JP2011201454A - 鉄道車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】高さ寸法に変化を持つ骨部材によって鉄道車両用構体を構成する鉄道車両を提供すること。
【解決手段】長手方向に見た断面がコ字状のチャンネル部11と長手方向に直交する幅方向の両端に張り出したフランジ部12とを有するハット形状の骨部材10であり、その骨部材10が外板の内側に接合された鉄道車両用構体にて構成されたものであって、チャンネル部11は、フランジ部12から起立した側面部112と、幅方向両側の側面部の間にある上面部111とを有し、骨部材10が、長手方向の一部に、チャンネル部11の上面部111がフランジ部12からの高さを低くした低面部分13が設けられたものであり、その低面部分13は、側面部112の高さを低くした低側面部113と、幅方向両側の低側面部113の各々から折り曲がった低上面部114とをもって構成された鉄道車両。
【選択図】 図1

Description

本発明は、骨部材を接合して強度を確保した外板によって鉄道車両用構体を構成する鉄道車両に関し、特に高さ寸法に変化を持つ骨部材によって鉄道車両用構体を構成する鉄道車両に関する。
鉄道車両は、例えば図13に示すような鉄道車両用構体によって構成されている。図13は、鉄道車両用構体を示した斜視図である。この鉄道車両用構体100は、側窓1010や出入口1011の形成された左右の側構体101に屋根構体102が接続され、その前後方向には妻構体103が接続され、これらが台枠104と一体になって構成されている。そして、側構体101は、外板105の内側に横骨106が接合され、その上に縦骨107が接合されている。
ところで、出入口1011を開閉する扉が入る戸袋部分1012や、その上の戸袋上方部分1013などでは、扉の進入や戸閉装置を設置するための空間を確保する必要があり、側窓1010の下の腰板部分1014や上の幕板部分1015に比べ外板105に直交する車内方向(骨部材の高さ方向)に骨部材のための寸法がとれない。そうした高さの制限される狭い空間では、横骨106に縦骨107を重ねることができず、場合によっては横骨106自身も高さ方向の寸法を小さくしなければならない。下記特許文献1には、横骨106を別の骨部材で構成し、戸袋部分1012の骨部材を幕板部分1015の骨部材の高さよりも低くする構成が開示されている。また、腰板部分1014から戸袋部分1012に連続して一の部品で構成しようとすれば、腰板部分1014の骨部材を高さの低い戸袋部分1012の骨部材に合わせることになる。
特開2005−329412号公報(図16)
しかし、戸袋部分1012と腰板部分1014のように、横骨106が車体長手方向に一直線であっても、接合箇所によって別部品にしてしまうと、部品点数が多くなってしまい、鉄道車両のコストを上げる原因となる。その他、横骨106自身が分断されてしまい、そうした分断箇所での剛性を落とすことになる。一方、高さを低い方に合わせた一部品として横骨106を形成した場合には、別部品とする場合のコストに関する問題は解決できても、骨部材自体の剛性が低くなる問題が生じる。
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、高さ寸法に変化を持つ骨部材によって鉄道車両用構体を構成する鉄道車両を提供することを目的とする。
本発明の鉄道車両は、長手方向に見た断面がコ字状のチャンネル部と長手方向に直交する幅方向の両端に張り出したフランジ部とを有するハット形状の骨部材であり、その骨部材が外板の内側に接合された鉄道車両用構体にて構成されたものであって、前記チャンネル部は、前記フランジ部から起立した側面部と、幅方向両側の側面部の間にある上面部とを有し、前記骨部材が、長手方向の一部に、前記チャンネル部の上面部が前記フランジ部からの高さを低くした低面部分が設けられたものであり、その低面部分は、側面部の高さを低くした低側面部と、幅方向両側の低側面部の各々から折り曲がった低上面部とをもって構成されたものであることを特徴とする。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部の間には、一定の隙間が形成されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部には、その上方または下方から両方の低上面部に当てられた平板の補強板が接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部には、前記上面部から長手方向に伸びたベロ部が上方から当てられ、そのベロ部と幅方向両側の低上面部とが接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分を構成する幅方向一方の低上面部が支持面となり、幅方向の寸法が前記支持面よりも大きい他方の低上面部が前記支持面の上に重ねられ、上下の低上面部同士が接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、一枚の板材に切欠部が形成され、折り曲げ加工によって前記ハット形状および前記低面部分が形成されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材は、前記低面部分が長手方向端部に形成され、横骨として前記低面部分が戸袋部に位置し、前記鉄道車両用構体を構成する側構体の側窓下の腰板部分から戸袋部分まで連続して配置され、前記外板に接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分が長手方向端部に形成され、横骨として前記低面部分が戸袋部または戸袋上方部分に位置し、前記鉄道車両用構体を構成する側構体の側窓上の幕板部分から戸袋部分または戸袋上方部分まで連続して配置され、前記外板に接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分が長手方向の任意の位置に形成され、前記鉄道車両用構体の横骨として前記外板に接合され、前記横骨の低面部分に縦骨が接合されたものであることが好ましい。
