JP2020029126A - 鉄道車両用構体 - Google Patents

Abstract

【課題】より優等列車に相応しい外観を備えた鉄道車両用構体の提供。【解決手段】側窓１１０を有する側構体１０１を備えた車両構体１００において、側外板１１１に形成される側窓１１０の車室側上方に上側横骨１１４が配置され、側窓１１０の車室側下方に下側横骨１１５が配置され、平板状に形成された吹寄部外板１３０が、上側横骨１１４と下側横骨１１５に渡されるように固定され、吹寄柱部材１４０が、吹寄部外板１３０の車室側上面に接して配置され、側外板１１１の腰部１１３と幕部１１２とを繋ぐように接合される。【選択図】図７

Description

本発明は、鉄道車両用構体の構造に関する技術のうち、特に側構体の構造であって、窓の大きさを大きく取るための技術に関する。

近年、特に優等車両などでは車体の美観が重視され、例えば側窓を連続して設ける様な構造が要求される場合もある。また、ステンレスの構体を用いる場合には、耐腐食性が高く、塗装が不要で、かつメンテナンス性に優れるといったメリットが得られる。しかし、スポット溶接を用いて構体を製造する関係で、全体座屈や局部座屈に対する強度不足が指摘されるケースがある。

特許文献１には、鉄道車両用構体に関する技術が開示されている。ステンレス材料を用いられた側構体は外板とその外板の内側に接合される外板補強部材とを有する。この補強部材は断面ハット形状に構成される。補強部材は、窓開口部付近ではレーザ溶接の間隔を８０ｍｍ、ハット幅を５０ｍｍとする。他の部位では、レーザ溶接の間隔を１００ｍｍとし、補強部材のハット幅を７０ｍｍとする。補強部材の高さは２５ｍｍである。車両構体の製作にあたって、このように部位によってレーザ溶接のピッチを変更することで、必要とされる座屈強度を確保している。

特許文献２には、鉄道車両に関する技術が開示されている。外板に骨部材を接合した車両構体によって構成され、その車両構体には装備品を支持するための内骨が接合されている。この内骨が複数の骨部材に接合され、その骨部材同士を連結する継ぎ手として機能する様にしている。

特開２００６−２７３６６号公報 特開２０１０−１２８６３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の何れの技術を用いた場合でも、側窓を連続して設けるデザインを構体に採用すると、鉄道車両構体の剛性を低下させてしまう事が考えられる。いずれの技術であっても窓ブロックを側入口ブロックなどと組み合わせて側構体を製造する構成になっているので、連続した側窓を設ける為に窓ブロックを大きくすると、大きくした分だけ剛性の低下は避けられず、接合部分での処理なども問題になると考えられる。また、押さえ面でガラスを構体に貼るような方式も考えられるが、この場合には、構体外側に押さえ面が飛び出して配置され、押さえ面はビスなどを用いて側構体に取り付けることになるため、その部分のシールなどが問題となる。何より、押さえ面が構体の外側に飛び出すことは、美観上、望ましくない。

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、より優等列車に相応しい外観を備えた鉄道車両用構体の提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による鉄道車両用構体は、以下のような特徴を有する。

（１）窓を有する側構体を備えた鉄道車両用構体において、前記側構体は、側外板に形成される前記窓の車室側上方に上側横骨が配置され、前記窓の車室側下方に下側横骨が配置され、平板状に形成された吹寄部外板が、前記上側横骨と前記下側横骨に渡されるように固定され、前記吹寄部外板の車室側上面に接して吹寄柱部材が配置され、前記側外板の腰部と幕部とを繋ぐように接合されること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様によって、上側横骨と下側横骨が吹寄部外板によって繋がれ、吹寄柱部材が車室側に配置されて腰板と幕板を接続する構成になっているので、窓に使用される窓ガラスを側外板よりも車内側に配置する事ができる。このため、課題に示したように、押さえ面を側外板より突出させることなく、窓ガラスを配置することが可能となるので、車両構体の剛性を犠牲にすること無く外観上の統一感を出す事ができる。即ち、鉄道車両の美観の向上を図ることが可能となる。

（２）（１）に記載の鉄道車両用構体において、前記吹寄部外板の形状が、前記上側横骨又は前記下側横骨に接する部分で横に広く張り出す張出部分を有する形状であり、前記張出部分が前記上側横骨又は前記下側横骨に溶接されて固定されること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様によって、上側横骨と下側横骨が吹寄部外板によって繋がれ、吹寄柱部材が車室側に配置されて腰板と幕板を接続する構成となり、車両構体に求められる必要な剛性を確保することが可能となる。

