JP2013121798A - 鉄道車両の屋根構体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び加工工数の低減と共に作業負担を軽減して、均一な品質で安定的に接合された鉄道車両用の屋根構体構造を提供する。
【解決手段】側構体と両端に直線状の直端部Ｒｓを有する垂木Ｒとが結合される鉄道車両の屋根構体構造に於いて、第１の側長桁Ｂｌｐｓは側構体の上端部で車両の長手方向Ｄｌに平面状に延在して前記垂木Ｒの直端部Ｒｓの下面Ｒｒに平行に当接し、第２の側長桁Ｂｌｐｏは第１の側長桁Ｂｌｐｓに対して平行且つ平面状に延在して前記垂木Ｒの直端部Ｒｓの上面Ｒｏに平行に当接する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造、さらに詳述すれば、側構体と両端部が直線状の垂木とが結合される屋根構体構造に関する。

鉄道車両の屋根構体構造は、一般的に、特許文献１に開示されているような、アルミニウム合金系押出形材を屋根外板として用いるものと、非特許文献１に開示されているような、垂木の上に外板を接合してなるものとがある。後者は、車両の長手方向に所定の間隔で配設された、車両の幅方向に延在する複数の垂木の上に外板が接合されてなる。図６に、従来の垂木をその延在方向に対して垂直な方向から見た状態を示す。垂木Ｒｃは、車両の屋根の形状に合わせて、凸状（その長手方向に概ね円弧状）に延在する梁であり、延在方向の全域にわたって曲面で形成されている。なお、垂木Ｒｃにおいて、外板（不図示）が載置される面を外面Ｒｃｏと呼び、外面Ｒｃｏの反対側の面を内面Ｒｃｒと呼んで識別する。垂木Ｒｃは、端部Ｒｃｅで車両構体に接合される。これについては、後ほど図９及び図１０を参照して説明する。

図７を参照して、垂木Ｒｃの製作方法について説明する。垂木Ｒｃは、通常Ｚ状断面を有して直線状に延在する垂木材Ｒｃ”を、車両の屋根の形状に合わせて円弧状に曲げて製作される。しかしながら、内面Ｒｃｒ側は圧縮されて座屈を生じる恐れがある。そのために、図７（ａ）に示すように、垂木材Ｒｃ”の両端の直線状の端部Ｒｃｓ（以降、「直端部Ｒｃｓ」）をテンションチャック（不図示）で強固に保持し、これにテンションシリンダー（不図示）による引張荷重を与えながら、内面Ｒｃｒ側を金型Ｄ’に圧接させて曲げ加工を行うストレッチベンダーが用いられる。

図７（ｂ）に、垂木材Ｒｃ”をストレッチベンダーにより曲げ加工後に得られる垂木中間材Ｒｃ’を示す。垂木中間材Ｒｃ’は、両端の直端部Ｒｃｓを残して円弧状に曲げられる。垂木中間材Ｒｃ’から、直端部Ｒｃｓが切断されて、円弧状の垂木Ｒｃが得られる。

図８に、垂木Ｒｃが車両構体に取り付けられている様子（非特許文献１）を車両内部から見た状態を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ、軽量化以前の標準のステンレス車両の構体構造Ｖｃ１と軽量ステンレス車両の構体構造Ｖｃ２を示している。

次に、図９及び図１０を参照して、垂木Ｒｃの車両構体への連結方法について説明する。図９（ａ）は、車両構体に取り付けられている垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの周辺を、車両の高さ方向Ｄｖ（以降、「車両縦方向Ｄｖ」）及び車両の幅方向Ｄｗ（以降、「車両幅方向Ｄｗ」）の双方に対して垂直な車両の長手方向Ｄｌ（以降、「車両長手方向Ｄｌ」）に見た様子を示す。図９（ｂ）に図９（ａ）において、ガセットＧ１を介して端部Ｒｃｅが長桁Ｂｌに連結されている部分を、車両縦方向Ｄｖに上から見た状態を示す。図１０（ａ）に、図９（ａ）において、端部Ｒｃｅ（垂木Ｒｃ）及びガセットＧ１が連結される前の状態を示す。図１０（ｂ）に、図９（ａ）において、ガセットＧ２を介して長桁Ｂｌと側柱Ｐｓとが連結されている様子を、車両幅方向Ｄｗに内側から見た状態を示す。

