JP5086726B2 - 車両パネル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、車両パネル構造体に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば特許文献１に記載されたハニカムパネルがある。このハニカムパネル構造では、２枚の平板で波板を挟み、平板と当接する波板の頂部と底部とをスポット溶接することにより、２枚の平板と波板との間に中空部を形成している。このような補強構造は、骨組みを不要にし、車両の軽量化に寄与している。
特開２０００−２８９１３１号公報

しかしながら、前述した従来のハニカムパネル構造は、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。そのため、外板の大きさに合致した波板を準備する必要があり、外板が大型化するほど内板も大型化する必要が生じる。これに伴って波板の取り扱い作業性が悪くなり、結果として、車両パネル構造体の組立て作業性が悪くなる場合がある。一方、車両パネル構造体では、例えば車両の高さ方向と長さ方向といった具合に、互いに交差する方向に補強部材を配置することがある。しかしながら、このような交差部分において補強部材が分断していると、例えば車両に発生する捩りや撓みなどに起因する応力の伝達効率が悪くなるため、外板パネルに応力が集中して車両パネル全体の剛性や強度が十分に確保されないおそれがある。

本発明は、上記課題解決のためになされたものであり、組み立ての作業性を向上でき、かつ補強部材が互いに交差して配置される場合であっても、補強部材間の十分な応力伝達を図ることにより剛性や強度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。

上記課題解決のため、本発明に係るパネル構造体は、外板パネルと、その外板パネルの内面側において互いに交差する方向に設けられ、外板パネルの内面に対して離間して延在する頂部、内面に当接すると共に頂部に対して略平行に延在するフランジ部、及び頂部とフランジ部とを連結するウェブ部を有する第１の補強部材及び第２の補強部材とを備えた車両パネル構造体であって、第１の補強部材は、外板パネルの内面側で並列配置され、隣接する第１の補強部材間に中空部が形成されるように、一の第１の補強部材の頂部が隣接する他の第１の補強部材の頂部に接合され、第１の補強部材における頂部は、ウェブ部の長手方向の端部よりも張り出す第１の張出片を有し、当該第１の張出片が第２の補強部材の頂部に接合されていることを特徴とする。

このパネル構造体では、第１の補強部材と第２の補強部材とが外板パネルの内側で互いに交差して配置されている。そして、第１の補強部材は、外板パネルの内面側で並列配置され、隣接する第１の補強部材間に中空部が形成されるように、一の第１の補強部材の頂部が、隣接する他の第１の補強部材の頂部に接合されている。このような中空構造は、第１の補強部材を外板に順次接合しながら作製できるので、外板の長さに応じた第１の補強部材を準備すればよい。従って、作業の単純化が図られ、車両パネル構造体を組み立てる際の作業性が良好になる。また、この車両パネル構造体では、第１の補強部材における頂部は、ウェブ部の長手方向の端部よりも張り出す第１の張出片を有し、当該第１の張出片が、第１の補強部材と交差する第２の補強部材の頂部に接合されている。これにより、第１の補強部材と第２の補強部材との間で応力がスムーズに伝達され、外板パネルへの応力の集中が回避できるので、剛性を十分に確保できる。

また、第１の補強部材におけるウェブ部の長手方向の端部は、第２の補強部材のフランジ部の幅の分だけ第１の補強部材におけるフランジ部の長手方向の端部よりも張り出していることが好ましい。この場合、第２の補強部材のフランジ部が第１の補強部材の端部側に張り出している場合でも、第１の補強部材の頂部と第２の補強部材の頂部とをフラットにした状態で、第２の補強部材のウェブ部に第１の補強部材の端部を当接させることができる。このような構成により、応力の伝達効率をさらに向上させることができる。

