JP2017019305A - 鉄道車両構体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】側面衝突に対する鉄道車両構体の強度の向上と、側構体と側梁との溶接部の平滑化やパテ修正に係る工程の省略とを共に実現する。【解決手段】側構体１は、側梁５ｙの外側面５ｙｂよりも上方に配置される基部１ｘと、基部１ｘから下方に向けて側梁５ｙの外側面５ｙｂに沿って延出した延出部１ｙとを有する。延出部１ｙは、側梁５ｙの外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１から下端５ｙｂ２までの領域と、構体の幅方向に対向している。延出部１ｙが、側梁５ｙの上面５ｙａ及び下面５ｙｃと、それぞれ溶接部Ｗ１，Ｗ２を介して溶接されている。側構体１の外側面１ｂには、側構体１と側梁５ｙとの溶接部が設けられていない。【選択図】図３

Description

本発明は、台枠と側構体とを備えた鉄道車両構体及びその製造方法に関する。

特許文献１には、鉄道車両構体を構成する中空押出形材同士を突き合わせて溶接する技術が記載されている。特許文献１によると、各中空押出形材の溶接端部の外表面部を中空押出形材の一般表面部よりも凹んだ位置に設けることで、溶接ビードが一般表面部より外側に突出せず、溶接ビードを平らに仕上げる必要がなくなり、構体表面を塗装する前にパテによる修正を行うだけで従来の鉄道車両構体と同様なでき栄えを確保できる。

特開平１０−１７５５４２号公報

鉄道車両構体における台枠の側梁と側構体との結合に特許文献１の技術を適用し、側構体の下端と側梁の上端とを突き合せて溶接を行う場合、鉄道車両構体の外側及び内側のそれぞれから鉛直方向に関して同じ位置に横向き姿勢で溶接が行われる（特許文献１の図１、図２、図３）か、鉄道車両構体の外側及び内側の一方から横向き姿勢で溶接が行われる（特許文献１の図４）こととなる。これらのいずれの場合においても、側構体と側梁との溶接部が、鉛直直方向に関して１つの位置に集約されるため、側面衝突時に破断し易い。したがって、上記構成では、側面衝突に対する鉄道車両構体の強度を十分に確保することができない。

また、無塗装車両の場合に、側構体の外側面に側構体と側梁との溶接部が設けられると、上記のようにパテによる修正を行った後に表面を塗装するという方法を採用できず、溶接部を平滑化する工程が必要となり、作業負担が大きくなってしまう。無塗装車両以外の場合においても、側構体の外側面に側構体と側梁との溶接部が設けられると、特許文献１の技術によれば、パテによる修正を行う必要があり、作業負担が大きくなってしまう。

本発明の目的は、側面衝突に対する鉄道車両構体の強度の向上と、側構体と側梁との溶接部の平滑化やパテ修正に係る工程の省略とを共に実現することが可能な、鉄道車両構体及びその製造方法を提供することである。

本発明の第１観点によると、鉄道車両構体の底部を構成する台枠であって、前記鉄道車両構体の長手方向に延在する側梁を有する台枠と、前記鉄道車両構体の側部を構成する側構体であって、前記側梁と結合された側構体とを備え、前記側構体は、前記側梁の外側面よりも上方に配置される基部と、前記基部から下方に向けて前記側梁の外側面に沿って延出し、前記側梁の外側面の上端から下端までの領域と前記鉄道車両構体の幅方向に対向する延出部とを有し、前記延出部が前記側梁における前記外側面の上端と繋がる上面及び前記外側面の下端と繋がる下面と溶接されており、前記側構体の外側面に、前記側構体と前記側梁との溶接部が設けられていないことを特徴とする、鉄道車両構体が提供される。

本発明の第２観点によると、鉄道車両構体の底部を構成する台枠であって、前記鉄道車両構体の長手方向に延在する側梁を有する台枠を作製する台枠作製工程と、前記鉄道車両構体の側部を構成する側構体であって、前記側梁の外側面よりも上方に配置される基部と、前記基部から下方に向けて前記側梁の外側面に沿って延出し、前記側梁の外側面の上端から下端までの領域と前記鉄道車両構体の幅方向に対向する延出部とを有する側構体を作製する側構体作製工程と、前記側構体作製工程で作製された前記側構体を前記台枠作製工程で作製された前記台枠の前記側梁と結合させるように、前記延出部を前記側梁における前記外側面の上端と繋がる上面及び前記外側面の下端と繋がる下面と溶接する溶接工程とを備え、前記溶接工程において、前記側構体の外側面に、前記側構体と前記側梁との溶接部を設けないことを特徴とする、鉄道車両構体の製造方法が提供される。