図９（ａ）に示すように、垂木Ｒｃは、ガセットＧ１、ガセットＧ２、及び長桁Ｂｌを介して、側柱Ｐｓに連結される。長桁Ｂｌは、車両長手方向Ｄｌに延在する一枚の帯状の部材（鋼材或いはアルミニウム合金材）が折り曲げられて形成されている。具体的には、図１０（ａ）において、下から側外板Ｐｅｓを介して側柱Ｐｓに連結される基部Ｂｌｂと、基部Ｂｌｂから幅方向Ｄｗに関して内側（車両の屋根側）に傾斜する外側傾斜部Ｂｌｏと、外側傾斜部Ｂｌｏの上端からほぼ垂直に車両内部側に延在する座部Ｂｌｓと、座部Ｂｌｓの端部から外側傾斜部Ｂｌｏと概ね平行で上方に延在する内側傾斜部Ｂｌｒとを含む。なお、内側傾斜部Ｂｌｒは、垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの内面Ｒｃｒに対応した曲面状に形成されている。

図９（ａ）に示すように、長桁Ｂｌは、内側傾斜部Ｂｌｒで、垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの内面Ｒｃｒを受け止める。そのために、内側傾斜部Ｂｌｒと垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの内面Ｒｃｒとの位置関係（特に車両縦方向Ｄｖ方向）を一車両の車両長手方向Ｄｌ方向に渡って均一に保つために長桁Ｂｌ（内側傾斜部Ｂｌｒ）は車両長手方向Ｄｌに、好ましくは一車両分だけ連続して延在する必要がある。

ガセットＧ２は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、長桁Ｂｌの内側傾斜部Ｂｌｒと側柱Ｐｓとを接続する継手板である。具体的には、ガセットＧ２は、図１０（ａ）において、下から側柱Ｐｓに栓溶接Ｗｐにより連結される基部Ｇ２ｂと、基部Ｇ２ｂから外側傾斜部Ｂｌｏ及び内側傾斜部Ｂｌｒと概ね平行で上方に延在して内側傾斜部Ｂｌｒに栓溶接Ｗｐにより連結される上部Ｇ２ｏとを含む。図１０（ａ）から見て取れるように、ガセットＧ２は側柱Ｐｓの上端から天井（垂木Ｒｃ）に向かって延びる長桁Ｂｌを下から支え受け止めている。なお、垂木Ｒｃと側柱Ｐｓの上端との車両長手方向Ｄｌの間隔は一定ではない。この間隔のばらつきは、ガセットＧ２によって吸収されている。

図９（ｂ）に示すように、垂木Ｒｃは、端部Ｒｃｅの外面Ｒｃｏに継手板であるガセットＧ１が栓溶接されている。図９（ａ）に示すように、垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅは、ガセットＧ２の上面に内面Ｒｃｒが載置され、ガセットＧ１の下面が長桁Ｂｌの外側傾斜部Ｂｌｏに載置された状態で、栓溶接Ｗｐにより互いに連結されている。このように、２枚の継手板であるガセットＧ１及びＧ２を用いる理由は、垂木Ｒｃの車両構体（側柱Ｐｓ）との結合部品（長桁Ｂｌ）との連結に用いられる端部Ｒｃｅの外面Ｒｃｏ及び内面Ｒｃｒが曲面で構成されていることにある。

