JP2008285054A - 鉄道車両用の天井ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、客室部材の取付け作業を簡便にし、作業効率を向上させ、切粉の発生もなく、しかも、荷重の加わる客室部材の取付けにおいても、接合強度や信頼性を確保可能な鉄道車両用の天井ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、車両の屋根構体の内側に沿って設けられる上板と、この上板の下側を覆い前記上板との間に風道を形成するように取付けられる本体とを有し、この本体を前記上板に取付けた後に、前記本体の客室側にねじを用いて客室部材を取付ける鉄道車両用の天井ユニットであって、前記ねじと螺合するナットが、前記本体を前記上板に取付ける前に、予め本体に設けられ、前記客室部材を前記本体に取付ける際に、前記ねじが、前記本体を介することなく、前記ナットと螺合する鉄道車両用の天井ユニットである。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両用の天井ユニットに関する。

図５に示すように、鉄道車両の車体の屋根構体２０には、天井ユニット１が取付けられる。この天井ユニットは、車体の屋根構体２０の客室側である天井面７に沿う上板８と、この上板８と合体することにより、空調からの冷暖気を通す風道を構成する本体６とを有する。車体の側構体（図示しない。）には、側天井２が取付けられる。

上板８や側天井２は、成形したガラス繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」と言う。）等で形成されている。そして、公告を吊るブラケット、灯具、化粧カバー、吊り革、手すり、荷物棚受などの各種の客室部材（図示しない。）が設けられる。

このような客室部材を天井ユニットや側天井等の天井部材に取付ける方法としては、図６に示すように、天井部材３３の裏面側（客室側の裏面側）に鉄板製の補強部材１７を接着し、この鉄板製の補強部材１７をねじ座１７として利用することで、客室部材２６の取付強度を確保するもの（特許文献１）、天井部材の裏面（客室側の裏面側）に補強部材１７を固着して補強し、予めねじ加工したねじ座を上下左右に所定の範囲で移動可能に保持させたことにより、客室部材の取付け作業を簡便にし、作業効率を向上させるもの（特許文献２）が知られている。
特開２０００−２４７２３１号公報 特開２００１−０６３５６３号公報

しかしながら、特許文献１及び２の取付方法では、何れも、天井ユニットや側天井等の樹脂製の天井部材を、金属製のねじ座と金属製の客室部材で挟み、客室部材側からねじで固定する。このため、樹脂製の天井部材と金属製のねじ座や客室部材との間に僅かな隙間があったり、何れかが変形していたりすると、弾性率の低い樹脂製の天井部材に応力が集中し、樹脂製の天井部材に亀裂が発生する心配があった。また、変形などが無くても樹脂製の天井部材を介して金属部材と締結すると、樹脂製の天井部材はクリープを起こし、ボルトが緩み定期的な増し締めが必要となり、特に、荷重の加わる客室部材の取付けにおいては問題となっている。さらに、ボルトとねじ座の接合強度を確保するため、螺合するねじ山の数をある程度以上確保する必要があるが、そのためには、ねじ座の厚みを厚くする必要があり、ねじ座の出っ張りが大きくなったり、接合箇所が多い場合は、重量が大きくなる問題があった。

また、特許文献２では、客室部材の取付けが現車合わせを前提とし、ねじ座の位置を調整自在としているため、取付け作業の際に、ねじ座の位置を調整する必要がある。しかしながら、予め上板と本体を一体化させた天井ユニットの場合、天井ユニットの裏面側（客室側の裏面側）には、手が入らず、ねじ座の位置を調整することができない。この結果、このような天井ユニットにおいては、客室部材を取付ける段階で、客室部材の位置に合わせて、天井部材にねじ孔を開け、ねじ座のタップ立てを行い、このねじ座にねじを螺合して、客室部材を天井部材に取付ける必要がある。このように、客室部材の取付け作業が面倒で、作業効率が低下する問題があった。さらに、ねじ孔を開け、ねじ座のタップ立てを行う際の切粉が、天井ユニットの裏面側（客室側の裏面側）に入り込み、この切粉は容易に清掃して除去することができない問題があった。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題に鑑みてなされたものであり、客室部材の取付け作業を簡便にし、作業効率を向上させ、切粉の発生もなく、しかも、荷重の加わる客室部材の取付けにおいても、接合強度や信頼性を確保可能な鉄道車両用の天井ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、以下に関するものである。
（１） 車両の屋根の内側に沿って設ける上板と、この上板の下側を覆い前記上板との間に風道を形成するように取付けられる本体とを有し、この本体を前記上板に取付けた後に、前記本体の客室側にねじを用いて客室部材を取付ける鉄道車両用の天井ユニットであって、前記ねじと螺合するナットが、前記本体を前記上板に取付ける前に、予め本体に設けられ、前記客室部材を前記本体に取付ける際に、前記ねじが、前記本体を介することなく、前記ナットと螺合する鉄道車両用の天井ユニット。
（２） （１）において、上板及び本体がガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸したＳＭＣを成形したものであり、ねじと螺合するナットが円盤状のヘッドと円筒状のボディとを有し、このボディが前記本体に設けた貫通孔に前記本体の客室側から挿入されて前記上板側に飛び出し、このボディの飛び出した部分が、前記貫通孔の径よりも拡大するようにかしめられることにより、前記ナットが前記本体に取付けられる鉄道車両用の天井ユニット。
（１） （１）又は（２）において、ボディが表面に凹凸を有し、前記ボディの飛び出した部分が、前記貫通孔の径よりも拡大するようにかしめられることにより、前記ボディの表面の凹凸が本体の貫通孔の内壁、上板側の孔縁、この孔縁の周囲に食い込んで取付けられる鉄道車両用の天井ユニット。
（４） （１）〜（３）の何れかにおいて、本体のナットのヘッドが当接する部分に凹部を形成ことにより、前記ヘッドが、前記本体と略面一となる鉄道車両用の天井ユニット。