また、第１の補強部材におけるフランジ部の長手方向の端部は、第２の補強部材のフランジ部に載置される載置部位を有し、当該載置部位が第１の補強部材の厚さの分だけ背切りされていることが好ましい。この場合、第２の補強部材のフランジ部が第１の補強部材の端部側に張り出している場合でも、第１の補強部材の頂部と第２の補強部材の頂部とをフラットにした状態で、第２の補強部材のフランジ部に第１の補強部材のフランジ部を当接させることができる。このような構成により、応力の伝達効率をさらに向上させることができる。

また、第１の補強部材におけるウェブ部の端部は、ウェブ部と交差する方向に張り出す第２の張出片を有し、第２の張出片が第２の補強部材のウェブ部に接合されていることが好ましい。この場合、第１の補強部材と第２の補強部材との接合強度を強化できる。また、第１の補強部材と第２の補強部材との接触面積が大きくなるので、応力の伝達効率をさらに向上させることができる。

また、第１の補強部材の頂部には、隣接する第１の補強部材の頂部が載置される肩部が設けられ、肩部は、第１の補強部材の頂部の厚み分だけ頂部の平面部よりも一段下げられていることが好ましい。このような肩部は、次位の第１の補強部材の頂部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、第１補強部材の頂部をフラットにする上で極めて効果的である。

本発明に係る車両パネル構造体によれば、組み立ての作業性を向上でき、かつ補強部材が互いに交差して配置される場合であっても、補強部材間の十分な応力伝達を図ることにより剛性や強度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、本発明にかか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。

[第１実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る車両パネル構造体を適用して作製された鉄道車両構体１を示す斜視図である。図１に示すように、鉄道車両構体１は、床構体２と、側構体３と、屋根構体４と、妻構体５とを備え、これらの各構体が相互に接合されることにより、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。

床構体２は、車両の床部を構成する構体として鉄道車両構体１の底部に配置されている。側構体３及び妻構体５は、車両の側部を構成する構体として、床構体２の左右の縁部及び前後の縁部を囲むように立設されている。側構体３には、乗客・乗員が乗り降りするためのドア部６が等間隔に複数（例えば３ヶ所）設けられている。また、ドア部６，６間と側構体３の両端部とには、窓部７が設けられている。妻構体５は、乗客・乗員らが車両間を行き来するための出入口部８が設けられている。屋根構体４は、車両の屋根部を構成する構体として鉄道車両の構体の上部に空間に蓋をするように配置されている。車両の屋根構体４には、上部に車内の温度を調整するためのエアコンディショナーやパンタグラフ（図示しない）などを備えている。

次に、側構体３に適用された車両パネル構造体Ｋの構成について更に詳細に説明する。

図２は、側構体３を鉄道車両構体１の内側から示した正面図である。また、図３は、側構体３に適用された車両パネル構造体Ｋの要部拡大斜視図である。図２及び図３に示すように車両パネル構造体Ｋは、外板パネル２０と、第１の補強部材２１と、第２の補強部材２２とを備えている。外板パネル２０は、例えばステンレス鋼材によって形成された厚さ数ｍｍ程度の平板であり、車両の外壁を構成している。この外板パネル２０において、窓部７に対応する部分には、略矩形の窓用開口部２３が設けられている。

外板パネル２０の内面２０ａに配置される第１の補強部材２１と第２の補強部材２２は、車両パネル構造体Ｋの剛性を確保するための骨部材である。第１の補強部材２１は、車両の長手方向に配置され、第２の補強部材２２は、第１の補強部材２１と直交するように、車両の高さ方向に配置されている。第２の補強部材２２は、窓枠部材２４の両側に沿ってそれぞれ配置され、第１の補強部材２１は、第２の補強部材２２，２２の間に、車両の高さ方向に複数配列されている。