両面が曲面の端部Ｒｃｅをそのまま受け入れるためには、結合部品の受け入れ面も曲面で構成することが考えられる。つまり、内面Ｒｃｒに対しては、内面Ｒｃｒの曲面に対応して曲面を有する内側傾斜部Ｂｌｒが設けられている。また、外面Ｒｃｏに対してもガセットＧ１の代わりに、外面Ｒｃｏの曲面に対応する曲面を有する部材を設けることが望ましい。しかしながら、端部Ｒｃｅの外面Ｒｃｏ及び内面Ｒｃｒの曲面と、結合部品（内側傾斜部Ｂｌｒ及びガセットＧ１の代わりの部材）の曲面とを完全に整合させることは実質的に無理である。仮に出来たとしても、曲面断面が真円でない限り、両者の相互位置関係が完全に所定通りでない限り、両者間の沿いが確保できずに、間にギャップを生じてしまう。このようなギャップの存在を補償するために、ガセットＧ１及びＧ２を用いて栓溶接という作業者による現場合わせ（手溶接）が行われている。

特開２００９−１１３６９０号公報

「鉄道ジャーナル」、株式会社鉄道ジャーナル社、１９８４年４月号、ｐ．２０−２６

しかしながら、上述のような作業者による現場合わせ作業の品質は、作業者の熟練度や能力に負う度合いが高い。作業者が変われば栓溶接の品質がばらつき、ガセットＧ１及びＧ２による垂木Ｒｃと長桁Ｂｌとの接合強度がばらつき、屋根構体構造の強度がばらつき、ひいては車両構体の強度を損なうことも考えられる。このような場合、構体構造の組み立て後の構体の強度補正作業が必要とされるが、栓溶接による歪みを除去しておくことにより、各種のばらつきに起因する補正作業を省くことができる。なお、同一の作業者によっても、程度の差はあるにしても、栓溶接の品質のばらつきを生じる可能性がある。

さらに、垂木Ｒｃと長桁Ｂｌの形状に起因する相互位置差を吸収するために用いられているガセットＧ１及びＧ２は、栓溶接の手間も含めてコスト高と共に車両の重量化（特に重心高につながる）も招き、鉄道車両のさらなる高速化並びに省資源化と省エネ化、さらに車両製造に要する工数（コスト）削減に対する阻害要因のひとつである。また、垂木Ｒｃは垂木材Ｒｃ”をストレッチベンドされた垂木中間材Ｒｃ’から、直端部Ｒｃｓを切断して製作されており、直端部Ｒｃｓの切断作業及び切断されて使用されない直端部Ｒｃｓは、省資源化及び省エネ化のさらなる阻害要因である。

また、基部Ｂｌｂ、外側傾斜部Ｂｌｏ、座部Ｂｌｓ及び内側傾斜部Ｂｌｒと互いに屈曲した部位により一体的に形成されている長桁Ｂｌは、内側傾斜部Ｂｌｒと垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの内面Ｒｃｒとの位置関係を均一に保つために、車両長手方向Ｄｌに一車両分だけ連続して形成されている。そのために、長桁Ｂｌの取り扱いは、特に車両の側構体（側外板Ｐｅｓ、側柱Ｐｓ）への組み付け時、困難且つ作業負担が大きい。

よって、上述の問題に鑑みて、本発明は、部品点数及び加工工数の低減と共に作業負担を軽減して、均一な品質で安定的に接合された鉄道車両用の屋根構体構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両の屋根構体構造は、
側構体と両端に直線状の直端部を有する垂木とが結合される鉄道車両の屋根構体構造であって、
前記側構体の上端部で前記車両の長手方向に平面状に延在して、前記垂木の直端部の下面に平行に当接する第１の側長桁と、
前記側構体の上端部で前記第１の側長桁に対して平行且つ平面状に延在して、前記垂木の直端部の上面に平行に当接する第２の側長桁とを備える。

本発明は、部品点数及び加工工数の低減と共に作業負担を軽減して、均一な品質で安定的に接合された鉄道車両用の屋根構体構造を製作できる。

本発明の実施の形態に係る屋根構体に用いられる垂木を示す側面図である。 図１の垂木の製作方法の説明図である。 図１の垂木が連結された構体構造の説明図である。 図３に示した長桁の説明図である。 図３に示した構体構造の変形例を示す図である。 従来の屋根構体に用いられる垂木を示す側面図である。 図６の垂木の製作方法の説明図である。 図６の垂木が連結された構体構造の説明図である。 図６の垂木が鉄道車両の構体に連結された状態を示す説明図である。 図６の垂木の鉄道車両の構体への連結に用いられる部材の説明図である。

