JP3562795B2 - 二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム - Google Patents
二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は鉄道車両の車体フレームの構造に関するものであり、断面コ形のチャンネル材を使って車体フレームの側梁の強度を向上させ、これによって車体フレームの剛性を補強することができるものであり、いわゆる通勤電車のうち殊に乗降口数が多い車両に適用して有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の通勤電車は１車両について３つ乃至４つの乗降口を備えているのが一般的である。そして断面コ形のチャンネル材からなるステンレス鋼製の側梁１を、所定間隔で配置したチャンネル材からなるステンレス鋼製の横梁３で繋いで車体フレーム１３が構成されており、この車体フレーム１３に固定された、側壁及び屋根などからなる車両構造体１２と一体になって、車両の必要な剛性が確保されている。
なお、図１に示す車両は運転室の前頭構体１１を備えた先頭車両である。
近年は１車両当たりの旅客輸送容量を増大させるために、１車両の長さが長くなり（例えば約２５ｍ）、また、乗客の乗降をスムーズにするために側引き戸（乗降口）１４の間隔を短くする傾向があり、その結果、１車両当たりの側引き戸１４の数が多くなってしまうもの（片側４扉又は５扉のもの）がある。このように、１車両の長さが長く、側引き戸１４の間隔が短く、かつその数が多くなると、側壁及び屋根などからなる車両構造体１２の剛性が低下し、その結果、車両全体の剛性が低下してしまう。
車両の剛性を高めるためには側梁１のサイズを大きくすればよいが、側梁１のサイズを大きくすると台車、床構造、床下機器の配置などの周辺機器との取り合いの都合上、側梁１の断面の高さを高くすることは、現実問題として難しい。他方、側梁１のステンレス製のチャンネル材の板厚を厚くするのも一つの選択であるが、チャンネル材がロールフォーミング製品であり、ロールフォーミングの成形加工上の許容板厚に制約がある（４．５ｍｍ）ので、側梁１の板厚を増大させることで、車両の剛性を確保することはできない。側梁１の板厚を増大させることなしに車体フレーム１３の剛性を増大させるために、種々の補強構造材を車体フレームに別途付加することも考えられるが、その場合は別途の補強部材を対称に車体フレーム１３に付加しなければならず、またその結果、車体フレーム１３の重量が増大し、また、配管、配線に不便を生じ、周辺機器との取り合いなどの不都合を生じることになる。
【０００３】
【解決しようとする課題】
この発明は、特別の補強構造材を車体フレームに付加することなく、比較的簡単な構造変更で側梁の剛性を大きくして、車体フレームの剛性を増強できるように、側梁の構造を工夫することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題解決のために講じた手段】
上記課題を解決するために講じた手段は、チャンネル状の側梁にチャンネル状の横梁の端部を嵌めてスポット溶接またはプラグ溶接して構成された鉄道車両の車体フレームを前提として、次の（イ）（ロ）によって構成されるものである。
（イ）上記側梁の中に、上フランジ側の先端に下方に突出したＬ型凸部を有し、かつ下フランジ側の先端に縦ウェブを有するチャンネル状の補強部材を車体全長に亘って嵌め込み、これを側梁にスポット溶接またはプラグ溶接したこと、
（ロ）上記補強部材の内側に横梁の端部を嵌め込んでスポット溶接またはプラグ溶接したこと。
【０００５】
【作用】
チャンネル状の側梁の中に嵌め込まれるチャンネル状の補強部材は、側梁と同様にして簡単に成形加工される。そしてこれを側梁の全長に亘って中に嵌め込んでスポット溶接する組み付け作業も比較的簡単容易である。したがって、側梁の補強構造は極めて単純であり、その補強作業も簡単容易である。
