JP2017144911A - 鉄道車両構体 - Google Patents

Abstract

【課題】 端台枠に側ハリを溶接で接合したときに、直線性等の精度の良い側ハリの形状を維持できる台枠構造を有する鉄道車両構体を提供すること。【解決手段】 溶接組立された一対の端台枠１１、１２と、両端に配置された端台枠１１、１２の側面を連結する一対の側ハリ１４、１５とを有する台枠１の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体において、端台枠１１、１２の側面に、略コの字形状の側ハリ１４、１５が嵌め込まれて溶接接合されていること、端台枠１１、１２の外側面と、側ハリ１４、１５の内側面と間に隙間（設計上の長さＬ）が形成されており、端台枠１１、１２の外側面と側ハリ１４、１５の内側面とが接触していないこと、を特徴とする。【選択図】 図６

Description

本発明は、溶接組立された一対の端台枠と、車両の両端に配置された端台枠の側面を連結する一対の側ハリとを有する台枠の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体に関するものである。

従来、鉄道車両構体の底板である台枠は、車両の両端に配置された一対の端台枠の各々の側面を一対の側ハリにより連結している。端台枠は、連結器や台車等各種の機能部品を取り付けるための土台としての役割を持つため、多数の部材を溶接して強度を持つように製造されている。側ハリは、通常１本の断面が略コの字形状（四角形の１辺が開口された形状、各辺の長さは異なる場合がある。以下、同じ。）の部材であり、その両端部が一対の端台枠の側面に溶接接合される。側ハリは、多数の乗客が乗ると上下に撓む構造体であり、端台枠と比較して、強度は高くない。
特許文献１に示すように、側ハリは、略コの字状の開口空間部分が端台枠の側面を構成する側台枠に嵌め込まれている。そして、側ハリの略コの字状の両端部（略コの字状の一対の水平部の先端）と端台枠とが断続的に隅肉溶接により接合されると共に、側ハリのウエブ部（略コの字状の垂直部）と端台枠の側面とがスポット溶接されている。

特開2008-230320号公報

しかしながら、従来の鉄道車両構体には、次のような問題があった。
すなわち、端台枠は、多数の部材が溶接して製造されるので、全体に大きな歪であるうねり変形が生じるため、側台枠の側面も枕木方向（レールの幅方向）及び上下方向において直線性等の精度が良くなく、枕木方向に大きな歪であるうねり変形を有している。一方、側ハリは、ロールフォーミング材を使うことが多く、直線性等の精度の良いものがほとんどである。
直線性等の精度の良い側ハリを、枕木方向に大きな歪であるうねり変形を有する端台枠に嵌め込むとき、従来は比較的強度の低い側ハリを、強度の高い端台枠に対してハンマーで叩き込んでいる。これにより、精度の良い側ハリが、精度の良くない端台枠に倣うため側ハリの直線性等の精度が良くなくなる。
そして、側ハリの端部と端台枠とを断続的に隅肉溶接により接合すると共に、側ハリのウエブ部と端台枠の側面とを栓溶接またはリング溶接している。栓溶接とは、側ハリに小径の孔を開け、その孔を塞ぐ形で溶接するものである。リング溶接とは、大きめの孔を開け、孔の内周部と端台枠の側面とを溶接するものである。

このため、せっかく精度よく製造されていた側ハリが、端台枠に合されるため、端台枠の大きな歪であるうねり変形の影響をそのまま受けて、側ハリの枕木方向に大きな歪であるうねり変形が生じる問題があった。その後、図７に示すように、側ハリの１４、１５側面に側構体３１、３２が溶接され鉄道車両構体３０が製造される。そして、鉄道車両構体内部の座席組立体４０、吊り革用パイプ組立体４１等の付属物の内装工事が行われる。
側ハリ１４、１５に大きな歪であるうねり変形があると、側構体３１、３２にも歪が発生し、座席、吊り革用パイプ等の付属物の内装工事において、段差補正のための部材を追加挿入する等の調整作業が必要となるため、内装工事の作業効率を低下させ、全体としてコストアップする問題があった。