以下に図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る屋根構体に用いられる垂木について説明する。図１は、図６に従来の垂木Ｒｃを示したのと同様に、本実施の形態に係る屋根構体に用いられる垂木Ｒをその延在方向に対して垂直な方向から見た状態を示す。垂木Ｒは、両端の直端部Ｒｓを除いて、車両の屋根の形状に合わせて、上述の従来の垂木Ｒｃと同様に延在方向に渡って曲面で形成されている。つまり、垂木Ｒは、垂木Ｒｃ（図６）において、端部Ｒｃｅが直端部Ｒｓに交換された構造を有している。垂木Ｒにおいて、両端の直端部Ｒｓの間の円弧状の部分を本体部Ｒａと呼び、外板（不図示）が載置される面を外面Ｒｏと呼び、外面Ｒｏの反対側の面を内面Ｒｒと呼んで識別する。

図２を参照して、垂木Ｒの製作方法について説明する。図２（ａ）に示すように、垂木Ｒは、図７（ａ）を参照して説明したのと同様に、垂木材Ｒ”の両端の直端部Ｒｓをテンションチャックで強固に保持し、これにテンションシリンダーによる引張荷重を与えながら、内面Ｒｒ側を金型Ｄに圧接させて曲げ加工を行い、図２（ｂ）に示す垂木Ｒの形状が得られる。本発明においては、垂木材Ｒ”にストレッチベンディングを１回実施するだけで、直端部Ｒｓを切断することなく、垂木Ｒが得られる。つまり、図７を参照して説明した従来の垂木Ｒｃの製作時に不可欠な垂木中間材（Ｒｃ’）が不要である。このように、直端部Ｒｓの切断に要する時間及びエネルギーが不要であると共に、従来切り落とされていた直端部Ｒｓを垂木Ｒの一部として使用することにより、省資源化に寄与できる。

垂木Ｒは、垂木Ｒｃにおいて、端部Ｒｃｅが直端部Ｒｓに置き換えられたような構造を有している。なお、直端部Ｒｓは直端部Ｒｃｓと同じ長さとは限らない。つまり、垂木Ｒｃと垂木Ｒの全長が同じ場合、直端部Ｒｃｓの２個分だけ垂木材Ｒ”の方が垂木材Ｒｃ”より短い。また、金型Ｄの方が金型Ｄ’より直端部Ｒｃｓの２個分だけ短い。

次に、図３、図４、及び図５を参照して、垂木Ｒの車両構体への連結について説明する。図３（ａ）は、垂木Ｒが車両構体に取り付けられている様子を車両内部から見た状態を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）において車両長手方向Ｄｌに延在する側長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓを介して、垂木Ｒが側縦柱Ｐｖｓに連結されている部分を車両長手方向Ｄｌに見た状態を示す。図４（ａ）は、図３（ｂ）において、側長桁Ｂｌｐｏを中心に車両縦方向Ｄｖに上（車両外部）から見た状態を示す。図４（ｂ）は、図３（ｂ）において、垂木Ｒが車両構体に取り付けられる前の状態を示す。

図３（ａ）に示すように、側長桁Ｂｌｐｓには、その延在方向（車両長手方向Ｄｌ）に対して概ね垂直な方向に突出するフランジ部Ｐｇｓ１及びＰｇｓ２が設けられている。同様に、側長桁Ｂｌｐｏにも、その延在方向（車両長手方向Ｄｌ）に対して概ね垂直な方向にフランジ部Ｐｇｏ１及びＰｇｏ２が設けられている。同図に示す例では、フランジ部Ｐｇｓ１及びＰｇｏ１は１本の垂木Ｒに対応し、フランジ部Ｐｇｓ２及びＰｇｏ２は２本の垂木Ｒに対応している。なお、必要に応じて、フランジ部Ｐｇｓ１及びＰｇｓ２をフランジ部Ｐｇｓと総称し、フランジ部Ｐｇｏ１及びＰｇｏ２をフランジ部Ｐｇｏと総称する。