さらに、上記チャンネル状の補強部材に横材の端部を嵌め込んで溶接する作業は、従来の車体フレームにおける側梁への横梁の接合作業と同様にしてなされる。したがって、補強部材で補強された側梁への横材の接合作業は従来の場合と違いはない。
上記補強部材は長尺部材であり、当該補強部材で側梁のチャンネル材の全長が補強される。したがって、上記補強部材による車体フレームに対する補強効果は車体フレーム全体に対して対称に及ぶから、車体フレームの剛性のバランスが崩れることはなく、また、車体フレームへの配管、その他の機器の組み付けに格別の不都合を生じることはない。
さらに、チャンネル状補強部材の上フランジ側の先端には下方に突出したＬ型凸部を有し、下フランジ側の先端には縦ウェブを有することで、補強部材の上下方向の曲げ、横方向の曲げに対する剛性が一層高まり側梁の補強効果が向上される。
【０００６】
【実施態様１】
実施態様１は、上記チャンネル状の補強部材を、その端部間に隙間を残した状態で側梁のチャンネル材に溶接して固着し、上記端部を継ぎ手板で連結したことである。
【作用】
チャンネル状の補強部材の端部間に隙間を残した状態で、側梁のチャンネル材に嵌め込んで溶接して固着するのであるから、チャンネル状の補強部材の長さの寸法誤差を上記隙間で吸収できる。したがって、個々のチャンネル状の補強部材の制作、側梁への組み付け作業に高い精度を求める必要がなく、それだけ補強部材による側梁の補強作業が簡単、迅速に行える。
そして、上記補強部材の端部は継ぎ手板で連結されるので、補強部材の繋ぎ部においても上記補強効果が確保される。したがって、この繋ぎ部が局部的なウイークポイントになることはない。
【０００７】
【実施態様２】
実施態様２は、上記チャンネル状の補強部材を鉄鋼製としたことである。
【作用】
上記補強部材は側梁の中に嵌め込まれるものであるから、防錆上、外観上は全く問題がなく、ステンレス鋼に比して鉄鋼の方がプレス成形加工上の厚さ制限がゆるいので、その板厚を大きくすることができる。
【０００８】
【実施例】
次いで実施例を図面を参照しつつ説明する。
この実施例は断面形状の高さが２７０ｍｍ、上フランジ１ａの幅が１５０ｍｍ、下フランジ１ｂの幅が８０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍのステンレス鋼製の側梁（チャンネル材）１にこの発明を適用した例である。
この実施例の長尺の補強部材２は厚さ６ｍｍの鋼板をプレス成形でチャンネル状に成形加工したものであり、上フランジ２ａの幅、下フランジの幅はそれぞれ１４４ｍｍ，７４ｍｍであり、下フランジ２ｂの先端に高さ９２ｍｍの縦ウエブ２ｃを設け、また、上フランジ２ａの先端に下方に突出したＬ型凸部２ｄを設けている。上記のように長尺の補強部材２に縦ウエブ２ｃ、Ｌ型凸部２ｄを設けたことで、この補強部材２の上下方向曲げ、横方向曲げに対する剛性が高く、したがって、上下方向、横方向曲げに対する側梁の補強効果が向上する。
また、補強部材２に横梁３の端部を嵌め込んで、補強部材２にスポット溶接する。このとき、横梁３の端部は縦ウエブ２ｃとＬ型凸部２ｄとの間に挿入されて、その上下両面がこれらで支持される。
側梁１のチャンネル材に嵌め込まれた長尺補強部材の端部２ｅ，２ｅ間に２０ｍｍの隙間Ｓが残されており、この端部２ｅ，２ｅに跨がって継ぎ手板４（長さ２００ｍｍ）を当て、これを溶接して両端部２ｅ，２ｅを連結している。
補強部材２の上記縦ウエブ２ｃに取付ブラケット５を当て、これを補強部材２に溶接することで、各種機器を取り付けるための取付ブラケットを側梁２に容易に固着することができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上のとおり、チャンネル状の側梁に、上フランジ側の先端に下方に突出したＬ型凸部を有し、かつ下フランジ側の先端に縦ウェブを有するチャンネル状の補強部材を車体全長に亘って嵌め込み、これをスポット溶接して固着することによって、側梁をその全長にわたって補強することができる。
