JP4642689B2

JP4642689B2 - 中空パネル構造体

Info

Publication number: JP4642689B2
Application number: JP2006098470A
Authority: JP
Inventors: 一夫玄地; 俊一岩木; 直樹河田; 陽介大塚; 博行内田
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007269214A

Description

本発明は、面板上で中空部が並設した形状を有する中空パネル構造体に係り、特に、鉄道車両の側構体、妻構体、屋根構体などに利用される中空パネル構造体に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２０００−２４７２２７号公報がある。この公報に記載されたパネル構造体は、外板に対して波板の谷部がスポット溶接され、内板に対して波板の頂部がスポット溶接されている。その結果、外板と内板との間で中空部が並設されたパネル構造体が形成される。そして、この中空部内には断熱材や配線などが装填される。このようなダブルスキンタイプのパネル構造体は、骨組みを不要にし、鉄道車両の軽量化にも寄与する。

特開２０００−２４７２２７号公報

しかしながら、前述した従来の中空パネル構造体は、外板と内板との間で波板をサンドイッチする形状をなしているので、外板の大きさに合致した波板を準備する必要があり、外板が大型化すればするほど波板も大型化させる必要が生じ、これに伴って波板の取り扱い作業性が悪くなり、その結果として、中空パネル構造体の組立て作業性が悪くなる場合がある。

本発明は、組立て作業性の良好な中空パネル構造体を提供することを目的とする。

本発明は、並設された中空部を有する中空パネル構造体において、
断面Ｚ形状のリブ材を面板の内面側で複数連結し、一方のリブ材の一方の遊端は、隣接する他方のリブ材に固定され、一方のリブ材の他方の遊端は、面板の内面に固定され、面板に固定された一方のリブ材と他方のリブ材との協働で中空部が形成され、リブ材の連結の途中で、一方のリブ材は、他方のリブ材に対して補強用リブ材として肉厚で形成されていることを特徴とする。

この中空パネル構造体において、一方の断面Ｚ形状リブ材の一方の遊端を、隣接する他方の断面Ｚ形状リブ材に固定する作業と、一方のリブ材の他方の遊端を面板の内面に固定する作業と、を面板の全面に渡って順次行っていくことで、面板上で中空部を順次成形しながら、中空のパネル構造体が製作される。中空パネル構造体は、リブ材を面板に順次接合しながら製作されるので、面板の長さに応じた本数のリブ材を準備すればよい。そして、リブ材を順次連結させることによって、中空部が順次作り出されることになり、組立て作業の単純化が図られることで、中空パネル構造体の組立て作業性が良好になる。さらに、このような中空パネル構造体は、捻り剛性が高く、パネルの薄型化をも可能にする。
更に、一方のリブ材は、リブ材の連結の途中で、他方のリブ材に対して肉厚で形成されている。このような構成は、強度の必要な箇所の補強をリブ材の肉厚の変化により容易に達成している。

また、リブ材は、面板の内面に対して離間し且つ略平行に延在する第１のフランジ部と、面板の内面に当接すると共に、第１のフランジ部に対して略平行に延在する第２のフランジ部と、第１のフランジ部と第２のフランジ部とを連結するウェブとからなると好適である。このような構成を採用すると、リブ材を順次連結させることによって、所定形状の中空部が順次作り出されると同時に、面板と略平行な面が第１のフランジ部によって作り出されることになり、中空パネル構造体の表面と裏面とが略平行な平板状のパネル構造体を容易に製作することができる。

また、他方の第１のフランジ部のウェブ側の端部には、次位のリブ材の第１のフランジ部の遊端が載置される肩部が設けられ、肩部は、補強用リブ材の第１のフランジ部の厚みと他方のリブ材の第１のフランジ部の厚みとを合算した分だけ第１のフランジ部の平面部から一段下げられていると好適である。このような肩部は、次位のリブ材の第１のフランジ部の遊端の載置場所の目安にすることができ、作業性の向上に寄与する。さらに、肩部は、中空パネル構造体の表面を略フラットな面にする上で極めて効果的である。

本発明によれば、良好な組立て作業性を可能にしている。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る中空パネル構造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）
図１及び図２に示された中空パネル構造体１は、鉄道車両の側構体、妻構体、屋根構体及び屋根構体などに適用可能である。中空パネル構造体１は、ステンレス材によって構成され、面板の一例である外板２と、外板２の裏面（内面）２ａ側に溶接されている断面ハット形状の端材４と、外板２の略全面に渡って長手方向に並設された断面Ｚ形状のリブ材３とから主として構成されている。そして、鉄道車両の構体で中空パネル構造体１を利用するにあたって、リブ材３が上下方向に延在するように配置させるか、水平方向に延在するように配置させるかは、構造力学的見地から適宜判断される。