図３（ｂ）に示すように、側長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓは互いに概ね平行になるように、それぞれ側構体の外面側と内面側とにスポット溶接Ｗｓ４によって接合されている。そして、対向するフランジ部ＰｇｓとＰｇｏとの間に１本の垂木Ｒが嵌入される。このとき、フランジ部Ｐｇｓ（側長桁Ｂｌｐｓ）の上面は垂木Ｒの内面Ｒｒと平行に当接し、フランジ部Ｐｇｏ（側長桁Ｂｌｐｏ）の下面は垂木Ｒの外面Ｒｏと平行に当接する。よって、対向するフランジ部ＰｇｓとＰｇｏとの間に２本の垂木Ｒが嵌入された状態で、スポット溶接Ｗｓ１及びＷｓ２によって車両構体に連結される。より詳しくは、側長桁Ｂｌｐｓのフランジ部Ｐｇｓと垂木Ｒの内面Ｒｒとはスポット溶接Ｗｓ１で接合され、側長桁Ｂｌｐｏのフランジ部Ｐｇｏと垂木Ｒの外面Ｒｏとはスポット溶接Ｗｓ２で接合されている。側長桁Ｂｌｐｓは横骨ＦＭｈと一体的に構成され（図３）、側外板Ｐｅｓは横骨ＦＭｈにスポット溶接Ｗｓ４にて接合されている。

側長桁Ｂｌｐｓのフランジ部Ｐｇｓ２が、横骨ＦＭｈに連結されている側縦柱Ｐｖｓの上端に設けられているフランジ状部Ｐｖｓｆに、スポット溶接Ｗｓ３にて接合されている。つまり、図９及び図１０を参照して説明した従来の構体構造では、側外板Ｐｅｓ越しに側柱Ｐｓにスポット溶接Ｗｓされている長桁Ｂｌが、側外板Ｐｅｓ越しに横骨ＦＭｈにスポット溶接Ｗｓ４で接合されている側長桁Ｂｌｐｏと、横骨ＦＭｈと一体的に形成されている側長桁Ｂｌｐｓとに置き換えられている。そして、従来ではそれぞれが独立した継手板であるガセットＧ１及びガセットＧ２が、フランジ部Ｐｇｏ及びフランジ部Ｐｇｓとして側長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓと一体的に形成されていると言える。このように構成することによって、本発明においては従来と比べて部品点数を減少させると共に、垂木Ｒとフランジ部Ｐｇｏ及びＰｇｓ（従来のガセットＧ１及びＧ２に相当）とを初めとする、側長桁Ｂｌｐｏ及びＢｌｐｓに連結される部材を、栓溶接Ｗｐではなくスポット溶接Ｗｓで連結可能にしている。

図３（ｂ）に示すように、側長桁Ｂｌｐｏのフランジ部Ｐｇｏ、側長桁Ｂｌｐｓのフランジ部Ｐｇｓ、及び垂木Ｒにおける直端部Ｒｓの外面Ｒｏ及び内面Ｒｒは曲面（図９）ではなく平面である。よって、垂木Ｒの直端部Ｒｓと、側長桁Ｂｌｐｏ或いは側長桁Ｂｌｐｓとの相互位置（直端部Ｒｓの嵌入深さ）がばらついても、側長桁Ｂｌｐｏのフランジ部Ｐｇｏと垂木Ｒの外面Ｒｏとの間隔及び側長桁Ｂｌｐｓのフランジ部Ｐｇｓと垂木Ｒの内面Ｒｒとの間隔は一定である。

