JP2734328B6 - 鉄道車両の車体 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄道車両の車体に係り、特に押出し型材によって構成されるものに好適な鉄道車両の車体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋼材によって構成される車両の車体ブロック製作方法は、側窓等の開口部を予め構成した薄板を治具上にセットし、該薄板外板の上に直接縦方向および横方向の骨部材を載せ、前記薄外板と縦方向および横方向の骨部材とを接合していた。なお、この種の製作方法として関連するものには例えば特公昭６３−１２０２７号等が挙げられる。
【０００３】
一方、軽合金製押出し型材によって構成される車両車体においては、該型材自体に骨組を一体に形成しているため、各部位に前記型材を車体長手方向あるいは周方向に配置して互いに接合する構造となっていた。なお、この種の構造として関連するものには例えば、社団法人日本鉄道車輌工業会昭和５３年９月１５日発行「軽金属車輌委員会報告書 No.３ 昭和４９−昭和５２年」第７０頁ないし第７２頁等が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち鋼製の車両車体の場合は、薄外板の表面に歪が生じ易く、車両車体完成後に前記歪の除去作業を行なう必要があった。したがって、歪を除去するために多大な時間と労力を必要としていた。また、車両車体製作時に前記歪が生じないようにするために、薄外板に張力を与えた状態で骨部材と接合することが考えられるが、張力付与のための装置が必要となり、かつ、薄外板の設置に多くの工数を必要とすることが考えられる。
【０００５】
一方、押出し型材によって構成される車体にあっては、各押出し型材同士の接合が複雑になり作業の自動化が図れないという問題があった。特に、従来の軽合金製押出し型材は、互いの複合部を重ね合わせる構造であり、該押出し型材の両面で接合のための溶接作業を行なわなければならず、多大な時間と労力が必要であった。
【０００６】
また、車両車体表面に歪を生じさせないためには押出し型材自体の板厚を厚くすることが考えられるが、軽合金製とは言え車両車体全体での重量が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、車体外表面の歪みの少な い鉄道車両の車体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、一対の側構 体と、屋根構体と、一対の妻構体と、台枠とを備えた鉄 道車両の車体において、 前記屋根構体は、押出し型材か らなる複数の外板部材と複数の骨部材とから構成されて おり、前記各外板部材はその長手方向を車体長手方向に 沿わせて配置され、前記各外板部材の車体内面側にフラ ンジ部とウエブとからなるＴ字型断面のリブが車体長手 方向に沿って形成されており、前記各外板部材はその幅 方向に並べられて突合せ溶接により接合され、 前記各骨 部材は、その長手方向を前記外板部材の長手方向に対し て交差する方向に配置されており、前記各骨部材は前記 各外板部材のリブのフランジ部に溶接によりそれぞれ接 合されていることにより、達成される。
【０００９】
また、上記目的は、一対の側構体と、屋根 構体と、一対の妻構体と、台枠とを備えた鉄道車両の車 体において、 前記側構体は、押出し型材からなる複数の 外板部材と複数の側柱とから構成されており、前記各外 板部材はその長手方向を車体長手方向に沿わせて配置さ れ、前記各外板部材の車体内面側にフランジ部とウエブ とからなるＴ字型断面のリブ が車体長手方向に沿って形 成されており、前記各外板部材はその幅方向に並べられ て突合せ溶接により接合され、 前記各側柱は、その長手 方向を前記外板部材の長手方向に対して交差する方向に 配置されており、前記各骨部材は前記各外板部材のリブ のフランジ部に溶接によりそれぞれ接合されていること により、達成される。
【００１０】
