JP4227921B2 - 鉄道車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体に関する。

従来このような分野の技術として、下記に示す特許文献１，２の公報がある。特許文献１には、複数のハニカムパネルから形成された長尺ブロックを各々溶接することにより製作された側ブロックが記載されている。また、特許文献２には、幕板形材と側形材と腰板形材とで構成される側構体が記載されており、側構体には、その側構体の内面形状に沿って形成された内骨が接合されている。
特開平８−５８５７９号公報 特許第３４９３９１２号公報

このような構体は、複数の外板パネルを接合することによって形成されるものの、外板パネル自体が、骨部を有するものではない。そのため、特許文献２に示されるように、内骨を別途必要とし、構体の組立作業性が良好でなかった。

そこで、本発明は、組立作業性の向上と鉛直方向の剛性の強化とを同時に満足させるようにした鉄道車両構体を提供することを目的とする。

請求項１に係る鉄道車両構体は、複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体において、窓枠パネルの周囲に配置された複数の外板パネルは、鉛直方向に延在する第１の支柱が接合され、窓枠パネルの上方に配置される幕パネルと、鉛直方向に延在する第２の支柱が接合され、窓枠パネルの下方に配置される腰パネルと、鉛直方向に延在する第３の支柱が接合され、幕パネルと腰パネルとの間で窓枠パネルの両側方に配置される一対の吹寄せパネルとを備え、第１の支柱と第２の支柱と第３の支柱とは鉛直方向に連続して一列に配置され、複数の外板パネルは、車両本体の外側に配置される外板と、外板に接合されると共に、車両本体の外側に位置する外側頂部と車両本体の内側に位置する内側頂部とが交互に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、波板の外側頂部と外板とが外側頂部の長手方向に沿って連続的に溶接され、鉛直方向に連続して一列に配置された長尺状の第１、第２及び第３の支柱は、外板に対して直交して配置された第１及び第２の板材と、外板に当接配置された第３の板材と、第１及び第２の板材を介して第３の板材に連結された第４の板材とによって形成され、第１、第２、第３及び第４の板材は、切断加工により形成されると共に、互いに連続溶接によって接合され、第４の板材の縁部に沿ってフランジ部が形成され、フランジ部が波板の内側頂部に溶接されていることを特徴とする。

この鉄道車両構体によれば、窓枠パネルの周囲に幕パネル、吹寄せパネル、及び腰パネルを接合することによって、第１の支柱と第２の支柱と第３の支柱とは鉛直方向に連続して一列に配置されるため、これら第１〜第３の支柱が鉛直方向に延在する縦骨としての役割を果たし、エアコンディショナーやパンタグラフ等から受ける鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。

また、幕パネルには、窓枠パネルの上方において鉛直方向に延在する第４の支柱が接合され、腰パネルには、窓枠パネルの下方において鉛直方向に延在する第５の支柱が接合されており、第４の支柱と第５の支柱とは鉛直方向において直線的に配列されていると良い。この構成を採用することにより、幕パネルの第４の支柱と腰パネルの第５の支柱とが鉛直方向において直線的に配列されるため、これら第４及び第５の支柱が、鉛直下向きの荷重に対する補強的な縦骨としての役割を果たす。

さらには、幕パネルは、下辺端部において略水平方向に延在して、窓枠パネルの上辺端部及び吹寄せパネルの上辺端部に接合される第１の横梁部材を有し、腰パネルは、上辺端部において略水平方向に延在して、窓枠パネルの下辺端部及び吹寄せパネルの下辺端部に接合される第２の横梁部材を有すると好適である。この構成を採用することにより、第１及び第２の横梁部材は、水平方向に延在する横骨としての役割を果たす。したがって、水平方向にかかる荷重に対して強い構造となる。さらには、鉛直方向に延在する縦骨としての第１〜第３の支柱と、水平方向に延在する横骨としての第１及び第２の横梁部材は、互いに直交するように延在することになるため、鉄道車両構体の剛性が一層強化される。

請求項４に係る鉄道車両構体は、複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体において、窓枠パネルの周囲に配置された複数の外板パネルは、鉛直方向に延在する第１の支柱を有しており、窓枠パネルの両側方に配置される一対の吹寄せパネルと、一対の吹寄せパネルの間で窓枠パネルの上方に配置される幕パネルと、一対の吹寄せパネルの間で窓枠パネルの下方に配置される腰パネルとを備え、複数の外板パネルは、車両本体の外側に配置される外板と、外板に接合されると共に、車両本体の外側に位置する外側頂部と車両本体の内側に位置する内側頂部とが交互に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、波板の外側頂部と外板とが外側頂部の長手方向に沿って連続的に溶接され、長尺状の第１の支柱は、外板に対して直交して配置された第１及び第２の板材と、外板に当接配置された第３の板材と、第１及び第２の板材を介して第３の板材に連結された第４の板材とによって形成され、第１、第２、第３及び第４の板材は、切断加工により形成されると共に、互いに連続溶接によって接合され、第４の板材の縁部に沿ってフランジ部が形成され、フランジ部が波板の内側頂部に溶接されていることを特徴とする。

この鉄道車両構体によれば、窓枠パネルの周囲に幕パネル、吹寄せパネル、及び腰パネルを接合することによって、吹寄せパネルの第１の支柱は鉛直方向に配置されるため、第１の支柱が鉛直方向に延在する縦骨としての役割を果たし、エアコンディショナーやパンタグラフ等から受ける鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。

また、この鉄道車両構体において、幕パネルは、窓枠パネルの上方において鉛直方向に延在するように接合される第２の支柱を有し、腰パネルは、窓枠パネルの下方において鉛直方向に延在するように接合される第３の支柱を有し、第２の支柱と第３の支柱とは鉛直方向において直線的に配列されていると良い。この構成を採用することにより、幕パネルの第２の支柱と腰パネルの第３の支柱とが鉛直方向において直線的に配列されるため、これら第２と第３の支柱とが、鉛直下向きの荷重に対する補強的な縦骨としての役割を果たす。