つまり、本発明においては、従来技術において不可避である対向する曲面間の沿い不良に起因するギャップの発生が防止される。結果、本発明に係る側長桁Ｂｌｐｏ及びＢｌｐｓに於いては、従来の長桁Ｂｌでは内側傾斜部Ｂｌｒと垂木Ｒｃの端部Ｒｃｅの内面Ｒｃｒとの位置関係（特に車両縦方向Ｄｖ方向）を一車両の車両長手方向Ｄｌ方向に渡って均一に保つために、必須であった車両長手方向Ｄｌに一車両分だけ連続して延在させる必要がない。それゆえに、側長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓは、それぞれ一枚板として一車両分延在させる必要がなく、所定数に分割してもよい。なお、側長桁Ｂｌｐｏ或いは側長桁Ｂｌｐｓそれぞれの分割長は、一車両分より短いが１つ以上のフランジ部Ｐｇｓ（Ｐｇｓ１又はＰｇｓ２）を完全に含むように決定される。

但し、側長桁ＢｌｐｏおよびＢｌｐｓを車両の側構体に取り付ける際に、側長桁Ｂｌｐｏ及びＢｌｐｓの分割部が車両縦方向Ｄｖ方向に揃わないようにすることが好ましい。これは、垂木Ｒの嵌入などに起因する力が分割部の左右で異なって側長桁Ｂｌｐｏ或いは側長桁Ｂｌｐｓに対して働くような場合でも、側長桁Ｂｌｐｏ或いはＢｌｐｓの分割部に対向する側長桁Ｂｌｐｓ或いはＢｌｐｏによって、分割部の左右に異なって働く力を同時に受け止めることによって、左右での力の差の影響をならすことを意図している。

次に、図４（ｂ）を参照して、フランジ部Ｐｇｏ及びフランジ部Ｐｇｓに、垂木Ｒを接合する方法について述べる。垂木Ｒの嵌入に先立って、側長桁Ｂｌｐｏは、その底部がスポット溶接Ｗｓ４によって、側長桁Ｂｌｐｓが一体に成形されている横骨ＦＭｈと側外板Ｐｅｓとに接合されている。そして、側縦柱Ｐｖｓの上端に位置するフランジ状部Ｐｖｓｆが側長桁Ｂｌｐｓを受け止めるように、フランジ部Ｐｇｓの下面に接触した状態で、スポット溶接Ｗｓ３によって、フランジ部Ｐｇｓに接合されている。

なお、フランジ状部Ｐｖｓｆは、図４（ｂ）から見て取れるように、車両縦方向Ｄｖに延在する側縦柱Ｐｖｓの上端部が、フランジ状部Ｐｖｓｆが側構体の一部として横骨ＦＭｈに接合された状態で、側長桁Ｂｌｐｓと好ましくは平行になる方向に折り曲げられた状態に形成されている。結果、側縦柱Ｐｖｓに於けるフランジ状部Ｐｖｓｆの折り曲げ部Ｐｇの上端も側長桁Ｂｌｐｓのフランジ部Ｐｇｓ２の下面に接触している。なお、側長桁Ｂｌｐｏには、側縦柱Ｐｖｓの折り曲げ部Ｐｇがフランジ部Ｐｇｓ２に接合されていない点を除けば、側長桁Ｂｌｐｓについて述べたのと同様の方法で、側構体と一部として側構体（横骨ＦＭｈ）に接合されている。

このようにして、側構体の上部、つまり屋根構体に連続する部分に、長桁Ｂｌｐｏ（フランジ部Ｐｇｏ）及び側長桁Ｂｌｐｓ（フランジ部Ｐｇｓ）によって、垂木Ｒ（直端部Ｒｓ）を受け止める平行空間Ｓａが形成される。図３及び図４では、図面の簡便化及び説明の便宜上、車両の側構体の一方に関してのみ説明したが、垂木Ｒ（直端部Ｒｓ）を受け止める平行空間Ｓａは、車両の側構体の両方に形成されることは言うまでもない。車両の両側の側構体の上部に形成された、互いに対向する２つの平行空間Ｓａは、垂木Ｒの２つの直端部Ｒｓと実質的に同じ形状（大きさ、傾き）を有すると共に、垂木Ｒが構体の一部を成す時の直端部Ｒｓの位置と同じ位置関係を満たしている。

