JP4040648B2 - 鉄道車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、屋根構体や側構体などを接合することにより組み立ててなる鉄道車両構体に関し、特に側構体を構成する窓ブロックと側入口ブロックと接合部の外観を良くした鉄道車両構体に関する。

新幹線車両などの高速鉄道車両ではアルミ製車両が採用され、車体全長に対応した２０ｍもの押出型材を接合して鉄道車両構体が構成されている。一方、在来線を走行する鉄道車両は、メンテナンスの省力化を主目的に無塗装車両が多く使われており、アルミ製構体は傷や汚れの点で劣ることからステンレス製構体の車両が採用されている。その場合、ステンレス製構体は、押出型材ではなく側構体ブロックなどのパーツを接合して組み立てる構造の鉄道車両構体が採用されている。

近年、ステンレス製の外板に芯材を溶接して一体にした構体ブロックによって組み立てる鉄道車両構体が開発され、例えば特開２００２−１０４１８０号公報に開示されている。ここで、図７は、同公報に開示された鉄道車両構体の側面図である。そして、図８は、その鉄道車両構体を構成する構体ブロックを示した図である。
鉄道車両構体は、側構体の上部に屋根構体が接合され、側構体の下部は台枠に接合されて構成されている。そうした鉄道車両構体を構成する同公報に記載された一車両分の側構体１００は、２組の車端窓ブロック１０１と２組の中間窓ブロック１０２、そして各窓ブロック１０１，１０２の間に位置する３組の側入口ブロック１０３を接合して構成されている。

車体前後に配置される車端窓ブロック１０１は、骨部材に幕板部分を含む外板１１０を貼って作成されているものである。その外板１１０は、上部外板１１１と下部外板１１２とに分けられており、全体は骨部材より大きく構成されている。上部外板１１１は、窓開口部１２ｃが形成されて腰帯部材から上部に貼られ、下部外板１１２は腰板部分に貼られている。一方、各中間窓ブロック１０２は、骨部材に幕板部分を含む外板１２０を貼って作成されているものであり、上部外板１２１と下部外板１２２とに分けられ、全体は骨部材よりも大きく構成されている。上部外板１２１には窓開口部１２３が形成され、腰帯部材から上部の幕板部分と吹き寄せ板部分に貼られており、下部外板１１２は腰板部分に貼られている。そして、側入口ブロック１０３は、幕板部分を含む入口枠板１３０が上部枠部材、下部枠部材及び側枠部材で構成され、入口用開口部１３１が形成されている。

こうした２組の車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２、そして３組の側入口ブロック１０３は溶接接合によって接合される。すなわち、図８に示されるように、所定間隔に並べられた車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２との間に側入口ブロック１０３が挟まれるように配置され、それぞれが溶接接合される。このとき各側入口ブロック１０３は、車端窓ブロック１０１の外板１１０外面及び中間窓ブロック１０２の外板１２０外面に枠板１３０を重ねてスポット溶接される。
よって、各ブロック１０１，１０２，１０３を接合して構成される側構体を有する従来の鉄道車両構体は、各ブロックを個々に作成するので長手方向の寸法が小さくなって、外板の取り扱いが容易になるなどの効果を奏する。
特開２００２−１０４１８０号公報（第２−３頁、図１、図２）

しかしながら、前述したような各ブロックを接合して構成される従来の鉄道車両構体は、側入口ブロック１０３が車端窓ブロック１０１や中間窓ブロック１０２に対して車体外側から重ねられ、その部分にスポット溶接が施されて一体に構成されていた。そのため、接合部分には段差が形成され外観が良くなかった。すなわち、車体外側に重ねられる側入口ブロック１０３は、側構体の他の部分をフラットに形成しても入口周りの段差が目立ってしまい見栄えが良くなかった。
また、外板１１０，１２０に重ねた枠板１３０をスポット溶接にて接合しているため、接合部には更にシール材を用いた水密処理が必要であった。しかし、その接合部に設けられたシール材は、経年劣化や、洗車に使用する洗剤との相性が悪いことによる劣化が生じてしまっていた。そのため従来の鉄道車両構体では、側入口ブロック１０３と車端窓ブロック１０１や中間窓ブロック１０２との間に設けられたシール材をある程度の期間毎に交換するメンテナンスの必要があった。

そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、側構体を構成する窓ブロックと側入口ブロックと接合部の外観を良くした鉄道車両構体を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両構体は、窓開口部を備える窓ブロックと入口開口部を備える側入口ブロックとが接合された側構体と、屋根構体、妻構及び台枠とを接合することによりなるものであって、外板に骨部材が一体に形成された前記窓ブロックと、入口枠に外板が貼り付けられた前記側入口ブロックとは、その入口枠を前記窓ブロックの外板に対して車体内側から当てて接合することによって側構体を形成するものであり、前記入口枠が、入口開口部を形成する左右の縦フレーム部と下方の腰板部と上方の幕板部とを有し、その縦フレーム部、腰板部および幕板部には、入口開口部の形状に沿った環状の立ち上がりと、左右両端の直線部分の立ち上がりとが車体内側に起立するように形成されたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄道車両構体は、前記側入口ブロックの入口枠が前記窓ブロックの外板に当てられた重なり部分であって、その入口枠の車体表面と窓ブロックの外板端部とがレーザ溶接にて連続的に溶接されたものであることが好ましい。