したがって、車体フレームの強度、剛性のバランスを崩すことなく、また、配管、配線、各種機器の組み付けに支障を生じることなしに、簡単に車体フレームを補強することができる。
それゆえ、全長が極めて長く、乗降口が５つ以上ある通勤電車などの鉄道車両の剛性を、比較的簡単な補強手段により十分に強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は乗降口が多く、全長が長い車両の斜視図である。
【図２】は車体フレームの平面図である。
【図３】は実施例の側梁の断面図である。
【図４】（ａ）は同実施例における補強部材の端部接続部の断面図であり、 （ｂ）は図（ａ）の正面図である。
【図５】（ａ）は上記実施例における取付ブラケットを設けた部分の断面図であり、（ｂ）は図（ａ）の正面図である。
【符号の説明】
１：側梁
１ａ：側梁の上フランジ
１ｂ：側梁の下フランジ
２：長尺補強部材
２ａ：長尺補強部材の上フランジ
２ｂ：長尺補強部材の下フランジ
２ｃ：長尺補強部材の縦ウエブ
２ｄ：長尺補強部材のＬ型凸部
２ｅ：長尺補強部材の端部
３：横梁
４：継ぎ手板
１１：前頭構体
１２：車両構造体
１３：車体フレーム
１４：側引き戸（乗降口）
【産業上の利用分野】
この発明は鉄道車両の車体フレームの構造に関するものであり、断面コ形のチャンネル材を使って車体フレームの側梁の強度を向上させ、これによって車体フレームの剛性を補強することができるものであり、いわゆる通勤電車のうち殊に乗降口数が多い車両に適用して有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の通勤電車は１車両について３つ乃至４つの乗降口を備えているのが一般的である。そして断面コ形のチャンネル材からなるステンレス鋼製の側梁１を、所定間隔で配置したチャンネル材からなるステンレス鋼製の横梁３で繋いで車体フレーム１３が構成されており、この車体フレーム１３に固定された、側壁及び屋根などからなる車両構造体１２と一体になって、車両の必要な剛性が確保されている。
なお、図１に示す車両は運転室の前頭構体１１を備えた先頭車両である。
近年は１車両当たりの旅客輸送容量を増大させるために、１車両の長さが長くなり（例えば約２５ｍ）、また、乗客の乗降をスムーズにするために側引き戸（乗降口）１４の間隔を短くする傾向があり、その結果、１車両当たりの側引き戸１４の数が多くなってしまうもの（片側４扉又は５扉のもの）がある。このように、１車両の長さが長く、側引き戸１４の間隔が短く、かつその数が多くなると、側壁及び屋根などからなる車両構造体１２の剛性が低下し、その結果、車両全体の剛性が低下してしまう。
車両の剛性を高めるためには側梁１のサイズを大きくすればよいが、側梁１のサイズを大きくすると台車、床構造、床下機器の配置などの周辺機器との取り合いの都合上、側梁１の断面の高さを高くすることは、現実問題として難しい。他方、側梁１のステンレス製のチャンネル材の板厚を厚くするのも一つの選択であるが、チャンネル材がロールフォーミング製品であり、ロールフォーミングの成形加工上の許容板厚に制約がある（４．５ｍｍ）ので、側梁１の板厚を増大させることで、車両の剛性を確保することはできない。側梁１の板厚を増大させることなしに車体フレーム１３の剛性を増大させるために、種々の補強構造材を車体フレームに別途付加することも考えられるが、その場合は別途の補強部材を対称に車体フレーム１３に付加しなければならず、またその結果、車体フレーム１３の重量が増大し、また、配管、配線に不便を生じ、周辺機器との取り合いなどの不都合を生じることになる。
【０００３】
【解決しようとする課題】
この発明は、特別の補強構造材を車体フレームに付加することなく、比較的簡単な構造変更で側梁の剛性を大きくして、車体フレームの剛性を増強できるように、側梁の構造を工夫することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題解決のために講じた手段】
