JP2012210944A - 鉄道車両構体 - Google Patents

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Masashi Oikawa
昌志 及川
Yosuke Otsuka
陽介 大塚
Tadashi Sobagaki
正 側垣
Naoki Kawada
直樹 河田
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Abstract

【課題】高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能な鉄道車両構体を提供する。
【解決手段】鉄道車両構体10では、台枠18aに立設される縦梁部材に複数のパネル部材4が接合されている。縦梁部材16aにはその長手方向に沿った凹部23,27が形成されていると共に、パネル部材4には凹部23,27に対応する凸部46が形成され、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで縦梁部材16aとパネル部材4とが互いに接合されている。よって、パネル部材4を縦梁部材16aに接合するに際しては、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで足り、締結具を用いる必要がなくなるため、組立作業が簡便なものとなる。また、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させていることから、パネル部材4が縦梁部材16aから外れ難いため、パネル部材4と縦梁部材16aとが互いに確実に接合される。
【選択図】図2

Description

本発明は、台枠に立設される梁部材に複数のパネル部材を接合してなる鉄道車両構体に関する。
従来の鉄道車両構体としては、台枠に立設される梁部材に複数のパネル部材を接合してなるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような鉄道車両構体では、パネル部材が、リベット等の締結具で梁部材に接合されている。
特開2005−329412号公報
しかしながら、上述した鉄道車両構体では、前述のように締結具によってパネル部材を梁部材に接合するため、組立作業が煩雑になり、製造効率が低くなるという問題がある。また、近年、高い強度を有する鉄道車両構体の開発が望まれている。
そこで、本発明は、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能な鉄道車両構体を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る鉄道車両構体は、台枠に立設される梁部材に複数のパネル部材を接合してなる鉄道車両構体であって、梁部材には、梁部材の長手方向に沿った凹部又は該凹部に対応する凸部の一方が形成されていると共に、パネル部材には、凹部又は凸部の他方が形成されており、凸部を凹部に弾性嵌合させることによって、梁部材とパネル部材とが互いに接合されていることを特徴とする。
この鉄道車両構体では、パネル部材を梁部材に接合するに際し、凸部を凹部に弾性嵌合させることで足り、締結具を用いる必要がなくなるため、組立作業が簡便なものとなる。また、このように凸部を凹部に弾性嵌合させていることから、パネル部材が梁部材から外れ難いため、パネル部材と梁部材とが互いに確実に接合される。従って、本発明の鉄道車両構体によれば、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能となる。
また、パネル部材において互いに対向する一対の端部には、互いに当接することによって凸部をなす第1の突起部及び第2の突起部がそれぞれ形成されており、隣接する2つのパネル部材は、一方のパネル部材の第1の突起部と他方のパネル部材の第2の突起部とが当接してなる凸部を凹部に弾性嵌合させることによって、梁部材に接合されていることが好ましい。このように、第1の突起部と第2の突起部とが当接してなる凸部を凹部に弾性嵌合させることで、2つのパネル部材が1つの凹部によって梁部材に接合されることとなる。よって、組立作業が一層簡便なものとなり、作業効率を一層高めることができる。
このとき、隣接する2つのパネル部材の端部に沿って溶接部が形成されていることが好ましい。この場合、鉄道車両構体の一層高い強度を得ることができる。例えば、溶接部としては、スポット溶接又は連続溶接等が挙げられる。