上記第１及び第２観点によれば、側構体と側梁との溶接部が、鉛直方向に関して１つの位置に集約されておらず、少なくとも２つの位置（側梁の上面及び下面）に分散して設けられているため、側面衝突時に破断し難い。さらに、溶接部が破断し難いことに加え、側構体の延出部が側梁の外側面の上端から下端までの領域と対向するため、側面衝突に対する鉄道車両構体の強度を向上させることができる。また、側構体と側梁との溶接部が、側構体の外側面に設けられないため、当該溶接部の平滑化やパテ修正に係る工程を省略可能である。

前記延出部は、前記側梁の前記外側面の下端よりも下方に突出した突出部を有し、前記延出部における前記側梁の前記下面との溶接部が、前記突出部の内側面と前記側梁の前記下面との間に設けられた上向き隅肉溶接部であってよい。

上記構成によれば、上向き隅肉溶接部により、横向き姿勢で溶接が行われる溶接部等に比べ、高い溶接強度を得ることができ、ひいては側面衝突に対する鉄道車両構体の強度をより向上させることができる。

前記側梁は、前記延出部において前記突出部の上方に位置する上方部と当接し且つ前記側梁の前記下面を含む当接部と、前記当接部の上方において前記鉄道車両構体の幅方向に前記延出部から離隔した離隔部とを有し、前記上方部の厚みが、前記当接部の厚みと等しくてよい。

上記構成によれば、上向き隅肉溶接部に生じる熱を、上方部と当接部とに均等に分散することができる。

前記側梁の前記上面は、前記側梁の外側面の上端から前記鉄道車両構体の内部に向かう領域に、凹部を有し、前記延出部は、前記延出部と前記基部との境界部分から前記鉄道車両構体の内部に向かって延びて前記凹部に係合する係合部を有し、前記延出部における前記側梁の前記上面との溶接部が、前記係合部の先端と前記側梁の前記上面との間に設けられた下向き突合せ溶接部であってよい。

上記構成によれば、下向き突合せ溶接部により、横向き姿勢で溶接が行われる溶接部等に比べ、高い溶接強度を得ることができ、ひいては側面衝突に対する鉄道車両構体の強度をより向上させることができる。

前記係合部の厚みが前記凹部の深さと等しくてよい。

上記構成によれば、溶接作業が容易であると共に、適切な溶接強度を得ることができる。また、係合部と側梁の上面との段差が生じず、溶接部の盛り上がりを削ることで、平坦な面を形成することができる。

前記側構体となる形材の押出方向及び前記側梁となる形材の押出方向が、前記鉄道車両構体の長手方向であってよい。

本発明によれば、側構体と側梁との溶接部が、鉛直方向に関して１つの位置に集約されておらず、少なくとも２つの位置（側梁の上面及び下面）に分散して設けられているため、側面衝突時に破断し難い。さらに、溶接部が破断し難いことに加え、側構体の延出部が側梁の外側面の上端から下端までの領域と対向するため、側面衝突に対する鉄道車両構体の強度を向上させることができる。また、側構体と側梁との溶接部が、側構体の外側面に設けられないため、当該溶接部の平滑化やパテ修正に係る工程を省略可能である。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体の外観斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分断面図である。 図２に示す領域ＩＩＩの拡大図である。 本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体の製造方法を示すフロー図である。 溶接部の変形例を示す図３の部分拡大図である。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体（以下、単に「構体」と称す。）１００は、図１に示すように、車両の進行方向に長尺な直方体形状であって、構体１００の側部を構成する一対の側構体１，２と、構体１００の前部及び後部をそれぞれ構成する一対の妻構体３，４と、構体１００の底部を構成する台枠５と、構体１００の上部を構成する屋根構体６とで構成される六面体である。側構体１，２は互いに同じ構成であり、妻構体３，４は互いに同じ構成である。

