JP4703743B2 - 鉄道車両用構体 - Google Patents
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Description
また、外板が広範囲で主としてせん断を受ける部位(例えば垂直荷重時における台車直上の戸袋部)では、外板補強部材をレール方向に対し45度の角度で外板に接合するのが理想であるが、そのような角度を持たせて接合することが製造上煩雑であるので、実際には補強部材を水平方向(レール方向)あるいは垂直方向に配置している。座屈強度上はどちらも同等である。
請求項2の発明は、側構体の外板と、車両長手方向に配置されてレーザ溶接により前記外板に接合され、前記外板に対して離間する頭部を有する第1の補強部材と、前記外板に設けられた開口部と、前記外板に対して略平行に延びる本体部と、前記本体部から前記外板に対して略直交方向に延びる第1及び第2の脚部と、前記第1の脚部から前記外板に対して略平行に延び、前記外板と接合される第1のフランジ部と、前記第2の脚部から前記外板に対して略平行に延び、前記第1の補強部材の前記頭部と接合される第2のフランジ部と、を有する内板フレームとを備え、前記内板フレームの前記第1の脚部は、前記複数の第1の補強部材のうち、前記開口部に向かって延在する前記第1の補強部材の前記開口部側の端部を覆うものである。
請求項3に記載のように、請求項1の発明の場合には、前記第1の補強部材は、前記頭部の端縁から2つの側面部が延在する、断面がコ字状であるコ字状部を有し、前記内板フレームは、前記開口部の周縁部に設けられ、前記内板フレームの前記脚部は、さらに、前記開口部の上部または下部に配置された前記第1の補強部材の前記開口部側の前記側面部を覆うようにすることができる。
請求項4に記載のように、請求項2の発明の場合には、前記第1の補強部材は、前記頭部の端縁から2つの側面部が延在する、断面がコ字状であるコ字状部を有し、前記内板フレームは、前記開口部の周縁部に設けられ、前記内板フレームの前記第1の脚部は、さらに、前記開口部の上部または下部に配置された前記第1の補強部材の前記開口部側の前記側面部を覆うようにすることができる。
請求項1または3の発明に場合には、請求項5に記載のように、前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記本体部との接合及び前記内板フレームの前記フランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれる構成とすることができる。
請求項2または4の発明の場合には、請求項6に記載のように、前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記第2のフランジ部との接合及び前記内板フレームの前記第1のフランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれる構成とすることもできる。
またKは座屈係数であり、矩形板の4辺が単純支持(回転支持)である場合は理論上、
また、請求項21に記載のように、請求項1の発明の場合には、前記第1の補強部材の前記頭部と前記本体部との接合及び前記内板フレームの前記フランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれ、当該レーザ溶接による溶接線の方向は、車両鉛直方向である、ようにできるし、請求項22に記載のように、請求項2の発明の場合には、前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記第2のフランジ部との接合及び前記内板フレームの前記第1のフランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれ、当該レーザ溶接による溶接線の方向は、車両鉛直方向である、ようにできる。
(σx,σy,τ)=(130,50,35)[MPa]
程度であると推定される。このとき、前述した(11)式によりピッチbの理論値は
b=min(104,87,255)=87mm
と決まり、やや安全側とするために窓開口部S1の隅部付近の補強部材7Aのピッチを80mmとしている。このことより、レーザ溶接による溶接線Uの間隔によって定義される補強部材7Aのピッチは、補強部材7Aが延びているレール方向において補強部材7Aの荷重負担が最も厳しくなる個所の座屈強度に基づいて決定されている、といえる。
(1)第1の方法は、図19(a)(b)に示すように、2種類の側ユニット81A,81B、幕板ユニット82、及びドアマスク83を別々に製造し、その後、それらをレーザ溶接にて結合し、側構体84とするものである。この場合、側ユニット81A,81B、幕板ユニット82をレーザ溶接にて組立てるようにしてもよい。
(2)第2の方法は、図20(a)(b)に示すように、幕板部81Ca,81Daを含む側ユニット81C,81Dおよびドアマスク83を別々に製造し、その後、それらをレーザ溶接にて結合し、側溝体85とするものである。