さらには、幕パネルは、下辺端部において略水平方向に延在して、窓枠パネルの上辺端部に接合される第１の横梁部材を有し、腰パネルは、上辺端部において略水平方向に延在して、窓枠パネルの下辺端部に接合される第２の横梁部材を有すると好適である。この構成を採用することにより、第１及び第２の横梁部材は、水平方向に延在する横骨としての役割を果たす。したがって、水平方向にかかる荷重に対して強い構造となる。さらには、鉛直方向に延在する縦骨としての第１の支柱と、水平方向に延在する横骨としての第１及び第２の横梁部材は、互いに直交するように延在することになるため、鉄道車両構体の剛性が一層強化される。

また、請求項１及び請求項４に係る鉄道車両構体において、複数の外板パネルは、車両本体の外側に配置される外板と、その外板に接合されると共に、車両本体の外側に位置する外側頂部と車両本体の内側に位置する内側頂部とが交互に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、波板の外側頂部と外板とが外側頂部の長手方向に沿って連続的に溶接されている。このような構成を採用することにより、外板と波板とを確実に溶接することができ、外板パネルの剛性が強化される。

本発明によれば、鉄道車両構体は、組立作業性の向上と鉛直方向の剛性の強化とを同時に満足することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る鉄道車両構体の好適な実施形態について詳細に説明する。

[ 第１の実施形態 ]
[ 鉄道車両における構体の構成について ]
図１に示すように、鉄道車両構体１は、屋根構体３と側構体４と台枠６と妻構体７とが互いに接合されて構成されている。台枠６は車両本体２の床部を構成するものであり、台枠６の側部には側構体４が接合されている。屋根構体３には、車室内の冷暖房を行うためのエアコンディショナー８やパンタグラフが据え付けられている。側構体４は、ドアパネル９，９間及び前後端に配置される五個の側構体ブロック１１を有している。

[ 側構体ブロックの構成について ]
図２に示すように、側構体ブロック１１は、幕パネル１２と、窓枠パネル１３と、一対の吹寄せパネル１４と、腰パネル１６とが互いに接合されて構成される。窓枠パネル１３は、側構体ブロック１１の中央部に配置される。幕パネル１２は、ドアパネル９，９間の長さを有し、窓枠パネル１３の上方に配置され、下辺端部が窓枠パネル１３の上辺端部に接合される。腰パネル１６は、ドアパネル９，９間の長さを有し、窓枠パネル１３の下方に配置されて、上辺端部が窓枠パネル１３の下辺端部に接合される。各吹寄せパネル１４，１４は、窓枠パネル１３と略同じ高さを有し、幕パネル１２と腰パネル１６との間で窓枠パネル１３の両側方に配置されて、上辺端部が幕パネル１２の下辺端部に接合され、下辺端部が腰パネル１６の上辺端部に接合される。

[ 幕パネルについて ]
図２〜図４に示すように、外板パネルとしての幕パネル１２は、車両本体２の外側に配置される外板１７と、四枚の波板１８と、両側に位置し且つ鉛直方向に延在する第１の支柱１９Ａ，１９Ｃと、中央に位置し且つ鉛直方向に延在する第４の支柱１９Ｂと、上端で水平に延在する補強部材２１と、下端で水平に延在する第１の横梁部材２２とから構成される。

外板１７の上辺端部には、屋根構体３に接合するために、クランク状に折り曲げられた連結部１７ａが形成されている。各波板１８は、波板１８自体に剛性を持たせるため、車両本体２の外側に位置する外側頂部２３と車両本体２の内側に位置する内側頂部２４とを交互に並設させて断面が波形に形成されている。幕パネル１２の上辺端部に位置する補強部材２１は、外板１７の上辺端部と、内側頂部２４及び外側頂部２３の並設方向における最上端側の内側頂部２４とを接合するために、断面クランク状で長尺状に形成されている。

また、幕パネル１２の下辺端部に位置する第１の横梁部材２２は、断面カップ状に形成された長尺状の横梁部材本体部２２ａと、その横梁部材本体部２２ａの縁部２２ｂ，２２ｃのそれぞれに沿って長手方向に形成されたフランジ部２２ｄ，２２ｅとで形成されている。この横梁部材本体部２２ａは、外板１７に接合するために断面コ字状に形成され、波板１８側のフランジ部２２ｄは、波板１８の内側頂部２４及び外側頂部２３の並設方向における最下端側の内側頂部２４に対して接合するために設けられている。また、フランジ部２２ｅは、窓枠パネル１３や吹寄せパネル１４，１４に接合するために設けられている。

外板１７、波板１８、補強部材２１、及び第１の横梁部材２２を接合する際は、波板１８、補強部材２１、及び第１の横梁部材２２を矢印の方向に移動させ、外板１７上に波板１８、補強部材２１及び第１の横梁部材２２を載置させる。そして、幕パネル１２が側構体ブロック１１として車両本体２に取り付けられたときには、波板１８の外側頂部２３と補強部材２１と第１の横梁部材２２とは水平方向に延在することになる。

図５に示すように、隣接する波板１８Ａ，１８Ｂを連結させる各支柱１９Ａ〜１９Ｃは、波板１８Ａ，１８Ｂの外側頂部２３の延在方向に対して直交する方向に延在するように、外板１７に配置される。支柱１９は、断面カップ状に形成された支柱本体部１９ａと、その支柱本体部１９ａの縁部１９ｂ，１９ｃそれぞれに沿って長手方向に形成されたフランジ部１９ｄ，１９ｅとで形成される。断面コの字状の支柱本体部１９ａは外板１７に接合するために設けられ、フランジ部１９ｄ，１９ｅは、隣接する波板１８Ａ，１８Ｂに接合するために設けられている。