本発明によれば、客室部材の取付け作業を簡便にし、作業効率を向上させ、切粉の発生もなく、しかも、荷重の加わる客室部材の取付けにおいても、接合強度や信頼性を確保可能な鉄道車両用の天井ユニットを提供することができる。

本発明の鉄道車両用の天井ユニットの実施形態の一例を図１から図５に示す。本発明は、鉄道車両用の天井ユニット１であって、空調（図示しない。）からの冷暖気を通す通路となる風道２１を構成し、かつ、公告を吊るブラケット、灯具、化粧カバー、吊り革、手すり、荷物棚受などの各種の客室部材２６を設置するものに適用される。

本発明が適用される天井ユニット１の一例としては、図５に示すように、車体の屋根構体２０の内側に沿って設けられる上板８と、この上板８の下側を覆い、上板８との間に風道２１を形成するように取付けられる本体６とを有するものが挙げられる。そして、このように、本体６を上板８に取付けた後に、本体６の客室側にねじ１６を用いて客室部材２６が取付けられる。これらの上板８と本体６は、何れもガラス繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」と言う。）のＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄの略である。）成形等で成形される。そして、複数の天井ユニット１を鉄道車両の車体の長さ方向につなげて、屋根構体２０の全体に取付けることにより、鉄道車両の車体の天井が形成される。

車体の屋根構体２０は、鉄道車両の屋根を構成するものであり、側構体（図示しない。）や床構体（図示しない。）等とともに、鉄道車両の車体の外形を構成する。天井面７は、この屋根構体２０の内側、即ち客室側に向いた面である。

上板８は、本体６と一体化されることにより、天井ユニット１を構成するものである。上板８は、天井面７に沿う部分と、仕切り壁部２３とを有し、骨部３に固定される。

本体６は、天井ユニット１の一部で、上板８と仕切り板２２とともに風道２１を構成する部材であるとともに、上板８が客室側から見えないように覆う部材でもあり、客室側からの見た目の美しさを提供する。また、各種の客室部材２６を取付けることができる支持部材としての機能を有する。

骨部３は、屋根構体２０の天井面７の車体幅方向の両端付近に、車体の長さ方向に伸びるように設けられる。骨部３は屋根構体２０に溶接等によって取付けられている。この骨部３には、天井ユニット１の上板８と本体６、及び、側天井２が、ボルト等（図示しない。）によって取付けられる。

側天井２は、屋根構体２０の車体幅方向の両端付近から側構体（図示しない。）にかけての部分を覆う部材であり、上板８や本体６と同様に、ＦＲＰのＳＭＣ成形等で成形される。

上板８と本体６を連結することによる天井ユニット１の組立は、以下の２つの方法を採ることが可能である。第一の方法は、まず上板８を屋根構体２０に取付けた後、次にこの上板８に本体６を取付けて、上板８と本体６とを連結することにより天井ユニット１を組み立てる方法である。第二の方法は、予め、上板８と本体６とを連結して天井ユニットを組み立てた後、屋根構体２０に取付ける方法である。第一の方法は、上板８と本体６とを別々に取付けるので、取付ける部材を軽量化でき、作業性がよい利点がある。第二の方法は、予め、上板８と本体６とが一体化しているため、屋根構体２０への取付けが一回で済み、作業工数が低減できる利点がある。これらの何れの方法を採るかは、状況に応じて選択可能であるが、本発明のように、上板８及び本体６の何れもＦＲＰのＳＭＣ成形品の場合には、比較的軽量であるため、第二の方法をとることが、作業工数低減の点から望ましい。