さらに、上記目的は、一対の側構体と、屋 根構体と、一対の妻構体と、台枠とを備えた鉄道車両の 車体において、 前記屋根構体は、押出し型材からなる複 数の外板部材と複数の骨部材とから構成されており、前 記各外板部材はその長手方向を車体長手方向に沿わせて 配置され、前記各外板部材の車体内面側にフランジ部と ウエブとからなるＴ字型断面のリブが車体長手方向に沿 って形成されており、前記各外板部材はその幅方向に並 べられて突合せ溶接により接合され、 前記各骨部材は、 その長手方向を前記外板部材の長手方向に対して交差す る方向に配置されており、前記各骨部材は前記各外板部 材のリブのフランジ部に溶接によりそれぞれ接合されており、前記側構体は、押出し型材からなる複数の外板部 材と複数の側柱とから構成されており、前記各外板部材 はその長手方向を車体長手方向に沿わせて配置され、前 記各外板部材の車体内面側にフランジ部とウエブとから なるＴ字型断面のリブが車体長手方向に沿って形成され ており、前記各外板部材はその幅方向に並べられて突合 せ溶接により接合され、 前記各側柱は、その長手方向を 前記外板部材の長手方向に対して交差する方向に配置さ れており、前記各骨部材は前記各外板部材のリブのフラ ンジ部に溶接によりそれぞれ接合されていることによ り、達成される。
【００１１】
【作用】
前記車体は、屋根構体を構成する外板部材が車 体内面にリブを有しており、該リブに骨部材を溶接する 構造のため、該外板部材と骨部材との溶接部の変形が外 板部材の車体外表面に与える影響を最小限にすることが でき、車体表面の歪を少 なくすることができる。
【００１２】
また、前記車体は、外板部材のリブのフラ ンジに側柱のフランジ部の幅方向端部を溶接により接合 しており、側柱のフランジ部がリブのフランジの表面に 対してほぼ垂直に接合されるため、前記外板部材の面外 変形を防止することができ、車体表面の歪を少なくする ことができる。
【００１３】
さらに、前記車体は、屋根構体を構成する 外板部材が車体内面にリブを有しており、該リブに骨部 材を溶接する構造のため、該外板部材と骨部材との溶接 部の変形が外板部材の車体外表面に与える影響を最小限 にすることができ、車体表面の歪を少なくすることがで きるとともに、外板部材のリブのフランジに側柱のフラ ンジ部の幅方向端部を溶接により接合しており、側柱の フランジ部がリブのフランジの表面に対してほぼ垂直に 接合されるため、前記外板部材の面外変形を防止するこ とができ、車体表面の歪を少なくすることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１および図２によって説明する。同図において、１は側構体，屋根構体の外表面に一致した部材支持面を有した治具である。すなわち、前記部材支持面は側構体および屋根構体の表面を構成する外板部材を支持し、その幅方向断面形状は車両車体完成時の表面形状に一致した形状となっている。２，３，４，５は側構体を構成する外板部材で、車体長手方向に引通して配置され、その内面には長手方向に伸びたリブ１３が一体に形成された軽合金製押出し型材から構成される。６，７，８は前記屋根構体を構成する外板部材で、車体長手方向に引通して配置され、その内面には長手方向に伸びたリブが一体に形成された軽合金製押出し型材から構成される。９は前記外板部材２，３，４，５の内面側すなわちリブ１３を形成している側に配置される骨部材に相当する側柱である。該側柱９の下端は長土台あるいは台枠の側梁に接合される。１０は前記外板部材６，７，８の内面側すなわちリブを形成している側に配置されている骨部材に相当する垂木である。
【００１５】
次に、前記各部材の組立状況を側構体を例に説明する。まず、前記部材支持面を側構体の外板表面に一致させて構成した前記治具１の上に、側構体を構成する外板部材２，３，４，５をその幅方向に並べて配置する。該各外板部材２，３，４，５をそれぞれ位置決めした後、これらを拘束する。前記拘束は前記外板部材２，３，４，５の接合端部分を重点に行なう。このように拘束した状態で、前記外板部材２，３，４，５を車体長手方向に連続した溶接線１１を形成することにより接合する。なお、前記外板部材２，３，４，５の溶接線１１の溶接は、該外板部材２，３，４，５の内側なすわちリブ１３を形成している側から行なわれ、隣合う接合端が完全に溶着するように行なわれる。すなわち、溶接方向の裏面にビードを出して溶接し、該ビード部は後で表面を平滑に仕上げる。