本発明は、上記課題を解決して、端台枠に側ハリを溶接で接合したときに、直線性等の精度の良い側ハリの形状を維持できる台枠構造を有する鉄道車両構体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、本発明の鉄道車両構体は、次の構成を有している。
（１）溶接組立された一対の端台枠と、車両の両端に配置された端台枠の側面を連結する一対の側ハリとを有する台枠の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体において、端台枠の側面に、四角形の１辺が開口された形状の側ハリが嵌め込まれて溶接接合されていること、端台枠の外側面と、側ハリの内側面と間に隙間が形成されており、端台枠の外側面と側ハリ内側面とが接触していないこと、を特徴とする。
（２）（１）に記載する鉄道車両構体において、前記端台枠の外側面または前記側ハリの内側面に取り付けたスペーサを有すること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する鉄道車両構体において、前記側ハリの端部と前記端台枠とが連続隅肉溶接により接合されていること、を特徴とする。側ハリの端部とは、略コの字状の一対の水平部の先端をいう。ここで、強度が十分確保される箇所においては、断続隅肉溶接としても良い。

本発明の鉄道車両構体は、次のような作用、効果を奏する。
（１）溶接組立された一対の端台枠と、車両の両端に配置された端台枠の側面を連結する一対の側ハリとを有する台枠の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体において、端台枠の側面に、四角形の１辺が開口された形状の側ハリが嵌め込まれて溶接接合されていること、端台枠の外側面と、側ハリの内側面と間に隙間が形成されており、端台枠の外側面と側ハリ内側面とが接触していないこと、を特徴とするので、精度よく製造されていた側ハリが、端台枠に合されたときに、端台枠の枕木方向の外側面と、側ハリ内側面とが接触しないため、側ハリの枕木方向に大きなうねり変形が生じることがない。その後、側ハリの外側面に側構体が溶接され鉄道車両構体が製造される。そして、鉄道車両構体内部の座席、吊り革用パイプ等の付属物の内装工事が行われる。
側ハリに大きな歪であるうねり変形がないため、側構体に歪が発生することが少なく、座席、吊り革用パイプ等の付属物の内装工事において、段差補正のための部材を追加挿入する等の調整作業を必要としないため、内装工事の作業効率を高め、また、出来栄えも向上することができ、全体として品質の向上とコストダウンを実現できる。

（２）（１）に記載する鉄道車両構体において、前記端台枠の外側面または前記側ハリの内側面に取り付けたスペーサを有すること、を特徴とするので、端台枠の外側面と側ハリの内側面とが、スペーサ取付部のみ、スペーサを介して接合されるため、スペーサのない部分では、端台枠の外側面と側ハリの内側面との間に隙間を確実に設けることができ、直線性等の精度よく製造されていた側ハリが、端台枠に合されたときに、端台枠の枕木方向の大きな歪であるうねり変形の凸部と、側ハリ内側面とが接触することがないため、側ハリの枕木方向に大きな歪であるうねり変形が生じることがない。

（３）（１）または（２）に記載する鉄道車両構体において、前記側ハリの端部と前記端台枠とが連続隅肉溶接により接合されていること、を特徴とする。
従来、側ハリの端部と端台枠とを断続的に隅肉溶接により接合すると共に、側ハリのウエブ部と端台枠の側面とを栓溶接またはリング溶接している。
本発明では、側ハリのウエブ部と端台枠の側面とを栓溶接またはリング溶接を行っていないが、側ハリの端部と端台枠とを連続的に隅肉溶接により接合しているので、十分な接合強度を得ることができる。

本発明の第１の実施例の台枠１の構造を示す図である。 台枠１の組立前の分解図である。 第１端台枠１１付近の拡大図である。 第１端台枠１１付近の台枠１の組立前の分解図である。 図１のＡＡ断面図である。 図５のＡ部の部分拡大図である。 鉄道車両構体３０の断面図である。 第２の実施例の第１端台枠１１付近の台枠１の組立前の分解図である。

本発明の鉄道車両構体３０の一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。図１（ａ）に、鉄道車両構体３０の底板を形成する台枠１の平面図を示し、（ｂ）にその側面図を示す。また、図２には、台枠１の組立前の分解図を示す。また、図３には、第１端台枠１１付近の拡大図を示す。図４には、第１端台枠１１付近の台枠１の組立前の分解図を示す。
台枠１は、溶接組立された一対の端台枠である第１端台枠１１、第２端台枠１２と、車両の両端に配置された第１端台枠１１、第２端台枠１２の側面を連結する一対の側ハリである左側ハリ１５、右側ハリ１４を有する