（３）（２）に記載の鉄道車両用構体において、前記吹寄部外板は、前記上側横骨と前記下側横骨に渡される柱部分と前記張出部分よりなり、前記柱部分と前記張出部分はその接続部分にＲ部が設けられていること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様によって、張出部分と柱部分の接続部分にＲ部が設けられることによって、角部分に応力集中を防ぐことが可能となる。吹寄部外板は張出部分を設けることで、上側横骨と下側横骨とで長手方向で逆方向に力がかかっても、吹寄部外板に応力集中によるダメージが生じることを抑制することができる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の鉄道車両用構体において、前記吹寄部外板に、高強度ステンレス材が使用されていること、が好ましい。

上記（４）に記載の態様によって、鉄道車両用構体の剛性を強化することができる他、吹寄部外板の構造を単純化することが可能となるので、軽量化及び低コスト化に貢献することが可能となる。

本実施形態の、側構体の斜視図である。 本実施形態の、側構体の車室側から見た平面図である。 本実施形態の、側構体に吹寄部外板が取り付けられた様子を示す平面図である。 本実施形態の、側構体に吹寄柱部材が取り付けられた様子を示す平面図である。 本実施形態の、側構体の車室側から見た拡大平面図である。 本実施形態の、吹寄部外板の端部の拡大図である。 本実施形態の、側構体の断面図である。

まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の、車両構体１００の斜視図を示す。車両構体１００は、側構体１０１と、妻構体１０２と、屋根構体１０３と、台枠１０４とを備えている。このうち、側構体１０１には、入口扉１０５や側窓１１０が設けられている。図２に、側構体１０１の車室側から見た平面図を示す。図３に、側構体１０１に吹寄部外板１３０が取り付けられた様子を平面図に示す。図４に、側構体１０１に吹寄柱部材１４０が取り付けられた様子を平面図に示す。側構体１０１は、側窓１１０の部分に車室側から吹寄部外板１３０が溶接されて取り付けられ、その内側に吹寄柱部材１４０が取り付けられている。

図５に、側構体１０１の車室側から見た拡大平面図を示す。図６に、吹寄部外板１３０の端部の拡大図を示す。図６は、図５のＡ部に相当する。図７に、側構体１０１の断面図を示す。側構体１０１は、側外板１１１の内側に複数の骨材が溶接されて取り付けられる構成になっており、便宜上、側外板１１１の側窓１１０の上側は幕部１１２、側窓１１０の下側は腰部１１３と呼び分けている。

側外板１１１は、２ｍｍ程度の厚みのステンレス板を採用している。そして、側構体１０１の車室側には図２などに示すように側窓１１０の上側に上側横骨１１４が設けられ、側窓１１０の下側に下側横骨１１５が配置され、固定されている。また部分的に側柱１１６が設けられて側外板１１１を支持している。

側窓１１０は、側構体１０１に対して横長に大きく設けられて、後述する窓ガラス１０６がはめ込まれる。そして、側外板１１１の内側に配置される上側横骨１１４と下側横骨１１５とを繋ぐように、上側横骨１１４と下側横骨１１５との内側に吹寄部外板１３０が溶接によって取り付けられている。図６に示すように吹寄部外板１３０は、板状の部材で形成されており、上下に設けられる張出部分１３１の間に柱部分１３２が設けられ、張出部分１３１と柱部分１３２の接続部分にはＲ部１３３が設けられている。よって、吹寄部外板１３０は略Ｈ状に打ち抜かれた板材であり、その材質には例えばＳＵＳ３０１Ｌ−Ｈなどの高強度ステンレス材が用いられることが望ましい。

吹寄部外板１３０より更に車室側には図４及び図７などに示すように、吹寄柱部材１４０が設けられる。吹寄柱部材１４０はハット状断面になるように、折り曲げ加工されて作られており、上部リブ１４１や下部リブ１４２が備えられている。上部リブ１４１は、側外板１１１の幕部１１２に配置された幕部柱１１７に溶接され、下部リブ１４２は、側外板１１１の腰部１１３に配置された腰部柱１１８に溶接されて固定される。また、吹寄柱部材１４０の中央部には中リブ１４３が設けられており、中リブ１４３と吹寄部外板１３０とが当接するように備えられる。

本実施形態の鉄道車両用構体は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

まず、側外板１１１よりも車内側に窓ガラス１０６を配置することが可能となるので、外観を向上させることが可能となる点が効果として挙げられる。これは、側窓１１０を有する側構体１０１を備えた車両構体１００において、側構体１０１は、複数の側外板１１１が繋がれて配置され、側外板１１１に形成される側窓１１０の車室側上方に上側横骨１１４が配置され、側窓１１０の車室側下方に下側横骨１１５が配置され、平板状に形成された吹寄部外板１３０が、上側横骨１１４と下側横骨１１５に渡されるように固定され、略ハット状断面に形成された吹寄柱部材１４０が、吹寄部外板１３０の車室側上面に接して配置され、側外板１１１の腰部１１３と幕部１１２とを繋ぐように接合されること、を特徴とするからである。

