JP5291870B2 - 鉄道車両の窓構造 - Google Patents

Description

本発明は、内側及び外側の透明板の間に空気層が設けられた鉄道車両の窓構造に関する。

高速で走行する鉄道車両の窓構造として、遮音性及び断熱性の観点から、二枚の透明板の間に空気層を設けた複層窓からなる窓構造が知られている（特許文献１参照）。このような複層窓は、空気層の内外における圧力差の変動が大きく、複層窓を枠材で支持している。さらに、押え金から複層窓にかかる力を枠材によって分散し、応力集中を防止している。また、特許文献１に記載の枠材は断面Ｃ字状の溝形鋼であり、複層窓の縁が枠材の溝内に嵌り込んでいる。枠材と複層窓との間には、空気層を気密にするために、シール材や高分子被膜等が装填されている。
特開昭６２−９６１６７号公報

従来の窓構造では、枠材が車両構体の外板に重なるように配置されており、外板と複層窓との間に大きな段差が有る。この段差を少くして空気抵抗の低減や車体外観の見栄えを良くするためには、外板を薄くして段差を少なくするか、または、複層窓の縁に段差を吸収する凹みを形成し、外板と複層窓とが略面一になるようにする必要がある。しかしながら、外板を薄くすると外板の強度が低下してしまい、また、互いに重なり合う外板と枠材との両方の厚みを吸収できる凹みを透明板に形成すると、透明板の凹み部分が薄くなって強度が低下してしまう。

そこで、本発明は、強度の低下を抑えながら、車体外観の見栄えを良くすることが可能な鉄道車両の窓構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両構体の外板に形成された窓開口を塞ぐように配置された内側及び外側の透明板を備え、内側及び外側の前記透明板の間に空気層が設けられた鉄道車両の窓構造において、外板の一部をなして、外側の透明板の外面側の縁に重なる環状の窓保持部と、内側の透明板の内面側の縁と重なり合う環状の第１の枠部と、第１の枠部の外周端から外板に向けて延在すると共に、外側の前記透明板と前記窓保持部との間に介在することなく配置された第２の枠部とからなる断面Ｌ字状の枠材と、第１の枠部を介して内側の透明板を窓保持部側に押圧すると共に、内側及び外側の透明板を窓保持部との協働により挟み付ける窓押え金と、を備え、少なくとも、内側及び外側の透明板と枠材とは一体化されていることを特徴とする。

この鉄道車両の窓構造は、断面Ｌ字状の枠材によって補強され、内側及び外側の透明板が、複数の窓押え金と外板の窓保持部との協働により挟み付けられて固定される。その結果として、枠材を省いた窓構造に比べ、空気層の内外の圧力差の変動に強い。さらに、外側の透明板と外板の窓保持部との間には枠材が介在しない。従って、外側の透明板と外板の窓保持部との間の段差を少なくでき、車体外観の見栄えを良くすることができる。さらに、複数の窓押え金は、直接的に内側の透明板を押圧するのではなく、環状の第１の枠部を介して間接的に押圧している。窓押え金からの押圧力は第１の枠部を伝って内側の透明板の全周に分散されていくので、内側の透明板は窓押え金から局所的な力を受けることが無く、内側の透明板の応力集中を低減させることができ、強度の低下の抑制に効果的である。

さらに、外側の透明板の外面側の縁に沿って形成されると共に、外側の透明板の外面から下げられた環状の段差面を更に備え、窓保持部は、段差面に装着されると好適である。段差面を備えることによって外側の透明板と外板とを略面一にすることができ、車体外観の見栄えを一層良くすることができる。さらに、外側の透明板と外板の窓保持部との間には枠材が介在しないため、外側の透明板の外面から段差面までの深さを浅くでき、段差面での強度低下を極力抑えることができるので、外側の透明板を必要以上に厚くしなくても済む。

さらに、外側の透明板はポリカーボネートであり、段差面は、切削加工によって形成されていると好適である。ポリカーボネートを採用することによって割れ難い窓を可能にし、段差面を切削加工によって形成することによって、残留ひずみを低減させ、透明板のゆがみを少なくできる。

本発明によれば、強度の低下を抑えながら、車体外観の見栄えを良くすることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る鉄道車両の窓構造の好適な実施の形態について詳細に説明をする。

図１に示すように、鉄道車両１の車両構体２は、屋根構体３と側構体５と台枠７と妻構体９とから主として構成されている。台枠７は床部を構成するものであり、台枠７の側部には側構体５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やパンタグラフが据え付けられている。

側構体５は、アルミニウム合金の中空押出形材を用いたダブルスキン構造の幕パネル１３、窓枠パネル１５及び腰パネル１９を有する。側構体５において、窓枠パネル１５は、幕パネル１３と腰パネル１９とに挟まれるように配置され、各パネル１３，１５，１９は互いに接合されている。