図３に示すように、第１の補強部材２１は、外板パネル２０の内面２０ａに対して離間しかつ略平行に延在する頂部２１ａと、外板パネル２０の内面２０ａに当接すると共に、頂部２１ａに対して略平行に延在するフランジ部２１ｂと、頂部２１ａの端部とフランジ部２１ｂとを連結すると共に、外板パネル２０に対して起立するウェブ部２１ｃとを備え、全体として断面略Ｚ形状をなしている。頂部２１ａの幅は、フランジ部２１ｂの幅の約２倍程度の幅となっており、頂部２１ａのウェブ部側の端部には、隣接する第１の補強部材２１の頂部２１ａの厚み分だけ頂部２１ａの平面部２１ｅよりも一段下げられた肩部２１ｄが形成されている。

図４に示すように、一の第１の補強部材２１Ａの頂部２１Ａａの遊端２７は、隣接する他の第１の補強部材２１Ｂの肩部２１Ｂｄに載置され、レーザスポット溶接によって肩部２１Ｂｄに強固に接合されている。また、一の第１の補強部材２１Ａのフランジ部２１Ａｂは、外板パネル２０の内面２０ａにレーザスポット溶接によって強固に接合されている。このように、第１の補強部材２１，２１同士を結合し、かつ第１の補強部材２１と外板パネル２０とを接合することにより、外板パネル２０と第１の補強部材２１Ａと第１の補強部材２１Ｂとの間には、車両の長手方向に延在する断面略矩形の中空部Ｓが形成される。第１の補強部材２１を順次連結させることによって、同様の中空部Ｓが車両の高さ方向に順次作り出されることになる。

一方、第２の補強部材２２は、図３に示すように、外板パネル２０の内面２０ａに対して離間して延在する頂部２２ａと、外板パネル２０の内面２０ａに当接すると共に、頂部２２ａに対して略平行に延在する一対のフランジ部２２ｂ，２２ｃと、頂部２２ａの両端部とフランジ部２２ｂ，２２ｃとを連結すると共に、外板パネル２０に対して起立する一対のウェブ部２２ｄ，２２ｅとを備え、全体として断面ハット形状をなしている。

この、第２の補強部材２２は、外板パネル２０の内面２０ａに当接させたフランジ部２２ｂ，２２ｃの延在方向に沿ったレーザスポット溶接により、頂部２２ａを車内側に向けた状態で、外板パネル２０の内面２０ａに強固に固定されている。

ここで、互いに交差する方向に配置されている第１の補強部材２１と第２の補強部材２２とが分断されていると、例えば車両に発生する捩りや撓みなどに起因する応力の伝達効率が第１の補強部材２１と第２の補強部材２２間で悪くなるため、外板パネル２０に応力が集中し、側構体３の剛性や強度が十分に確保されなくなるおそれがある。

これに対し、側構体３に適用される車両パネル構造体Ｋでは、図５に示すように、第１の補強部材２１と第２の補強部材２２との接合にあたって、第１の補強部材２１の頂部２１ａには張出片（第１の張出片）３０が設けられ、第１の補強部材２１のウェブ部２１ｃには張出片（第２の張出片）３１が設けられている。張出片３０は、頂部２１ａの厚さと等厚の矩形の片であり、頂部２１ａと一体に形成されて、ウェブ部２１ｃの長手方向の端部３２より張り出している。張出片３１は、ウェブ部２１ｃの厚さと等厚の矩形の片であり、ウェブ部２１ｃと一体に形成されて、ウェブ部２１ｃの端部３２から略直角に張り出している。

そして、第１の補強部材２１と第２の補強部材２２とは、張出片３０を第２の補強部材２２の頂部２２ａに載置し、第１の補強部材２１のフランジ部２１ｂを第２の補強部材２２のフランジ部２２ｂに載置し、かつ、張出片３１を第２の補強部材２２のウェブ部２２ｄに当接させた状態で、張出片３０と頂部２２ａ、張出片３１とウェブ部２２ｄ、及びフランジ部２１ｂとフランジ部２２ｂをレーザスポット溶接することにより、互いに強固に接合されている。