つまり、側構体１０１に大きく抜かれた側窓１１０の車室側から複数の吹寄部外板１３０や吹寄柱部材１４０を用いて支持する構造となっている為、車両構体１００の構造的な強度を落とすことが無い。その上で、吹寄部外板１３０と吹寄柱部材１４０を車室側にオフセットさせていることで、側外板１１１より部材を突出させること無く窓ガラス１０６を設けることが可能となる。つまり、側窓を連続して設ける様なデザインを車両構体１００に採用した場合にも、必要な剛性を確保することが可能となる。これにより、外観上の見栄えを向上させることに貢献できる。

通勤用の鉄道車両などは、これまで側構体１０１の側窓１１０を大きく採るにしても、入口扉１０５を３箇所程度設けるような構成になっているため、精々６ｍ程度の幅の側窓１１０が採用される程度である。このため、車両構体１００の強度は複数設けられる側柱１１６などによって支えられ、それ程強度低下の心配をしなくても良く、特許文献１や特許文献２のような構成でも問題は無かった。しかし、優等列車の入口扉１０５は、車両構体１００に１箇所又は２箇所設けられる構成であることが多く、その一方で側窓１１０をできるだけ広範囲に設置したいとの要望がある。つまり、通勤用の鉄道車両に比べて幅の広い側窓１１０を要求されることがある。

こうした事情から、優等列車の車両構体１００にはデザイン上、側窓１１０の幅が１０ｍを超えるようなものも採用され、外観上、車両構体１００の外面は凹凸が少ない事が望まれるケースも出てきた。そうしたデザインを採用しようとすると、吹寄部外板１３０と吹寄柱部材１４０を車室側にオフセットする事が望ましく、本実施形態では車両構体１００の外面の凹凸が少ない、側外板１１１から窓ガラス１０６を押さえる部材が突出しないようなデザインに対応できるような構成となっている。

また、吹寄部外板１３０の形状が、上側横骨１１４又は下側横骨１１５に接する部分で横に広く張り出す張出部分１３１を有する形状であり、張出部分１３１が上側横骨１１４又は下側横骨１１５に溶接されて固定される構造であるため、より車両構体１００の剛性を高めることが可能である。

また、吹寄部外板１３０は、上側横骨１１４と下側横骨１１５に渡される柱部分１３２と張出部分１３１よりなり、柱部分１３２と張出部分１３１はその接続部分にＲ部１３３が設けられているので、応力集中などが生じにくい構造になっている。このことも車両構体１００の剛性を高めることに寄与している。この吹寄部外板１３０は、板状に形成され、曲げ加工を必要としないので、曲げ加工の難しい高強度ステンレス材を用いることができる。このことにより、加工コストを削減し、より薄い材料でも必要な強度を保つことが可能である。

以上、本発明に係る鉄道車両用構体に関する説明をしたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、車両構体１００の構造について、発明の趣旨から逸脱しない範囲で設計変更することを妨げない。

１００ 車両構体
１０１ 側構体
１０２ 妻構体
１０３ 屋根構体
１０４ 台枠
１０５ 入口扉
１０６ 窓ガラス
１１０ 側窓
１１１ 側外板
１１２ 幕部
１１３ 腰部
１１４ 上側横骨
１１５ 下側横骨
１１６ 側柱
１３０ 吹寄部外板
１３１ 張出部分
１３２ 柱部分
１３３ Ｒ部
１４０ 吹寄柱部材

Claims (4)

1. 窓を有する側構体を備えた鉄道車両用構体において、
   前記側構体は、
   側外板に形成される前記窓の車室側上方に上側横骨が配置され、前記窓の車室側下方に下側横骨が配置され、
   平板状に形成された吹寄部外板が、前記上側横骨と前記下側横骨に渡されるように固定され、
   前記吹寄部外板の車室側上面に接して吹寄柱部材が配置され、前記側外板の腰部と幕部とを繋ぐように接合されること、
   を特徴とする鉄道車両用構体。
2. 請求項１に記載の鉄道車両用構体において、
   前記吹寄部外板の形状が、前記上側横骨又は前記下側横骨に接する部分で横に広く張り出す張出部分を有する形状であり、
   前記張出部分が前記上側横骨又は前記下側横骨に溶接されて固定されること、
   を特徴とする鉄道車両用構体。
3. 請求項２に記載の鉄道車両用構体において、
   前記吹寄部外板は、前記上側横骨と前記下側横骨に渡される柱部分と前記張出部分よりなり、前記柱部分と前記張出部分はその接続部分にＲ部が設けられていること、
   を特徴とする鉄道車両用構体。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の鉄道車両用構体において、
   前記吹寄部外板に、高強度ステンレス材が使用されていること、
   を特徴とする鉄道車両用構体。

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