台枠５は、図２及び図３に部分的に示すように、構体１００の幅方向に延在して床板を受ける複数の横梁５ｘ、各横梁５ｘの長手方向両端と結合され、構体１００の長手方向に延在する一対の側梁５ｙ、構体１００の長手方向に延在して床板を受ける複数の中梁（図示略）、各中梁の長手方向両端と結合され、構体１００の幅方向に延在する一対の端梁（図示略）等を有する。

構体１００の各部は、アルミニウムからなる中空の押出形材で構成されている。側構体１，２となる形材の押出方向及び側梁５ｙとなる形材の押出方向は、構体１００の長手方向である。一方、妻構体３，４となる形材の押出方向及び端梁となる形材の押出方向は、構体１００の幅方向である。各形材は、例えばミグ（MIG：Metal Inert Gas）溶接により、結合されている。

側構体１，２は、それぞれ、側梁５ｙと結合されている。以下、図２及び図３を参照して側構体１について説明するが、上記のとおり側構体１，２は互いに同じ構成であり、側構体２についても以下の説明が該当する。また、以下の説明において、「内側面」とは、構体１００の内部１００ａと対向する面をいい、「外側面」とは、構体１００の外部１００ｂと対向する面をいう。

側構体１は、側梁５ｙの外側面５ｙｂよりも上方に配置される基部１ｘと、基部１ｘから下方に向けて側梁５ｙの外側面５ｙｂに沿って延出した延出部１ｙとを有する。延出部１ｙは、側梁５ｙの外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１から下端５ｙｂ２までの領域と、構体１００の幅方向に対向している。延出部１ｙは、さらに、側梁５ｙの外側面５ｙｂの下端５ｙｂ２よりも下方に突出した突出部１ｙｃを有する。

側構体１は、延出部１ｙにおいて、側梁５ｙと溶接されている。詳細には、延出部１ｙが、側梁５ｙの上面５ｙａ及び下面５ｙｃと、それぞれ溶接部Ｗ１，Ｗ２を介して溶接されている。ここで、側梁５ｙの上面５ｙａは、外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１と繋がる面である。側梁５ｙの下面５ｙｃは、外側面５ｙｂの下端５ｙｂ２と繋がる面である。側構体１の外側面１ｂには、側構体１と側梁５ｙとの溶接部が設けられていない。

側梁５ｙの上面５ｙａは、側梁５ｙの外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１から構体１００の内部１００ａに向かう領域に、凹部５ｙａ１を有する。延出部１ｙは、延出部１ｙと基部１ｘとの境界部分１ｘｙから構体１００の内部１００ａに向かって延びて凹部５ｙａ１に係合する係合部１ｙａを有する。ここで、係合部１ｙａの厚みＨは、凹部５ｙａ１の深さｈと等しい。

延出部１ｙにおける側梁５ｙの上面５ｙａとの溶接部Ｗ１は、係合部１ｙａの先端と側梁５ｙの上面５ｙａとの間に設けられた、下向き突合せ溶接部（即ち、下向き姿勢で突合せ溶接が行われる溶接部）である。

一方、延出部１ｙにおける側梁５ｙの下面５ｙｃとの溶接部Ｗ２は、突出部１ｙｃの内側面１ｙｃａと側梁５ｙの下面５ｙｃとの間に設けられた、上向き隅肉溶接部（即ち、上向き姿勢で隅肉溶接が行われる溶接部）である。

側梁５ｙは、延出部１ｙにおける突出部１ｙｃよりも上方の部分と当接する当接部５ｙｐ，５ｙｑと、構体１００の幅方向に延出部１ｙから離隔した離隔部５ｙｒとを有する。当接部５ｙｐは、側梁５ｙの上面５ｙａを含む。当接部５ｙｑは、側梁５ｙの下面５ｙｃを含み、且つ、延出部１ｙにおいて突出部１ｙｃの上方に位置する上方部１ｙｄと当接する。離隔部５ｙｒは、当接部５ｙｑの上方（当接部５ｙｐ，５ｙｑ間）に設けられている。ここで、上方部１ｙｄの厚みＴは、当接部５ｙｑの厚みｔと等しい。また、離隔部５ｙｒにおいて、当接部５ｙｑと繋がる部分には、他の部分よりも延出部１ｙとの距離が大きくなるように、窪み５ｙｒ１が設けられている。