ここで、上述のように、第１の補強部材２１のフランジ部２１ｂの長手方向の端部３３は、第２の補強部材２２のフランジ部２２ｂに載置される載置部位３４となっている。この載置部位３４は、フランジ部２２ｂに対応する形状に背切りされている。これにより、第２の補強部材２２のフランジ部２２ｂに第１の補強部材２１のフランジ部２１ｂを載置していても、第１の補強部材２１の頂部２１ａと第２の補強部材２２の頂部２２ａとがフラットな状態となっている。

なお、第１の補強部材２１の張出片３０の長さは、第２の補強部材２２の頂部２２ａの幅のおよそ半分となっている。この場合、図２に示すように、第２の補強部材２２の両側に第１の補強部材２１を対向して接合する場合であっても、張出片３０，３０同士を互いに干渉させることなく第１の補強部材２１と第２の補強部材２２とを接合することができる。また、張出片３１の長さは、隣り合う第１の補強部材２１のウェブ部２１ｃに干渉しないように、例えばフランジ部２１ｂの長さと同等の長さにすればよい。

以上説明したように、車両パネル構造体Ｋでは、外板パネル２０の内面２０ａに互いに交差して第１の補強部材２１と第２の補強部材２２とが配置されている。この車両パネル構造体Ｋでは、第１の補強部材２１を外板パネル２０の内面２０ａに順次連結させることによって、中空部Ｓが順次形成されている。このことは、作業の単純化を図ることができ、車両パネル構造体Ｋを組み立てる際の作業性が良好になる。さらに、このような中空構造は、捻り剛性が強く、パネルの薄型を可能にする。

また、車両パネル構造体Ｋでは、第１の補強部材２１と第２の補強部材２２とは、張出片３０を頂部２２ａに密接させ、張出片３１をウェブ部２２ｄに密接させ、かつ、フランジ部２１ｂをフランジ部２２ｂに密接させた状態で接合されている。このような構成により、補強部材が互いに交差する方向に配置される場合においても、第１の補強部材と第２の補強部材とが、３ヶ所の接触面で密接に接合することにより、補強部材間の十分な応力伝達が図られ、車両の剛性や強度を十分に確保することができる。

また、第１の補強部材２１は、頂部２１ａに肩部２１ｄを備え、一の第１の補強部材２１の頂部２１ａの遊端２７が、他の第１の補強部材２１の肩部２１ｄに載置されることにより並設されている。このことは、第１の補強部材２１の頂部２１ａを載置場所の目安にすることができ、組み立て作業性の向上に寄与する。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る車両パネル構造体Ｌについて説明する。

図６は、車両パネル構造体の要部斜視図である。図６に示すように、第２実施形態に係る車両パネル構造体は、第１の補強部材のフランジ部が、第２の補強部材のフランジ部に載置されていない点で、第１実施形態と異なっている。

すなわち、第２実施形態に係る車両パネル構造体Ｌでは、第１の補強部材４０におけるウェブ部４０ｃの長手方向の端部４１は、第２の補強部材２２のフランジ部２２ｂの幅の分だけ第１の補強部材４０におけるフランジ部４０ｂの長手方向の端部４２よりも張り出している。つまり、第１の補強部材４０におけるフランジ部４０ｂの端部４２は、第２の補強部材２２のフランジ部２２ｂの幅の分だけ第１の補強部材のウェブ部４０ｃの端部４１よりも内側に位置しており、第１の補強部材４０のフランジ部４０ｂの側面部分に当接した状態となっている。

そして、第１の補強部材４０と第２の補強部材２２とは、張出片５０を第２の補強部材２２の頂部２２ａに載置し、張出片５１を第２の補強部材２２のウェブ部２２ｄに当接させた状態で、張出片５０と頂部２２ａ、及び張出片５１とウェブ部２２ｄをそれぞれレーザスポット溶接することにより、互いに強固に接合されている。

このような構成を有する車両パネル構造体Ｌにおいても、第１の補強部材４０を外板パネル２０の内面２０ａに順次連結させることによって、同様の中空部Ｓが順次形成されている。これにより、作業の単純化を図ることができ、車両パネル構造体Ｋを組み立てる際の作業性が良好になる。