この時、前記溶接部に未溶着部やブローホール等の確認を行なうことができる。また、前記外板部材２と外板部材３，外板部材３と外板部材４，外板部材４と外板部材５の各接合部は、その溶接作業を同時に行なうこともできる。すなわち、前記各外板部材間の溶接線１１はすべて車体長手方向に並行に伸びているため、自動化して同時に行なうことができる。前記外板部材２，３，４，５の溶接接合作業が終了した時点で、該外板の内面側すなわち上面に骨部材である側柱９をその接合位置に載せる。この状態で、外板部材２，３，４，５と側柱９を拘束し、該各外板部材２，３，４，５の各リブ１３と側柱９とを溶接線１１ａを形成することにより接合する。
【００１６】
このような製作方法によれば、各外板部材２，３，４，５の接合部分は車体長手方向に直線状に伸びているため、容易に自動化でき、また、前述のように複数の接合部分の溶接を同時に行なうことも可能である。したがって、側構体すなわち車体ブロック製作時における作業工数を低減でき、短時間に容易に車体ブロックを製作することができる。
【００１７】
また、前記外板部材２，３，４，５と側柱９との接合は、リブ１３の上面を介して行なわれるため、溶接線１１ａを構成する際の溶接熱によって、外板表面に生じる歪を低減できる。
【００１８】
さらに、各外板部材２，３，４，５間の接合および該外板部材を接合した外板と側柱９との接合は、全て外板部材２，３，４，５の内側から行なえるため、同一の治具１上で前記各構成部材を移動あるいは反転させることなく行なえる。したがって、前記外板の移動，反転に伴う工数を削減でき、かつ、変形に伴う外板表面の歪発生等の不具合も生じることがない。
【００１９】
ところで、屋根構体の組立作業は、前記側構体と同様に屋根構体の外板表面に一致した部材支持面を有する治具上で行なわれる。したがって、屋根構体についても同様な効果が達成できる。
【００２０】
次に、前記側構体の窓開口部については、外板部材４の該窓開口部に相当する箇所を切欠いて構成する。前記窓開口部の加工は、後述する図５ないし図８のように行なわれる。すなわち、外板部材４単体の時点で窓開口部の縁に相当する位置に形成されているリブ１３を所定の幅で切除する。前記リブ１３を切除する幅は、窓開口部の周囲に窓ガラス等を設置するために必要な幅および窓開口部の加工に伴う寸法公差を考慮したものとなっている。このリブ１３の切除作業と同時に、窓開口部の形状に沿って断続的に切れ目３４をいれる。そして、前述のように他の外板部材２，３，５と接合し、さらに、側柱９を接合して側構体が完成した時点で、前記窓開口部の切れ目３４に沿って不要な部分を完全に除去する。なお、前記切れ目３４の幅は外板部材４が他の外板部材と接合される際、骨部材との接合時および側構体，屋根構体，台枠相互の接合時の溶接入熱による変形に耐え得るようその強度を考慮して決定する。また、窓開口部の加工については、車体全体が完成した後に行なっても良い。
【００２１】
このように窓開口部縁のリブ１３を事前に切除することにより、作業性の向上が図れる。また、窓開口部の加工については、側構体あるいは車両車体全体が完成した状態で行なうことにより、外板４と他の外板との接合時，骨部材との接合時および側構体，屋根構体，台枠相互の接合時における溶接入熱による影響を受けにくく変形を防止できる。
【００２２】
一方、前記側構体における窓開口部の加工は、前記切れ目３４を設けることなく実行してもよい。
【００２３】
また、前述のように外板４の窓開口部の縁に相当する部分のリブ１３を除去することにより、窓を構成する部材例えば窓ガラスまたは窓枠等の設置が容易に行なえる。さらに、窓部周囲のシールも容易に行なえる。
【００２４】
次に、台枠上に設けられる床板部材１２について説明する。図２に示すように床板部材１２は、台枠上部に設置され、その幅方向断面については円弧状すなわち曲率を設けた構成となっている。該床板部材１２を構成する床板１４も、その内面側すなわち客室内側にリブ１３を一体に成形した軽合金製押出し型材で構成されている。この床板１４は車体長手方向に引通して設置され、その幅方向に複数並べて互に接合して床板部材１２を構成している。また、床板１４のリブ１３を形成した面の反対側の面には、該床板部材１２自体を横梁１６に固定するためのフランジ１５がそれぞれに形成されている。