図２及び図３に示すように、窓枠パネル１５は、車両構体２の外側に配置される外板１５ａと、車両構体２の内側に配置される内板１５ｂと、外板１５ａと内板１５ｂとの間に設けられたリブ部１５ｃとを有している。外板１５ａには、略矩形の窓開口Ｒが形成されている。さらに、外板１５ａには、窓開口Ｒの縁に沿うように延在する矩形で且つ環状の窓保持部１５ｆが設けられている。窓保持部１５ｆの内方側には、窓開口Ｒに連通する矩形のスペースＳＰが形成されている。スペースＳＰには、窓開口Ｒを塞ぐようにして矩形の複層窓ユニット１７が装着される。窓枠パネル１５と複層窓ユニット１７とによって複層窓構造２０が構成される。

複層窓ユニット１７は、透明なガラスからなる矩形の内側窓板（内側の透明板部）２１と、透明なポリカーボネートからなる矩形の外側窓板（外側の透明板部）２３と、内側及び外側窓板２１，２３を支持する枠材２５とを有する。内側窓板２１と外側窓板２３とはスペーサ２７によって６ｍｍ程度離間している。

スペーサ２７は、内側及び外側窓板２１，２３の周縁に沿って延在し、内側及び外側窓板２１，２３に接着されている。環状のスペーサ２７によって、内側及び外側窓板２１，２３の間に空気層ＡＲが形成されている。スペーサ２７の内部は空隙があり、スペーサ２７の空気層ＡＲ側の側壁には、スペーサ２７内と空気層ＡＲとを連通させるための複数のスリット２７ａが形成されている。スペーサ２７には、空気層ＡＲ内を除湿するための乾燥材２９が充填されている。なお、スペーサをプレス加工によって成形し、空気層ＡＲ側の中央に、スペーサ内と空気層ＡＲとを連通させるための一本の隙間を形成し、スペーサ内に乾燥剤を充填するようにしてもよい。

枠材２５は、アルミニウム合金からなる矩形状であり、内側及び外側窓板２１，２３の周縁を取り囲むように配置されている。枠材２５は断面Ｌ字状であり、内側窓板２１の内面２１ａ側の縁と重なり合う環状の第１の枠部２５ａと、第１の枠部２５ａの外周端から内側窓板２１に直交する方向に延在する第２の枠部２５ｂとを有する。第１の枠部２５ａと内側窓板２１との間にはゴム板材３１が配設され、シリコン系シール材が充填されている。また、第２の枠部２５ｂとスペーサ２７との間にはシリコン系のシール材２８が充填されている。シール材２８によって内側窓板２１、外側窓板２３、スペーサ２７及び枠材２５が一体化され、密閉された空気層ＡＲが内側窓板２１と外側窓板２３との間に形成される。内側窓板２１と外側窓板２３とスペーサ２７と枠材２５との一体化によって複層窓ユニット１７が構成されている。

複層窓ユニット１７は、その外側窓板２３が外板１５ａの窓保持部１５ｆに当接させるように内側からスペースＳＰ内に装填される。スペースＳＰの各辺には、四個のクランプ台３２，３３，３４，３５が設けられている。

スペースＳＰ内の右側のクランプ台３２は上下方向に延在する。クランプ台３２は断面略Ｌ字状であり、窓保持部１５ｆに溶接された脚部３２ａと、脚部３２ａから屈曲して内板１５ｂに溶接された台座部３２ｂと、台座部３２ｂに設けられたナット部３２ｃとを有する。脚部３２ａは、第１の枠部２５ａの外周端から窓保持部１５ｆに向けて延在する第２の枠部２５ｂに対向している。さらに、脚部３２ａと第２の枠部２５ｂとの間には、シリコン系のシール材３７及びＰＥフォーム製のクッション材３８が装填されている。なお、クッション材３８は、窓保持部１５ｆ側に配置されている。

また、クランプ台３２と同一の構成を有する左側のクランプ台３３は、上下方向に延在し、複層窓ユニット１７の上側に設けられたクランプ台３４（図４参照）は、複層窓ユニット１７の上端部に沿って水平に延在し、複層窓ユニット１７の下側に設けられたクランプ台３５は、複層窓ユニット１７の下端部に沿って水平に延在する。なお、クランプ台３４及びクランプ台３５は断面略Ｕ字状であり、クランプ台３４及びクランプ台３５の端部は内板１５ｂに溶接されている。

右側のクランプ台３２にボルト止めされる窓押え金３６は、クランプ台３２に沿って上下方向に延在すると共に、階段状板材によって形成されている。窓押え金３６の内縁部３６ａは、ゴム板からなるライナ３９を介して枠材２５の第１の枠部２５ａに重なっている。窓押え金３６の外縁部３６ｂは、アルミニウム合金等の硬質材料からなるスペーサ４０ａを介してクランプ台３２の台座部３２ｂに重なり、ボルト４０によって台座部３２ｂに固定されている。窓押え金３６は、ボルト４０の締め付けにより、第１の枠部２５ａを介して内側窓板２１を窓保持部１５ｆ側に押圧する。同様に、複層窓ユニット１７の左側、上側及び下側に設けられたクランプ台３３，３４，３５にも窓押え金３６がボルト４０によって止められており、各窓押え金３６は第１の枠部２５ａを介して内側窓板２１を窓保持部１５ｆ側に押圧する。