客室部材２６は、上記の第一の方法、及び、第二の方法の何れの場合も、図５に示すように、天井ユニット１が屋根構体２０に取り付けられた後、つまり、上板８に本体６を取付けた後に、本体の客室側にねじ１６を用いて取付けられる。そして、ねじ１６と螺合するナット２７は、本体６を上板８に取付ける前に、予め本体６に設けられる。従来は、上板８に本体６を取付けた後は、上板８と本体６が一体化された状態であるため、天井ユニット１の裏面側（客室側の裏面側）には、手が入り難いので、この時点でねじ座を取付けたり、その位置を調整することが困難である。このため、客室部材２６の位置に合わせて、予めねじ座１７を天井部材３３の裏面側（客室側の裏面側）に貼り付けておき、客室部材２６を取り付ける際に、天井部材３３とねじ座１７にねじ穴１８を開け、ねじ座１７のねじ山形成を行う必要がある。これは、天井ユニット１を屋根構体２０に取付けた後に行うため、上を向いた作業であり、専用の治工具を必要とし、面倒で手間のかかる作業である。しかも、ねじ孔を開けたり、ねじ山形成を行う際に、切粉が発生し、この切粉が飛散したり、一部は天井ユニット１の内部に入り込むため、清掃して除去する必要がある。天井ユニット１の内部には手が入り難いため、入り込んだ切粉を清掃するのは困難である。しかし、本発明によれば、このようなことを行わなくても、予め本体６に設けられたナット２７を利用して、ねじ１６を用いて天井ユニット１に客室部材２６を取付けることができるので、取付け作業を簡便にし、作業効率を向上させる効果が大きい。さらに、ねじ穴１８を開け、ねじ座１７のねじ山形成を行う際の切粉が発生しないので、天井ユニット１の裏面側（客室側の裏面側）に入り込む切粉を清掃して除去する必要がない。

図２に示すように、客室部材２６を本体６に取付ける際に、ねじ１６が、本体６を介することなく、ナット２７と螺合するようにする。客室部材２６の取付け部３５は一般に金属製であるため、ねじ１６とナット２７の間にはＦＲＰが介在せず、金属のみの接合構造となるため、本体６に亀裂が発生したり、クリープを起こし、ボルトが緩んだりするのを抑制できる。この結果、荷重の加わる客室部材の取付けにおいても、接合強度や信頼性を確保可能な鉄道車両用の天井ユニットを提供することができる。

図３に示すように、ねじ１６と螺合するナット２７は、円盤状のヘッド２８と円筒状のボディ２９とを有するいわゆるインサートナットを用いるのが望ましい。そして、本体６を上板８に一体化する前に、図３に示すように、ボディ２９が本体６に設けた貫通孔１８に本体６の客室側から挿入されて上板８側に飛び出し、図４に示すように、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめられることにより、ナット２７が本体６に取付けられるのが望ましい。これにより、天井ユニット１が屋根構体２０に取付けられた後に、客室部材２６を本体６の客室側に取付ける場合でも、ねじ座１７が不要であり、本体６とねじ座１７にねじ穴１８を設ける必要もない。このため、客室部材２６の取付けが簡易となり、作業効率が向上する。また、ねじ穴１８を開ける際の切粉の発生がないので清掃が不要である。また、ねじ１６とナット２７の間にはＦＲＰが介在せず、金属のみの接合構造となるため、本体６に亀裂が発生したり、クリープを起こして、ボルトが緩んだりするのを抑制できる。さらに、ねじ座１７が不要なため、本体６の裏面側（客室側の裏面側）にねじ座１７により広く出っ張った部分が生じないので、本体６の裏面側（客室側の裏面側）の構造との干渉が生じ難く、客室部材２６を設置する位置や配置の自由度が大きい。また、ねじ座１７を使用する従来の方法では、ねじ１６と螺合するねじ山の数が、ねじ座１７の厚さ分しかとれず、接合強度を確保するためには、ねじ座１７の厚みを大きくし、ねじ穴１８を開け、ねじ山を形成する必要があり、手間がかかる作業であるが、本発明では、ナット２７のボディ２９の長さ分のねじ山が確保できるため、要求される接合強度に応じて、ボディ２９の長さを選択すればよいので、接合強度を確保し易い。さらに、ねじ座１７を使用する場合、接合箇所が多いと、ねじ座１７も多数必要となるため、その分重量が大きくなるが、本発明では、ナット２７を本体６に取付けるだけなので、軽量化を図ることが可能になる。