【００２５】
このような床板１４をその幅方向に並べて接合するための治具は、その部材支持面を床板部材１２のリブ１３側の面に一致した曲面を有している。また、該治具の部材支持面には、前記リブ１３を挿入可能な凹部が形成されている。
【００２６】
このような治具の部材支持面に、複数の床板１４を、リブ１３が形成された面を下にして載せ、該各床板１４の接合端を重点的に拘束した状態で溶接接合する。そして、前記床板部材１２の上に台枠を構成する横梁あるいは横梁と側梁を載せ拘束した状態で、双方を接合する。このようにして台枠ブロックを構成することによって、該台枠ブロックについても、同一治具上で一方向側からの溶接で製作できるため、作業性の向上が図れる。
【００２７】
なお、前述のようにして台枠ブロックを構成する以外に、横梁に床板支持面を事前に構成しておき、該横梁と側梁とを治具上で組立てた後、前記横梁上面を治具として活用することも考えられる。
【００２８】
ところで、前記車体ブロックおよび台枠ブロックを構成する治具は、各ブロックの板部材表面形状に一致した部材支持面を有しているため、各板部材相互の曲率を精度よく対応させて接合することができる。したがって、車両車体の外表面を精度よく構成でき、見栄えを向上できる。また、各板部材表面の寸法精度を保った状態で、該板部材に骨部材を接合することになり、この点からも車両車体表面の見栄えを向上できる。
【００２９】
なお、前記車体ブロックと同様に妻構体についても、リブを有する板部材によって構成すれば、同様な効果が得られる。
【００３０】
次に、本発明による車両車体の他の実施例を図３によって説明する。図中、２０は車両車体の幅方向中心線であり、同図は左側のみの断面を示している。床板部材２１は複数の床板２１ａから構成され、その幅方向端部には側梁２２が接合されている。前記床板２１ａには客室床材２７を支持するためのフランジ２６およびリブ２５が一体に形成され、該床板２１ａは軽合金製押出し型材である。側外板２３は複数の外板部材２３ａから構成され、該外板部材２３ａにもリブ２５が一体に形成されている。屋根外板２４は複数の外板部材２４ａから構成され、該外板部材２４ａにもリブ２５が一体に形成されている。
【００３１】
ところで、前記床板２１ａ，外板部材２３ａ，２４ａ同士の接合部Ｗは、それぞれの一方側から行なわれる。該接合部Ｗについて、外板部材２３ａの場合について図４により説明する。該外板部材２３ａの接合端２９は、他の部分よりもその板厚が厚くなっており、その端面には内側へ向けてＶ型の溶接開先が形成されている。すなわち、前記接合端２９は外板部材２３ａのリブ２５を設けた側から溶接接合する構成となっている。なお、前記開先形状は、Ｖ型に限らずＵ型等他の形状としてもよい。
【００３２】
また、側梁２２における接合部Ｗ’および側外板２３と屋根外板２４との接合部Ｗ”は重ね溶接によって接合される。すなわち、側構体，屋根構体および台枠等の各ブロックの接合部に相当する部分については、重ね溶接によって接合する。
【００３３】
前記車両車体は、客室を囲む外板部材２３ａ，２４ａおよび平板２１ａがリブ２５を有しているため、車両が高速でトンネル内を通過する際に生じる圧力変動に対して十分な剛性を確保できる。したがって、前記外板部材２３ａ，２４ａおよび床板２１ａ自体の板厚を薄くして、車両車体全体の軽量化を図ることもできる。
【００３４】
次に、図５によって前記外板部材あるいは床部材の窓開口部あるいは他の開口部の加工方法について説明する。同図において、リブを有した板部材３１は、ベッド３２の上に固定され、切削加工機３３によって、リブの切除および切れ目３４が加工される。なお、リブの切除および切れ目３４は窓開口部あるいは他の開口部の位置および形状に対応させて行なわれる。また、切欠き溝３４は断続して形成され、つなぎ部３５を形成している。このつなぎ部３５は、該板部材３１を他の板部材あるいは骨部材と接合する際あるいは各車体ブロックの接合時に生じる力によって、該板部材３１が変形するのを防止するために必要な幅を有して形成される。
【００３５】
