JP4913619B2 - 車両パネル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両を含む車両の構造体に利用される車両パネル構造体に関する。

従来、例えば鉄道車両構体において、車両の側構体を車両の内側に湾曲させる裾絞り構造を有するものがある（例えば特許文献１参照）。このような裾絞り構造を採用する場合、車両限界を満足させつつ車室内の広さを確保することが可能となり、乗客定員数の確保や車室内の快適性の向上を実現できる。
特開２００５−２６３１２５号公報

上述した裾絞り構造を有する車両の車両パネル構造体では、車両の剛性を十分に確保するため、レーザ溶接などによる接合を行う際に、外板の裾絞り部と補強部材との密着性を確保する必要がある。このため、裾絞り部に対して補強部材を高い精度で沿わせることが要求される。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、裾絞り部を有する車両において、車両の剛性を十分に確保することができる車両パネル構造体を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る車両パネル構造体は、車両の内側に向かって湾曲する裾絞り部が車両の長手方向に沿って形成された外板と、裾絞り部の形成方向と交差して配置され、裾絞り部を挟む外板の一側の平面部に沿って設けられる第１の補強部材と、第１の補強部材と対向して配置され、裾絞り部を挟む外板の他側の平面部に沿って設けられる第２の補強部材と、第１の補強部材及び第２の補強部材の間に配置され、裾絞り部の形成方向に沿って設けられる第３の補強部材とを備え、第３の補強部材は、一側の平面部と他側の平面部とにそれぞれ接合されるフランジ部と、フランジ部と一側の平面部及び他側の平面部との密着が保たれるように、裾絞り部の湾曲形状に沿って変形可能なチャンネル部とを有していることを特徴としている。

この車両パネル構造体では、裾絞り部の形成方向と交差して配置される補強部材を直接曲げ加工するのではなく、第１の補強部材と第２の補強部材との間に、裾絞り部の形成方向に沿って第３の補強部材を配置し、第３の補強部材のチャンネル部を裾絞り部の湾曲形状に沿って変形させている。したがって、この車両パネル構造体では、裾絞り部を挟む外板の一側及び他側の平面部に第１の補強部材及び第２の補強部材を精度良く沿わせつつ、裾絞り部には、第３の補強部材を精度良く沿わせることができる。これにより、例えばレーザ溶接等を行う際の外板と各補強部材との密着性が高められ、その接合強度を確保できるので、車両の剛性を十分に確保することが可能となる。

また、第３の補強部材は、チャンネル部を複数有し、チャンネル部間には、裾絞り部に接合される中間接合部が設けられていることが好ましい。この場合、第３の補強部材が裾絞り部に対して沿う領域が大きくなるので、車両の剛性を一層確保できる。

また、第１の補強部材及び第２の補強部材は、車両の内側に向かって突出するチャンネル部を有していることが好ましい。この場合、第１の補強部材及び第２の補強部材の強度が増し、車両の剛性を一層確保できる。

また、第１の補強部材のチャンネル部、第２の補強部材のチャンネル部、及び第３の補強部材のチャンネル部を互いに連結する継手部材を更に備えたことが好ましい。このような構成によれば、車両の走行時等に発生する捩り力や撓み力などの負荷を効率良く逃がすことが可能となる。

また、第１の補強部材における裾絞り部側の端部と、第２の補強部材における裾絞り部側の端部とは、第３の補強部材のフランジ部にそれぞれ接合されていることが好ましい。これにより、車両の剛性の更なる向上を実現できる。また、車両の走行時等に発生する捩り力や撓み力などの負荷を一層効率良く逃がすことも可能となる。

また、第１の補強部材と外板との間、及び第２の補強部材と外板との間には、スペーサ部材がそれぞれ配置されていることが好ましい。この場合、第３の補強部材のフランジ部に第１の補強部材及び第２の補強部材を接合したときであっても、第１の補強部材及び第２の補強部材を外板に密着させることが可能となる。