上記課題を解決するために講じた手段は、チャンネル状の側梁にチャンネル状の横梁の端部を嵌めてスポット溶接またはプラグ溶接して構成された鉄道車両の車体フレームを前提として、次の（イ）（ロ）によって構成されるものである。
（イ）上記側梁の中に、上フランジ側の先端に下方に突出したＬ型凸部を有し、かつ下フランジ側の先端に縦ウェブを有するチャンネル状の補強部材を車体全長に亘って嵌め込み、これを側梁にスポット溶接またはプラグ溶接したこと、
（ロ）上記補強部材の内側に横梁の端部を嵌め込んでスポット溶接またはプラグ溶接したこと。
【０００５】
【作用】
チャンネル状の側梁の中に嵌め込まれるチャンネル状の補強部材は、側梁と同様にして簡単に成形加工される。そしてこれを側梁の全長に亘って中に嵌め込んでスポット溶接する組み付け作業も比較的簡単容易である。したがって、側梁の補強構造は極めて単純であり、その補強作業も簡単容易である。
さらに、上記チャンネル状の補強部材に横材の端部を嵌め込んで溶接する作業は、従来の車体フレームにおける側梁への横梁の接合作業と同様にしてなされる。したがって、補強部材で補強された側梁への横材の接合作業は従来の場合と違いはない。
上記補強部材は長尺部材であり、当該補強部材で側梁のチャンネル材の全長が補強される。したがって、上記補強部材による車体フレームに対する補強効果は車体フレーム全体に対して対称に及ぶから、車体フレームの剛性のバランスが崩れることはなく、また、車体フレームへの配管、その他の機器の組み付けに格別の不都合を生じることはない。
さらに、チャンネル状補強部材の上フランジ側の先端には下方に突出したＬ型凸部を有し、下フランジ側の先端には縦ウェブを有することで、補強部材の上下方向の曲げ、横方向の曲げに対する剛性が一層高まり側梁の補強効果が向上される。
【０００６】
【実施態様１】
実施態様１は、上記チャンネル状の補強部材を、その端部間に隙間を残した状態で側梁のチャンネル材に溶接して固着し、上記端部を継ぎ手板で連結したことである。
【作用】
チャンネル状の補強部材の端部間に隙間を残した状態で、側梁のチャンネル材に嵌め込んで溶接して固着するのであるから、チャンネル状の補強部材の長さの寸法誤差を上記隙間で吸収できる。したがって、個々のチャンネル状の補強部材の制作、側梁への組み付け作業に高い精度を求める必要がなく、それだけ補強部材による側梁の補強作業が簡単、迅速に行える。
そして、上記補強部材の端部は継ぎ手板で連結されるので、補強部材の繋ぎ部においても上記補強効果が確保される。したがって、この繋ぎ部が局部的なウイークポイントになることはない。
【０００７】
【実施態様２】
実施態様２は、上記チャンネル状の補強部材を鉄鋼製としたことである。
【作用】
上記補強部材は側梁の中に嵌め込まれるものであるから、防錆上、外観上は全く問題がなく、ステンレス鋼に比して鉄鋼の方がプレス成形加工上の厚さ制限がゆるいので、その板厚を大きくすることができる。
【０００８】
【実施例】
次いで実施例を図面を参照しつつ説明する。
この実施例は断面形状の高さが２７０ｍｍ、上フランジ１ａの幅が１５０ｍｍ、下フランジ１ｂの幅が８０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍのステンレス鋼製の側梁（チャンネル材）１にこの発明を適用した例である。
この実施例の長尺の補強部材２は厚さ６ｍｍの鋼板をプレス成形でチャンネル状に成形加工したものであり、上フランジ２ａの幅、下フランジの幅はそれぞれ１４４ｍｍ，７４ｍｍであり、下フランジ２ｂの先端に高さ９２ｍｍの縦ウエブ２ｃを設け、また、上フランジ２ａの先端に下方に突出したＬ型凸部２ｄを設けている。上記のように長尺の補強部材２に縦ウエブ２ｃ、Ｌ型凸部２ｄを設けたことで、この補強部材２の上下方向曲げ、横方向曲げに対する剛性が高く、したがって、上下方向、横方向曲げに対する側梁の補強効果が向上する。
また、補強部材２に横梁３の端部を嵌め込んで、補強部材２にスポット溶接する。このとき、横梁３の端部は縦ウエブ２ｃとＬ型凸部２ｄとの間に挿入されて、その上下両面がこれらで支持される。