(3)第3の方法は、図21(a)(b)に示すように、幕板部81Ca,81Daを含む側ユニット81C,81Dおよび幕板部まで延びたドアマスク83Aを別々に製造し、その後、それらをレーザ溶接にて結合し、側溝体86とするものである。ドアマスク83Aの幕板部まで延びた部分は、側ユニット81C,81Dの幕板部81Ca,81Daの外側に位置する。
(4)第4の方法は、図22(a)(b)に示すように、幕板部81Ea,81Fa及び半割れドアマスク81Eb,81Fbを含む側ユニット81E,81Fを別々に製造し、その後、側ユニット81E,81Fどうしをレーザ溶接にて結合し、側溝体87とするものである。
ところで、前述した側ユニット81A〜81Fの組立方法は、例えば図23に示すように、側外板を腰板141A、吹寄板141B、幕板141Cに分割しており、腰板141A、吹寄板141B、幕板141Cそれぞれに外板補強部材142A〜142Cをレーザ溶接にて接合し、腰パネル143A、吹寄パネル143B、幕パネル143Cを製作する。
屋根構体ユニットの場合は屋根外板どうしを連続レーザ溶接により接合した後、垂木と屋根外板を外板側からのレーザ溶接により接合する。このとき屋根構体では高度な美観を要求されないので、レーザ溶接は貫通溶接でも部分溶け込み溶接でもよい。
S2 出入口開口部
U,U1 溶接線
1 鉄道車両用構体
2 側構体
3 屋根構体
4 妻構体
6 外板
6Aa、6Ba 折り曲げ部分
7,7A,7B 外板補強部材
7Aa コ字状部
7Ab,7Ac 取付部
8 縁部材
12 レーザビーム
21 妻外板
22 妻隅柱
22c 閉空間構成部分
27 縁部材
27a ロール部
32 縁部材
32b 切り欠き部
41 縦骨
41a フランジ部
61,64,71,72 レール部材
Claims (22)
- 側構体の外板と、
車両長手方向に配置されてレーザ溶接により前記外板に接合され、前記外板に対して離間する頭部を有する、複数の第1の補強部材と、
前記外板に設けられた開口部と、
前記外板に対して略平行に延び、前記第1の補強部材の前記頭部と接合される本体部と、前記本体部から前記外板に対して略直交方向に延びる脚部と、前記脚部から前記外板に対して略平行に延び、前記外板と接合されるフランジ部と、を有する内板フレームとを備え、
前記内板フレームの前記脚部は、前記複数の第1の補強部材のうち、前記開口部に向かって延在する前記第1の補強部材の前記開口部側の端部を覆う、鉄道車両用構体。
- 側構体の外板と、
車両長手方向に配置されてレーザ溶接により前記外板に接合され、前記外板に対して離間する頭部を有する、複数の第1の補強部材と、
前記外板に設けられた開口部と、
前記外板に対して略平行に延びる本体部と、前記本体部から前記外板に対して略直交方向に延びる第1及び第2の脚部と、前記第1の脚部から前記外板に対して略平行に延び、前記外板と接合される第1のフランジ部と、前記第2の脚部から前記外板に対して略平行に延び、前記第1の補強部材の前記頭部と接合される第2のフランジ部と、を有する内板フレームとを備え、
前記内板フレームの前記第1の脚部は、前記複数の第1の補強部材のうち、前記開口部に向かって延在する前記第1の補強部材の前記開口部側の端部を覆う、鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材は、前記頭部の端縁から2つの側面部が延在する、断面がコ字状であるコ字状部を有し、
前記内板フレームは、前記開口部の周縁部に設けられ、
前記内板フレームの前記脚部は、さらに、前記開口部の上部または下部に配置された前記第1の補強部材の前記開口部側の前記側面部を覆う、請求項1に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材は、前記頭部の端縁から2つの側面部が延在する、断面がコ字状であるコ字状部を有し、
前記内板フレームは、前記開口部の周縁部に設けられ、
前記内板フレームの前記第1の脚部は、さらに、前記開口部の上部または下部に配置された前記第1の補強部材の前記開口部側の前記側面部を覆う、請求項2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記本体部との接合及び前記内板フレームの前記フランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれる、請求項1または3に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記第2のフランジ部との接合及び前記内板フレームの前記第1のフランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれる、請求項2または4に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材のピッチは、
前記レーザ溶接による溶接線の間隔によって定義され、かつ、