本発明の鉄道車両は、前記骨部材が、前記低面部分が長手方向の任意の位置に形成され、前記鉄道車両用構体の横骨及び縦骨として使用されるものであり、前記横骨が前記外板に対して接合され、前記縦骨は、前記横骨に対して低面部分同士が向かい合って重ねられた状態で接合されたものであることが好ましい。
本発明によれば、チャンネル部にフランジ部からの高さを低くした低面部分を形成し、高さ寸法に変化を持った当該骨部材を外板に接合して鉄道車両用構体を構成する場合、例えば、腰板部分から戸袋部分まで連続する横骨として使用し、その戸袋部分に低面部分が位置するようにすれば、外板からの高さが低いため、扉の進入や戸閉装置を設置する空間を確保することができる。しかも部品点数を増やすことなくコストを抑えた鉄道車両の製造が可能になり、分断することのない一体物であるから剛性も確保できる。
鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第1実施形態を示す斜視図である。 第1実施形態の骨部材の立体加工前の板形状を示した図である。 鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第2実施形態を示す斜視図である。 鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第3実施形態を示す斜視図である。 第3実施形態の骨部材の立体加工前の板形状を示した図である。 鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第4実施形態を示す斜視図である。 第4実施形態の骨部材の立体加工前の板形状を示した図である。 鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第5実施形態を示す斜視図である。 第5実施形態の骨部材の立体加工前の板形状を示した図である。 第5実施形態の骨部材を横骨にして縦骨を重ねた状態を示した斜視図である。 第5実施形態の骨部材を横骨及び縦骨して重ねた状態を示した斜視図である。 高さ寸法に変化を持つ骨部材の一案について示した斜視図である。 鉄道車両用構体を示した斜視図である。
次に、本発明に係る鉄道車両の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、図13に示す横骨106を構成するための骨部材であって、特に本発明の目的である長手方向に見て高さ寸法に変化を持った骨部材について説明する。先ず図12は、高さ寸法に変化を持つ骨部材の一案について示した斜視図であり、図12(a)は加工途中の状態を示し、図12(b)は外板への接合状態を示している。
骨部材90は、長手方向に見た断面がコ字状のチャンネル部91と、長手方向に直交する左右方向(幅方向)両端に張り出したフランジ部92とを有するハット形状であって、チャンネル部91に高さを変化させる加工を施したものである。チャンネル部91は、上面部911と側面部912とから構成され、その長手方向端部に側面部912を途中の高さで切断した切欠部915が形成されている。そして、その切欠部915へ補強部材94が入れられ、チャンネル部91の高さを低くした低面部分93が構成されている。
低面部分93は、高さの低い低側面部913が起立し、左右の低側面部913の間に補強部材94が嵌め込まれる。補強部材94は、断面がコ字状の部材であって、上面部941が低側面部913の高さに合うように側面部942の高さが設定され、側面部942が左右の低側面部に当接するように上面部941の幅が設定されている。切欠部915内に嵌め込まれた補強部材94は、低側面部913と側面部942がスポット溶接などによって骨部材本体90aと一体になり、骨部材90が構成される。骨部材90は、例えば側構体の横骨として使用され、外板105に対してフランジ部92が長手方向に沿ってレーザ溶接され、補強部材94のある高さの低い低面部分93が戸袋部分1012(図13参照)に位置する。
骨部材90によれば、横骨が分断されることなく連続した一つの骨部材として側構体を構成することができる。しかし、別部品である補強部材94を加工する必要があり、部品点数が多くなる分鉄道車両の生産コストを上げてしまう。また、骨部材本体90aに接合するに当たってはスポット溶接を使用するが、そのスポット溶接による先組みが骨部材本体90aに熱歪みを生じさせてしまう。そのため、骨部材90を外板105にレーザ溶接する場合に、フランジ部92を外板105にスポット溶接で仮止めする必要が生じ、接合に当たって作業工程が増加する他、仮止めの溶接痕によって鉄道車両の車体外観の品質低下にもなる。