また、第３の補強部材のチャンネル部は、車両の長手方向に沿って延在していることが好ましい。裾絞り部の形成方向に沿って第３の補強部材のチャンネル部を延在させることで、車両の剛性を確保することが可能となる。

本発明に係る車両パネル構造体によれば、裾絞り部を有する車両において、車両の剛性を十分に確保することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る車両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。

図１は、本発明に係る車両パネル構造体の一実施形態を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示す各部材を組み合わせて示す斜視図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図１〜図３に示すように、車両パネル構造体１は、外板２と、第１の縦骨（第１の補強部材）３と、第２の縦骨（第２の補強部材）４と、横骨（第３の補強部材）５と、スペーサ部材６と、継手部材７とを備え、裾絞り構造が採用された鉄道車両（図示しない）の側構体として構成されている。このような車両の裾絞り構造は、車両限界を満足させつつ車室内の広さを確保することを目的として採用され、乗客定員数の確保や車室内の快適性の向上を実現するための構造である。

外板２は、鉄道車両の外壁部分を構成するステンレス鋼材である。外板２の下部には、鉄道車両の内側に向かって湾曲する裾絞り部Ｓが鉄道車両の長手方向に沿って形成されている。裾絞り部Ｓの曲率は、例えば１５００となっている。

第１の縦骨３及び第２の縦骨４は、裾絞り部Ｓの形成方向と交差して配置される補強部材である。第１の縦骨３及び第２の縦骨４は、例えばステンレス鋼板に曲げ加工を施すことによって断面ハット状に形成されている。第１の縦骨３は、長手方向に延在するチャンネル部１０と、チャンネル部１０の両脇に延在する一対のフランジ部１１，１１とを備えている。

第１の縦骨３のチャンネル部１０は、フランジ部１１，１１と平行に延在する頂部１０ａと、フランジ部１１，１１の内側縁から略直角に突出する一対の立設部１０ｂ，１０ｂとによって断面コの字状をなしている。そして、第１の縦骨３は、チャンネル部１０が車両の内側に突出するようにして、外板２における裾絞り部Ｓを挟む上側（一側）の平面部２ａに強固に接合されている。

また、第２の縦骨４の構成は、第１の縦骨３と同様である。すなわち、第２の縦骨４は、長手方向に延在するチャンネル部２０と、チャンネル部２０の両脇に延在する一対のフランジ部２１，２１とを備えている。第２の縦骨４のチャンネル部２０は、フランジ部２１，２１と平行に延在する頂部２０ａと、フランジ部２１，２１の内側縁から略直角に突出する一対の立設部２０ｂ，２０ｂとによって断面コの字状をなしている。

そして、第２の縦骨４は、チャンネル部２０が車両の内側に突出するようにして、外板２における裾絞り部Ｓを挟む下側（他側）の平面部２ｂに強固に接合されている。このように、第１の縦骨３及び第２の縦骨４は、裾絞り部Ｓを挟む上側の平面部２ａ及び下側の平面部２ｂに沿ってそれぞれ延在し、裾絞り部Ｓに対応する部分には存在していないようになっている。

横骨５は、裾絞り部Ｓの形成方向に沿って配置される補強部材である。横骨５は、第１の縦骨３及び第２の縦骨４と同様に、例えばステンレス鋼に曲げ加工を施すことによって形成されている。横骨５は、長手方向に延在する複数（本実施形態では２列）のチャンネル部３０と、チャンネル部３０の両脇に延在する一対のフランジ部３１と、チャンネル部３０，３０間に延在する中間接合部３２とを備えている。

横骨５のチャンネル部３０は、フランジ部３１，３１と平行に延在する頂部３０ａと、フランジ部３１，３１の内側縁から突出する一対の立設部３０ｂ，３０ｂとを有している。立設部３０ｂ，３０ｂの断面形状は、頂部３０ａからフランジ部３１に向かって裾広がりとなっている。このような立設部３０ｂ，３０ｂの構成により、チャンネル部３０は、その軸方向から見て頂部３０ａ側に容易に湾曲可能になっている。