また、上記作用効果を好適に奏する構成としては、具体的には、凹部及び凸部は、梁部材の長手方向に沿って延在している構成が挙げられる。
また、凹部は、梁部材において車両外側を向く面に形成された第1の凹部と、車両内側を向く面に形成された第2の凹部と、を含み、第1の凹部及び第2の凹部に凸部を弾性嵌合させることによって梁部材にそれぞれ接合されたパネル部材で、車両外壁及び車両内壁が形成されていることが好ましい。この場合、車両外壁及び車両内壁の高い強度を得ることができ、且つ車両外壁及び車両内壁の製造効率を高めることが可能となる。
このとき、車両外壁と車両内壁との間には、防振材又は防音材の少なくとも一方が設けられていることが好ましい。これにより、車両の防振性や防音性も高めることができる。
本発明によれば、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能となる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。 図2は、図1の鉄道車両構体における側構体を示すII−II線に沿った一部断面図である。 図3は、図1の鉄道車両構体における側構体の縦梁部材を示す斜視図である。 図4は、図1の鉄道車両構体における側構体のインナパネル部材を示す斜視図である。 図5(a)は図3の縦梁部材における寸法の一例を説明するための図であり、図5(b)は図4のインナパネル部材における寸法の一例を説明するための図である。 図6は、図2の側構体の拡大上面図である。 図7は、本発明の第2実施形態に係る鉄道車両構体におけるパネル部材を示す斜視図である。 図8は、本発明の第3実施形態に係る鉄道車両構体におけるパネル部材を示す斜視図である。 図9は、本発明の実施形態に係る鉄道車両構体における側構体の他の例を示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は本発明の第1実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図、図2は図1のII−II線に沿った一部断面図である。図1に示すように、鉄道車両構体10は、電車等の鉄道車両(以下、単に「車両」という)の構造体であって、床構体18と、側構体16と、妻構体12と、屋根構体14とを備えている。この鉄道車両構体10は、これらの各構体12,14,16,18が相互に接合されることにより、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。
床構体18は、車両の床部を構成する構体として鉄道車両構体10の底部に配置されている。この床構体18は、上方視において矩形状を呈する台枠18aを有している。側構体16は、車両の側部を構成する構体として、床構体18の左右の縁部にそれぞれ配置されており、ドアユニット16e及び窓ユニット16fを含んで構成されている。
妻構体12は、車両の側部を構成する構体として、床構体18の車両前後方向の縁部にそれぞれ配置されている。屋根構体14は、車両の屋根部を構成する構体として鉄道車両構体10の上部に配置されている。
次に、側構体16について詳細に説明する。側構体16では、台枠18aに連結され鉛直方向に延在する縦梁部材(梁部材)16aに、車両内側からインナパネル部材(パネル部材)16dが連結されていると共に、車両外側からアウタパネル部材(パネル部材)16cが接合されている。つまり、側構体16では、台枠18aに立設される縦梁部材16aに、複数のパネル部材4が接合されて構成されている。
図3は図1の鉄道車両構体における側構体の縦梁部材を示す斜視図である。図3に示すように、縦梁部材16aは、板構造体であって、車両内側に設けられたインナ部28と、車両外側に設けられたアウタ部29と、を有し、これらが互いに接合されて形成されている。
インナ部28は、例えばステンレス鋼等からなる1.0〜1.5mmの厚さの金属板をプレス成形や押出・引抜成形することで形成されている。このインナ部28は、断面ハット形状を呈しており、車両外側に開口するような断面コ字状の本体板41と、この本体板41の両端のそれぞれから突出するフランジ44とを有している。本体板41は、互いに対向する側板41a,41aが底板41bを介して連続されて構成されている。