そこで、本願発明者は更に別の構成による骨部材を以下に提案する。図1は、鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第1実施形態を示す斜視図である。この骨部材10は、図12に示したものと同様に一つの部品であって、その高さ寸法に変化を持つものである。断面がコ字状のチャンネル部11と、左右両端に張り出したフランジ部12とを有するハット形状であって、チャンネル部11の高さを低くした低面部分13が形成されている。チャンネル部11は、上面部111と側面部112とから構成され、低面部分13は、上面部111と切り離され、左右の起立した低側面部113から対向する低側面部に向かってほぼ直角に折り曲げられた低上面部114が形成されている。左右の低上面部114の間は一定幅の隙間になって離れている。
骨部材10は、一枚の金属板によって形成されている。図2は、骨部材10の立体加工前の板形状を示した図である。板材15は、一定幅で所定長さの長尺なステンレス鋼板であり、その端部に低面部分13を構成する部材を残すように切欠部16が形成されている。切欠部16は、低側面部113および低上面部114を構成するための一定幅の長手方向に形成された切欠溝161と、低上面部114を折り曲げるための切込部162が形成されている。切込部162の先端部分は、応力集中を避けるため半円形状をしている。切欠部16はレーザ切断機などで形成され、板材15は、プレス機によって破線で示した位置で行う折り曲げ加工によって図1に示す骨部材10が成形される。
こうした骨部材10は、図13に示す鉄道車両用構体100を構成するに当たり、腰板部分1014から戸袋部分1012までの連続する横骨として使用することができる。つまり、戸袋部分1012の骨部材として低面部分13が位置するようにすれば、外板105からの高さが低いため扉の進入や戸閉装置を設置する空間を確保することができる。しかも一枚の板材15から形成するため部品点数を増やすことなくコストを抑えた鉄道車両の製造が可能になる。また、分断することのない一体物であり、低面部分13以外はチャンネル部11の高さがあるため、骨部材として必要な剛性を得ることができる。低面部分13についても、フランジ部12、低側面部113及び低上面部114によってZ形の断面形状により剛性を確保している。
次に、図3は、鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第2実施形態を示す斜視図である。この骨部材10Aは、前記第1実施形態の骨部材10に対し、低面部分13に短冊状の平板である補強板18を接合させたものである。すなわち、左右に離れている低上面部114の上に補強板18を載せ、レーザ溶接によって一体に形成することにより、低面部分13の剛性が高まることになる。そして、単純形状の補強板18を接合するのみであるため、別部品であっても極めて単純な加工で済むため、コストや作業工程の増加などが問題となることはない。
次に、図4は、鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第3実施形態を示す斜視図である。本実施形態の骨部材20は、前述した骨部材10Aと同様に補強板を持った骨部材を一枚の板材から構成するようにしたものである。骨部材20は、断面がコ字状のチャンネル部21と、左右両端に張り出したフランジ部22とを有するハット形状であって、チャンネル部21の高さを低くした低面部分23が形成されている。チャンネル部21は、上面部211と側面部212とから構成され、本実施形態の低面部分23は、その上面部211から連続して形成された補強板215によって構成されている。低面部分23は、前述した骨部材10と同様に、左右の起立した低側面部213から対向する低側面部に向かってほぼ直角に折り曲げられた低上面部214が形成されている。左右の低上面部214の間は一定幅の隙間になって離れており、その左右の低上面部214同士を繋ぐように補強板215が両者にレーザ溶接されている。
図5は、骨部材20の立体加工前の板形状を示した図である。板材25は、一定幅で所定長さの長尺なステンレス鋼板であり、その端部に低面部分23を構成する部材を残すように切欠部26が形成されている。切欠部26は、長手方向に補強板215を形成するベロ部251を有し、それを残すように板材がレーザ切断機によって切断される。ベロ部251の両側には、低側面部213および低上面部214を構成するための一定幅の長手方向に形成された切欠溝261と、低上面部214を折り曲げるための切込部262が形成されている。板材25は、プレス機によって破線で示した位置で行う折り曲げ加工によって図4に示す骨部材20が成形される。
骨部材20も、図13に示す鉄道車両用構体100を構成するに当たり、腰板部分1014から戸袋部分1012までの連続する横骨として使用することができ、戸袋部分1012の骨部材として低面部分23が位置するようにすれば、外板105からの高さが低いため扉の進入や戸閉装置を設置する空間を確保することができる。そして、一枚の板材25から形成するため部品点数を増やすことなくコストを抑えた鉄道車両の製造が可能になる。また、分断することのない一体物であり、低面部分23以外はチャンネル部21の高さがあるため、骨部材として必要な剛性を得ることができる。低面部分23には補強板215が接合され剛性が確保されている。