また、第１の補強部材４０と第２の補強部材２２とは、張出片５０を頂部２２ａに密接させ、張出片５１をウェブ部２２ｄに密接させた状態で接合されているため、第１実施形態同様に、補強部材間の十分な応力伝達を図ることによって、車両の剛性や強度を十分に確保することができる。さらに、第２の補強部材２２のウェブ部２２ｄに第１の補強部材の部材４０の張出片５１を接合しても、第１の補強部材４０の頂部４０ａと第２の補強部材２２の頂部２２ａとをフラットな状態にできる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、第２の補強部材２２として断面ハット形状の部材を用いているが、第２の補強部材として第１の補強部材２１と同形状の断面略Ｚ形状のものであってもよい。各補強部材の溶接にレーザスポット溶接を用いているが、連続溶接を用いるようにしてもよい。また、レーザ溶接に限られず、例えば抵抗溶接やアーク溶接であってもよい。

本発明の一実施形態に係る車両パネル構造体を適用して作製された鉄道車両構体を示す斜視図である。 側構体を内側から示した正面図である。 側構体に適用された車両パネル構造体の要部拡大斜視図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 第１の補強部材と第２の補強部材との接合状態を示す要部拡大斜視図である。 第２実施形態に係る車両パネル構造体における第１の補強部材と第２の補強部材との接合状態を示す要部拡大斜視図である。

符号の説明

Ｋ，Ｌ…車両パネル構造体、２０…外板パネル、２１，４０…第１の補強部材、２１ａ，４０ａ…頂部、２１ｂ，４０ｂ…フランジ部、２１ｃ，４０ｃ…ウェブ部、２１ｄ，４０ｄ…肩部、２１ｅ，４０ｅ…平面部、２２…第２の補強部材、２２ａ…頂部、２２ｂ，２２ｃ…フランジ部、２２ｄ，２２ｅ…ウェブ部、３０，５０…張出片（第１の張出片）、３１，５１…張出片（第２の張出片）、３２，４１…ウェブ部の端部、３３，４２…フランジ部の端部、３４…載置部位、Ｓ…中空部。

Claims (5)

1. 外板パネルと、
   前記外板パネルの内面側において互いに交差する方向に設けられ、前記外板パネルの内面に対して離間して延在する頂部、前記内面に当接すると共に前記頂部に対して略平行に延在するフランジ部、及び前記頂部と前記フランジ部とを連結するウェブ部を有する第１の補強部材及び第２の補強部材とを備えた車両パネル構造体であって、
   前記第１の補強部材は、前記外板パネルの内面側で並列配置され、隣接する第１の補強部材間に中空部が形成されるように、一の第１の補強部材の頂部が隣接する他の第１の補強部材の頂部に接合され、
   前記第１の補強部材における前記頂部は、前記ウェブ部の長手方向の端部よりも張り出す第１の張出片を有し、当該第１の張出片が前記第２の補強部材の前記頂部に接合されていることを特徴とする車両パネル構造体。
2. 前記第１の補強部材における前記ウェブ部の長手方向の端部は、前記第２の補強部材の前記フランジ部の幅の分だけ前記第１の補強部材における前記フランジ部の長手方向の端部よりも張り出し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の補強部材における前記フランジ部の長手方向の端部は、前記第２の補強部材の前記フランジ部に載置される載置部位を有し、当該載置部位が前記第１の補強部材の厚さの分だけ背切りさ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。
4. 前記第１の補強部材における前記ウェブ部の前記端部は、当該ウェブ部と交差する方向に張り出す第２の張出片を有し、当該第２の張出片が前記第２の補強部材の前記ウェブ部に接合されていることを特徴とする請求項２又は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頂部は、隣接する第１の補強部材の頂部が載置される肩部を有し、当該肩部が隣接する第１の補強部材の頂部の厚み分だけ前記頂部の平面部よりも一段下げら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。
   
   
   
   
   
   
   

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