底板41bの車両内側の面41cには、後述の凸部46が弾性嵌合されるものとして、鉛直方向(縦梁部材16aの長手方向)に沿って延在する凹部27が形成されている。凹部27は、開口側が狭くなる(絞られる)ように設けられている。具体的には、凹部27は、凹部本体26及び開口部25を含んでいる。開口部25は、凹部本体26の開口側に段差25aを介して連続しており、凹部本体26よりも狭くなっている。
なお、図5(a)に示すように、ここでのインナ部28では、側板41aの車両左右方向の寸法Aは、35mmとされ、側板41a,41a間の距離Bは、50mmとされている。また、フランジ44の車両前後方向の寸法Cは、30mmとされている。凹部本体26の幅Dは、5mm以上10mm未満とされ、開口部25の幅Eは、3mm以上5mm未満とされている。また、凹部本体26の車両左右方向の寸法Fと開口部21の車両左右方向の寸法Gとは、互いに等しくされている。
図3に戻り、アウタ部29は、上記インナ部28と同様な構成を有している。すなわち、アウタ部29は、断面ハット形状を呈しており、車両内側に開口するような断面コ字状の本体板24と、この本体板24の両端から突出するフランジ30とを有している。本体板24は、互いに対向する側板24a,24aが底板24bを介して連続されて構成されている。そして、底板24bの車両外側の面24cには、鉛直方向に沿って延在する凹部23が形成されている。凹部23は、開口側が狭くなるように設けられ、凹部本体22及び開口部21と、を含んでいる。開口部21は、凹部本体22の開口側に段差21aを介して連続しており、凹部本体22よりも狭くなっている。
そして、この縦梁部材16aでは、インナ部28のフランジ44とアウタ部29のフランジ30とが互いに当接され、例えば溶接等で接合されている。これにより、縦梁部材16aにおいては、凹部27が車両内側を向く面41cに形成され,凹部23が車両外側を向く面24cに形成されることとなる。
図4は、図1の鉄道車両構体における側構体のインナパネル部材を示す斜視図である。図2及び図4に示すように、インナパネル部材16dは、例えば0.6〜1.5mmの厚さの略平板状を呈しており、例えばステンレス鋼等で形成されている。このインナパネル部材16dは、車両前後方向に沿った板状のパネル本体43と、このパネル本体43において車両前後方向の両端部にそれぞれ設けられた突起部31,33と、を含んでいる。
突起部31は、図4に示すように、パネル本体43の車両前後方向の一端部43aに直交(交差)すると共に車両外側に突出する基端板31aと、基端板31aの先端からパネル本体43の内側に向かって鋭角に交差する先端板31bと、を有し、断面フック状に内側に屈曲されたような板状を呈している。この先端板31bは、基端板31aとの間の角度が所定範囲内で変化するように、基端板31aとの接続箇所を基点として弾性変形可能となっている。
なお、図5(b)に示すように、ここでのインナパネル部材16dでは、突起部31の車両左右方向の寸法Hは、凹部本体26の寸法F及び開口部25にの寸法G(図5(a)参照)の合計に応じたものとされている。また、先端板31bの車両前後方向の寸法Iは、凹部本体26の幅Dの1/2よりも若干大きいものとされている。
図4に戻り、突起部33は、上記突起部31と同様な構成を有している。すなわち、パネル本体43の車両前後方向の他端部43bに直交(交差)すると共に車両外側に突出する基端板33aと、基端板33aの先端からパネル本体43の内側に向かって鋭角に交差する先端板33bと、を有し、断面フック状に内側に屈曲されたような板状を呈している。この先端板33bは、基端板33aとの間の角度が所定範囲内で変化するように、基端板33aとの接続箇所を基点として弾性変形可能となっている。
このインナパネル部材16dは、図6に示すように、その突起部31における基端板31aが、隣接する他のインナパネル部材16dの突起部33における基端板33aと当接されている。これにより、縦梁部材16aの凹部27に対応する凸部46が、突起部31,33によって形成されることとなる。つまり、インナパネル部材16d,16dの互いに対向する一対の端部43a,43bには、互いに当接することによって凸部46をなす突起部31,33がそれぞれ形成されている。この凸部46は、車両外側に突出し、先端部が断面錨状を呈している。