次に、図6は、鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第4実施形態を示す斜視図である。本実施形態の骨部材30は、補強板を不要にしたものである。骨部材30は、断面がコ字状のチャンネル部31と、左右両端に張り出したフランジ部32とを有するハット形状であって、チャンネル部31の高さを低くした低面部分33が形成されている。チャンネル部31は、上面部311と側面部312とから構成され、低面部分33は、上面部311と切り離され、左右の起立した低側面部313,314から対向する低側面部に向かってほぼ直角に折り曲げられた低上面部315と支持面部316が形成されている。
本実施形態の低面部分33は、左右の起立した低側面部313,314の高さが異なり、折り曲げられた低上面部315と支持面部316との幅が異なっている。図示するように低上面部315は支持面部316の上に重ねられ、その重なり部分が長手方向にレーザ溶接されている。そのため、重なりの厚さ分だけ低側面部313が低側面部314よりも高く形成されている。そして、左右の低上面部315と支持面部316を連結することにより、補強板なしでも剛性が高まる構成となっている。
図7は、骨部材30の立体加工前の板形状を示した図である。板材35は、一定幅で所定長さの長尺なステンレス鋼板であり、その端部に低面部分33を構成する部材を残すように切欠部36が形成されている。切欠部36は、一定幅の長手方向に形成された切欠溝361と、低上面部315と支持面部316を折り曲げるための切込部362,363が形成されている。切欠溝361は、支持面部316側に偏って形成され、切込部362の方が切込部363よりも深く形成されている。こうした切欠部36は、レーザ切断機などで形成され、板材35は、プレス機によって破線で示した位置で行う折り曲げ加工によって図6に示す骨部材30が成形される。
骨部材30も、図13に示す鉄道車両用構体100を構成するに当たり、腰板部分1014から戸袋部分1012までの連続する横骨として使用することができ、戸袋部分1012の骨部材として低面部分33が位置するようにすれば、外板105からの高さが低いため扉の進入や戸閉装置を設置する空間を確保することができる。そして、一枚の板材35から形成するため部品点数を増やすことなくコストを抑えた鉄道車両の製造が可能になる。また、分断することのない一体物であり、低面部分33以外はチャンネル部31の高さがあるため、骨部材として必要な剛性を得ることができる。低面部分33は、支持面部316に低上面部315が重ねて接合され剛性が確保されている。
次に、図8は、鉄道車両の側構体を構成する骨部材の第5実施形態を示す斜視図である。この骨部材40は、図1に示した骨部材10の低面部分13に相当する低面部分43を、長手方向の途中に形成したものである。骨部材40は、断面がコ字状のチャンネル部41と、左右両端に張り出したフランジ部42とを有するハット形状であって、チャンネル部41の高さを低くした低面部分43が形成されている。チャンネル部41は、上面部411と側面部412とから構成され、低面部分43は、上面部411と切り離され、左右の起立した低側面部413から対向する低側面部に向かってほぼ直角に折り曲げられた低上面部414が形成されている。左右の低上面部414の間は一定幅の隙間になって離れている。
図9は、骨部材40の立体加工前の板形状を示した図である。板材45は、一定幅で所定長さの長尺なステンレス鋼板であり、その長手方向の途中に低面部分43を構成する部材を残すように切欠部46が形成されている。切欠部46は、低側面部413および低上面部414を構成するための一定幅の長手方向に形成された切欠孔461と、長手方向の両端に低上面部414を折り曲げるための切込部462が形成されている。切欠部46はレーザ切断機などで形成され、板材45は、プレス機によって破線で示した位置で行う折り曲げ加工によって図8に示す骨部材40が成形される。
こうした骨部材40は、例えば側構体の横骨とし、その低面部分43に図10に示すように縦骨となるハット形状の骨部材48を重ねて接合する。骨部材48のチャンネル部481の高さを骨部材40の上面部411に合わせることで、外板105からの高さを低くすることができ、図13に示す側構体101の厚さを薄くし、車内空間を広くすることが可能になる。また、図11に示すように、横骨と縦骨とを共に骨部材40によって構成するようにして接合するようにしてもよい。
図13に示す鉄道車両用構体100では、腰板部分1014において横骨106と縦骨107とが重ねられているが、それによって外板105から車内側への高さ寸法が大きくなる。側構体101の厚さが大きくなれば、その分だけ車内スペースが狭くなってしまう。本実施形態の骨部材40を使用すれば、図10及び図11に示すように横骨に縦骨を重ねる部分に低面部分43を形成することで外板105からの高さ寸法、すなわち側構体101の厚さを小さくして車内スペースの拡大を可能にすることができる。低面部分43は、骨部材同士を重ね合わせるためだけの凹形状ではなく、低側面部413及び低上面部414によって当該部分の剛性も確保した構造になっている。
