体20との接合について説明する。図3は図1に示す軌条車両のIII−III断面の一部を示す図である。図4は図3のIVで示す部分の拡大図である。図3に示すように、低屋根構造20は、複数の中空押し出し形材を溶接、又は摩擦攪拌接合によって一つに接合されている。
低屋根構体20は、平坦部21と、その幅方向両側で、側構体12に接合するために立ち上がった立ち上がり部22と、立ち上がり部22から側構体12との接合部に向けて平に突出した突出部23とから成る。突出部23は、車幅方向端部となっており、側構体12の上端部128に突き合わせ接合されている。
側構体12と低屋根構体20との接合部を詳細に説明すると、図2との比較で理解できるように、側構体12の押し出し形材を低屋根構体20と接合すべき部分で切断して、それよりも上端側の最上部129が取り除かれる。切除によって上端部128に露出した個所に、低屋根構体20の突出部23が接合されて接合部となり、最終的には詳細を後述するように接合部が溶接によって結合される。
図2〜図4に示すように、側構体12を構成するために用意される中空形材120において、最上部129の切除前では、低屋根構体20の突出部23との接合予定個所に第1突出リブ124と第2突出リブ125が形成されている。第1突出リブ124は、外面側面板121と、外面側面板121及び車内側面板122を接続する接続リブ123との接合個所の近傍から、中空形材120内の中空部126に向けて突出して形成されている。第1突出リブ124の突出方向は、中空形材120を側構体12として立設させた状態で水平方向となる方向である。接続リブ123は、中空形材120の中空部126内に形成されている。中空部126に向けて突出するとは、車体を構成するため側構体12の最上部129を切除して表に露出させるとき、水平方向に突出することを言う。
第2突出リブ125は、側構体12の車内側面板122と接続リブ123との接合個所から車室内に向けて突出して形成されている。第2突出リブ125の突出方向も、第1突出リブ124の場合と同じ意味で水平方向である。第2突出リブ125が中空部126内ではなく車室内側に突出するのは、中空形材120該部分が円弧状であることに因る。側構体12の第1及び第2の突出リブ124,125は、屋根構体11と接合する際には何らの役目も果たさない。第1及び第2の突出リブ124,125は、側構体12を低屋根構体20と接合させる際にのみ載置部として機能する。側構体12に低屋根構体20を接合させる場合には、側構体12を構成する中空形材120の上端部128において、車外側面板121及び車内側面板122を、両突出リブ124,125のところで切削して除く。残りの中空形材120は、側構体12として一体に接合されている。
次に、上端側の面板121,122を切削した中空形材120に、低屋根構体20を接合する。この接合の際には、低屋根構体20を構成する複数の中空形材は接合されて既に一体の中空形材210となっている。低屋根構体20の突出部23の車幅方向端部には、低屋根構体20への接合状態で第1中空形材120の上端部128に向かって水平となる方向に突出する係止部が形成されている。係止部は、載置部である第1及び第2の突出リブ124,125に対応してそれぞれ形成された係止リブ214,215である。接合部は、車両内外側に隔置された2組の接合部として設けられている。即ち、係止リブ214と突出リブ124とは車両外側の組の接合部を構成しており、係止リブ215と突出リブ125とは車両内側の組の接合部を構成している。
車両外側の組の接合部は、車両内側の組の接合部よりも車幅方向の外側に配置されている。即ち、第1突出リブ124は第2突出リブ125よりも車幅方向に外側にあり、第1突出リブ124は第2係止リブ215よりも車幅方向外側にある。また、第1係止リブ214は、第2係止リブ215よりも車幅方向に外側にある。このような配置により、低屋根構体20を下降させる際に、車両内外側の組の接合部で干渉することはない。
低屋根構体20を上方から下降させると、低屋根構体20の第1係止リブ214と第2係止リブ215とは、それぞれ、側構体12を構成する中空形材120の第1突出リブ124の上面と、第2突出リブ125の上面とに重ねて載置される。第1突出リブ124と第2係止リブ215とは、接続リブ123及び213とともに、接合部に形成される中空部127を定める。