長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓによって、上述のごとく形成された２つの平行空間Ｓａに対して、垂木Ｒ（直端部Ｒｓ）が位置合わせされた状態で、垂木Ｒが車両長手方向Ｄｌに平行に移動されて、直端部Ｒｓが平行空間Ｓａに嵌入される。平行空間Ｓａの内周面を構成する側長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓと、直端部Ｒｓの外面Ｒｏ及び内面Ｒｒは共に平面である。そして、横骨ＦＭｈと一体的に構成されている側長桁Ｂｌｐｓは嵌入された垂木Ｒの重量に抗して安定して自身の姿勢を保つことができる。よって、直端部Ｒｓは平行空間Ｓａにスムーズに嵌入される。この時点で、垂木Ｒは、直端部Ｒｓと長桁Ｂｌｐｏ及び側長桁Ｂｌｐｓによって、車両の構体内の所定の位置に位置決めされる。

側縦柱Ｐｖｓは、２本の垂木Ｒを受け止めるフランジ部Ｐｇｓ２と、フランジ部Ｐｇｓから連続して車両縦方向Ｄｖ方向に側構体（横骨ＦＭｈ）にレーザ溶接Ｗｌによって接合されている。これにより、車両の側構体に側面からの変形荷重に対する構造強度を付与するために、車両長手方向Ｄｌ方向から見たときに、垂木Ｒと側構体（横骨ＦＭｈ、側外板Ｐｅｓ）及び側縦柱Ｐｖｓと床（台枠）と側構体（横骨ＦＭｈ、側外板Ｐｅｓ）及び側縦柱Ｐｖｓとでリング状構造を形成している。構造強度の確保と、車両重量の増大化の防止の観点から、側縦柱Ｐｖｓは車両長手方向Ｄｌ方向に所定の間隔で且つ複数（本例では２本）の垂木Ｒと連結される。なお、本発明においては、側縦柱Ｐｖｓはリング状構造を形成する以外に、以下に述べるように、垂木Ｒの嵌入に際して側長桁Ｂｌｐｓの姿勢を安定させる機能を有している。

つまり、平行空間Ｓａへの直端部Ｒｓの嵌入時には、直端部Ｒｓの内面Ｒｒは側長桁Ｂｌｐｓがフランジ状部Ｐｖｓｆにスポット溶接Ｗｓ３により接合されている部分より上部に位置する。なお、折り曲げ部Ｐｇはスポット溶接Ｗｓ３による接合より下部に位置している。つまり、側長桁Ｂｌｐｓは、スポット溶接Ｗｓ３による接合部及び折り曲げ部Ｐｇの２カ所で、フランジ状部Ｐｖｓｆによって支えられている。

結果、垂木Ｒがスムーズに嵌入できずに、側長桁Ｂｌｐｓに異常な力が働くような場合にも、内面Ｒｒを介して働く垂木Ｒの重量によって、フランジ部Ｐｇｓが下がり、フランジ部Ｐｇｏとの平行度が失われるのが防止される。直端部Ｒｓの平行空間Ｓａへの嵌入時の、垂木Ｒの位置決め（特に、車両縦方向Ｄｖ）が正しく行われる。

次に、図５を参照して、本実施の形態に係るフランジ部Ｐｇｓの変形例について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ図３（ａ）及び図４（ｂ）にそれぞれ対応している。図５に示す変形例に係るフランジ部Ｐｇｓ’（Ｐｇｓ１’及びＰｇｓ２’）は、フランジ部Ｐｇｓに、嵌入された直端部Ｒｓの車両長手方向Ｄｌの位置を決める当たりＬ（Ｌ１及びＬ２）が設けられている。当たりＬ（Ｌ１及びＬ２）は、台形状のフランジ部Ｐｇｓの対向する２斜辺部の一方を直角に折り曲げて形成されている。これにより、直端部Ｒｓを平行空間Ｓａに嵌入する際に、直端部Ｒｓが当たりＬに当接することにより、車両長手方向Ｄｌ方向の位置決めも行われる。

