JP3189695B2 - 車両構体 - Google Patents

車両構体

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JP3189695B2 JP23492396A JP23492396A JP3189695B2 JP 3189695 B2 JP3189695 B2 JP 3189695B2 JP 23492396 A JP23492396 A JP 23492396A JP 23492396 A JP23492396 A JP 23492396A JP 3189695 B2 JP3189695 B2 JP 3189695B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、側構体を中空押出
形材で構成した車両構体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、鉄道車両においてはその構成
材料の如何にかかわらず、側構体に存在する窓やドアな
どの開口部の四隅(以下、窓隅と称する)にはその形状
による応力集中が生じ、強度的な弱点となることが知ら
れている。このため、一般的には窓隅を曲線状にするこ
とにより応力集中の低減を図っている。
【0003】中空押出形材を用いて側構体においては、
窓隅に生じる応力集中に対しては母材に比べて強度が低
い溶接部を配設しないようにしている(特開平5−66
5号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、窓
隅に生じる応力の集中は、窓隅の形状により窓隅を構成
する曲線に沿った範囲に生じる応力のみが考慮されてき
た。
【0005】しかし、2枚の面板とリブにより構成され
た中空押出形材を用いた構造では、次のことが判明し
た。中空押出形材特有の問題として、面板に対してリブ
が突起物として作用することにより、面板に応力の集中
が発生する。このため、窓隅のリブと面板が接合する部
分には、その形状による応力の集中とリブによる応力の
集中という二つの応力の集中が発生しており、応力を低
減させるためには、窓隅の形状を曲線化する等の形状変
更のみでは限界がある。
【0006】本発明の目的とするところは、2枚の面板
と、該面板同士を接合するリブから構成された中空形材
を用いて側構体を形成した車両構体の窓隅において、応
力の集中を低減した構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、2枚の面板
と、該面板同士を接合するリブと、から構成された中空
形材を用いて側構体を形成した車両構体において、前記
側構体に設けた開口部の円弧状の角部を構成する前記中
空形材は、前記円弧状の角部において、該円弧状の端面
の近くの前記面板と前記リブとの接合部の前記リブを切
り欠くこと、によって達成できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明における第1の実施
例を、図1から図5によって説明する。図5において、
鉄道車両構体1は、車体長手方向に対して左右の面を形
成する側構体2、車体長手方向に対して両端を閉鎖する
面を形成する妻構体3、屋根を形成する屋根構体4及び
床面を形成する台枠5から構成されている。側構体2に
は窓6やドア7など利便のために開口部8が複数設けら
れている。また、側構体2はその部位により、窓の上部
を構成する幕18、隣接する窓6の間を構成する吹き寄
せ16、窓の下部を構成する腰19の部分より構成され
ている。
【0009】図2において、側構体2は複数の中空押出
形材9a、9bを溶接10a、10bにより接続される
ことにより構成される。中空押出形材9a,9bは車体
の長手方向に長く、その方向を押し出し方向としてい
る。
【0010】ここで、中空押出形材9a、9bを総称し
て中空押出形材9とする。中空押出形材9は2枚の面板
11a、11bと該面板を接続する複数のリブ12aか
ら12jにより構成される。ここで、面板11a、11
bを総称して面板11とし、リブ12aから12jを総
称してリブ12とする。リブ12は面板11に対して傾
斜しており、傾斜方向は交互である。リブ12同士は実
質的に接続している。面板11とリブ12は接合部13
aから13kに至る部分において接合する。開口部、窓
隅の高さ方向の位置は図示のとおりである。上側の窓隅
には接合部13bが存在し、下側の窓隅には接合部13
jが存在する。
【0011】図1は、側構体2に存在する隣接した二つ
の窓6a、6bにはさまれた吹き寄せ16の周辺を示
す。図1において、開口部8の一例として窓6a、6b
を示したが、開口部8の形状は図4に示したように窓6
やドア7などその用途に関係なくほぼ四角形である。こ
の際、四角形の辺にあたる部分は、直線或いはほぼ直線
とみなし得るほどの曲率半径の大きな曲線状をしてい
る。四角形の角にあたる部分において、その曲率半径は
四角形の辺にあたる部分に比べて極めて小さい。側構体
2において、中空押出形材9により構成された開口部8
を形成する四角形の角にあたる四隅の部分の周辺を窓隅