横骨５は、フランジ部３１が、外板２の上側の平面部２ａ及び下側の平面部２ｂにそれぞれ密着し、かつ中間接合部３２が外板２の裾絞り部Ｓに密着した状態で、外板２の内側に強固に接合されている。なお、横骨５は、鉄道車両の長手方向に沿って延在していることが鉄道車両の剛性上好ましいが、例えばドア等の構造物が設けられる部分には、第１の縦骨３及び第２の縦骨４の幅よりも長い程度の長さのものを用いてもよい。

スペーサ部材６は、第１の縦骨３と外板２の上側の平面部２ａとの間、及び第２の縦骨４と外板２の下側の平面部２ｂとの間にそれぞれ配置される部材である。スペーサ部材６は、例えば第１の縦骨３及び第２の縦骨４の形状に合わせて板状に形成され、その厚さは、横骨５のフランジ部３１の厚さと同等となっている。

継手部材７は、第１の縦骨３のチャンネル部１０、第２の縦骨４のチャンネル部２０、及び横骨５のチャンネル部３０を互いに連結する部材である。継手部材７は、例えば第１の縦骨３及び第２の縦骨４の配置方向に沿って縦長となるような扁平な八角形状をなし、裾絞り部Ｓの湾曲形状に沿うように曲げ加工が施されている。これにより、継手部材７は、第１の縦骨３のチャンネル部１０の頂部１０ａ、第２の縦骨４のチャンネル部２０の頂部２０ａ、及び横骨５のチャンネル部３０の頂部３０ａに密着し、それぞれの部材に強固に接合されている。

次に、上述した各部材を用いた車両パネル構造体１の組み立て方法について説明する。

まず、外板２を用意し、外板２の下部を鉄道車両の内側となる側に向かって湾曲させる。これにより、外板２において鉄道車両の長手方向に沿う裾絞り部Ｓを形成する。裾絞り部Ｓの形成の後、横骨５を用意し、裾絞り部Ｓの湾曲形状に沿うように、横骨５のチャンネル部３０をその軸方向から見て頂部３０ａ側に湾曲させる。このとき、チャンネル部３０の立設部３０ｂ，３０ｂの断面形状は、頂部３０ａからフランジ部３１に向かって裾広がりとなっているため、チャンネル部３０の頂部３０ａ側への湾曲は容易であり、裾絞り部Ｓの湾曲形状に対して横骨５の湾曲形状を精度良く合わせることができる。

次に、湾曲させた横骨５を外板２の内側に配置し、外板２の裾絞り部Ｓを挟む上側の平面部２ａと下側の平面部２ｂとに横骨５のフランジ部３１，３１をそれぞれ密着させ、更に、横骨５の中間接合部３２を裾絞り部Ｓに密着させる。そして、横骨５のフランジ部３１及び中間接合部３２の長手方向に沿ってレーザ溶接を行うことにより、横骨５と外板２とを強固に接合させる。

横骨５の接合が完了した後、裾絞り部Ｓの形成方向に直交するように、第１の縦骨３を外板２の上側の平面部２ａに配置する。また、横骨５を挟んで第１の縦骨３と対向するように、第２の縦骨４を外板の下側の平面部２ｂに配置する。さらに、第１の縦骨３における裾絞り部Ｓ側の端部３ａ、及び第２の縦骨４における裾絞り部Ｓ側の端部４ａを、横骨５のフランジ部３１に重ね合わせる。

このとき、第１の縦骨３における裾絞り部Ｓ側の端部３ａを横骨５のフランジ部３１に接合したときに第１の縦骨３と外板２との間に形成される隙間、及び第２の縦骨４における裾絞り部Ｓ側の端部４ａを横骨５のフランジ部３１に接合したときに第２の縦骨４と外板２との間に形成される隙間には、それぞれスペーサ部材６を配置する。