図２に示すように、第１端台枠１１は、先頭車両の先端部を構成するものであり、枕木方向の枠を構成する先頭端ハリ１１４と横ハリ１１５とが、車両の両側面方向において、レール方向の枠を構成する右側ハリ補強１１６と左側ハリ補強１１７とで溶接接合されている。中央部でも２本の中ハリ１１３により溶接接合されている。
第１端台枠１１の中央より後寄りに枕木方向に平行に配置された横枠である枕ハリ１１１が、右側ハリ補強１１６、左側ハリ補強１１７、中ハリ１１３の各々に対して溶接接合されている。枕ハリ１１１は、図示しない台車枠と空気バネ等を介して連結される部位であり、鉄道車両構体３０を支えるだけの高い強度を有している。
また、６本の床受ハリ１１２の両端が、右側ハリ補強１１６、左側ハリ補強１１７に溶接接合され、床受ハリ１１２の中央部が、中ハリ１１３に溶接接合されている。

また、図２に示すように、第２端台枠１２は、先頭車両の後端部を構成するものであり、枕木方向の枠を構成する後端ハリ１２４と横ハリ１２５とが、車両の両側面方向において、レール方向の枠を構成する右側ハリ補強１２６と左側ハリ補強１２７とで溶接接合され、中央部でも２本の中ハリ１２３により溶接接合されている。
第２端台枠１２の中央より前寄りに枕木方向に平行に配置された横枠である枕ハリ１２１が、右側ハリ補強１２６、左側ハリ補強１２７、中ハリ１２３の各々に対して溶接接合されている。枕ハリ１２１は、図示しない台車枠と空気バネ等を介して連結される部位であり、鉄道車両構体３０を支えるだけの高い強度を有している。
また、６本の床受ハリ１２２の両端が、右側ハリ補強１２６、左側ハリ補強１２７に溶接接合され、床受ハリ１２２の中央部が、中ハリ１２３に溶接接合されている。
第１端台枠１１と第２端台枠１２は、各々複雑な枠材が複数の部分で溶接接合されているため、溶接熱による歪等により、右側ハリ補強１１６と左側ハリ補強１１７、右側ハリ補強１２６と左側ハリ補強１２７が、レールに垂直な方向（枕木方向）において、うねり変形を生じている。
図１に示すように、第１端台枠１１と第２端台枠１２との間の中間部には、１８本の横ハリ１３が、両端を右側ハリ１４と左側ハリ１５とに溶接接合され配置されている。

図５に、図１のＡＡ断面図を示す。図６に図５のＡ部の部分拡大図を示す。図５は、枕ハリ１１１の部位における断面図であり、図６は、枕ハリ１１１の枕木方向の端面に位置する左側ハリ補強１１７と、左側ハリ１５との接合構造を示す図である。
図６に示すように、左側ハリ補強１１７は、略コの字形状であり、垂直方向に延びる側面部１１７ａの両側に水平部１１７ｂと水平部１１７ｃが直角に曲げられて水平方向に延設されている。水平部１１７ｂ、水平部１１７ｃは、枕ハリ１１１の端部に溶接接合されている。
左側ハリ補強１１７の外側には、断面が略コの字形状の左側ハリ１５が嵌合されている。左側ハリ１５の側面部１５ａの両側に水平部１５ｂと水平部１５ｃが直角に曲げられて水平方向に延設されている。

左側ハリ１５の水平部１５ｂの先端は、左側ハリ補強１１７の水平部１１７ｂの外側面に連続隅肉溶接されている。２０は、連続隅肉溶接部を示す。また、左側ハリ１５の水平部１５ｃの先端は、左側ハリ補強１１７の水平部１１７ｃの外側面に連続隅肉溶接されている。２０は、連続隅肉溶接部を示す。
左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａの外側面と、左側ハリ１５の側面部１５ａの内周面とは、長さＬの隙間を形成するように設計されている。本実施例では、Ｌ＝６ｍｍとしている。
左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａは、第１端台枠１１が、多数の部材を溶接して製造されるため、全体に大きな歪であるうねり変形が生じ、左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａの外側面も枕木方向において直線形状ではなく、枕木方向に大きな歪であるうねり変形を有している。