外板１７、波板１８Ａ、１８Ｂ及び支柱１９を接合する際は、波板１８Ａ，１８Ｂ及び支柱１９を矢印の方向に移動させ、外板１７上に波板１８Ａ，１８Ｂ及び支柱１９を載置させる。幕パネル１２が側構体ブロック１１として車両本体２に取り付けられたときには、各支柱１９Ａ〜１９Ｃは鉛直方向に延在することになる。また、波板１８Ａ，１８Ｂの外側頂部２３の端部には面取り部２３ａが形成され、内側頂部２４の端部にも、同様の面取り部２４ａが形成されている。これにより、波板１８Ａ，１８Ｂの端部を、フランジ部１９ｄ，１９ｅと外板１７との間に差し込みやすくなり、組立作業性が良好となる。

図６に示すように、外板１７上に波板１８を載置し、溶接装置２６を用いて、波板１８の外側頂部２３と外板１７とを外側頂部２３の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ１は、外側頂部２３と外板１７とが溶接されて形成された溶接ビードである。このように外板１７と波板１８とが連続溶接により確実に接合されることにより、幕パネル１２の剛性が強化され、外側頂部２３の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

連続溶接を可能にするものとしては、摩擦撹拌溶接（FSW）、レーザ溶接、ハイブリッドレーザ溶接、タンデムＭＩＧ溶接等が例示される。これらの溶接方法によれば、溶接される金属母材に生ずる歪み量は少ないため、外板１７と波板１８とは殆ど歪まない。したがって、幕パネル１２を寸法精度良く形成することができ、成形性が良くなる。また、溶接時に、外板１７と波板１８とによって形成される中空部６１を積極的に有効活用することができる。例えば、溶接時に中空部６１内に空気や不活性ガス等の冷却媒体を流動させたり、中空部６１内に冷却管を配置させたりすると、溶接品質や溶接効率を高めることができる。以下に説明する溶接も同様である。

次に図７及び図８に示すように、支柱１９が波板１８Ａの外側頂部２３の延在方向に対して直交する方向に延在するように、支柱１９は外板１７上に載置される。このとき、フランジ部１９ｅが波板１８Ａの内側頂部２４の長手方向における端部に接触するように、支柱１９を外板１７上に載置する。そして、溶接装置２６を用い、支柱本体部１９ａと外板１７とを支柱１９の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ８は、支柱本体部１９ａと外板１７とが溶接されて形成された溶接ビードである。さらに、支柱１９のフランジ部１９ｅと波板１８Ａの内側頂部２４の長手方向における端部とを溶接する。符号Ｗ９は、フランジ部１９ｅと波板１８Ａの内側頂部２４の端部とが溶接されて形成された溶接ビードである。

さらに、波板１８Ｂの端部をフランジ部１９ｄと外板１７の間に差し込み、支柱１９のフランジ部１９ｄと波板１８Ｂの内側頂部２４の長手方向における端部とを溶接する。符号Ｗ１１は、フランジ部１９ｄと波板１８Ｂの内側頂部２４の端部が溶接されて形成された溶接ビードである。

このようにして、一枚の外板１７を共有して四枚の波板１８と三本の支柱１９Ａ〜１９Ｃとを外板１７に溶接する際に、隣接した各波板１８，１８間に各支柱１９Ａ〜１９Ｃそれぞれを配置させて、波板１８同士を各支柱１９Ａ〜１９Ｃに溶接して連結させていく。このように、幕パネル１２に支柱１９Ａ〜１９Ｃが設けられることにより、エアコンディショナー８やパンタグラフなどから受ける鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。

さらに、図６に戻り、補強部材２１を外板１７の上辺端部に載置し、補強部材２１と外板１７の上辺端部とを補強部材２１の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ２は、補強部材２１と外板１７とが溶接されて形成された溶接ビードである。また、補強部材２１と、内側頂部２４及び外側頂部２３の並設方向における最上端側の内側頂部２４とを溶接する。この場合、補強部材２１と内側頂部２４との重なり部分を溶接してもよく、補強部材２１と内側頂部２４との境界を溶接するようにしてもよい。符号Ｗ３は、補強部材２１の上方から補強部材２１と内側頂部２４との重なり部分を溶接して形成された溶接ビードであり、符号Ｗ４は、補強部材２１と内側頂部２４との境界を溶接して形成された溶接ビードである。このように外板１７に補強部材２１が溶接されることにより、幕パネル１２の剛性が強化され、補強部材２１の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

次いで、第１の横梁部材２２を外板１７の下辺端部に沿うように載置し、溶接装置２６を用いて、横梁部材本体部２２ａと外板１７とを第１の横梁部材２２の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ５は、横梁部材本体部２２ａと外板１７とが溶接されて形成された溶接ビードである。さらに、第１の横梁部材２２のフランジ部２２ｄと、内側頂部２４及び外側頂部２３の並設方向における最下端側の内側頂部２４とを内側頂部２４の長手方向に沿って連続的に溶接する。この場合も、フランジ部２２ｄの上からフランジ部２２ｄと内側頂部２４との重なり部分を溶接してもよく、フランジ部２２ｄと内側頂部２４との境界を溶接するようにしてもよい。符号Ｗ６は、フランジ部２２ｄの上からフランジ部２２ｄと内側頂部２４との重なり部分を溶接して形成された溶接ビードであり、符号Ｗ７は、フランジ部２２ｄと内側頂部２４との境界を溶接して形成された溶接ビードである。このように外板１７に第１の横梁部材２２が溶接されることにより、幕パネル１２の剛性がさらに強化され、第１の横梁部材２２の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

