JP5976119B2 - 車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠を有し、台枠の下面に走行装置を結合する枕梁を備えるモノレール車両や鉄道車両等の車両構体に関するものである。

近年、軽量化、高剛性化、さらには製作性の向上を目的に、中空押出成型により、対向する二枚の面板とこれらの面板同士を接続する複数のリブから成る剛性の高いアルミニウム合金製中空押出形材を製造し、これらを車両構体を構成する各構体に活用して、モノレール車両や鉄道車両の構造体である車両構体を組み立てる工法が広まりつつある。
車両構体は、一般に、上面を構成する屋根構体と側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、長手方向の端面を構成する妻構体からなる。このうち、台枠下面の長手方向端部寄りの下面を構成する端台枠には、相互の車両を繋ぐための連結器を備える中梁と、車体の重量を走行装置（以下、台車と呼ぶ。）で支えるための枕梁が設けられている。

一般的には、これら中梁と枕梁とを交差させて組み合わせることにより、連結器や台車を介して車両構体に作用する大荷重を負担できる強度を備えた構造が採用されている。中梁にはアルミニウム合金製の押出形材が、そして、枕梁には、台車を介して作用する荷重を高剛性で支持するために相応の面積を要することから、先述したアルミニウム合金製の中空押出形材が適用されている。

中梁や枕梁で補強された台枠の下面には、駆動装置、制動装置等を構成する電源系、制御系、高圧空気系等、多数の機器を限られたスペース内に取り付ける必要があり、これら機器を結ぶ配線や配管を配置する必要がある。
しかし、枕梁には、中心部に台車の中心ピン受けと、その両側にサスペンション用空気バネ受けを形成する必要があり、これが台枠の幅方向の大半を占めることになる。このため、上述の配線や配管のためのスペースを十分に確保することができない。

そこで、下記の特許文献１の図１４、１５には、配線や配管のためのスペースを確保するため、台車の上方に位置する枕梁に貫通管を設け、この貫通管を通して配線や配管を行うことが示されている。
しかし、貫通管の設置に伴い、車体の製作工数が増加するため、特許文献１では、中梁内のスペースを配線や配管に活用することによって、貫通管の設置に伴った車体の製作工数の増加を防止した車両構体を提案している。

一方、配線・配管の設置に伴う車体の製作工数の増加を抑制する方法として、配線・配管をモジュール化したものをアウトワークで製作し、車体に取り付けることも考えられる。
しかし、特許文献１の図１、２に示す構造では、モジュール化した配線・配管を通すための十分なスペースを中梁に設けること自体が困難である。また、中梁内のスペースに合わせて、モジュール化した配線・配管を枕梁の前後で屈曲させる必要があるため、車体の製作工数がかえって増加する場合がある。

特開２０１０−１７３６２８号公報

そこで、本発明の目的は、上面を構成する屋根構体と側面を構成する側構体と下面を構成する台枠を有し、台枠の下面に走行装置を結合する枕梁を備える車両構体において、貫通管の廃止と配線・配管のモジュール化を両立し、車体の製作工数を低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明による車両構体は、屋根構体と側構体と台枠を有し、台枠の下面に走行装置を結合するための枕梁を備える車両構体であって、枕梁は、台枠の幅方向の中央部に位置し、走行装置と結合する中心ピンを備える第１の枕梁と、台枠の幅方向の端部に位置し、走行装置の空気ばねを当接する第２の枕梁により構成されている。
そして、第１の枕梁と第２の枕梁は、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブを中空押出成型により形成した中空押出形材により構成されており、第１の枕梁を構成する中空押出部材の押出方向は、台枠の幅方向に沿い、かつ、第２の枕梁を構成する中空押出部材の押出方向は、台枠の長手方向に沿うようにした。