なお、本変形例においては、当たりＬはフランジ部Ｐｇｓ’の斜辺部を折り曲げて形成されているが、側長桁Ｂｌｐｓ形成時のプレスにより突起を生じさせてもよく、また適当な部材を溶接してもよい。要するに、嵌入された直端部Ｒｓを車両長手方向Ｄｌでの所定の位置で受けとめることができるものであれば何でも当たりＬとして用いることができる。また、当たりＬは長桁Ｂｌｐｏのフランジ部Ｐｇｏに設けてもよい。この場合、当たりＬは、嵌入された直端部Ｒｓを車両長手方向Ｄｌでの所定の位置で受け止めることができることが必要であることは言うまでもない。

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造に利用できる。

Ｒ、Ｒｃ 垂木
Ｒａ 本体部
Ｒｏ、Ｒｃｏ 外面
Ｒｒ、Ｒｃｒ 内面
Ｒ”、Ｒｃ” 垂木材
Ｒ’、Ｒｃ’ 垂木中間材
Ｒｃｅ 端部
Ｒｓ、Ｒｃｓ 直端部
Ｐｅｓ 側外板
Ｂｌｐｏ 側長桁
Ｂｌｐｓ 側長桁
Ｐｇｓ、Ｐｇｓ１，Ｐｇｓ２ フランジ部
Ｐｇｓ’、Ｐｇｓ１’，Ｐｇｓ２’ フランジ部
Ｐｖｓ 側縦柱
ＦＭｈ 横骨
Ｂｌ 長桁
Ｂｌｂ 基部
Ｂｌｏ 外側傾斜部
Ｂｌｓ 座部
Ｂｌｒ 内側傾斜部
Ｐｓ 側柱
Ｇ１、Ｇ２ ガセット
Ｇ２ｂ 基部
Ｇ２ｏ 上部
Ｗｓ スポット溶接
Ｗｐ 栓溶接
Ｖｃ１、Ｖｃ２ 構体構造
Ｄｌ 車両長手方向
Ｄｖ 車両縦方向
Ｄｗ 車両幅方向
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 当たり

Claims (5)

1. 側構体と両端に直線状の直端部を有する垂木とが結合される鉄道車両の屋根構体構造であって、
   前記側構体の上端部で前記車両の長手方向に平面状に延在して、前記垂木の直端部の下面に平行に当接する第１の側長桁と、
   前記側構体の上端部で前記第１の側長桁に対して平行且つ平面状に延在して、前記垂木の直端部の上面に平行に当接する第２の側長桁とを備える屋根構体構造。
2. 前記第１の側長桁は前記長手方向に対して垂直な方向に突出する第１のフランジ部を備え、
   前記第２の側長桁は前記長手方向に対して垂直な方向に突出する第２のフランジ部を備え、
   前記垂木は前記下面が前記第１のフランジ部とスポット溶接により接合され、前記上面が前記第２のフランジ部とスポット溶接により接合されることを特徴とする、請求項１に記載の屋根構体構造。
3. 前記第１の側長桁は、前記側構体の横骨と一体的に形成され、前記第２の側長桁は、前記側構体の側外板を介して前記横骨にスポット溶接により接合されることを特徴とする、請求項１及び２の何れかに記載の屋根構体構造。
4. 前記車両の縦方向に延在する側縦柱をさらに備え、前記第１のフランジ部と前記横骨は当該側柱によって連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の屋根構体構造。
5. 前記側柱は上部に、前記第１の側長桁と平行に対向する第３のフランジ部を備えて、当該第３のフランジ部が前記第１のフランジにスポット溶接により接合されることを特徴とする、請求項４に記載の屋根構体構造。