これにより、横骨５のフランジ部３１によって生じる段差を吸収することができる。そして、第１の縦骨３のフランジ部１１及び第２の縦骨４のフランジ部２１の長手方向に沿ってレーザ溶接を行うことにより、第１の縦骨３と外板２、及び第２の縦骨４と外板２とを強固に接合させる。

最後に、継手部材７を用意し、この継手部材７を裾絞り部Ｓの湾曲形状に沿うように湾曲させた後、第１の縦骨３のチャンネル部１０の頂部１０ａ、第２の縦骨４のチャンネル部２０の頂部２０ａ、及び横骨５のチャンネル部３０の頂部３０ａにそれぞれ密着させる。そして、継手部材７と各頂部１０ａ，２０ａ，３０ａとの密着部分にレーザ溶接を行うことにより、第１の縦骨３、第２の縦骨４、及び横骨５を継手部材７によって連結させると、図１〜図３に示した車両パネル構造体１が完成する。

以上説明したように、車両パネル構造体１では、裾絞り部Ｓの形成方向と交差して配置される縦骨を直接曲げ加工するのではなく、第１の縦骨３と第２の縦骨４との間に、裾絞り部Ｓの形成方向に沿って横骨５を配置し、横骨５のチャンネル部３０を裾絞り部Ｓの湾曲形状に沿って変形させている。ここで、横骨５におけるチャンネル部３０の立設部３０ｂ，３０ｂの断面形状は、頂部３０ａからフランジ部３１に向かって裾広がりとなっている。

そのため、横骨５のチャンネル部３０は、その軸方向から見て頂部３０ａ側に容易に湾曲可能になっている。このような構成により、横骨５を裾絞り部Ｓの湾曲形状に沿って精度良く湾曲させることができ、横骨５の接合にあたって、そのフランジ部３１を外板２の上側の平面部２ａ及び下側の平面部２ｂにそれぞれ密着させ、かつ中間接合部３２を外板２の裾絞り部Ｓに密着させることが可能となっている。

したがって、この車両パネル構造体１では、裾絞り部Ｓを挟む外板２の上側の平面部２ａ及び他側の平面部２ｂに第１の縦骨３及び第２の縦骨４を精度良く沿わせつつ、裾絞り部Ｓに横骨５を精度良く沿わせることができる。これにより、レーザ溶接を行う際の外板２と各骨部材３，４，５との密着性が高められ、その接合強度を確保できるので、鉄道車両の剛性を十分に確保することが可能となる。

また、車両パネル構造体１では、第１の縦骨３における裾絞り部Ｓ側の端部３ａと、第２の縦骨４における裾絞り部Ｓ側の端部４ａとは、横骨５のフランジ部３１にそれぞれ接合されており、第１の縦骨３のチャンネル部１０、第２の縦骨４のチャンネル部２０、及び横骨５のチャンネル部３０は、継手部材７によって互いに連結されている。これにより、各部材の接合強度が増して鉄道車両の剛性の更なる向上が図られるほか、鉄道車両の走行時等に発生する捩り力や撓み力などの負荷を効率良く逃がすことができる。

さらに、車両パネル構造体１では、第１の縦骨３と外板２との間、及び第２の縦骨４と外板２との間にスペーサ部材６をそれぞれ配置している。これにより、第１の縦骨３の端部３ａ及び第２の縦骨４の端部４ａを横骨５のフランジ部３１に重ね合わせたことによって生じる段差を吸収することができ、第１の縦骨３及び第２の縦骨４を強固に外板２に接合することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、第１の縦骨３の端部３ａ及び第２の縦骨４の端部４ａを横骨５のフランジ部３１に重ね合わせたことによって生じる段差をスペーサ部材６で吸収しているが、図４に示すように、第１の縦骨３の端部３ａ及び第２の縦骨４の端部４ａに対応するフランジ部１１，２１の外板２側に背切り部１５，２５をそれぞれ設け、この背切り部１５，２５を横骨５のフランジ部３１に重ね合わせることによって段差の吸収を図ることもできる。この場合、スペーサ部材６が不要となり、車両パネル構造体１の部品点数を削減できる。その結果、車両パネル構造体１の組み立てに要する工数の削減と軽量化とが図られる。