よって、本発明の鉄道車両構体によれば、側入口ブロックを構成する入口枠を窓ブロックの外板に対して車体内側から当接させて接合しているため、入口開口部に近接して生じる段差は外観に影響を与えることがなくなって見栄えがよくなる。しかも、側入口ブロックを構成する入口枠に貼り付けられた外板が窓ブロックの外板と同じ高さになって見栄えが良くなる。
また、入口枠を車体内側から当てて接合するので、外観に影響のない車体内側に入口開口部の形状や左右両端の外形に沿って立ち上がりを形成することができ、こうして立体的に構成することにより当該入口枠の剛性を高めることができる。
更に、側入口ブロックの入口枠と窓ブロックの外板との接合部をレーザ溶接によって連続的に溶接することで、当該接合部の水密性を確保することができる。そのため、スポット溶接の場合に必要であったシール材を不要とし、シール材を交換するためのメンテナンスが必要なくなる。

次に、本発明に係る鉄道車両構体の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の鉄道車両構体は、図７及び図８を示して説明した従来例のものと同様に、側構体の上部には屋根構体が、側構体の下部には台枠が接合されたものであり、更に前後には妻構が接合されている。そして、その側構体は、車端や中間の窓ブロックの間に配置された側入口ブロックが接合され一体になるものである。

図１及び図２は、そうした側構体を構成する中間窓ブロックと側入口ブロックとが分離した状態を示した斜視図であって、特に図１には車体外側から見た図を示し、図２には車体内側から見た図を示している。また図３は、中間窓ブロックの両端に側入口ブロックを接合した状態を車内側から示した図である。図１及び図２は、側入口ブロック２０の全体を示し中間窓ブロック１０の半分が示されている。一方、図３は、中間窓ブロック１０の全体を示し、その両側に接合された側入口ブロック２０の半分が示されている。

中間窓ブロック１０は、幕板や腰板を含む外板１１に骨部材を接合して作成されたものである。骨部材は、例えば図３のＡ−Ａ断面を表した図４に示すように、断面がハット形の骨部材１２などが外板１１裏面に縦横に接合されている。具体的には、外板１１に形成された窓開口部１９の左右縦２辺に沿って２本の側柱１２が、そして外板１１の左右両端部に位置する各２本ずつの側柱１２の合計６本が側構体の高さに合わせて形成されている。一方、窓開口部１９の上下横２辺には幕帯部材１３と腰帯部材１４とが形成されている。そして、その窓開口部１９の上下には幕骨１５が縦方向に形成され、縦方向の各骨部材１２，１５の間には横向きに複数の補強骨１６が接合されている。更に外板１１の下端部分には、その底辺に沿って太い長土台部材１７が接合されている。

側入口ブロック２０は、入口枠２１をメインにして構成されている。その入口枠２１は、入口開口部２９を形成するものであって左右の縦フレーム部２２と、入口開口部２９下方の腰板部２３と、上方の幕板部２４とから構成されている。特に幕板部２４は櫛歯状に形成され、縦フレーム部２２から延長した２本の櫛歯板２４ａと、その間に２本の櫛歯板２４ｂとの計４本がある。そして、こうした櫛歯板２４ａ，２４ｂを含む膜板部２４の表面に外板２５が貼り付けられている。櫛歯板２４ａ，２４ｂの間にはそれぞれ断面ハット形の補強骨２６が外板２５内側に接合され、入口開口部２９下の腰板部２３には、その底辺に沿って太い長土台部材２７が設けられている。

側入口ブロック２０を構成する入口枠２１は、縦フレーム部２２の左右両側の辺が起立した立ち上がり２１ａ，２１ｂが形成されている。ここで図５は、図３のＢ−Ｂ断面を示した図である。入口枠２１の縦フレーム部２２は、左右の立ち上がり２１ａ，２１ｂによって断面がコの字形に形成されている。そして、内側の立ち上がり２１ａは、入口開口部２９の形状に沿って環状に形成され、外側の立ち上がり２１ｂは、櫛歯板２４ａ上方の曲線部を除く直線部にまで形成されている。
入口開口部２９の上下には、その立ち上がり２１ａに連結され補強材を形成する補強骨３１，３２が接合され、特に補強骨３２は、櫛歯板２４ａ，２４ｂに沿って延びた櫛歯形状になっている。