以上のように、波板１８の外側頂部２３と外板１７との間は、連続溶接のために隙間がなく接合され、外板１７と波板１８とによって形成された中空部６１間で、気体や液体が移動することがないように遮断される。そのため、鉄道車両のトンネル進入時に受ける衝撃を緩和する気密性、車両本体２内への水の進入を抑える水密性を有する。このことは、補強部材２１と波板１８と外板１７とによって形成される中空部６２及び第１の横梁部材２２と波板１８と外板１７とによって形成される中空部６３も同様である。

また、波板１８は車両本体２の内側に向けて開放された凹部２５を有している。そのため、いわゆるダブルスキンパネル構造の外板パネルと比較して内板が不要である。したがって、幕パネル１２は、部品点数が少なくて済み、近年要請されている車両の軽量化が可能となる。さらに、波板１８の開放側から連続溶接することができるので、溶接位置を確認しながら連続溶接することができる。

[ 吹寄せパネルについて ]
図２及び図９に示すように、外板パネルとしての吹寄せパネル１４は、車両本体２の外側に配置される外板２８と、波板２９と、垂直方向に延在する第３の支柱３１とから構成される。

図１０に示すように、波板２９は、幕パネル１２の波板１８と同様に、波板２９自体の剛性を高めるため、車両本体２の外側に位置する外側頂部３２と車両本体２の内側に位置する内側頂部３３とを交互に並設させて断面が波形に形成されている。

また、第３の支柱３１は、断面カップ状に形成された長尺状の支柱本体部３１ａと、その支柱本体部３１ａの縁部３１ｂ，３１ｃのそれぞれに沿って長手方向に形成されたフランジ部３１ｄ，３１ｅとで形成されている。この第３の支柱３１は、吹寄せパネル１４における窓枠パネル１３側の端部に沿って接合される。すなわち、支柱本体部３１ａは外板２８に接合するために断面コ字状に形成され、波板２９側のフランジ部３１ｄは、波板２９の内側頂部３３及び外側頂部３２の並設方向において最も窓枠パネル１３に近接する内側頂部３３に接合するために設けられている。また、フランジ部３１ｅは、窓枠パネル１３に接合するために設けられている。

図１１に示すように、外板２８上に波板２９を載置し、溶接装置２６を用いて、波板２９の外側頂部３２と外板２８とを外側頂部３２の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ１２は、外側頂部３２と外板２８とが溶接されて形成された溶接ビードである。このように外板２８と波板２９とが連続溶接により接合されることにより、吹寄せパネル１４の剛性が強化され、外側頂部３２の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

さらに、第３の支柱３１を外板２８の窓枠パネル１３側の端部に沿うように載置し、溶接装置２６を用いて、支柱本体部３１ａと外板２８とを第３の支柱３１の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ１３は、支柱本体部３１ａと外板２８とが溶接されて形成された溶接ビードである。次いで、第３の支柱３１のフランジ部３１ｄと、内側頂部３３及び外側頂部３２の並設方向において最も窓枠パネル１３に近接する内側頂部３３とを内側頂部３３の長手方向に沿って連続的に溶接する。この場合も、フランジ部３１ｄと内側頂部３３との重なり部分を溶接してもよく、フランジ部３１ｄと内側頂部３３との境界を溶接するようにしてもよい。符号Ｗ１４は、フランジ部３１ｄの上方からフランジ部３１ｄと内側頂部３３との重なり部分を溶接して形成された溶接ビードであり、符号Ｗ１６は、フランジ部３１ｄと内側頂部３３との境界を溶接して形成された溶接ビードである。このように外板２８に第３の支柱３１が溶接されることにより、吹寄せパネル１４の剛性がさらに強化され、第３の支柱３１の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

ここで、幕パネル１２と同様に、吹寄せパネル１４においても、波板２９の外側頂部３２と外板２８との間は、連続溶接のために隙間がなく接合され、外板２８と波板２９とによって形成された中空部６６間で、気体や液体が移動することがないように遮断されている。そのため、鉄道車両のトンネル進入時に受ける衝撃を緩和する気密性、車両本体２内への水の進入を抑える水密性を有する。このことは、第３の支柱３１と波板２９と外板２８とによって形成される中空部６７も同様である。さらに、第３の支柱３１は、側構体ブロック１１において鉛直方向に延在することになるため、吹寄せパネル１４は、鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。

また、波板２９は車両本体２の内側に向けて開放された凹部３４を有している。そのため、いわゆるダブルスキンパネル構造の外板パネルと比較して内板が不要であり、軽量化が可能となっている。

[ 腰パネルについて ]
図２及び図１２に示すように、外板パネルとしての腰パネル１６は、車両本体２の外側に配置される外板３６と、四枚の波板３７と、両側に位置し且つ鉛直方向に延在する第２の支柱３８Ａ，３８Ｃと、中央に位置し且つ鉛直方向に延在する第５の支柱３８Ｂと、上端で水平に延在する第２の横梁部材３９と、下端で水平に延在する下方側の接合部材４１とから構成される。

図１３に示すように、各波板３７は、波板３７自体に剛性を持たせるために、車両本体２の外側に位置する外側頂部４２と車両本体２の内側に位置する内側頂部４３とを交互に並設させて断面が波形に形成されている。

また、腰パネル１６の上辺端部に位置する第２の横梁部材３９は、断面カップ状に形成された長尺状の横梁部材本体部３９ａと、その横梁部材本体部３９ａの縁部３９ｂ，３９ｃのそれぞれに沿って長手方向に形成されたフランジ部３９ｄ，３９ｅとで形成されている。この横梁部材本体部３９ａは外板３６に接合するために断面コの字状に形成され、波板３７側のフランジ部３９ｅは、波板３７の外側頂部４２と内側頂部４３の並設方向における最上端側の内側頂部４３に接合するために設けられている。また、フランジ部３９ｄは、窓枠パネル１３や吹寄せパネル１４，１４に接合するために設けられている。さらに、腰パネル１６の下辺端部に位置する接合部材４１は、腰パネル１６を台枠６に接合するために、断面クランク状で長尺状に形成されている。