次に、図６ないし図８は前記板部材３１を治具３６上で接合する状況を段階的に示したものである。図６において、各板部材３１は治具３６の部材支持面上で、位置決めし拘束されている。該治具３６の両側には自動溶接機３７が走行するためのレール３８が設けられている。該自動溶接機３７によって前記複数の板部材３１を接合する。次に、図７に示すように前記板部材３１上に骨部材３９を載せて、両者を接合する。そして、図８に示すように前記骨部材３９の接合が完了した時点で、前記窓開口部あるいは他の開口部を開口させる。
【００３６】
以上を総合すると、次の効果がある。
【００３７】
押出し型材同士の溶接を上方から行い、次にこの溶接用の治具内で、押出し型材のリブと骨部材との溶接を上方から行っている。つまり、押出し型材同士の溶接は車両の内面側から行い、次に、この内面側から骨部材の溶接を行っているので、例えば押出し型材同士の溶接を外面から行い、次にこのブロックを反転させて内面に骨部材を溶接する方法に比べて、変形を防止して正確なブロックを製作できると共に、作業が簡単になり、安価に製作できるものである。
【００３８】
また、骨部材はリブに溶接しているので、骨部材の溶接熱による歪が押出し型材の板部分（すなわち、車両の外板）に及ぶことがない。また、リブへの溶接であるので、溶接位置が間欠的になり、この点からも車両の外板への溶接入熱が少なくなる。このため、特に、外観が重要である側構体に用いた場合、歪取り作業を不要にできるものである。
【００３９】
また、全ての押出し型材のリブに交差するように骨部材を溶接しているので、該骨部材を溶接した各車体ブロックを車両の組立てのために搬送するに当って、該各車体ブロックの変形を少くできる。
【００４０】
また、窓などの開口部を設けると、この部分の押出し型材が弱い。しかし、開口部と開口部との間に骨部材を配置して、開口部の部分およびその上下の部分の合計３つの部分の押出し型材を１つの骨部材（側柱）で連結しているので、強くでき、歪の発生を防止できるものである。更に、側柱は前記３つの部分の押出し型材のリブにそれぞれ交差しているので、強固にでき、歪の発生を防止できるものである。
【００４１】
また、溶接前の押出し型材の段階で、不要なリブを削除するので、切削装置を小型にできる。
【００４２】
また、溶接前の押出し型材に対して、開口部に切れ目３４を入れるようにしているので、切れ目３４を入れる切断装置を小型にできる。複数の押出し型材を溶接した後、切れ目３４の不連続部（つなぎ部３５）を切断して開口部を作るようにしているので、この切断器はポータブル等の小型のものを用いることができる。従って、全体の切断装置を小型にできる。
【００４３】
また、開口部はつなぎ部３５でつながっている。このため、押出し型材に大きな開口部が空いていないので、押出し型材の搬送時の型材の変形を防止できるものである。
【００４４】
また、図から明らかなように溶接によって変形しやすい部分に不連続部（つなぎ部３５）を設けているので、溶接時の変形を防止できる。このつなぎ部３５は図から明らかなように溶接線に沿って設けた切れ目３４の長さの中央部に設けるのが良い。
【００４５】
さらに、窓を有する押出し型材は該押出し型材の上端よりも下方に窓の上端を有し、押出し型材の下端よりも上方に窓の下端を設けている。このため、押出し型材を並べて長手方向に沿って連続溶接できる。つまり、窓があっても連続溶接ができる。一般に、溶接は溶接の始端と終端に欠陥が発生しやすいが、連続溶接なので欠陥の発生を抑制できるものである。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、外板部材と骨部材との 接合部が外板部材のリブのフランジ部であるため、接合 部の溶接による変形が側外板の表面に影響を与えること なく、車体表面の歪を最小限にできる。
【００４７】
また、側構体の外板部材のリブに側柱のフ ランジ部端部を接合することにより、前記外板部材の面 外変形を防止して、車体表面の歪を抑えることができ る。
【００４８】
さらに、屋根構体の外板部材及び側構体の 外板部材の歪を抑えて、外表面に歪の少ない車体を提供 することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車体ブロック製作方法の一実施例によって製作された車体の一部分を示す斜視図である。
【図２】図１に示した車体の全体を示す斜視図である。