第1突出リブ124は、第1中空形材120の車外側面板211の表面から所定の深さだけ沈んだ位置において突出して形成されている。所定の深さは、具体的には、第1係止リブ214の厚さに相当した寸法である。したがって、第1突出リブ124は、第1中空形材120の車外側面板121の表面から、第1係止リブ214の厚さに相当する分だけ沈んだ位置から突出している。また、第2係止リブ215は、第2中空形材210の車内側表面から所定の高さだけ昇った位置において突出して形成されている。所定の高さは、具体的には、第2突出リブ125の厚さに相当した寸法である。したがって、第2係止リブ215は、第2中空形材210の車内側面板212の表面から、第2突出リブ125の厚さに相当する分だけ沈んだ位置から昇った位置において突出して形成されている。
車両内外側の各組の接合部において上記寸法に設定することにより、接合部での車両内外での表面が滑らかとなり、段差の発生を回避することができる。低屋根構体20を側構体12の中空形材120に重ねたとき、車外側では、面板121、第1係止リブ214及び面板211の表面は段差が形成されず連続となる。また、車内側でも、面板122、第2突出リブ125及び面板212の表面は段差が形成されず連続となる。ここの説明において、このように段差を生じない連続面のことを同一平面という。
車両内外側の各組の接合部において、重ねられた第1突出リブ124と第1係止リブ214、第2突出リブ125と第2係止リブ215との突き合わせ部を、溶接又は摩擦攪拌接合によって接合する。車両外側の組に生じる突き合わせ部220は、第1中空形材120の車外側面板121と接続リブ123との接続部分と、第2中空形材210側の第1係止リブ214の先端部分との間に形成される。また、車両内側の組に生じる突き合わせ部22は、第1中空形材120側の第2突出リブ125の先端部分と、第2中空形材210側の車内側面板212と接続リブ213との接続部分との間に形成される。
車外側の突き合わせ部220の溶接は車外側から行うことができる。突き合わせ部220には開先がある。この開先は溶接ビード222で埋められる。溶接ビード222は面板211よりも若干上方に突出してもよい。車内側の突き合わせ部221の溶接は車内側から行うことができる。突き合わせ部221に存在する開先は溶接ビード223で埋められる。溶接ビード223は、面板212或いは第2突出リブ125から突出してもよい。
第1突出リブ124及び第2係止リブ1215は、それぞれ、突き合わせ部220、221における溶接の際の裏当てとなる。
突き合わせ部220,221の溶接については、突き合わせ部の開先が大きいときは、第1突出リブ124及び第2突出リブ125との隅肉溶接になってもよい。
図4において、低屋根構造20を構成する中空形材210の第1係止リブ214は、他の個所の面板211よりも厚肉である。第1係止リブ214は、突出部23の車外側端部であるが、車外側面板212そのものではないので、リブといえる。第1係止リブ214は、面板211と面板212とを接続するリブ213とから突出している。
側構体12を構成する中空形材120において、突出リブ124,125は接続リブ123と面板121,122との接続の交点の近傍から突出しているといえる。中空形材210において、係止リブ214,215も、面板211,212と接続リブ213との接続部の交点の近傍から突出しているといえる。
これによれば、上方から低屋根構体20を下方に挿入すれば、低屋根構体20は側構体12で支えられるので、その取り付け作業を簡単に行うことができる。
また、溶接ビード222,223は、中空形材210において、面板211,212と実質的に同一面にあるので、騒音の発生源にならない。