次いで、図４を参照し、構体１００の製造方法について説明する。

先ず、側構体１，２、妻構体３，４、台枠５及び屋根構体６をそれぞれ作製する（Ｓ１）。そしてＳ１の後、Ｓ１で作製した各部材を溶接する（Ｓ２）。Ｓ２において、側構体１，２を台枠５の側梁５ｙと結合させる場合には、延出部１ｙを側梁５ｙの上面５ｙａ及び下面５ｙｃと溶接する。このとき、側構体１の外側面１ｂには、側構体１と側梁５ｙとの溶接部を設けない。

以上に述べたように、本実施形態によれば、側構体１と側梁５ｙとの溶接部Ｗ１，Ｗ２が、鉛直方向に関して１つの位置に集約されておらず、少なくとも２つの位置（側梁５ｙの上面５ｙａ及び下面５ｙｃ）に分散して設けられているため、側面衝突時に破断し難い。さらに、溶接部Ｗ１，Ｗ２が破断し難いことに加え、側構体１の延出部１ｙが側梁５ｙの外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１から下端５ｙｂ２までの領域と対向するため、側面衝突に対する構体１００の強度を向上させることができる。また、側構体１と側梁５ｙとの溶接部Ｗ１，Ｗ２が、側構体１の外側面１ｂに設けられないため、当該溶接部Ｗ１，Ｗ２の平滑化やパテ修正に係る工程を省略可能である。

延出部１ｙは、側梁５ｙの外側面５ｙｂの下端５ｙｂ２よりも下方に突出した突出部１ｙｃを有する。そして、延出部１ｙにおける側梁５ｙの下面５ｙｃとの溶接部Ｗ２が、突出部１ｙｃの内側面１ｙｃａと側梁５ｙの下面５ｙｃとの間に設けられた上向き隅肉溶接部である。

上記構成によれば、上向き隅肉溶接部により、横向き姿勢で溶接が行われる溶接部等に比べ、高い溶接強度を得ることができ、ひいては側面衝突に対する構体１００の強度をより向上させることができる。

側梁５ｙは、延出部１ｙにおいて突出部１ｙｃの上方に位置する上方部１ｙｄと当接し且つ側梁５ｙの下面５ｙｃを含む当接部５ｙｑと、当接部５ｙｑの上方において構体１００の幅方向に延出部１ｙから離隔した離隔部５ｙｒとを有する。そして、上方部１ｙｄの厚みＴは、当接部５ｙｑの厚みｔと等しい。

上記構成によれば、上向き隅肉溶接部（溶接部Ｗ２）に生じる熱を、上方部１ｙｄと当接部５ｙｑとに均等に分散することができる。

側梁５ｙの上面５ｙａは、側梁５ｙの外側面５ｙｂの上端５ｙｂ１から構体１００の内部１００ａに向かう領域に、凹部５ｙａ１を有する。延出部１ｙは、延出部１ｙと基部１ｘとの境界部分１ｘｙから構体１００の内部１００ａに向かって延びて凹部５ｙａ１に係合する係合部１ｙａを有する。そして、延出部１ｙにおける側梁５ｙの上面５ｙａとの溶接部Ｗ１が、係合部１ｙａの先端と側梁５ｙの上面５ｙａとの間に設けられた下向き突合せ溶接部である。

上記構成によれば、下向き突合せ溶接部により、横向き姿勢で溶接が行われる溶接部等に比べ、高い溶接強度を得ることができ、ひいては側面衝突に対する構体１００の強度をより向上させることができる。

係合部１ｙａの厚みＨが凹部５ｙａ１の深さｈと等しい。

上記構成によれば、溶接作業が容易であると共に、適切な溶接強度を得ることができる。また、係合部１ｙａと側梁５ｙの上面５ｙａとの段差が生じず、溶接部Ｗ１の盛り上がりを削ることで、平坦な面を形成することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

・側構体と側梁との溶接箇所は、少なくとも２つあればよく、３以上あってもよい。
・側構体と側梁との溶接部は、隅肉溶接、突合せ溶接、その他任意の組み合わせであってよい。例えば、図５（ａ）に示すように、延出部１ｙにおける側梁５ｙの上面５ｙａとの溶接部Ｗ１に、隅肉溶接を採用してもよい。また、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、延出部１ｙにおける側梁５ｙの下面５ｙｃとの溶接部Ｗ２に、突合せ溶接を採用してもよい。
・延出部は、側梁の外側面の下端まで延出してもよい（即ち、図５（ｃ）のように突出部を有さなくてもよい）。
・側構体と側梁との溶接に係る溶接姿勢は、特に限定されず、横向き等であってもよい。