前記外板に生じる面内応力成分を車体長手方向とそれに直交する方向の単軸応力σx,σy、およびせん断応力τに分解し、これらの応力がEuler座屈の式と塑性修正の式で決まる座屈応力値以下になるように設定される、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材のピッチは、
前記レーザ溶接による溶接線の間隔によって定義され、かつ、
前記第1の補強部材が延在する方向において荷重負担が最も大きくなる箇所の座屈強度に基づいて設定される、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記コ字状部内に、前記第1の補強部材の剛性を高める第2の補強部材をさらに備える、請求項3または4に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記頭部には、前記第2の補強部材を前記外板に対してレーザ溶接により接合するための開口部又は切り欠き部が形成されている、請求項9に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材は、前記外板にレーザ溶接により接合される基部と、この基部に対し内部が中空である膨出部とを有し、端部が塞がれている、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 側構体の側外板又は屋根構体の屋根外板のいずれか一方あるいは両方の、車体長手方向に延びる端縁部が折り曲げ部分を有し、この折り曲げ部分において前記側外板と屋根外板とが、連続レーザ溶接により接合されている、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記折り曲げ部分は、前記屋根外板に上方に開放される断面コ字状に形成されている、請求項12に記載の鉄道車両用構体。
- 妻構体の妻外板と側構体の側外板とは、断面略L字状の妻隅柱を介してそれらが直交するように接合されており、
前記妻隅柱に連続レーザ溶接で接合されそれとの間で閉空間を構成する別部材が設けられ、あるいは前記妻隅柱に前記妻外板との間で閉空間を構成する閉空間構成部分が形成され、
前記閉空間が屋根から地表へ雨水を導く雨樋として機能する、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記外板の外表面は、表面処理として、ブラッシング又はショットブラスト処理が施されている、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 断面コの字形状に加工した長尺のレール部材が前記外板の内側に取り付けられ、前記レール部材に係止される頭部を有する取付ボルトを使用することにより内装品・機器類が取付けられる、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記外板は、前記第1の補強部材よりも肉厚が厚く、3mm以上とされている、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記外板の前記開口部側端部であって、前記外板よりも車外側に配置される第1縁部材をさらに備え、
前記外板と前記第1縁部材とは、車内側からレーザ溶接により接合される、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記外板の前記開口部側端部に、縁本体部と、平板を折り曲げて形成されたロール部とを有する第2縁部材をさらに備え、
車内側から順に、前記縁本体部、前記外板、前記ロール部が配置され、
前記外板と、前記縁本体部及び前記ロール部を含む前記第2縁部材とは、車内側からレーザ溶接により接合される、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材は、前記頭部の端縁から2つの側面部が延在する、断面がコ字状であるコ字状部と、各前記側面部の端縁に連続して互いに反対方向に延びるように設けられる2つの取付フランジ部とを有し、
各前記取付フランジ部と前記外板とはレーザ溶接により接合される、請求項1または2に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記頭部と前記本体部との接合及び前記内板フレームの前記フランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれ、
当該レーザ溶接による溶接線の方向は、車両鉛直方向である、請求項1に記載の鉄道車両用構体。
- 前記第1の補強部材の前記頭部と前記内板フレームの前記第2のフランジ部との接合及び前記内板フレームの前記第1のフランジ部と前記外板との接合の少なくとも一方は、レーザ溶接により行なわれ、
当該レーザ溶接による溶接線の方向は、車両鉛直方向である、請求項2に記載の鉄道車両用構体。
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