図３及び図４に示すように、ボディ２９が表面に凹凸３１を有し、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめられ、ボディ２９の表面の凹凸３１が本体６の貫通孔１８の内壁、上板８側の孔縁、この孔縁の周囲に食い込んで取付けられるのが望ましい。これにより、ボディ２９の表面の凹凸３１が、本体６の貫通孔１８の内壁、上板８側の孔縁、この孔縁の周囲に対して、固定され、客室部材２６をねじ１６で取付ける際に、いわゆる直トルクがナット２７にかかっても、ナット２７が本体６の貫通孔１８に対して、回転するのを抑制することができ、その結果、接合強度や信頼性を確保できる。ボディ２９表面の凹凸３１は、図３及び図４に示すように、ボディ２９の長さ方向に向いた溝であることがさらに望ましい。この溝による凹凸が本体６の貫通孔１８の内壁、上板８側の孔縁、この孔縁の周囲に食い込むことにより、特に直トルクがナット２７にかかった場合のように、ボディ２９が貫通孔１８に対して回転方向への力を作用させても、ナット２７が本体６の貫通孔１８に対して、回転するのを抑制する効果が大きくなり、接合強度や信頼性を確保できる。

図１から図４に示すように、本体６のナット２７のヘッド２８が当接する部分に凹部３２を形成ことにより、ヘッド２８が、本体６と略面一となるのが望ましい。これにより、ヘッド２８の厚み分の出っ張りをなくすことができるので見た目が向上する。また、ナット２７を貫通孔１８に挿入する際に、凹部３２がガイドとなり、作業性が改善する。

図４に示すように、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめる方法は、一例としては、以下のようにいわゆるマンドレル式の治具を用いて行うことができる。すなわち、筒状のボディ２９の内壁には、図３及び図４にＡで示すボディ２９のかしめ部３０よりも先端側の範囲に、ねじ山が形成されている。そして、ナット２７に対応するマンドレルのねじ山をボディ２９のねじ山に螺合する。この螺合したままの状態で、マンドレルを引き抜くことにより、ボディ２９のうち、貫通孔１８に挿入されている部分、及び、上板８側（客室側の裏面側）に飛び出した部分が、ほぼその形状を保ったまま、ボディ２９のかしめ部３０に対応する部分のみが、ボディ２９の外側に向って変形し、貫通孔１８の径よりも拡大すると同時に、ボディ２９の長さが短くなるようにつぶされる。これにより、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめられる。

本発明の鉄道車両用の天井ユニット１の実施例を図１から図４に示す。本実施例は、鉄道車両用の天井ユニット１であって、空調（図示しない。）からの冷暖気を通す通路となる風道２１を構成し、公告を吊るブラケット、灯具、化粧カバー、吊り革、手すり、荷物棚受などの各種の客室部材２６を設置するものに適用したものである。

図５に示すように、本実施例の天井ユニット１は、車体の屋根構体２０の内側に沿って設けられる上板８と、この上板８の下側を覆い、上板８との間に風道２１を形成するように取付けられる本体６とを有する。これらの上板８と本体６は、何れもガラス繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」と言う。）のＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄの略である。）成形等で成形される。そして、複数の天井ユニット１を鉄道車両の車体の長さ方向につなげて、屋根構体２０の全体に取付けることにより、鉄道車両の車体の天井が形成される。

上板８と本体６とを連結することによる天井ユニット１の組立は、予め上板８と本体６とを連結して天井ユニット１を組み立てた後、屋根構体２０に取付ける方法を採った。本実施例の天井ユニット１は、上板８及び本体６の何れもＦＲＰのＳＭＣ成形品であるため、比較的軽量であり、人手で持ち上げて、屋根構体２０に取付け作業を行なうのに支障はなかった。このように、天井ユニット１を組み立てて、上板８と本体６とを一体化した状態で、屋根構体２０に取付けることで、上板８と本体６を個々に取付ける組立方法に比べて、作業工数が大幅に低減した。

客室部材２６は、図５に示すように、天井ユニット１が屋根構体２０に取り付けられた後、つまり、少なくとも上板８に本体６を取付けた後に、本体の客室側にねじ１６を用いて取付けられる。そして、ねじ１６と螺合するナット２７が、本体６を上板８に取付ける前に、予め本体６に設けられる。これにより、客室部材２６を取付ける際、ねじ座１７が不要となり、また、本体６とねじ座１７にねじ穴１８を開ける必要がないので、作業が簡易となり、作業効率が向上した。