本車両構体によれば、貫通管を設置しなくても、押出方向が台枠の長手方向に沿い、この方向に複数のリブが形成されている第２の枕梁の内部に、モジュール化した配線・配管を通すことが可能となり、車体の製作工数を低減できる。しかも、第１の枕梁は、押出方向が台枠の幅方向に沿い、この方向に複数のリブが形成されているため、台枠の長手方向に沿って形成された第２の枕梁のリブと連携して、枕梁全体にわたり高い剛性が得られるので、台車や連結器から作用する荷重を枕梁全体で負担することができ、端台枠の軽量化も可能になる

図１は本発明による車両構体の一実施形態を示す底面斜視図である。 図２は図１に示す車両構体のＡ−Ａ断面図である。 図３は図１に示す車両構体のＢ−Ｂ断面図である。 図４は図１に示す車両構体のＣ−Ｃ断面図である。 図５は図１に示す車両構体のＤ−Ｄ断面図である。

以下、図面を参照して、本発明による車両構体の一例を説明する。
図１は、本発明による車両構体の一実施形態を示す底面斜視図（車体を台車側から見た斜視図）である。なお、各図において、車両構体１の垂直方向を高さ方向１００、これに直交する車両構体１の幅方向を幅方向１１０、高さ方向１００、幅方向１１０に直交する車両構体１の長手方向を長手方向１２０とする。

図１に示す車両構体において、車両構体１は、台枠４０と、台枠４０の幅方向１１０の両端部に立設される側構体２０、２０（一方のみ図示）と、台枠４０の長手方向１２０の両端部に立設される妻構体３０、３０（一方のみ図示）と、側構体２０、２０と妻構体３０、３０の上端部に載置される屋根構体１０から構成される。台枠４０の幅方向１１０の両端部には、長手方向１２０に延伸し、側構体２０、２０との結合を行うための側梁４１、４１が接合され、台枠４０の長手方向１２０の両端部には、幅方向１１０に延伸し、妻構体３０、３０との結合を行うための端梁４２、４２が接合される。

側梁４１、４１の両端部は、端梁４２、４２の端部に接合される。側構体２０、２０には、乗客が車外の景色を見たり、採光したりするための窓開口２１、２１、２１、２１、２１、２１（一方のみ図示）と乗客が乗降するための出入口開口２２、２２、２２、２２（一方のみ図示）が設けられる。妻構体３０、３０には、乗客が前後の車両へ移動するための貫通路開口３１、３１（一方のみ図示）が設けられる。

屋根構体１０、側構体２０、台枠４０は、アルミニウム合金製の複数の中空押出形材を、長手方向１２０に沿って並べ、隣接する中空押出形材の幅方向１１０の端部同士を接合することにより構成される。ただし、台枠４０の長手方向１２０の端部寄りは、台枠４０の下面のスペースに応じて、アルミニウム合金製の板状の押出形材を接合することにより構成されることもある。

妻構体３０は、アルミニウム合金製の板状の押出形材と梁状の押出形材を接合することにより構成される。
そして、側梁４１、端梁４２は、アルミニウム合金製の中空押出形材である。側梁４１と側構体２０、側構体２０と屋根構体１０、端梁４２と妻構体３０、妻構体３０と側構体２０、妻構体３０と屋根構体１０の結合は、溶接や摩擦撹拌接合等の接合またはボルトやリベット等の機械的締結手段により行われる。

以下、端台枠の詳細な構成を説明する。端台枠の構成は、長手方向１２０の前後で同一であるため、その一方の構成を説明する。
端台枠において、幅方向１１０の中央部寄りには、中梁４３、４３が、側梁４１、４１と平行な態様で、台枠４０の下面に接合される。端台枠において、長手方向１２０の中央部寄り及び端部寄りには、第１の横梁としての中央部横梁４４、及び、第２の横梁としての端部横梁４５が、端梁４２に平行な態様で、台枠４０の下面に接合される。中梁４３、４３の両端部は、端梁４２と中央部横梁４４の側面に接合される。

中央部横梁４４の両端部は、側梁４１、４１の側面に接合される。中梁４３、４３にて分割される端部横梁４５の端部は、側梁４１、４１または中梁４３、４３の側面に接合される。端梁４２と端部横梁４５の間には、車両構体１と前後の車両構体を繋ぐための連結器（図示せず）を結合する連結器受４６が設けられ、中梁４３、４３に接合される。