そして、インナパネル部材16dは、かかる当接状態で、その凸部46が縦梁部材16aの凹部27に嵌合されている。ここで、凸部46が凹部27に嵌合される際には、先端板31b,33bが凸部46を収縮させるように屈曲され、凸部46が開口部25を通って凹部本体26に進入される。その後、凸部46が弾性によって元の状態に戻ることで、先端板31b,33bが段差25aに係止される。これにより、図2に示すように、凸部46が凹部27にしっかりと弾性嵌合されることとなる。その結果、縦梁部材16aとインナパネル部材16dとが互いに接合され、インナパネル部材16dによって車両内壁が形成される。
アウタパネル部材16cは、上記インナパネル部材16dと同様の構成とされており、パネル本体43と突起部31,33と、を含んでいる。そして、アウタパネル部材16c,16cの突起部31,33によって凸部46が形成され、この凸部46が縦梁部材16aの凹部23に嵌合されている。これにより、凸部46が凹部23に弾性嵌合されて縦梁部材16aとアウタパネル部材16cとが互いに接合され、アウタパネル部材16cによって車両外壁が形成される。
また、隣接する2つのアウタパネル部材16c,16cの端部43a,43b間を塞ぐように、端部43a,43bに沿って溶接部41が形成されている。ここでの溶接部41は、例えば連続溶接部とされている。なお、溶接部41は、スポット溶接部とされていてもよい。ちなみに、隣接する2つのインナパネル部材16d,16dの端部43a,43bに沿って、溶接部41が形成されていてもよい。
また、側構体16においては、アウタパネル部材16cとインナパネル部材16dとの間(つまり、車両外壁と車両内壁との間)には、防振材42が設けられている。
以上のように構成された鉄道車両構体10では、縦梁部材16aには、凹部23,27が形成されていると共に、パネル部材4には、凸部46が形成されており、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで縦梁部材16aとパネル部材4とが互いに接合されている。よって、パネル部材4を縦梁部材16aに接合するに際しては、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで足り、従来の鉄道車両構体のように締結具を用いる必要がなくなるため、組立作業が簡便なものとなる
また、鉄道車両構体10では、上述したように、凸部46を凹部23,27にしっかりと弾性嵌合させている。つまり、凸部46の先端板31b,33bを凸部46が収縮されるように屈曲して、凸部46を開口部25から凹部本体22,26に進入させた後、凸部46を弾性によって元の状態に復帰させて、先端板31b,33bを凹部の段差21a,25aに係止させている。従って、パネル部材4にあっては、縦梁部材16aから外れ難く、縦梁部材16aと確実に接合されることになる。従って、鉄道車両構体10によれば、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能となる。
また、本実施形態では、上述したように、パネル部材4において互いに対向する一対の端部43a,43bには、互いに当接することによって凸部46をなす突起部31,33がそれぞれ形成されており、この凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることによって、縦梁部材16aにパネル部材4が接合されている。よって、2つのインナパネル部材16d,16dは1つの凹部27によって縦梁部材16aに接合され、2つのアウタパネル部材16c,16cは1つの凹部23によって縦梁部材16aに接合されることとなる。よって、組立作業が一層簡便なものとなり、作業効率を一層高めることができる。
また、本実施形態では、上述したように、隣接する2つのアウタパネル部材16c,16cの端部43a,43bに沿って溶接部41が形成されている。よって、鉄道車両構体10の一層高い強度を得ることができる。また、本実施形態のように、溶接部41を連続溶接部とすることで、車両の水密性及び気密性を高めることができる。
また、本実施形態では、上述したように、縦梁部材16aにおいて車両外側を向く面24cに形成された凹部23に、アウタパネル部材16cの凸部46を弾性嵌合させて該アウタパネル部材16cを縦梁部材16aに接合させ、車両外壁を形成している。また、縦梁部材16aにおいて車両内側を向く面41cに形成された凹部27に、インナパネル部材16dの凸部46を弾性嵌合させて該インナパネル部材16dを縦梁部材16aに接合させ、車両内壁を形成している。よって、車両外壁及び車両内壁の高い強度を得ることができ、且つ車両外壁及び車両内壁の製造効率を高めることが可能となる。