14と呼ぶ。窓隅14aから14dが存在する。また、
窓隅14を構成する曲線を窓隅曲線15と呼び、図中に
は窓隅15aから15dが存在する。また、窓隅を開口
部8の角部の円弧状部ともいう。
【0012】ここで、窓隅14における構造の詳細を説
明するにあたり、窓隅14aを例にとる。図1、図2に
おいて、窓隅14aは、2枚の面板11a、11bと、
リブ12g、12h、及び面板11bとリブ12g、1
2hとの接合部13jにより構成されている。窓隅14
aにおいては、リブ12g、12hは面板11a、11
bと同一の窓隅曲線15aを有している。このことは、
面板11a、11b及びリブ12g、12hが構成する
窓隅14aにおける窓6bの大きさ、位置及び形状が等
しいことを意味する。
【0013】窓隅14aを構成するリブ12g、12h
のうち、窓隅曲線15aに接し、かつ接合部13jに接
する部分の近傍は削除しており、削除した部分を削除部
17aとしている。削除部17aを上から見ると、図示
のように円弧状である。
【0014】窓隅14b、14c、14dにおいても、
窓隅14aと同じく削除部17b、17c、17dを有
する。ここで、削除部17aから17dを総称して削除
部17とする。
【0015】図3において、窓隅14aにおいては、リ
ブ12g、12hのうち窓隅曲線15aに接し、かつ接
合部13jに接する部分の近傍(リブ12g、12h)
のみを削除している(リブを切り欠いて設ける。)。削
除する部分を削除部17aとする。
【0016】かかる構成において、削除部17が無い場
合は窓隅14には形状による応力の集中とリブ12によ
る応力の集中が窓隅14に発生していたが、窓隅14に
削除部17を設ければ、リブ12と面板11が接合部1
3において接合していることによりリブ12が面板11
に対して突起物となり面板11の窓隅14に発生してい
た応力の発生を低減することが可能となる。
【0017】削除部17aはリブ12g、12hにおい
て窓隅14aの形状により生じる応力の集中が及ぶ範囲
とすることが好ましい。その範囲については中空押出形
材9の詳細な構造などにより異なる。このため、範囲は
限定されるものではない。また、形状については面板1
1側から見たとき、円弧状にすることにより削除部17
の切削にともなう応力の集中が緩和され、好ましい。
【0018】この削除部17はすべての開口部8の窓隅
14に設けてもよいが、発生応力の大きい開口部8の窓
隅にのみに設けることができる。例えば、車体の端部側
(車体を支持する台車の近く)の開口部に設け、車体の
長手方向の中央部の開口部8には設けない。
【0019】第2の実施例を図6、図7により説明す
る。開口部8の上部、下部に沿って吹き寄せ16を溶接
(10c、10d)している。つまり、窓隅14に溶接
10c、10dがある。開口部8の周辺は中空押出形材
9c、9d、9e及び9fにより構成される。
【0020】図7に、下部の窓隅14の詳細を示す。円
弧状の削除部17はリブ12d、12c,12bと面板
11a,11bとの接合部13e、13d,13cに設
けている。接合部13cの応力は小さいと考えられる場
合は該部の削除部17は不要である。
【0021】かかる構成において、窓隅14に溶接10
を配した場合、側構体2を製作する際に幕18及び腰1
9を長手方向に連続溶接した後に吹き寄せ16のみを溶
接することが可能となる。このため、図1及び図2に示
したように窓隅14に溶接10がない場合には側構体2
全体を接合した後に開口部8を削除する必要があった
が、開口部を削除する工程が不要となる。
【0022】また、外観の見栄えから開口部8が楕円等
円形に近い形状をしている場合もある。この場合、曲率
半径が大きく変化しないため明確に窓隅が識別できな
い。この際には、開口部8の周辺全体を窓隅14とし、
該窓隅14のそれぞれのリブ12に削除部17を設け
る。
【0023】第3の実施例を図8、図9により説明す
る。この実施例は内側の面板11bの開口部8の大きさ
が、外側の面板11aの開口部8の大きさよりも小さ
い。これは窓部材を外側から取り付けるためである。窓
隅14において、外側の面板11aとの間に接合部13
があるので、窓隅14の範囲内の接合部13のリブ12
は第1の実施例のように切り欠く。
【0024】なお、窓隅14であって、面板11aの投
影範囲内において、面板11bに接触する接合部13が
あったとしても、この位置は面板11bの窓隅14の端
部から離れているので、切り欠きの必要はない。
【0025】逆に、窓隅14において、面板11bに接
合部13があるが、面板11aに接合部13を設けない
ようにすることもできる。この場合、面板11bとの接
合部13の端部は開口部8の端部から離れているので、
切り欠く必要がない。窓隅14を除く位置においては、
リブ12は面板11a、11bに接続している。
【0026】第4の実施例を図10により説明する。図
6、図7の第2の実施例においては、側構体2の中空形
材9c,9d,9e,9fの押し出し方向は車体の長手
方向であったが、図10の実施例では吹き寄せ16の中