一方、左側ハリ１５は、ロールフォーミング材を使うことが多く、直線性等の精度の良いものがほとんどである。
本発明者らが、かなりの数量の第１端台枠１１、第２端台枠１２について測定したところ、うねりの大きさは、山と谷との差異で３ｍｍ程度であり、その２倍程度のＬ＝６ｍｍの隙間を確保すれば、左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａの外側面と、左側ハリ１５の側面部１５ａの内周面とが接触する恐れが全くないことを確認している。
したがって、本発明を実施するためには、隙間の長さを、４ｍｍ以上としても良いが、安全面を考えて、６ｍｍとしている。６ｍｍとしている理由は、左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａの外側面と、左側ハリ１５の側面部１５ａの内周面とが接触すると、擦れ音が発生し乗客に不快感を与える可能性があり、それを回避するためである。

本実施例では、左側ハリ補強１１７の側面部１１７ａと、左側ハリ１５の側面部１５ａとを栓溶接またはリング溶接を行っていないが、左側ハリ１５の水平部１５ｂ、１５ｃと第１端台枠１１の左側ハリ補強１１７の水平部１１７ｂ、１１７ｃとを連続的に隅肉溶接により接合しているので、十分な接合強度を得ることができる。

図７に、鉄道車両構体３０の断面図を示す。図７に示すように、台枠１を構成する左側ハリ１５に左側構体３１がスポット溶接、もしくは栓溶接またはリング溶接により接合されている。また、同様の方法により、右側ハリ１４に右側構体３２が接合されている。
左側構体３１、右側構体３２の内面には、内壁材３４,３５を介して、座席組立体４０がボルト等により取り付けられている。
ここで、従来のように側ハリ１４、１５に大きな歪であるうねり変形があると、側構体３１、３２にも歪が発生し、内壁材３４、３５を介して座席組立体４０を組み付ける場合に、段差補正のための部材を追加挿入する等の調整作業が必要となる。
本実施例では、側ハリ１４、１５に大きなうねり変形がないため、内装工事の作業効率を低下させることがなく、また、出来栄えも向上することができ、全体として品質の向上と全体としてコストダウンできる。

以上詳細に説明したように、本実施例の鉄道車両用構体によれば、
（１）溶接組立された一対の端台枠１１、１２と、車両の両端に配置された端台枠１１、１２の側面を連結する一対の側ハリ１４、１５とを有する台枠１の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体において、端台枠１１、１２の側面に、四角形の１辺が開口された形状の側ハリ１４、１５が嵌め込まれて溶接接合されていること、端台枠１１、１２の外側面と、側ハリ１４、１５の内側面と間に隙間（設計上の長さＬ）が形成されており、端台枠１１、１２の外側面と側ハリ１４、１５の内側面とが接触していないこと、を特徴とするので、精度よく製造されていた側ハリ１４、１５が、端台枠１１、１２に合されたときに、端台枠１１、１２の枕木方向の外側面と、側ハリ１４、１５の内側面とが接触することがないため、側ハリ１４、１５の枕木方向に大きなうねり変形が生じることがない。その後、側ハリ１４、１５の外側面に側構体が溶接され鉄道車両構体が製造される。そして、鉄道車両構体内部の座席組立体４０、吊り革用パイプ組立体４１等の付属物の内装工事が行われる。
側ハリ１４、１５に大きな歪であるうねり変形がないため、側構体３１、３２に歪が発生することが少なく、座席組立体４０、吊り革用パイプ組立体４１等の付属物の内装工事において、段差補正のための部材を追加挿入する等の調整作業を必要としないため、内装工事の作業効率を高め、また、出来栄えも向上することができ、全体として品質の向上と全体としてコストダウンを実現できる。

（２）（１）に記載する鉄道車両構体において、側ハリ１４、１５の端部と端台枠１１、１２とが連続隅肉溶接により接合されていること、を特徴とする。
従来、側ハリ１４、１５の端部と端台枠１１、１２とを断続的に隅肉溶接により接合すると共に、側ハリ１４、１５のウエブ部（垂直部）と端台枠１１、１２の側面とを栓溶接またはリング溶接している。
本実施例では、側ハリ１４、１５のウエブ部と端台枠の側面とを栓溶接またはリング溶接を行っていないが、側ハリ１４、１５の端部と端台枠１１、１２とを連続的に隅肉溶接により接合しているので、十分な接合強度を得ることができる。本発明者は、側ハリ１４、１５の端部と端台枠１１、１２とを連続的に隅肉溶接により接合しているので、十分な接合強度を得られることを確認している。