また、本実施形態では、上述したように、車両外壁と車両内壁との間に防振材が設けられているため、車両の防振性も高めることができる。
なお、本実施形態では、鉄道車両構体10の剛性をパネル部材4で積極的に受け持っており、よって、別途に柱部材等を設けることが不要とされている。
次に、本発明の第2実施形態に係る鉄道車両構体について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る鉄道車両構体におけるパネル部材を示す斜視図である。本実施形態の鉄道車両構体50が上記第1実施形態の鉄道車両構体10と異なる点は、パネル部材4(図2参照)に代えて、パネル部材51を備えた点である。
パネル部材51は、車両前後方向に沿った板状のパネル本体52を有している。また、このパネル本体52の内面52aには、縦梁部材16aの凹部23,27に弾性嵌合されるものとして、鉛直方向に沿って延在するように凸部53が設けられている。この凸部53は、上記凸部46と同様な構成を有しており、車両前後方向に沿って並設されている。
この鉄道車両構体50においても、上記効果と同様な効果、すなわち、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能となるという効果が奏される。
次に、本発明の第3実施形態に係る鉄道車両構体について説明する。図8は、本発明の第3実施形態に係る鉄道車両構体におけるパネル部材を示す斜視図である。本実施形態の鉄道車両構体60が上記第2実施形態の鉄道車両構体50と異なる点は、パネル部材53(図7参照)に代えて、パネル部材61を備えた点である。
パネル部材61は、車両前後方向に沿った板状のパネル本体62を有している。また、このパネル本体62の内面62aには、縦梁部材16aの凹部23,27に弾性嵌合されるものとして、所定距離だけ離間されるように鉛直方向に沿って並設(ここでは、3つ)された凸部63からなる凸部ユニット64が設けられている。この凸部63は、上記凸部46と同様な構成を有している。また、凸部ユニット64は、車両前後方向に沿って複数並設されている。
この鉄道車両構体60においても、上記効果と同様な効果、すなわち、高い強度を得ることができ且つ製造効率を高めることが可能となるという効果が奏される。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、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、上記実施形態では、縦梁部材16aの凹部23,27にパネル部材4の凸部46を弾性嵌合させたが、これに代えて又は加えて、車両前後方向に延在する横梁部材(梁部材)16b(図1参照)に凹部を形成すると共に該凹部に対応する凸部をパネル部材4に形成し、これらの凸部と凹部とを互いに弾性嵌合させてもよい。
また、上記実施形態では、側構体16において縦梁部材16aの凹部23,27にパネル部材4の凸部46を弾性嵌合させたが、妻構体12、屋根構体14及び床構体18における梁部材に凹部を形成すると共に、該凹部に対応する凸部を構体18,12,14におけるパネル部材に形成し、これらの凸部と凹部とを互いに弾性嵌合させてもよい。例えば、図1に示すように、屋根構体14において、上方に向けて湾曲する曲梁部材(梁部材)14bに凹部を形成する。これと共に、該凹部に対応する凸部をパネル部材14aに形成する。そして、これらの凸部と凹部とを互いに弾性嵌合させることによって、曲梁部材14bとパネル部材14aとを互いに接合させてもよい。
また、上記実施形態では、縦梁部材16aに凹部23,27を形成し、パネル部材4に凸部46を形成したが、例えば図9に示すように、凸部46と同様な凸部6を縦梁部材16aに形成し、凹部23,27と同様な凹部7をパネル部材4に形成してもよい。
また、上記実施形態では、隣接する2つのアウタパネル部材16c,16cの端部43a,43bに沿って溶接部41を設けたが、溶接部41はなくともよい。この場合、溶接による熱歪の発生を抑制することができる。
また、上記実施形態では、車両外壁と車両内壁との間に防振材42を設けたが、防振材42に代えて若しくは加えて、防音材を設けてもよい。この場合、車両の防振性を高めるのに代えて若しくは加えて、車両の防音性も高めることができる。