ステンレス製の外板（面板）２の端部には、全幅に渡って延在するステンレス製の断面ハット形状の端材４が配置されている。端材４は、断面コ字状の本体部４ａと、本体部４ａから突出する左右一対のフランジ部４ｂとからなり、各フランジ部４ｂと外板２とはレーザ連続溶接により接合されている。さらに、外板２に固定された端材４には、断面Ｚ形状のリブ材３が溶接されている。

図２及び図３に示すように、リブ材３は、外板２の内面２ａに対して離間し且つ略平行に延在する第１のフランジ部３ａと、外板２の内面２ａに当接すると共に、第１のフランジ部３ａに対して略平行に延在する第２のフランジ部３ｂと、第１のフランジ部３ａと第２のフランジ部３ａとを連結すると共に、外板２の内面ａに対して直交して延在するウェブ３ｃとからなる。このようなリブ材３を、レーザ連続溶接で順次連結させることによって、矩形の中空部Ｓが順次作り出されると同時に、外板２と略平行な面が第１のフランジ部３ａによって作り出される。このような形状のリブ材３は、表面と裏面とが略平行な平板状のパネル構造体を製作する際に適している。

さらに、第１のフランジ部３ａのウェブ３ｃ側の端部には肩部３ｄが設けられ、肩部３ｄは、第１のフランジ部３ａの厚み分だけ第１のフランジ部３ａの平面部３ａＡから一段下げられている。このような肩部３ｄは、次位のリブ材の第１のフランジ部の遊端の載置場所の目安にすることができ、組立て作業性の向上に寄与している。さらに、肩部３ｄは、第１のフランジ部３ａの厚み分だけ第１のフランジ部３ａの平面部３ａＡから一段下げられている。このことは、中空パネル構造体１の表面を略フラットな面に形成する際に効果的である。このようなリブ材３は、外面２の内面２ａ側で連続的に複数連結され、これによって、中空パネル構造体１は、中空部Ｓを長手方向に並設させた構成になる。

図２に示すように、一方のリブ材３Ａの第１のフランジ部３Ａａの遊端は、隣接する他方のリブ材３Ｂの肩部３Ｂａにレーザ連続溶接（図４参照）を介して固定され、一方のリブ材３Ａの第２のフランジ部３Ａｂは、外板２の内面２ａにレーザ連続溶接を介して固定され、外板２と一方のリブ材３Ａと他方のリブ材３Ｂとの協働で断面矩形の中空部Ｓが形成される。そして、外板２の略全面をリブ材３で覆うように、外板２にはリブ材３が順次溶接されていく。

中空パネル構造体１は、断面Ｚ形状のリブ材３の連接によって製作されるので、外板２の長さに応じた本数のリブ材３を準備すればよい。そして、同一のリブ材３を順次連結させることによって、同一の中空部Ｓが順次作り出されることになり、このことは、組立て作業の単純化を図ることができ、中空パネル構造体１の組立て作業性を良好にしている。さらに、このような中空パネル構造体１は、捻り剛性が高く、パネルの薄型化をも可能にする。

なお、図４に示すように、一方のリブ材３Ａの第１のフランジ部３Ａａの遊端は、隣接する他方のリブ材３Ｂの肩部３Ｂａに載せられる。このとき、図４に示すように、肩部３Ｂａがワーク受け台Ｗ上に配置され、レーザＬを連続的に走査する。レーザＬの走査時において、レーザＬの走査に追従して加圧ローラＲが移動する。そして、リブ材３Ａとリブ材３Ｂとをワーク受け台Ｗと加圧ローラＲとで挟み込んでいるので、レーザによる確実な連続溶接が可能になる。なお、レーザスポット溶接も可能である。

（第２の実施形態）
外板２とリブ材３とで中空パネル構造体を構成させるにあたって、補強を必要とする場合がある。図５に示すように、第２の実施形態に係る中空パネル構造体８では、断面Ｚ形状のリブ材３（図３参照）の他に、段差の大きな肩部１０ｄをもった断面Ｚ形状のリブ材１０と、断面Ｚ形状の肉厚である補強用リブ材１１とを別途準備する。リブ材１０を外板２上にレーザ溶接した後、補強用リブ材１１の第１のフランジ部１１ａを、リブ材１０の第１のフランジ部１０ａに設けられた肩部１０ｄ上に載せ、第１のフランジ部１１ａの上に更に平板状のスペーサ１２を載せた状態で、三者を同時にレーザ溶接する。