腰パネル１６の各支柱３８Ａ〜３８Ｃ（図１２参照）は、図５に示す幕パネル１２の支柱１９と同様の形状であり、支柱本体部とその支柱本体部の縁部に沿って長手方向に形成された一対のフランジ部とで形成されている。腰パネル１６の各フランジ部は、図５と同様に、隣接する波板３７に接合するために設けられている。外板３６、波板３７、及び支柱３８Ａ〜３８Ｃを接合し、腰パネル１６を側構体ブロック１１の一部として車両本体２に取り付けたときには、各支柱３８Ａ〜３８Ｃは鉛直方向に延在する。また、図５に示す波板１８と同様に、各波板３７の外側頂部４２の端部及び内側頂部４３の端部には、面取り部が形成されている。これにより、波板３７の端部を支柱３８Ａ〜３８Ｃのフランジ部と外板３６の間へ差し込みやすくしている。

図１４に示すように、外板３６に波板３７を載置し、溶接装置２６を用いて、波板３７の外側頂部４２と外板３６とを外側頂部４２の長手方向に沿って連続的に溶接する。符号Ｗ１７は、外側頂部４２と外板３６とが溶接されて形成された溶接ビードである。このように外板３６と波板３７とが連続溶接により接合されることにより、腰パネル１６の剛性が強化され、外側頂部４２の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

さらに、図７に示す幕パネル１２における支柱１９と波板１８との溶接と同様に、腰パネル１６の各支柱３８Ａ〜３８Ｃを外板３６及び波板３７へ溶接する。すなわち、先ず、第２の支柱３８Ｃが波板３７の外側頂部４２の延在方向に対して直交する方向に延在するように、第２の支柱３８Ｃは外板３６上に載置される。このとき、第２の支柱３８Ｃのフランジ部が波板３７の内側頂部４３の長手方向における端部に接触するように載置する。そして、溶接装置２６を用いて、第２の支柱３８Ｃの支柱本体部と外板３６とを第２の支柱３８Ｃの長手方向に沿って連続的に溶接する。さらに、第２の支柱３８Ｃのフランジ部と波板３７の内側頂部４３の長手方向における端部とを溶接していく。同様に第２の支柱３８Ａ及び第５の支柱３８Ｂも、隣接する波板３７，３７同士を連結するように外板３６に連続的に溶接していく。

このようにして、一枚の外板３６を共有して四枚の波板３７を外板３６に溶接する際に、隣接した波板３７間に支柱３８Ａ〜３８Ｃを配置させて、波板３７同士を支柱３８に溶接して連結する。ここで、支柱３８Ａ〜３８Ｃが側構体ブロック１１において鉛直方向に設けられることにより、腰パネル１６は、鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。

次いで、第２の横梁部材３９を外板３６の上辺端部に載置し、横梁部材本体部３９ａと外板３６の上辺端部とを第２の横梁部材３９の長手方向に沿って連続的に接合する。符号Ｗ１８は、横梁部材本体部３９ａと外板３６とを溶接して形成された溶接ビードである。また、第２の横梁部材３９のフランジ部３９ｅと、内側頂部４３及び外側頂部４２の並設方向における最上端側の内側頂部４３とを溶接する。この場合、フランジ部３９ｅと内側頂部４３との重なり部分を溶接してもよく、フランジ部３９ｅと内側頂部４３との境界を溶接するようにしてもよい。符号Ｗ１９は、フランジ部３９ｅの上方からフランジ部３９ｅと内側頂部４３とを溶接して形成された溶接ビードであり、符号Ｗ２１は、フランジ部３９ｅと内側頂部４３との境界を溶接して形成された溶接ビードである。このように外板３６と第２の横梁部材３９とが連続溶接により接合されることにより、腰パネル１６の剛性が強化され、第２の横梁部材３９の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

また、接合部材４１を外板３６の下辺端部に載置し、接合部材４１と外板３６の下辺端部とを接合部材４１の長手方向に沿って連続的に接合する。符号Ｗ２２は、接合部材４１と外板３６とを溶接して形成された溶接ビードである。さらに、接合部材４１と、内側頂部４３及び外側頂部４２の並設方向における最下端側の内側頂部４３とを溶接する。この場合、接合部材４１と内側頂部４３との重なり部分を溶接してもよく、接合部材４１と内側頂部４３との境界を溶接するようにしてもよい。符号Ｗ２３は、接合部材４１の上方から接合部材４１と内側頂部４３とを溶接して形成された溶接ビードであり、符号Ｗ２４は、接合部材４１と内側頂部４３との境界を溶接して形成された溶接ビードである。このように外板３６と接合部材４１とが連続溶接により接合されることにより、腰パネル１６の剛性が強化され、接合部材４１の長手方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

ここで、幕パネル１２と同様に、腰パネル１６においても、外板３６と波板３７とによって形成された中空部６８や、接合部材３９と外板３６と波板３７とによって形成された中空部６９、接合部材４１と外板３６と波板３７とによって形成された中空部７１間で気体や液体が移動することがないように遮断され、鉄道車両のトンネル進入時に受ける衝撃を緩和する気密性、車両本体２内への水の進入を抑える水密性を有する。

図１５に示すように、腰パネル１６を車両本体２に接合する際には、腰パネル１６における接合部材４１の連結部４１ａに台枠６を嵌め合わせ、接合部材４１と台枠６とを接合部材４１の長手方向に沿って車両本体２の内側から連続的に溶接する。符号Ｗ２６は、接合部材４１と台枠６とを溶接して形成された溶接ビードである。また、外板３６の下辺端部と接合部材４１と台枠６とを、接合部材４１の長手方向に沿って、車両本体２の外側から連続的に溶接する。符号Ｗ２７は、外板３６の下辺端部と接合部材４１と台枠６と溶接して形成された溶接ビードである。さらに、接合部材４１の下辺端部と台枠６との境界に沿って連続的に溶接してもよい。符号Ｗ２８は、接合部材４１の下辺端部と台枠６との境界に沿って溶接して形成された溶接ビードである。