4,14a,51,61…パネル部材、6,46,53,63…凸部、10,50,60…鉄道車両構体、14b…曲梁部材(梁部材)、16a…縦梁部材(梁部材)、16b…横梁部材(梁部材)、16c…アウタパネル部材(パネル部材)、16d…インナパネル部材(パネル部材)、18a…台枠、23…凹部(第1の凹部)、24c…面(車両外側を向く面)、27…凹部(第2の凹部)、31…突起部(第1の突起部)、33…突起部(第2の突起部)、41c…面(車両内側を向く面)、41…溶接部、42…防振材、43a,43b…パネル部材の端部。
なお、図5(a)に示すように、ここでのインナ部28では、側板41aの車両左右方向の寸法Aは、35mmとされ、側板41a,41a間の距離Bは、50mmとされている。また、フランジ44の車両前後方向の寸法Cは、30mmとされている。凹部本体26の幅Dは、5mm以上10mm未満とされ、開口部25の幅Eは、3mm以上5mm未満とされている。また、凹部本体26の車両左右方向の寸法Fと開口部25の車両左右方向の寸法Gとは、互いに等しくされている。
そして、この縦梁部材16aでは、インナ部28のフランジ44とアウタ部29のフランジ30とが互いに当接され、例えば溶接等で接合されている。これにより、縦梁部材16aにおいては、凹部27が車両内側を向く面41cに形成され凹部23が車両外側を向く面24cに形成されることとなる。
以上のように構成された鉄道車両構体10では、縦梁部材16aには、凹部23,27が形成されていると共に、パネル部材4には、凸部46が形成されており、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで縦梁部材16aとパネル部材4とが互いに接合されている。よって、パネル部材4を縦梁部材16aに接合するに際しては、凸部46を凹部23,27に弾性嵌合させることで足り、従来の鉄道車両構体のように締結具を用いる必要がなくなるため、組立作業が簡便なものとなる
次に、本発明の第3実施形態に係る鉄道車両構体について説明する。図8は、本発明の第3実施形態に係る鉄道車両構体におけるパネル部材を示す斜視図である。本実施形態の鉄道車両構体60が上記第2実施形態の鉄道車両構体50と異なる点は、パネル部材51(図7参照)に代えて、パネル部材61を備えた点である。

Claims (6)

  1. 台枠に立設される梁部材に複数のパネル部材を接合してなる鉄道車両構体であって、
    前記梁部材には、前記梁部材の長手方向に沿った凹部又は該凹部に対応する凸部の一方が形成されていると共に、前記パネル部材には、前記凹部又は前記凸部の他方が形成されており、
    前記凸部を前記凹部に弾性嵌合させることによって、前記梁部材と前記パネル部材とが互いに接合されていることを特徴とする鉄道車両構体。
  2. 前記パネル部材において互いに対向する一対の端部には、互いに当接することによって前記凸部をなす第1の突起部及び第2の突起部がそれぞれ形成されており、
    隣接する2つのパネル部材は、一方のパネル部材の前記第1の突起部と他方のパネル部材の前記第2の突起部とが当接してなる前記凸部を前記凹部に弾性嵌合させることによって、前記梁部材に接合されていることを特徴とする請求項1記載の鉄道車両構体。
  3. 前記隣接する2つのパネル部材の端部に沿って溶接部が形成されていることを特徴とする請求項2記載の鉄道車両構体。
  4. 前記凹部及び前記凸部は、前記梁部材の長手方向に沿って延在していることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載の鉄道車両構体。
  5. 前記凹部は、前記梁部材において車両外側を向く面に形成された第1の凹部と、車両内側を向く面に形成された第2の凹部と、を含み、
    前記第1の凹部及び前記第2の凹部に前記凸部を弾性嵌合させることによって前記梁部材にそれぞれ接合された前記パネル部材で、車両外壁及び車両内壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項記載の鉄道車両構体。
  6. 前記車両外壁と前記車両内壁との間には、防振材又は防音材の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項5記載の鉄道車両構体。
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