図２に示すように、客室部材２６を取付ける際に、ねじ１６が、本体６を介することなく、ナット２７と螺合するようにする。これにより、ねじ１６とナット２７の間にはＦＲＰが介在せず、金属のみの接合構造となるため、本体６に亀裂が発生したり、クリープを起こし、ボルトが緩んだりするのを抑制できた。

図３に示すように、ねじ１６と螺合するナット２７は、円盤状のヘッド２８と円筒状のボディ２９とを有するインサートナットとして、ポップリベットファスナー株式会社製ポップナット（登録商標）のローレットナットタイプを使用する。そして、本体６を上板８に一体化する前に、図３に示すように、ボディ２９が本体６に設けた貫通孔１８に本体６の客室側から挿入されて上板８側に飛び出し、図４に示すように、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめられることにより、ナット２７が本体６に取付けられる。このボディ２９をかしめるための作業は、マンドレル式の治具（ポップリベットファスナー株式会社製ポップナットツールＭＮ１０Ａ）を用いて行う。

図３及び図４に示すように、ボディ２９が表面にボディ２９の長さ方向の溝による凹凸３１を有し、ボディ２９の飛び出した部分が、貫通孔１８の径よりも拡大するようにかしめられた後は、ボディ２９の表面の溝状の凹凸３１が本体６の貫通孔１８の内壁、上板８側の孔縁、この孔縁の周囲に食い込んで取付けられる状態となる。これにより、客室部材２６をねじ１６で取付ける際に、直トルクがナット２７にかかっても、ナット２７が本体６に対して、回転するのを抑制することができた。

図１から図４に示すように、本体６のナット２７のヘッド２８が当接する部分に凹部３２を形成ことにより、ヘッド２８が、本体６と略面一となるようにする。これにより、見た目が向上し、また、ナット２７を貫通孔１８に挿入する際に、凹部３２がガイドとなり、作業性が改善する。

実施例である天井ユニットの客室部材の取付け状態を表わす断面図である。 実施例である天井ユニットの客室部材の取付け状態を表わす断面図の拡大である。 実施例に使用したナットを貫通孔に挿入した状態を表わす断面図である。 実施例に使用したナットを貫通孔に挿入し、かしめた状態を表わす断面図である。 実施例に使用した天井ユニットの屋根構体への取付け状態を表わす車体幅方向の断面図の左側半分である。 従来例である天井ユニットの客室部材の取付け状態を表わす断面図である。

符号の説明

１…天井ユニット、２…側天井、３…骨部、６…本体、７…天井面、８…上板、１６…ねじ、１７…ねじ座（補強部材）、１８…ねじ穴（貫通孔）、２０…屋根構体、２１…風道、２２…仕切り板、２３…仕切り壁部、２６…客室部材、２７…ナット、２８…ヘッド、２９…ボディ、３０…かしめ部、３１…凹凸、３２…凹部、３３…天井部材、３５…取付け部

Claims (4)

1. 車両の屋根構体の内側に沿って設けられる上板と、この上板の下側を覆い前記上板との間に風道を形成するように取付けられる本体とを有し、
   この本体を前記上板に取付けた後に、前記本体の客室側にねじを用いて客室部材を取付ける鉄道車両用の天井ユニットであって、
   前記ねじと螺合するナットが、前記本体を前記上板に取付ける前に、予め本体に設けられ、
   前記客室部材を前記本体に取付ける際に、前記ねじが、前記本体を介することなく、前記ナットと螺合する鉄道車両用の天井ユニット。
2. 請求項１において、
   上板及び本体がガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸したＳＭＣを成形したものであり、
   ねじと螺合するナットが円盤状のヘッドと円筒状のボディとを有し、
   このボディが前記本体に設けた貫通孔に前記本体の客室側から挿入されて前記上板側に飛び出し、
   このボディの飛び出した部分が、前記貫通孔の径よりも拡大するようにかしめられることにより、前記ナットが前記本体に取付けられる鉄道車両用の天井ユニット。
3. 請求項１又は２において、
   ボディが表面に凹凸を有し、
   前記ボディの飛び出した部分が、前記貫通孔の径よりも拡大するようにかしめられることにより、
   前記ボディの表面の凹凸が本体の貫通孔の内壁、上板側の孔縁、この孔縁の周囲に食い込んで取付けられる鉄道車両用の天井ユニット。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、
   本体のナットのヘッドが当接する部分に凹部を形成ことにより、前記ヘッドが、前記本体と略面一となる鉄道車両用の天井ユニット。

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