また、第１の縦骨３の端部３ａ及び第２の縦骨４の端部４ａは、必ずしも横骨５のフランジ部３１に重ね合わせる必要はない。すなわち、図５に示すように、第１の縦骨３の端部３ａ及び第２の縦骨４の端部４ａを横骨５のフランジ部３１の手前で外板２の上側の平面部２ａ及び下側の平面部２ｂに直接接合し、第１の縦骨３、第２の縦骨４、及び横骨５を継手部材７のみで繋ぐようにしてもよい。

さらには、第１の縦骨３及び第２の縦骨４として断面ハット状のステンレス鋼材を用いているが、一方のフランジ部及び一方の立設部を有しない断面Ｚ状のものを用いてもよい。横骨５に設けるチャンネル部３０の数は、裾絞り部Ｓの曲率などに応じて適宜変更してもよい。レーザ溶接の代わりに、例えば摩擦攪拌接合・スポット溶接などの他の溶接方法を用いてもよい。

本発明に係る車両パネル構造体の一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示す各部材を組み合わせて示す斜視図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 変形例に係る車両パネル構造体の断面図である。 別の変形例に係る車両パネル構造体の断面図である。

符号の説明

１…車両パネル構造体、２…外板、２ａ…上側の平面部（一側の平面部）、２ｂ…下側の平面部（他側の平面部）、３…第１の縦骨（第１の補強部材）、３ａ…端部、４…第２の縦骨（第２の補強部材）、４ａ…端部、５…横骨（第３の補強部材）、６…スペーサ部材、７…継手部材、１０…第１の縦骨のチャンネル部、２０…第２の縦骨のチャンネル部、３０…横骨のチャンネル部、３１…横骨のフランジ部、３２…中間接合部、Ｓ…裾絞り部。

Claims (7)

1. 車両の内側に向かって湾曲する裾絞り部が前記車両の長手方向に沿って形成された外板と、
   前記裾絞り部の形成方向と交差して配置され、前記裾絞り部を挟む前記外板の一側の平面部に沿って設けられる第１の補強部材と、
   前記第１の補強部材と対向して配置され、前記裾絞り部を挟む前記外板の他側の平面部に沿って設けられる第２の補強部材と、
   前記第１の補強部材及び前記第２の補強部材の間に配置され、前記裾絞り部の形成方向に沿って設けられる第３の補強部材とを備え、
   前記第３の補強部材は、前記一側の平面部と前記他側の平面部とにそれぞれ接合されるフランジ部と、前記フランジ部と前記一側の平面部及び前記他側の平面部との密着が保たれるように、前記裾絞り部の湾曲形状に沿って変形可能なチャンネル部とを有し、
   前記第３の補強部材のチャンネル部の断面形状は、前記フランジ部に向かって裾広がりとなっていることを特徴とする車両パネル構造体。
2. 前記第３の補強部材は、前記チャンネル部を複数有し、前記チャンネル部間には、前記裾絞り部に接合される中間接合部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両パネル構造体。
3. 前記第１の補強部材及び前記第２の補強部材は、前記車両の内側に向かって突出するチャンネル部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の車両パネル構造体。
4. 前記第１の補強部材のチャンネル部、前記第２の補強部材のチャンネル部、及び前記第３の補強部材のチャンネル部を互いに連結する継手部材を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の車両パネル構造体。
5. 前記第１の補強部材における前記裾絞り部側の端部と、前記第２の補強部材における前記裾絞り部側の端部とは、前記第３の補強部材の前記フランジ部にそれぞれ接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の車両パネル構造体。
6. 前記第１の補強部材と前記外板との間、及び前記第２の補強部材と前記外板との間には、スペーサ部材がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項５記載の車両パネル構造体。
7. 前記第３の補強部材のチャンネル部は、前記車両の長手方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の車両パネル構造体。
   

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