ところで、本実施形態の鉄道車両構体では、図１及び図２を見て分かるように、その側構体上部が不図示の屋根構体側にまで延びて湾曲している。従って、中間窓ブロック１０や側入口ブロック２０は、同じように外板１１，２５が上方において湾曲形状を有している。そして、中間窓ブロック１０では、側柱１２や幕骨１５の延長上に外板１１の湾曲形状に沿った継ぎ手部材３５が設けられ、側入口ブロック２０では、補強骨３２の櫛歯板２４ａ，２４ｂに沿った櫛歯部分に、外板２５の湾曲形状に沿った継ぎ手部材３６が設けられている。そして、その曲面部分には長手方向に断面ハット形状の補強材３７，３８が継ぎ手部材３５，３６をそれぞれつなぐように設けられている。

こうして構成された中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０とが接合して鉄道車両構体の側構体を構成する。その際、本実施形態では側入口ブロック２０を中間窓ブロック１０に対して車体内側がら当てて接合する。ここで、図６は中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０との入口上部の接合部を示した外観斜視図である。
側入口ブロック２０は、図５に示すように中間窓ブロック１０の外板１１に対して入口枠２１の特に縦フレーム部２２及びその上下延長線上部分が内側から当てられる。すなわち、縦フレーム部２２の他、側入口ブロック２０の上端まで延びている幕板部２４の櫛歯板２４ａや腰板部２３の端部が当てられる。

そして、こうして車体内側から当てられた側入口ブロック２０の入口枠２１と中間窓ブロック１０の外板１１とが接合される。本実施形態では、特にレーザを使用した溶接が行われ、図５に示すように、入口枠２１の車体表面と中間窓ブロック１０の外板１１端部との段になった隅部Ｐに沿ってレーザによる連続溶接が行われる。従って、車体外側から隅部Ｐに向けてレーザビームが集束して照射され、外板１１と入口枠２１とを加熱溶融しながら外板１１端部に沿って連続的に移動することになる。こうすることにより外板１１と入口枠２１との重なり部分に線状の溶接線が形成される。

よって、本実施形態の鉄道車両構体によれば、側入口ブロック２０を構成する入口枠２１を中間窓ブロック１０の外板１１に対して車体内側から当接させて接合しているため、入口開口部２９に近接して生じる段差は図６に示すように、ほとんど外観に影響を与えることがなくなって見栄えがよくなる。そして図６に示すように、側入口ブロック２０を構成する入口枠２１に貼り付けられた外板２５が中間窓ブロック１０の外板１１と同じ高さになり、この点でも見栄えが良くなる。

また、入口枠２１を車体内側から当てて接合するので、外観に影響のない車体内側に入口開口部２９の形状や左右両端の外形に沿って立ち上がり２１ａ，２１ｂを形成することができ、こうして立体的に構成することにより入口枠２１の剛性を高めることができる。
更に、側入口ブロック２０の入口枠２１と中間窓ブロック１０の外板１１との接合部をレーザ溶接によって連続的に溶接することで、接合部の水密性を確保することができる。そのため、スポット溶接の場合に必要であったシール材を不要とし、シール材を交換するためのメンテナンスが必要なくなる。

以上、本発明に係る鉄道車両構体の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されること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。
前記実施形態では、中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０との接合について説明したが、側入口ブロック２０と接合する車端窓ブロックとの接合についても同様である。

実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の中間窓ブロックと側入口ブロックについて分離した状態を車体外側から示した斜視図である。 実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の中間窓ブロックと側入口ブロックについて分離した状態を車体内側から示した斜視図である。 実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の一部であって、中間窓ブロックの両端に側入口ブロックを接合し状態を車内側から示した図である。 図３のＡ−Ａ断面を示した図である。 図３のＢ−Ｂ断面を示した図である。 中間窓ブロックと側入口ブロックとの入口上部の接合部を示した外観斜視図である。 従来の鉄道車両構体を示した側面図である。 従来の鉄道車両構体を構成する構体ブロックを示した図である。

符号の説明

１０ 中間窓ブロック
１１ 外板
１２ 側柱
１３ 幕帯部材
１４ 腰帯部材
１９ 窓開口部
２０ 側入口ブロック
２１ 入口枠
２２ 縦フレーム部
２３ 腰板部
２４ 幕板部
２５ 外板
２９ 入口開口部
２１ａ，２１ｂ 立ち上がり

Claims (2)

1. 窓開口部を備える窓ブロックと入口開口部を備える側入口ブロックとが接合された側構体と、屋根構体、妻構及び台枠とを接合することによりなる鉄道車両構体において、
   外板に骨部材が一体に形成された前記窓ブロックと、入口枠に外板が貼り付けられた前記側入口ブロックとは、その入口枠を前記窓ブロックの外板に対して車体内側から当てて接合することによって側構体を形成するものであり、
   前記入口枠が、入口開口部を形成する左右の縦フレーム部と下方の腰板部と上方の幕板部とを有し、その縦フレーム部、腰板部および幕板部には、入口開口部の形状に沿った環状の立ち上がりと、左右両端の直線部分の立ち上がりとが車体内側に起立するように形成されたものである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、
   前記側入口ブロックの入口枠が前記窓ブロックの外板に当てられた重なり部分であって、その入口枠の車体表面と窓ブロックの外板端部とがレーザ溶接にて連続的に溶接されたものであることを特徴とする鉄道車両構体。

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