窓押え金３６からの押圧力は、スペーサ２７を介して外側窓板２３に伝わる。外側窓板２３の外面２３ａ側の縁には、外面２３ａから一段下げられた環状の段差面２３ｂが切削加工によって形成されている。段差面２３ｂに窓保持部１５ｆが装着されることで、外側窓板２３の外面２３ａと外板１５ａの外面とは略面一になる。そして、複層窓ユニット１７は、各窓押え金３６によって窓保持部１５ｆに押し付けられて固定される。なお、段差面２３ｂと窓保持部１５ｆとの間には、ゴム板からなるライナ４１が配置され、さらに隙間を塞ぐようにしてシリコン系のシール材４３が充填されている。さらに、外側窓板２３の四隅と窓保持部１５ｆとの間には、ＰＥフォーム製のバックアップ材４５（図５参照）が配置されている。

以上の窓枠パネル１５と複層窓ユニット１７とからなる複層窓構造２０は、断面Ｌ字状の枠材２５によって補強され、内側及び外側窓板２１，２３は、窓押え金３６と窓保持部１５ｆとの協働により挟み付けられて固定されている。その結果として、枠材を省いた窓構造に比べ、空気層ＡＲの内外の圧力差の変動に強い。さらに、外側窓板２３と窓保持部１５ｆとの間には枠材２５が介在しない。従って、外側窓板２３と窓保持部１５ｆとの間の段差を少なくでき、車体外観の見栄えを良くすることができる。さらに、窓押え金３６は、直接的に内側窓板２１を押圧するのではなく、環状の第１の枠部２５ａを介して間接的に押圧している。窓押え金３６からの押圧力は第１の枠部２５ａを伝って内側窓板２１の全周に分散されていくので、内側窓板２１は窓押え金３６から局所的な力を受けることが無く、内側窓板２１の応力集中を低減させることができ、強度の低下の抑制に効果的である。

さらに、外側窓板２３の外面２３ａ側の縁に沿って形成されると共に、外側窓板２３の外面２３ａから一段下げられた環状の段差面２３ｂを更に備え、窓保持部１５ｆは段差面２３ｂに装着される。従って、外側窓板２３の外面２３ａと外板１５ａの外面とを略面一にすることができ、車体外観の見栄えを良くすることができる。さらに、外側窓板２３と窓保持部１５ｆとの間には枠材２５が介在しないために、外側窓板２３の外面２３ａから段差面２３ｂまでの深さを浅くでき、外側窓板２３の強度低下を極力抑えることができるので、外側窓板２３を必要以上に厚くしなくても済む。

さらに、ポリカーボネート製の外側窓板２３を採用することによって割れ難い窓を可能にし、段差面２３ｂを切削加工によって形成することによって、残留ひずみを低減させ、外側窓板２３のゆがみを少なくできる。

本発明に係る鉄道車両の窓構造は以上の実施形態に限定されず、例えば、外側の透明板の段差面は、透明板の縁が段状となるような曲げ加工によって形成してもよい。また、外側の透明板の段差面を射出成形によって形成してもよい。

本発明の実施形態に係る複層窓構造を備えた鉄道車両の側面図である。 本発明の実施形態に係る複層窓構造が設けられた窓枠パネルを内側から見た図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両、２…車両構体、１５ａ…外板、１５ｆ…窓保持部、２０…複層窓構造、２１…内側窓板（内側の透明板）、２３…外側窓板（外側の透明板）、２３ａ…外側窓板の外面、２３ｂ…段差面、２５…枠材、２５ａ…第１の枠部、２５ｂ…第２の枠部、３６…窓押え金、Ｒ…窓開口、ＡＲ…空気層。

Claims (3)

1. 車両構体の外板に形成された窓開口を塞ぐように配置された内側及び外側の透明板を備え、内側及び外側の前記透明板の間に空気層が設けられた鉄道車両の窓構造において、
   前記外板の一部をなして、外側の前記透明板の外面側の縁と重なり合う環状の窓保持部と、
   内側の前記透明板の内面側の縁と重なり合う環状の第１の枠部と、前記第１の枠部の外周端から前記外板に向けて延在すると共に、外側の前記透明板と前記窓保持部との間に介在することなく配置された第２の枠部とからなる断面Ｌ字状の枠材と、
   前記第１の枠部を介して内側の前記透明板を前記窓保持部側に押圧すると共に、内側及び外側の前記透明板を前記窓保持部との協働により挟み付ける窓押え金と、
   を備え、
   少なくとも内側及び外側の前記透明板と前記枠材とは一体化されて、前記窓保持部と前記窓押え金との間に固定されており、
   外側の前記透明板はポリカーボネートであることを特徴とする鉄道車両の窓構造。
2. 外側の前記透明板の外面側の縁に沿って形成されると共に、前記透明板の前記外面から下げられた環状の段差面を更に備え、
   前記窓保持部は、前記段差面に装着されることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の窓構造。
3. 前記段差面は、切削加工によって形成されたことを特徴とする請求項２記載の鉄道車両の窓構造。

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