次に、第２の実施例について説明する。図８に、第２の実施例の図４に対応する図を示す。第２の実施例は、一部を除いて、第１の実施例と同じなので、相違する点についてのみ説明し、同じ部分については、説明を割愛する。
図８に示すように、第１端台枠１１のハリ補強１１６、１１７の側面部１１６ａ、１１７ａの外側面に、厚み６ｍｍのスペーサ５１が各々の側に３個ずつ溶接により取り付けられている。図示しないが、第２端台枠１２についても、同様のスペーサ５１を設けている。
これにより、端台枠１１、１２の外側面と、側ハリ１４、１５の内側面と間に確実に隙間（設計上の長さＬ）を形成することができ、端台枠１１、１２の外側面と側ハリ１４、１５の内側面とがスペーサ５１を介して接合されている部分以外で接触することがない。
本実施例では、端台枠１１、１２側にスペーサを固定したが、側ハリ１４、１５の内側面にスペーサを固定しても良い。

（３）（１）に記載する鉄道車両構体において、端台枠１１、１２の外側面または側ハリ１４、１５の内側面に取り付けたスペーサ５１を有すること、を特徴とするので、端台枠１１、１２の外側面と側ハリ１４、１５の内側面とが、スペーサ取付部のみ、スペーサ５１を介して接合されるため、スペーサ５１のない部分では、端台枠１１、１２の外側面と側ハリの内側面との間に隙間を確実に設けることができ、直線性等の精度よく製造されていた側ハリ１４、１５が、端台枠１１、１２に合されたときに、端台枠１１、１２の枕木方向の大きな歪であるうねり変形の凸部と、側ハリ１４、１５の内側面とが接触することがないため、側ハリ１４、１５の枕木方向に大きな歪であるうねり変形が生じることがない。
側ハリ１４、１５に大きな歪であるうねり変形がないため、側構体に歪が発生することが少なく、座席組立体４０、吊り革用パイプ組立体４１等の付属物の内装工事において、段差補正のための部材を追加挿入する等の調整作業が必要としないため、内装工事の作業効率を高め、また、出来栄えも向上することができ、全体として品質の向上と全体としてコストダウンを実現できる。

本発明の鉄道車両構体については、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施例では、側ハリ１４、１５の端部と端台枠１１、１２とが連続隅肉溶接により接合しているが、強度に問題がない範囲で、部分的に隅肉溶接を行わない部位を設けても良い。
また、本実施例では、先頭車の場合を説明したが、両方の端台枠が略同一の場合（中間車）に用いることができることは言うまでもない。中間車によっては、両方の端台枠の形状が相違する場合もあるが、その場合にも適用できる。

１１ 第１端台枠
１２ 第２端台枠
１４ 右側ハリ
１５ 左側ハリ
１５ａ 側面部
２０ 連続隅肉溶接部
５１ スペーサ
１１７ 左側ハリ補強
１１７ａ 側面部

Claims (3)

1. 溶接組立された一対の端台枠と、車両の両端に配置された前記端台枠の側面を連結する一対の側ハリとを有する台枠の両側面に側構体を溶接して組み立てられる鉄道車両構体において、
   前記端台枠の側面に、四角形の１辺が開口された形状の前記側ハリが嵌め込まれて溶接接合されていること、
   前記端台枠の外側面と、前記側ハリの内側面と間に隙間が形成されており、前記端台枠の外側面と前記側ハリ内側面とが接触していないこと、
   を特徴とする鉄道車両構体。
2. 請求項１に記載する鉄道車両構体において、
   前記端台枠の外側面または前記側ハリの内側面に取り付けたスペーサを有すること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
3. 請求項１または請求項２に記載する鉄道車両構体において、
   前記側ハリの端部と前記端台枠とが連続隅肉溶接により接合されていること、
   を特徴とする鉄道車両構体。

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