中央部横梁４４と端部横梁４５の間には、幅方向１１０の中央部寄りに、第１の枕梁として、中央部枕梁４７が設けられ、幅方向１１０の両端部寄りに、第２の枕梁として、端部枕梁４８、４８が設けられる。中央部枕梁４７は、中梁４３、４３の側面に結合され、下面に台車の中心ピン（図示せず）を結合するための中心ピン受４９を備えている。

端部枕梁４８、４８は、側梁４１、４１と中梁４３、４３の側面及び台枠４０の下面に接合され、下面に台車の空気ばね（図示せず）を結合するための空気ばね受５０、５０を備えている。中梁４３、４３、中央部横梁４４、端部横梁４５、中央部枕梁４７に囲まれる範囲は、モノレール車両用の車両構体に適用する場合、車輪を挿入する車輪室５１、５１となり、台枠４０の上方に突出する箱状部材（図示せず）が、中梁４３、４３、中央部横梁４４、端部横梁４５に接合または機械的締結手段により結合される。車輪との干渉を防止するとともに空気ばねとの接触面積を確保するため、中央部枕梁４７の長手方向１２０の長さは、端部枕梁４８の長手方向１２０の長さより小さい。

図２に、車両構体１における中央部枕梁４７の内部構造を幅方向１１０からみた、図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。中央部枕梁４７は、上面板６１、下面板６２、斜めリブ６３、縦リブ６４からなるアルミニウム合金製の１つの中空押出形材と平板状の厚板６５から構成される。中央部枕梁４７は、中空押出形材の押出方向が幅方向１１０に一致し、斜めリブ６３、縦リブ６４がこの方向に延びる態様で配置され、上面板６１、下面板６２、縦リブ６４における幅方向１１０の両端部において、中梁４３(図１参照)の側面に接合される。下面板６２の下面には、台車の中心ピンを高剛性で支持するための厚板６５が接合部６６において接合される。中央部枕梁４７の中央には、中心ピンを挿入するための中心ピン挿入口６７が設けられ、縦リブ６４の中央には、中心ピンを厚板６５の下面に結合するためのボルト（図示せず）を止めるねじ座６８を挿入するためのねじ座挿入口６９が設けられる。

図３に、車両構体１における端部枕梁４８の内部構造を長手方向１２０からみた、図１におけるＢ−Ｂ断面図を示す。端部枕梁４８は、中空押出形材の押出方向が長手方向１２０に一致し、水平方向の上面板７１、下面板７２と、押出方向に延びる斜めリブ７３とからなるアルミニウム合金製の二つの中空押出形材と、平板状の塞ぎ板７４とにより構成される。上面板７１における端部枕梁４８の幅方向１１０の中央部寄り端部は、下面板７２における端部枕梁４８の幅方向１１０の中央部寄り端部より、端部枕梁４８の幅方向１１０の中央部寄りに突出している。端部枕梁４８を高さ方向１００に反転し、塞ぎ板７４を設置しない状態で、上面板７１における端部枕梁４８の幅方向１１０の中央部寄り端部同士を、塞ぎ板７４側から接合部７５において接合した後、二つの中空押出形材の間に塞ぎ板７４を設置し、下面板７２における端部枕梁４８の幅方向１１０の中央部寄り端部と塞ぎ板７４における幅方向１１０の端部を接合部７６において接合する。

空気ばねと接触する接合部７６の表面は、下面板７２の表面と合わせて平滑に仕上げられる。端部枕梁４８は、上面板７１、下面板７２における幅方向１１０の両端部において、図１に示されるように、側梁４１と中梁４３の側面に接合される。端部枕梁４８の中央には、空気ばねの吸気座を取り付けるための吸気座取付面７７、吸気座を挿入するための吸気座挿入口７８が設けられる。