さらに、吹寄せパネル１４の波板２９の端部を、第２の横梁部材３９のフランジ部３９ｄに差し込むように、腰パネル１６の外板３６に対し、上方から吹寄せパネル１４の外板２８を突き合わせる。次いで、外板２８と外板３６との突き合わせ部分及び第２の横梁部材３９の横梁部材本体部３９ａを、第２の横梁部材３９の長手方向に沿って、車両本体２の外側から溶接装置２６により連続的に溶接する。符号Ｗ２９は、外板２８と外板３６との突き合わせ部分及び第２の横梁部材３９の横梁部材本体部３９ａを溶接して形成された溶接ビードである。さらに、第２の横梁部材３９のフランジ部３９ｄと、吹寄せパネル１４の波板２９における内側頂部３３の長手方向における端部とを連続的に溶接する。符号Ｗ３１は、第２の横梁部材３９のフランジ部３９ｄと、吹寄せパネル１４の内側頂部３３とを溶接して形成された溶接ビードである。

ここにおいて、波板３７は、車両本体２の内側に向けて開放された凹部４４を有するので、いわゆるダブルスキンパネル構造の外板パネルと比較して内板が不要であり、軽量化が可能となる。また、凹部４４に沿って、電気配線４６が収容される。これにより、波板３７の凹部４４を利用してスペース効率よく電気配線を収容することができる。

[ 外板パネルの接合について ]
図１６に示すように、窓枠パネル１３は、腰パネル１６の第２の横梁部材３９に突き合わせて第２の横梁部材３９に連続的に溶接される。さらに、窓枠パネル１３は、各吹寄せパネル１４，１４の第３の支柱３１に突き合わせて第３の支柱３１に連続的に溶接されると共に、窓枠パネル１３は、幕パネル１２の第１の横梁部材２２に突き合わせて第１の横梁部材２２に連続的に溶接される。一方、吹寄せパネル１４は、幕パネル１２の第１の横梁部材２２に突き合わせて第１の横梁部材２２に連続的に溶接されると共に、腰パネル１６の第２の横梁部材３９に突き合わせて第２の横梁部材３９に連続的に溶接される。以上のように、各外板パネル１２，１４，１６と窓枠パネル１３とを溶接して接合することにより、側構体ブロック１１を形成することができる。

なお、窓枠パネル１３の各コーナ部において、Ｌ字状の各補強金具４８は、幕パネル１２の第１の横梁部材２２と吹寄せパネル１４の第３の支柱３１とに重ね合わせられて溶接されると共に、吹寄せパネル１４の第３の支柱３１と腰パネル１６の第２の横梁部材３９とに重ね合わせられて溶接され、側構体ブロック１１の剛性をさらに強化している。

ここで、図１７に示すように、各外板パネル１２，１４，１６及び窓枠パネル１３が接合されて形成された側構体ブロック１１において、幕パネル１２の第１の支柱１９Ａと、車両本体２の前方側の吹寄せパネル１４における第３の支柱３１と、腰パネル１６の第２の支柱３８Ａとは、窓枠パネル１３の縁に沿って鉛直方向において連続して一列に配置されるため、これら第１の支柱１９Ａ、第３の支柱３１、及び第２の支柱３８Ａとが鉛直方向に延在する縦骨としての役割を果たす。同様に、幕パネル１２の第１の支柱１９Ｃ、車両本体２の後方側の吹寄せパネル１４における第３の支柱３１、及び腰パネル１６の第２の支柱３８Ｃも、窓枠パネル１３の縁に沿って鉛直方向において連続して一列に配列されるため、これらも鉛直方向に延在する縦骨としての役割を果たす。そのため、側構体ブロック１１は、鉛直方向に加わる荷重に対して強い構造となる。

さらに、幕パネル１２の第４の支柱１９Ｂと腰パネル１６の第５の支柱３８Ｂとが鉛直方向において直線的に配列されるため、これら第４及び第５の支柱１９Ｂ，３８Ｂが、鉛直下向きの荷重に対する補強的な縦骨としての役割を果たす。

また、幕パネル１２の第１の横梁部材２２と腰パネル１６の第２の横梁部材３９も水平方向に延在する横骨としての役割を果たす。そのため、水辺方向に加わる荷重に対して強い構造となる。さらに、鉛直方向に延在する縦骨としての第１の支柱１９Ａ，１９Ｃ、第２の支柱３８Ａ，３８Ｃ、第３の支柱３１、第４の支柱１９Ｂ、及び第５の支柱３８Ｂと、水平方向に延在する横骨としての第１の横梁部材２２及び第２の横梁部材３９は互いに直交するように延在しているため、側構体ブロック１１の剛性は強化されている。

[ 第２の実施形態 ]
次に、第２の実施形態について説明する。図１８に示された側構体ブロック８１が第１の実施形態における側構体ブロック１１と異なるのは、幕パネル８２、吹寄せパネル８３、及び腰パネル８４の各外板パネルの大きさ、支柱の本数と位置、横梁部材等である。したがって、これらの点を主に説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一又は同等の要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

[ 側構体ブロックの構成について ]
図１８〜図２０に示すように、各吹寄せパネル８３，８３は、側構体ブロック８１の高さを有し、窓枠パネル１３、幕パネル８２、及び腰パネル８４と接合するために、窓枠パネル１３側の端部に沿って第１の支柱８６が連続的に溶接されている。幕パネル８２は、窓枠パネル１３と同じ横幅を有し、中央には鉛直方向に延在する第２の支柱８７が連続的に溶接されている。この幕パネル８２は、一対の吹寄せパネル８３，８３の間で窓枠パネル１３の上方に配置され、幕パネル８２の下辺端部に連続溶接された第１の横梁部材８８によって窓枠パネル１３の上辺端部に連続的に溶接される。腰パネル８４も、窓枠パネル１３と同じ横幅を有し、中央には鉛直方向に延在する第３の支柱８９が連続的に溶接されている。この腰パネル８４は、一対の吹寄せパネル８３，８３の間で窓枠パネル１３の下方に配置され、腰パネル８４の上辺端部に連続溶接された第２の横梁部材９１によって窓枠パネル１３の下辺端部に接合される。