上記実施例では、突出リブ124,125は側構体12を構成する第1中空形材120に予め設けられ、面板121,122を削除させることで露出させているので、第1中空形材120が重量大になる。これを防止するためには、側構体12において、低屋根構体20を接続しない位置の第1中空形材120には突状リブを設けず、低屋根構体20を接続する位置の中空形材120にのみ突状リブ124,125を設けておくのがよい。突状リブ124,125がある第1中空形材120と、突状リブ124,125がない中空形材120とは、その長手方向の端部の突き合わせ部で溶接する。突き合わせ部を溶接するので、溶接ビートが突出し、騒音発生の要因となる。それを防止するには溶接ビードを切削して除く。
次に、低屋根構体20と屋根構体11との長手方向の接続について、図5に基づき説明する。両者の間には空間が生じるので、この空間を接続板40で接続する。接続板40は中空形材で構成されている。接続板40の中空形材の端部は、屋根構体11及び低屋根構体20の長手方向の端部と突き合わせ溶接されている。接続板40の長手方向の端部(上端)は屋根構体11の幅方向の形状に沿っている。接続板40の長手方向の他方の端部(下端)は低屋根構体20の長手方向の端部の形状に沿っている。接続板40の上端は、屋根構体11の中空形材140の車外側面板141に直交している。車内側面板142及びリブは取り除かれている。また、接続板40の低屋根構体20側の面と車外側面板141とはリブ48に隅肉溶接されている。
接続板40と低屋構造20の中空形材210との接続も同様である。ただし、接続板40は低屋根構体20の車内側面板212に接続している。車内側面板212と接続板40との間にはリブ49を溶接している。図5において、接続板40は中空形材で構成されているが、そのリブを図示していない。
以上の実施例において、低屋根構体20は中空形材210であるとして説明したが、中空形材210ではなく、平板で構成してもよい。
本発明による軌条車両の一実施例である鉄道車両構体の斜視図。 図1に示す軌条車両のII−II断面の一部を示す図である。 図1に示す軌条車両のIII−III断面の一部を示す図である。 図1におけるIVの部分の拡大断面図である。 図1に示す軌条車両の低屋根構体と屋根構体との長手方向の接続の一例を示す図である。
符号の説明
1:軌条車両構体
10:一般構体 11:屋根構体
12:側構体 13 台枠
14 妻構体
20 低屋根構体 21:平坦部
22:立ち上がり部 23:突出部
30:溶接部
40:接続板
48:リブ 49:リブ
120:中空形材 121:車外側面板
122:車内側面板 123:接続リブ
124:第1突出リブ 125:第2突出リブ
126:中空部 128:上端部
129:最上部
140:中空形材 141:車外側面板
142:車内側面板 143:リブ
210:中空形材 211:車外側面板
212:車内側面板 213:接続リブ
214:第1係止リブ 215:第2係止リブ
220,221:突き合わせ部 222,223:溶接ビード

Claims (11)

  1. 車体の上面を構成する屋根構体と前記車体の側面を構成する側構体とが二枚の面板と該面板同士を結合する複数のリブから成る中空形材によって構成される軌条車両構体において、
    前記側構体の上端部には、屋根上機器を搭載する低屋根構体がその車幅方向両端部で接合されており、
    前記側構体と前記低屋根構体との接合部において、前記低屋根構体は前記車幅方向両端部に形成される係止部が前記側構体の前記上端部に形成されている載置部に載せられることにより前記側構体に載置されており、
    前記接合部は、前記係止部が前記載置部に載置された状態で溶接されていること、
    を特徴とする軌条車両。
  2. 請求項1記載の軌条車両において、
    前記係止部は前記第1中空形材の前記上端部に向かって突出して形成された係止リブであり、
    前記側構体の前記上端部に形成されている前記載置部は、前記低屋根構体の前記車幅方向両端部に向かってそれぞれ突出して形成されており、且つ上面が前記係止リブを載せる載置面とされている突出リブであること、
    を特徴とする軌条車両。
  3. 請求項2記載の軌条車両において、
    前記係止リブと前記突出リブとは前記各接合部において車両外側と車両内側とに隔置された2組の接合組として設けられており、
    前記車両外側に位置する前記接合組は、前記低屋根構体を前記側構体に載置させる際における前記車両内側の前記接合組との干渉を回避可能な距離を置いて、車幅方向の外側に配置されていること、