【図３】本発明による他の実施例の車体の断面図てある。
【図４】図３における外板部材接合部の拡大断面図である。
【図５】板部材の加工状況を示す斜視図である。
【図６】車体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図である。
【図７】車体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図である。
【図８】車体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…治具、２，３，４…外板部材、９…側柱、１１，１１ａ…溶接線、１３…リブ。

Claims (5)

1. 一対の側構体と、屋根構体と、一対の妻構 体と、台枠とを備えた鉄道車両の車体において、
   前記屋根構体は、押出し型材からなる複数の外板部材と 複数の骨部材とから構成されており、前記各外板部材は その長手方向を車体長手方向に沿わせて配置され、前記 各外板部材の車体内面側にフランジ部とウエブとからな るＴ字型断面のリブが車体長手方向に沿って形成されて おり、前記各外板部材はその幅方向に並べられて突合せ 溶接により接合され、
   前記各骨部材は、その長手方向を前記外板部材の長手方 向に対して交差する方向に配置されており、前記各骨部 材は前記各外板部材のリブのフランジ部に溶接によりそ れぞれ接合されていること、
   を特徴とする鉄道車両の車体。
2. 請求項１に記載の鉄道車両の車体におい て、
   前記各骨部材は、一対のフランジ部と該フランジ部をつ なぐウエブとからなるＵ字型断面をなしており、前記各 骨部材はそのフランジ部の幅方向の端部を前記各側外板 のリブのフランジ部に溶接により接合されていること、
   を特徴とする鉄道車両の車体。
3. 請求項１に記載の鉄道車両の車体におい て、
   前記各外板部材は、車体内面側から溶接する溶接開先を 形成していること、
   を特徴とする鉄道車両の車体。
4. 一対の側構体と、屋根構体と、一対の妻構 体と、台枠とを備えた鉄道車両の車体において、
   前記側構体は、押出し型材からなる複数の外板部材と複 数の側柱とから構成さ れており、前記各外板部材はその 長手方向を車体長手方向に沿わせて配置され、前記各外 板部材の車体内面側にフランジ部とウエブとからなるＴ 字型断面のリブが車体長手方向に沿って形成されてお り、前記各外板部材はその幅方向に並べられて突合せ溶 接により接合され、
   前記各側柱は、その長手方向を前記外板部材の長手方向 に対して交差する方向に配置されており、前記各骨部材 は前記各外板部材のリブのフランジ部に溶接によりそれ ぞれ接合されていること、
   を特徴とする鉄道車両の車体。
5. 一対の側構体と、屋根構体と、一対の妻構 体と、台枠とを備えた鉄道車両の車体において、
   前記屋根構体は、押出し型材からなる複数の外板部材と 複数の骨部材とから構成されており、前記各外板部材は その長手方向を車体長手方向に沿わせて配置され、前記 各外板部材の車体内面側にフランジ部とウエブとからな るＴ字型断面のリブが車体長手方向に沿って形成されて おり、前記各外板部材はその幅方向に並べられて突合せ 溶接により接合され、
   前記各骨部材は、その長手方向を前記外板部材の長手方 向に対して交差する方向に配置されており、前記各骨部 材は前記各外板部材のリブのフランジ部に溶接によりそ れぞれ接合されており、
   前記側構体は、押出し型材からなる複数の外板部材と複 数の側柱とから構成されており、前記各外板部材はその 長手方向を車体長手方向に沿わせて配置され、前記各外 板部材の車体内面側にフランジ部とウエブとからなるＴ 字型断面のリブが車体長手方向に沿って形成されてお り、前記各外板部材はその幅方向に並べられて突合せ溶 接により接合され、
   前記各側柱は、その長手方向を前記外板部材の長手方向 に対して交差する方向に配置されており、前記各骨部材 は前記各外板部材のリブのフランジ部に溶接によりそれ ぞれ接合されていること、
   を特徴とする鉄道車両の車体。

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