なお、各外板パネル８２，８３，８４が、構成部材として外板、波板、及び接合部材等を有することは、第１の実施形態の各外板パネル１２，１４，１６と同様である。

[ 支柱及び横梁部材について ]
以上のような構成を有する側構体ブロック８１によれば、窓枠パネル１３の周囲に幕パネル８２、一対の吹寄せパネル８３、及び腰パネル８４を接合することによって、吹寄せパネル８３の第１の支柱８６は鉛直方向に配置されるため、第１の支柱８６が鉛直方向に延在する縦骨としての役割を果たし、エアコンディショナー８やパンタグラフ等から受ける鉛直下向きの荷重に対して強い構造となる。幕パネル８２の第２の支柱８７及び腰パネル８４の第３の支柱８９も、鉛直方向において直線的に配列されるため、これら第２と第３の支柱８７，８９とが、鉛直下向きの荷重に対する補強的な縦骨としての役割を果たす。

また、幕パネル８２の第１の横梁部材８８と腰パネル８４の第２の横梁部材９１とは、水平方向に延在する横骨としての役割を果たす。したがって、水平方向にかかる荷重に対して強い構造となる。

さらには、鉛直方向に延在する縦骨としての第１，２，３の支柱８６，８７，８９と、水平方向に延在する横骨としての第１及び第２の横梁部材８８，９１とは、互いに直交するように延在することになるため、側構体ブロック８１の剛性が強化される。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１の実施形態における腰パネル１６の各支柱３８や第２の実施形態における腰パネル８４の支柱８９は、図５に示す幕パネル１２の支柱１９と同様の形状であり、支柱本体部と一対のフランジ部とで形成されている。このような支柱１９，３８，８９の代わりに、図２１及び図２２に示すように、切断させて形成された第１、第２、第３及び第４の板材９４，９５，９６，９７を連続溶接によって接合することにより、断面矩形状に形成された支柱本体部９８と、その支柱本体部９８の縁部に沿って長手方向に延在するフランジ部９９とを有する長尺状の支柱９３を用いても良い。第１〜第４の板材９４〜９７は切断加工によって形成されて、精度の良い板材の組み合わせを可能にし、精度の良い支柱９３を形成することができる。このような支柱９３は、吹寄せパネル１４，８３の支柱３１，８６に適用することもできる。

また、図２３及び図２４に示すように、第１の実施形態における幕パネル１２において、外板１７と波板１８とによって形成された各中空部６１、補強部材２１と波板１８と外板１７とによって形成された中空部６２、及び第１の横梁部材２２と波板１８と外板１７とによって形成された中空部６３には、充填材１０１としての防振材又は防音材の少なくとも一方を充填するとよい。これらの中空部６１〜６３を利用することにより、充填材１０１（防振材又は防音材）をスペース効率良く充填することができ、車両本体２の防振あるいは防音が実現できる。このような充填材１０１（防振材又は防音材）は、幕パネル１２に限らず、吹寄せパネル１４の外板２８と波板２９とによって形成される各中空部６６（図１１参照）に充填してもよく、第３の支柱３１と波板２９と外板２８とによって形成される中空部６７（図１１参照）に充填してもよい。同様に、充填材１０１は、腰パネル１６における外板３６と波板３７とによって形成される中空部６８（図１４参照）、第２の横梁部材３９と波板３７と外板３６とによって形成される中空部６９（図１４参照）、及び接合部材４１と波板３７と外板３６とによって形成される中空部７１（図１４参照）に充填してもよい。このような充填材１０１の充填は、第２の実施形態においても適用することができる。

また、上記第１の実施形態では、電気配線４６（図１５参照）は腰パネル１６における波板３７に形成された凹部４４に収容したが、幕パネル１２における波板１８の凹部２５や吹寄せパネル１４における波板２９の凹部３４に電気配線４６を収容するようにしてもよい。このような電気配線４６の凹部２５，２９，４４への収容は、第２の実施形態にも適用可能である。

また、上記実施形態において、支柱１９の支柱本体部１９ａ、接合部材２２，３１，３９それぞれの接合部材本体部２２ａ，３１ａ，３９ａの断面カップ形状は、断面コ字状であるが、これに限らず、略U字状、略Ｃ字状、上辺が開放された台形状、或いは上辺が開放された逆台形状であってもよい。