空形材16bの押し出し方向は車体の周方向である。中
空形材16bの窓隅14において、中空形材14のリブ
12と面板との接合部13の窓隅14の近くは前記実施
例のように切り欠いている。
【0027】吹き寄せ16に用いる中空押出形材の押出
方向を車体周方向としているので、吹き寄せ16の高さ
方向に生じる曲げ荷重に対して剛性が高くなるという利
点がある。
【0028】第5の実施例を図11、図12、図13に
よって説明する。この構体2は、通称、連続窓構造と呼
ばれる。連続窓構造とは、吹き寄せ16の車外側表面と
腰19及び幕18の車外側表面との間に段差を設けるこ
とにより、吹き寄せ16の車外側表面に窓部材20を設
置するものであり、この窓部材20のための空間が吹き
寄せ16の車外側表面にある構造をいう。これ以前の実
施例の場合は側構体の車外側表面に段差は見られない。
【0029】側構体2の車外側表面において、吹き寄せ
16と腰19、幕18等の車外側表面との間に段差があ
る。この段差に窓部材20を配置し、車外側から鉄道車
両構体1を見た場合、吹き寄せ16の車外側に窓部材2
0が存在することから、あたかも窓部材が連続している
かのように見える。
【0030】側構体2は中空押出形材9cから9mによ
り構成されており、各々は互いに溶接接合されている。
側構体2は、中空押出形材9cから9hを長手方向に接
続した車外側側構体2aと、中空押出形材9jから9m
を長手方向に接続した車内側側構体2bにより構成され
る。
【0031】窓部材20を車外側から見て連続的に配置
する部分においては、車外側側構体2aについて連続す
る窓部材20の寸法に合わせて開口部8を設ける。これ
は構体2aを溶接で構成した後、開口部8を明けること
によって行う。また、車内側側構体2bには、窓6を開
口する。これは構体2bを溶接で構成した後、窓6を開
口させることによって行う。その後、車外側側構体2a
に設けられた開口部8に対して、車内側より車内側側構
体2bを接合する。
【0032】これによれば、吹き寄せの部分のみに内側
の側構体があるのではなくて、複数の開口部8に跨って
内側の側構体2bがあるので、側構体2bの窓隅14は
母材となり、強度上有利な構造となる。
【0033】図13において、車内側の側構体2bの窓
隅において、車外側面板11dにはリブ12との接合部
13を設けず、車内側の面板11cにはリブとの接合部
13を設け、この接合部13に削除部17を設ける。こ
れは車内側の側構体2bにおいては、車内側の面板11
cに比べて車外側の面板11dの方が発生応力が高いた
めである。車外側の側構体2aの開口8の窓隅のリブと
面板との接合部は第1の実施例のように削除部17を設
ける(図示せず。)。但し、側構体2aの窓隅は車端側
であるので、削除部17は必要により設ける。
【0034】第6の実施例を図14により説明する。こ
の実施例は図10を連続窓の方式にしたものでる。吹き
寄せ16cの上下端部は車外側の側構体2aの車内側に
重なっており、重なり部の周辺を溶接している。吹き寄
せ16cの形材の押し出し方向は車体の周方向である。
吹き寄せ16cに窓隅14があり、図10のように接合
部13を切り欠いている。
【0035】第7の実施例を図15、図16により説明
する。窓隅14において、リブ12と面板11との接合
部13は存在しない。接合部13は、窓隅14の形状に
より応力が集中する範囲以外の部分に配置する。
【0036】かかる構成によれば、接合部の13のリブ
12を部分的に削除する工程を省略することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、窓隅において、リブが
突起物として作用することにより面板に生じる応力を低
減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の鉄道車両構体の側構体の要
部の正面図である。
【図2】図1の中央部の縦断面図である。
【図3】図1の3−3断面図である。
【図4】図1の窓隅の斜視図である。
【図5】図1を用いた鉄道車両構体の外観図である。
【図6】本発明の他の実施例の側構体の要部の正面図で
ある。
【図7】図6の7−7縦断面図である。
【図8】本発明の他の実施例の側構体の要部の正面図で
ある。
【図9】図8の9−9断面図である。
【図10】本発明の他の実施例の側構体の要部の正面図
である。
【図11】本発明の他の実施例の側構体の縦断面図で、
右半分を示す。
【図12】図11の実施例の側構体の斜視図である。
【図13】図11の側構体の窓隅の斜視図である。
【図14】本発明の他の実施例の側構体の要部の正面図
である。
【図15】本発明の他の実施例の側構体の要部の正面図
である。
【図16】図15の16−16断面図である。
【符号の説明】
1…鉄道車両構体、2…側構体、3…妻構体、4…屋根
構体、5…台枠、6…窓、7…ドア、8…開口部、9…
中空押出形材、10…溶接、11…面板、12…リブ、
13…接合部、14…窓隅、15…窓隅曲線、16…吹
き寄せ、17…削除部、18…幕、19…腰、20…窓