    を特徴とする軌条車両。
  4. 請求項3記載の軌条車両において、
    前記車両外側の前記接合組は、前記第1中空形材の前記車外側表面から所定の深さだけ沈んだ位置において突出した第1突出リブと、前記第2中空形材の前記車外側面板から前記所定の深さに相当する厚さを以て延長して形成され且つ前記第1突出リブ上に載置可能な第1係止リブとであり、
    前記車両内側の前記接合組は、前記第1中空形材の前記車内側面板から延長して突出した第2突出リブと、前記第2中空形材の前記車内側表面から前記第2突出リブの厚さに相当する高さだけ昇った位置において形成され且つ前記第2突出リブ上に載置可能な第2係止リブとであること、
    を特徴とする軌条車両。
  5. 請求項4記載の軌条車両において、
    前記車両外側の前記接合組では、前記第1中空形材の前記車外側面板と前記第2中空形材の前記第1係止リブとが車外側から溶接されており、
    前記車両内側の前記接合組では、前記第1中空形材の前記第2突出リブと前記第2中空形材の前記車内側面板とが車内側から溶接されていること、
    を特徴とする軌条車両。
  6. 請求項1記載の軌条車両において、
    前記載置部は、前記低屋根構体が設けられない位置の前記第1中空形材にも形成されていること、
    を特徴とする軌条車両。
  7. 請求項1記載の軌条車両において、
    前記屋根構体の長手方向端部と前記低屋根構体とは接続板を介して接続されており、
    前記接続板は、前記屋根構体を構成する第3中空形材の車外側面板と、前記低屋根構体を構成する前記第2中空形材の前記屋根構体側の前記車内側面板とに隅肉溶接されていること、
    を特徴とする軌条車両。
  8. 車体の上面を構成する屋根構体と前記車体の側面を構成する側構体とが二枚の面板と該面板同士を結合する複数の接続リブから成る中空形材により構成される軌条車両構体の製作方法において、
    車外側面板と車内側面板と両面板を接続する前記接続リブとから成り前記側構体を構成する第1中空形材のうち、前記車両に搭載すべき屋根上機器に対応した上端部を前記屋根構体と共に切除することにより、現れた切除部において載置部を露出させ、
    前記屋根上機器を搭載する低屋根構体を上方から下降させて、その車幅方向両端部に形成されている係止部を前記側構体の前記切除部に現れた前記載置部に載せることにより、前記低屋根構体を前記側構体の前記上端部に接合させ、
    更に、前記接合部は前記係止部が前記載置部に載置された状態で溶接すること、
    を特徴とする軌条車両の製作方法。
  9. 請求項8に記載の軌条車両の製作方法において、
    前記載置部は、前記接続リブと前記車外側面板との交点の近傍から水平方向に突出する第1突出リブと、前記車内側面板と前記接続リブとの交点から水平方向に突出する第2突出リブであり、
    前記係止部は、前記第2中空形材の前記車外側面板からその延長として形成され且つ前記第1突出リブ上に載置可能な第1係止リブと、前記第2中空形材の前記車内側表面から前記側構体の前記車内側面板の厚さに相当する高さだけ昇った位置において形成され且つ前記第2突出リブ上に載置可能な第2係止リブであること、
    を特徴とする軌条車両の製作方法。
  10. 請求項8記載の軌条車両において、
    前記低屋根構体を前記側構体の前記上端部に接合させた接合部において、前記第1中空形材の前記車外側面板と前記第2中空形材の前記第1係止リブとが車外側から溶接され、
    前記第1中空形材の前記第2突出リブと前記第2中空形材の前記車内側面板とが車内側から溶接されること、
    を特徴とする軌条車両の製作方法。
  11. 2枚の面板と、該両面板を接続する複数の接続リブと、から成る中空形材において、
    一方の前記面板と前記接続リブとの接合個所から該中空形材の中空部に向けて突出する第1突出リブが形成されており、
    他方の前記面板と前記接続リブとの接合個所から外方に向けて突出する第2突出リブが形成されていること、
    を特徴とする中空形材。
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