本発明に係る鉄道車両構体の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す側構体ブロックを構成する外板パネルを説明する概略図である。 図２に示す幕パネルの正面図である。 幕パネルにおいて、外板に波板と補強部材と第１の横梁部材とを配置する様子を示す斜視図である。 幕パネルにおいて、外板に支柱と波板とを配置する様子を示す斜視図である。 図４に示す幕パネルにおいて、外板に波板と補強部材と第１の横梁部材とを溶接する様子を示す斜視図である。 図５に示す幕パネルにおいて、外板に支柱と波板とを溶接する様子を示す斜視図である。 図７に示す幕パネルにおけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。 図２に示す吹寄せパネルの正面図である。 図４に示す吹寄せパネルにおいて、外板に波板と支柱とを配置する様子を示す斜視図である。 図１０に示す吹寄せパネルにおいて、外板に波板と支柱とを溶接する様子を示す斜視図である。 図２に示す腰パネルの正面図である。 図１２に示す腰パネルにおいて、外板に波板と第２の横梁部材と接合部材とを配置する様子を示す斜視図である。 図１３に示す腰パネルにおいて、外板に波板と第２の横梁部材と接合部材とを溶接する様子を示す斜視図である。 図１２に示す腰パネルを車両本体に接合する様子を示す断面図である。 各外板パネルを接合したときの側構体ブロックの正面図である。 図１６に示す側構体ブロックの支柱及び横梁部材の概略図である。 本発明に係る鉄道車両構体の第２の実施形態を示す側構体ブロックの概略図である。 図１８に示す各外板パネルを接合したときの側構体ブロックの正面図である。 図１９に示す側構体ブロックの支柱及び横梁部材の概略図である。 支柱の他の変形例を示す斜視図である。 図２１に示す支柱のXXII−XXII線に沿う断面図である。 防振材又は防音材が充填された幕パネルの斜視図である。 防振材又は防音材が充填された幕パネルの斜視図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、２…車両本体、１１…側構体ブロック、１２，８２…幕パネル（外板パネル）、１３…窓枠パネル、１４，８３…吹寄せパネル（外板パネル）、１６，８４…腰パネル（外板パネル）、１７，２８，３６…外板、１８，２９，３７…波板、１８Ｂ…第４の支柱、１９Ａ，１９Ｃ，８６…第１の支柱、２２，８８…第１の横梁部材、２３，３２，４２…外側頂部、２４，３３，４３…内側頂部、３１，８９…第３の支柱、３８Ａ，３８Ｃ，８７…第２の支柱、３８Ｂ…第５の支柱、３９，９１…第２の横梁部材。

Claims (6)

1. 複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体において、
   窓枠パネルの周囲に配置された前記複数の外板パネルは、
   鉛直方向に延在する第１の支柱が接合され、前記窓枠パネルの上方に配置される幕パネルと、
   鉛直方向に延在する第２の支柱が接合され、前記窓枠パネルの下方に配置される腰パネルと、
   鉛直方向に延在する第３の支柱が接合され、前記幕パネルと前記腰パネルとの間で前記窓枠パネルの両側方に配置される一対の吹寄せパネルとを備え、
   前記第１の支柱と前記第２の支柱と前記第３の支柱とは鉛直方向に連続して一列に配置され、
   前記複数の外板パネルは、
   車両本体の外側に配置される外板と、
   前記外板に接合されると共に、前記車両本体の外側に位置する外側頂部と前記車両本体の内側に位置する内側頂部とが交互に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、
   前記波板の前記外側頂部と前記外板とが前記外側頂部の長手方向に沿って連続的に溶接され、
   鉛直方向に連続して一列に配置された長尺状の前記第１、第２及び第３の支柱は、前記外板に対して直交して配置された第１及び第２の板材と、前記外板に当接配置された第３の板材と、前記第１及び第２の板材を介して前記第３の板材に連結された前記第４の板材とによって形成され、前記第１、第２、第３及び第４の板材は、切断加工により形成されると共に、互いに連続溶接によって接合され、
   前記第４の板材の縁部に沿ってフランジ部が形成され、前記フランジ部が前記波板の前記内側頂部に溶接されていることを特徴とする鉄道車両構体。
2. 前記幕パネルには、前記窓枠パネルの上方において鉛直方向に延在する第４の支柱が接合され、
   前記腰パネルには、前記窓枠パネルの下方において鉛直方向に延在する第５の支柱が接合されており、
   前記第４の支柱と前記第５の支柱とは鉛直方向において直線的に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両構体。
3. 前記幕パネルは、下辺端部において略水平方向に延在して、前記窓枠パネルの上辺端部及び前記吹寄せパネルの上辺端部に接合される第１の横梁部材を有し、
   前記腰パネルは、上辺端部において略水平方向に延在して、前記窓枠パネルの下辺端部及び前記吹寄せパネルの下辺端部に接合される第２の横梁部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両構体。
4. 複数の外板パネルが接合されてなる鉄道車両構体において、
   窓枠パネルの周囲に配置された前記複数の外板パネルは、
   鉛直方向に延在する第１の支柱を有しており、前記窓枠パネルの両側方に配置される一対の吹寄せパネルと、
   前記一対の吹寄せパネルの間で前記窓枠パネルの上方に配置される幕パネルと、
   前記一対の吹寄せパネルの間で前記窓枠パネルの下方に配置される腰パネルとを備え、
   前記複数の外板パネルは、
   車両本体の外側に配置される外板と、
   前記外板に接合されると共に、前記車両本体の外側に位置する外側頂部と前記車両本体の内側に位置する内側頂部とが交互に並設されて断面波形に形成された波板とを備え、
   前記波板の前記外側頂部と前記外板とが前記外側頂部の長手方向に沿って連続的に溶接され、
   長尺状の前記第１の支柱は、前記外板に対して直交して配置された第１及び第２の板材と、前記外板に当接配置された第３の板材と、前記第１及び第２の板材を介して前記第３の板材に連結された前記第４の板材とによって形成され、前記第１、第２、第３及び第４の板材は、切断加工により形成されると共に、互いに連続溶接によって接合され、
   前記第４の板材の縁部に沿ってフランジ部が形成され、前記フランジ部が前記波板の前記内側頂部に溶接されていることを特徴とする鉄道車両構体。
5. 前記幕パネルは、前記窓枠パネルの上方において鉛直方向に延在するように接合される第２の支柱を有し、
   前記腰パネルは、前記窓枠パネルの下方において鉛直方向に延在するように接合される第３の支柱を有し、
   前記第２の支柱と前記第３の支柱とは鉛直方向において直線的に配列されていることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両構体。
6. 前記幕パネルは、下辺端部において略水平方向に延在して、前記窓枠パネルの上辺端部に接合される第１の横梁部材を有し、
   前記腰パネルは、上辺端部において略水平方向に延在して、前記窓枠パネルの下辺端部に接合される第２の横梁部材を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の鉄道車両構体。
   

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