そして、一枚の板材45から形成するため部品点数を増やすことなくコストを抑えた鉄道車両の製造が可能になる。また、分断することのない一体物であり、低面部分43以外はチャンネル部41の高さがあるため、骨部材として必要な剛性を得ることができる。低面部分43は、縦骨と接合され剛性が確保されている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、鉄道車両の側構体を構成する骨部材として説明したが、屋根構体や妻構体を構成する骨部材にも使用可能である。
また、前記実施形態の骨部材10などは、図13に示す鉄道車両用構体100を構成する場合に、幕板部分1015から戸袋上方部分1013までの連続する横骨としても使用することもできる。
10 骨部材
11 チャンネル部
12 フランジ部
13 低面部分
15 板材
16 切欠部
100 鉄道車両用構体
105 外板
111 上面部
112 側面部
113 低側面部
114 低上面部
161 切欠溝
162 切込部
1012 戸袋部分
1014 腰板部分

Claims (10)

  1. 長手方向に見た断面がコ字状のチャンネル部と長手方向に直交する幅方向の両端に張り出したフランジ部とを有するハット形状の骨部材であり、その骨部材が外板の内側に接合された鉄道車両用構体にて構成された鉄道車両において、
    前記チャンネル部は、前記フランジ部から起立した側面部と、幅方向両側の側面部の間にある上面部とを有し、前記骨部材が、長手方向の一部に、前記チャンネル部の上面部が前記フランジ部からの高さを低くした低面部分が設けられたものであり、その低面部分は、側面部の高さを低くした低側面部と、幅方向両側の低側面部の各々から折り曲がった低上面部とをもって構成されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  2. 請求項1に記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部の間には、一定の隙間が形成されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  3. 請求項1又は請求項2に記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部には、その上方または下方から両方の低上面部に当てられた平板の補強板が接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  4. 請求項1又は請求項2に記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分を構成する幅方向両側の低上面部には、前記上面部から長手方向に伸びたベロ部が上方から当てられ、そのベロ部と幅方向両側の低上面部とが接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  5. 請求項1に記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分を構成する幅方向一方の低上面部が支持面となり、幅方向の寸法が前記支持面よりも大きい他方の低上面部が前記支持面の上に重ねられ、上下の低上面部同士が接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、一枚の板材に切欠部が形成され、折り曲げ加工によって前記ハット形状および前記低面部分が形成されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分が長手方向端部に形成され、横骨として前記低面部分が戸袋部に位置し、前記鉄道車両用構体を構成する側構体の側窓下の腰板部分から戸袋部分まで連続して配置され、前記外板に接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  8. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分が長手方向端部に形成され、横骨として前記低面部分が戸袋部または戸袋上方部分に位置し、前記鉄道車両用構体を構成する側構体の側窓上の幕板部分から戸袋部分または戸袋上方部分まで連続して配置され、前記外板に接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  9. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分が長手方向の任意の位置に形成され、前記鉄道車両用構体の横骨として前記外板に接合され、前記横骨の低面部分に縦骨が接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
  10. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載する鉄道車両において、
    前記骨部材は、前記低面部分が長手方向の任意の位置に形成され、前記鉄道車両用構体の横骨及び縦骨として使用されるものであり、前記横骨が前記外板に対して接合され、前記縦骨は、前記横骨に対して低面部分同士が向かい合って重ねられた状態で接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。
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