部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山地 和文 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (56)参考文献 特開 平5−665(JP,A) 特開 平6−1236(JP,A) 特開 平8−58583(JP,A) 特開 平6−227391(JP,A) 特開 平7−304448(JP,A) 特開 平8−207761(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61D 17/00 B61D 17/04 B61D 17/08 B61D 25/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2枚の面板と、該面板同士を接合するリブ
    と、から構成された中空形材を用いて側構体を形成した
    車両構体において、 前記側構体に設けた開口部の円弧状の角部を構成する前
    記中空形材は、前記円弧状の角部において、該円弧状の
    端面の近くの前記面板と前記リブとの接合部の前記リブ
    を切り欠いていること、 を特徴とする車両構体。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記切り欠きは前記車
    両構体の長手方向の両端部側の開口部に設けているこ
    と、を特徴とする車両構体。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記開口部を構成する
    前記2枚の面板の内、一方の面板に設けた前記開口部の
    大きさは他方の面板に設けた前記開口部の大きさよりも
    大きく、 前記円弧状の角部において、前記リブは前記外側の面板
    と接続しており、 前記円弧状の角部であって、前記リブと前記外側の面板
    との接続部において、前記開口部の端部側の前記リブを
    切り欠いていること、 を特徴とする車両構体。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記開口部を構成する
    前記2枚の面板の内、一方の面板に設けた前記開口部の
    大きさは他方の面板に設けた前記開口部の大きさよりも
    大きく、 前記円弧状の角部において、前記リブは前記内側の面板
    と接続しており、 前記円弧状の角部を除く位置において、前記リブと前記
    外側の面板および内側の面板と接続していること、 を特徴とする車両構体。
  5. 【請求項5】請求項1において、前記側構体は、腰、
    幕、および吹き寄せからなり、 前記腰および幕の中空押し出し形材の押し出し方向は車
    体の長手方向であり、 前記吹き寄せの中空押し出し形材の押し出し方向は車体
    の周方向であり、 前記吹き寄せに前記開口部の円弧状の角部があり、該角
    部に前記リブと前記面板とを接続する接続部があり、該
    接続部の前記リブを切り欠いていること、 を特徴とする車両構体。
  6. 【請求項6】2枚の面板と、該面板同士を接合するリブ
    と、から構成された中空形材を用いて側構体を形成した
    車両構体において、 前記側構体は車体の長手方向に連続した外側の側構体
    と、該側構体の内側において車体の長手方向に連続した
    内側の側構体とからなり、 前記外側の側構体は車体の長手方向に連続した開口部を
    有しており、 前記内側の側構体は車体の長手方向に沿って所定間隔で
    窓の開口部を有しており、 前記内側の側構体の周囲は前記外側の側構体の前記開口
    部の周囲に厚さ方向に重なっており、 前記内側の側構体の車外側の面は前記外側の側構体の外
    側の面よりも内側にあり、 前記内側の側構体の前記開口部の角部の円弧状の範囲に
    おいて、前記リブと前記面板との接合部は内側の面板と
    の間にのみあること、 を特徴とする車両構体。
  7. 【請求項7】2枚の面板と、該面板同士を接合するリブ
    と、から構成された中空形材を用いて側構体を形成した
    車両構体において、前記側構体に設けた開口部の円弧状
    の角部を構成する前記中空形材は、前記円弧状の角部に
    おいて、前記面板と前記リブとの接合部を設けていない
    こと、 を特徴とする車両構体。
  8. 【請求項8】2枚の面板と、該面板同士を接合するリブ
    と、から構成された中空形材を用いて側構体を形成する
    車両構体の製作方法において、 車体の長手方向に長い複数の中空形材をならべて溶接
    し、車体の長手方向に長い開口部を設けることによって
    外側の側構体を構成し、 車体の長手方向に長い複数の中空形材をならべて溶接
    し、車体の長手方向に沿って複数の第2の開口部を開け
    ることによって内側の側構体を構成し、 前記外側の側構体と前記内側の側構体とを溶接するこ
    と、 を特徴とする車両構体の製作方法。
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