１,２ 側構体
１ｂ 側構体の外側面
１ｘ 基部
１ｙ 延出部
１ｘｙ 境界部分
１ｙａ 係合部
１ｙｃ 突出部
１ｙｃａ 内側面
１ｙｄ 上方部
３，４ 妻構体
５ 台枠
５ｙ 側梁
５ｙａ 側梁の上面
５ｙａ１ 凹部
５ｙｂ 側梁の外側面
５ｙｂ１ 上端
５ｙｂ２ 下端
５ｙｃ 側梁の下面
５ｙｑ 当接部
５ｙｒ 離隔部
５ｙｒ１ 窪み
６ 屋根構体
１００ 鉄道車両構体
１００ａ 鉄道車両構体の内部
１００ｂ 鉄道車両構体の外部
Ｗ１，Ｗ２ 溶接部

Claims (7)

1. 鉄道車両構体の底部を構成する台枠であって、前記鉄道車両構体の長手方向に延在する側梁を有する台枠と、
   前記鉄道車両構体の側部を構成する側構体であって、前記側梁と結合された側構体とを備え、
   前記側構体は、前記側梁の外側面よりも上方に配置される基部と、前記基部から下方に向けて前記側梁の外側面に沿って延出し、前記側梁の外側面の上端から下端までの領域と前記鉄道車両構体の幅方向に対向する延出部とを有し、前記延出部が前記側梁における前記外側面の上端と繋がる上面及び前記外側面の下端と繋がる下面と溶接されており、
   前記側構体の外側面に、前記側構体と前記側梁との溶接部が設けられていないことを特徴とする、鉄道車両構体。
2. 前記延出部は、前記側梁の前記外側面の下端よりも下方に突出した突出部を有し、
   前記延出部における前記側梁の前記下面との溶接部が、前記突出部の内側面と前記側梁の前記下面との間に設けられた上向き隅肉溶接部であることを特徴とする、請求項１に記載の鉄道車両構体。
3. 前記側梁は、前記延出部において前記突出部の上方に位置する上方部と当接し且つ前記側梁の前記下面を含む当接部と、前記当接部の上方において前記鉄道車両構体の幅方向に前記延出部から離隔した離隔部とを有し、
   前記上方部の厚みが、前記当接部の厚みと等しいことを特徴とする、請求項２に記載の鉄道車両構体。
4. 前記側梁の前記上面は、前記側梁の外側面の上端から前記鉄道車両構体の内部に向かう領域に、凹部を有し、
   前記延出部は、前記延出部と前記基部との境界部分から前記鉄道車両構体の内部に向かって延びて前記凹部に係合する係合部を有し、
   前記延出部における前記側梁の前記上面との溶接部が、前記係合部の先端と前記側梁の前記上面との間に設けられた下向き突合せ溶接部であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両構体。
5. 前記係合部の厚みが前記凹部の深さと等しいことを特徴とする、請求項４に記載の鉄道車両構体。
6. 前記側構体となる形材の押出方向及び前記側梁となる形材の押出方向が、前記鉄道車両構体の長手方向であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の鉄道車両構体。
7. 鉄道車両構体の底部を構成する台枠であって、前記鉄道車両構体の長手方向に延在する側梁を有する台枠を作製する台枠作製工程と、
   前記鉄道車両構体の側部を構成する側構体であって、前記側梁の外側面よりも上方に配置される基部と、前記基部から下方に向けて前記側梁の外側面に沿って延出し、前記側梁の外側面の上端から下端までの領域と前記鉄道車両構体の幅方向に対向する延出部とを有する側構体を作製する側構体作製工程と、
   前記側構体作製工程で作製された前記側構体を前記台枠作製工程で作製された前記台枠の前記側梁と結合させるように、前記延出部を前記側梁における前記外側面の上端と繋がる上面及び前記外側面の下端と繋がる下面と溶接する溶接工程とを備え、
   前記溶接工程において、前記側構体の外側面に、前記側構体と前記側梁との溶接部を設けないことを特徴とする、鉄道車両構体の製造方法。

Images