この場合、リブ材１０の肩部１０ｄの段差は、補強リブ材１１の第１のフランジ部１１ａの肉厚とスペーサ１２の肉厚とを合算した量であり、スペーサ１２の肉厚は、リブ材３の第１のフランジ部３ａの肉厚と同じである。このことは、中空パネル構造体８の表面のフラット化を意図している。そして、補強用リブ材１１には、肩部は設けられておらず、次位のリブ材３は補強用リブ材１１の第１のフランジ部１１ａ上に配置される。なお、リブ材１０は、第１のフランジ部１０ａと第２のフランジ部１０ｂとウェブ１０ｃとから構成され、補強用リブ材１１は、第１のフランジ部１１ａと第２のフランジ部１１ｂとウェブ１１ｃとから構成されている。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、図６に示すように、第３の実施形態に係る中空パネル構造体２０では、パネル２０自体の厚さを変えるために、断面Ｚ形状のリブ材３に対し拡大相似形をなす断面Ｚ形状のリブ材３０が利用されている。さらに、リブ材３０の肩部３０ｄには、リブ材３０と同一形状のリブ材の第１のフランジ部が溶接される。なお、小型のリブ材３と大型のリブ材３０とは中間リブ材２５を介して連結されている。また、本発明は、鉄道車両に限定されず、バス、トラックなどにも適用できる。そして、外板（面板）２、リブ材３，１０，１１，３０及び端板４は、ステンレスに限定されず、鉄、アルミ、プラスチックなどであってもよい。

また、リブ材３にカーテンレールを設けてもよい。端材４は、パイプ材であってもよい。また、端材４とこれに隣接するのリブ材３との間に開放空間ができないように、端材４とリブ材３とを平板で架け渡してもよい。レーザを利用する場合、照射条件を最適化して外板２の表面に溶接痕が残らないようにする。レーザ溶接に限らず、電極溶接や様々な溶接方法が適用可能である。ウェブ３ｃは、外板２に対して直角である必要はなく、中空部Ｓがトラス形状になるように斜めに傾いていてもよい。その結果、高い剪断力に耐え得る中空パネル構造体が実現できる。

本発明に係る中空パネル構造体の第１の実施形態を示す斜視図である。図１に示した中空パネル構造体の要部拡大斜視図である。中空パネル構造体に適用するリブ材の要部拡大斜視図である。レーザ溶接状態を示す正面図である。本発明に係る中空パネル構造体の第２の実施形態を示す正面図である。本発明に係る中空パネル構造体の第３の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１，８，２０…中空パネル構造体、２…外板（面板）、２ａ…外板（面板）の裏面（内面）３，３Ａ，３Ｂ，１０，１１，３０…リブ材、３ａ，１０ａ，１１ａ…第１のフランジ部、３ｂ，１０ｂ，１１ｂ…第２のフランジ部、３ｃ，１０ｃ，１１ｃ…ウェブ、３ｄ，１０ｄ…肩部、３ａＡ…第１のフランジ部の平面部、Ｓ…中空部。

Claims

並設された中空部を有する中空パネル構造体において、
断面Ｚ形状のリブ材を面板の内面側で複数連結し、一方のリブ材の一方の遊端は、隣接する他方のリブ材に固定され、前記一方のリブ材の他方の遊端は、前記面板の前記内面に固定され、前記面板に固定された前記一方のリブ材と前記他方のリブ材との協働で前記中空部が形成され、前記リブ材の連結の途中で、前記一方のリブ材は、前記他方のリブ材に対して補強用リブ材として肉厚で形成されていることを特徴とする中空パネル構造体。
前記リブ材は、
前記面板の前記内面に対して離間し且つ略平行に延在する第１のフランジ部と、前記面板の前記内面に当接すると共に、前記第１のフランジ部に対して略平行に延在する第２のフランジ部と、前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部とを連結するウェブとからなり、
前記他方のリブ材の前記第１のフランジ部の前記ウェブ側の端部には、次位のリブ材の第１のフランジ部の遊端が載置される肩部が設けられ、前記肩部は、前記補強用リブ材の前記第１のフランジ部の厚みと前記他方のリブ材の前記第１のフランジ部の厚みとを合算した分だけ前記第１のフランジ部の平面部から一段下げられていることを特徴とする請求項１記載の中空パネル構造体。