側梁１のチャンネル材に嵌め込まれた長尺補強部材の端部２ｅ，２ｅ間に２０ｍｍの隙間Ｓが残されており、この端部２ｅ，２ｅに跨がって継ぎ手板４（長さ２００ｍｍ）を当て、これを溶接して両端部２ｅ，２ｅを連結している。
補強部材２の上記縦ウエブ２ｃに取付ブラケット５を当て、これを補強部材２に溶接することで、各種機器を取り付けるための取付ブラケットを側梁２に容易に固着することができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上のとおり、チャンネル状の側梁に、上フランジ側の先端に下方に突出したＬ型凸部を有し、かつ下フランジ側の先端に縦ウェブを有するチャンネル状の補強部材を車体全長に亘って嵌め込み、これをスポット溶接して固着することによって、側梁をその全長にわたって補強することができる。
したがって、車体フレームの強度、剛性のバランスを崩すことなく、また、配管、配線、各種機器の組み付けに支障を生じることなしに、簡単に車体フレームを補強することができる。
それゆえ、全長が極めて長く、乗降口が５つ以上ある通勤電車などの鉄道車両の剛性を、比較的簡単な補強手段により十分に強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は乗降口が多く、全長が長い車両の斜視図である。
【図２】は車体フレームの平面図である。
【図３】は実施例の側梁の断面図である。
【図４】（ａ）は同実施例における補強部材の端部接続部の断面図であり、 （ｂ）は図（ａ）の正面図である。
【図５】（ａ）は上記実施例における取付ブラケットを設けた部分の断面図であり、（ｂ）は図（ａ）の正面図である。
【符号の説明】
１：側梁
１ａ：側梁の上フランジ
１ｂ：側梁の下フランジ
２：長尺補強部材
２ａ：長尺補強部材の上フランジ
２ｂ：長尺補強部材の下フランジ
２ｃ：長尺補強部材の縦ウエブ
２ｄ：長尺補強部材のＬ型凸部
２ｅ：長尺補強部材の端部
３：横梁
４：継ぎ手板
１１：前頭構体
１２：車両構造体
１３：車体フレーム
１４：側引き戸（乗降口）
Claims (3)
- チャンネル状の側梁にチャンネル状の横梁の端部を嵌めてスポット溶接またはプラグ溶上接して構成された鉄道車両の車体フレームにおいて、
上記側梁の中に、上フランジ側の先端に下方に突出したＬ型凸部を有し、かつ下フランジ側の先端に縦ウェブを有するチャンネル状の補強部材を車体全長に亘って嵌め込み、これを側梁にスポット溶接またはプラグ溶接し、
上記補強部材の内側に横梁の端部を嵌め込んでスポット溶接またはプラグ溶接した二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム。 - 上記補強部材を、その端部間に隙間を残した状態で上記側梁に溶接して固着し、上記端部を継ぎ手板で連結した請求項１の二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム。
- 上記補強部材を鉄鋼製とした請求項１または請求項２の二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000258474A JP3562795B2 (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 二重構造の側梁による鉄道車両の車体フレーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=18746780
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2000
- 2000-08-29 JP JP2000258474A patent/JP3562795B2/ja not_active Expired - Fee Related
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