図４に、車両構体１における中梁４３の内部構造を長手方向１２０からみた、図１におけるＣ−Ｃ断面図を示す。中梁４３は、上水平リブ８１、下水平リブ８２、縦リブ８３、箱受８４からなるアルミニウム合金製の押出形材から構成される。縦リブ８３における幅方向１１０の中央部寄り側面（図４の右側）に、中央部枕梁４７(図１参照)が接合される。上水平リブ８１の幅方向１１０の端部寄り端部と縦リブ８３の幅方向１１０の端部寄り側面（図４の左側）に、端部枕梁４８(図１参照)が接合される。上水平リブ８１の高さ方向１００の位置は、図２に示される中央部枕梁４７の上面板６１、図３に示される端部枕梁４８の上面板７１の高さ方向１００の位置と同等である。

また、図４において、下水平リブ８２の高さ方向１００の位置は、図２に示される中央部枕梁４７の下面板６２、図３に示される端部枕梁４８の下面板７２の高さ方向１００の位置と同等である。
すなわち、端部枕梁４８が接合される範囲において、下水平リブ８２は切り欠かれる。縦リブ８３の高さ方向１００の延長線上には、上水平リブ８１の上方に突出する箱受８４が設けられる。この箱受８４には、車輪室５１を構成する台枠４０の上方に突出する箱状部材が結合される。

図５に、車両構体１における中央部横梁４４の内部構造を幅方向１１０からみた、図１におけるＤ−Ｄ断面図を示す。中央部横梁４４は、上水平リブ９１、下水平リブ９２、縦リブ９３、箱受９４からなるアルミニウム合金製の押出形材から構成される。図１に示される端部横梁４５も、同様の構成である。
また、図５において、縦リブ９３の長手方向１２０の端部寄り側面（図５の右側）に、図４の中梁４３が接合される。上水平リブ９１の高さ方向１００の位置は、図４に示される中梁４３の上水平リブ８１の高さ方向１００の位置と同等である。下水平リブ９２の高さ方向１００の位置は、図４に示される中梁４３の下面板８２の高さ方向１００の位置と同等である。縦リブ９３の高さ方向１００の延長線上には、上水平リブ９１の上方に突出する箱受９４が設けられる。箱受９４には、車輪室５１を構成する台枠４０の上方に突出する箱状部材が結合される。

かかる構成においては、端部枕梁４８内で、長手方向１２０に延びる三角形状の広い空間を利用して、長手方向１２０に配線や配管を通すことができるので、貫通管を設置しなくてもモジュール化した配線・配管を簡単に通すことができ、車体の製作工数を低減できる。

また、図２に示されるように、中央部枕梁４７内の斜めリブ６３が幅方向１１０に延び、図３に示されるように、端部枕梁４８内の斜めリブ７３が長手方向１２０に延びることにより、台車から空気ばねを介して作用するせん断荷重を効果的に負担する。しかも、台車からの荷重が直接作用する中央部枕梁４７については、全周が剛性の高い中梁４３に接合されるとともに、下面に厚板６５が接合されているので、寸法の小さい中央部枕梁４７と上面板７１、下面板７２のみが側梁４１、中梁４３に接合される端部枕梁４８との組合せによっても、十分な強度を確保できる。この構成によって、車輪と干渉しないように、中央部枕梁４７の長手方向１２０の寸法を端部横梁４８の長手方向１２０寸法より小さくしても、必要とされる強度を得ることができる。加えて、端部枕梁４８を片面（下面板７２側）からの作業で接合できるので、さらなる車体の製作工数の低減が可能になる。

さらに、端台枠（台枠４０の長手方向１２０端部寄り下面）は、その外縁を側梁４１と、端梁４２と、中央部横梁４４と、から構成されるとともに、一方の側梁４１から他方の側梁４１に向けて、幅方向１１０に沿って順に、端部枕梁４８、中梁４３、中央部枕梁４７、中梁４３、端部枕梁４８が接合されて一体となった枕梁を構成している。しかも、中梁４３の長手方向１２０の両端部は、それぞれ端梁４２と中央部横梁４４に接合されることにより、側梁４１、端梁４２、中梁４３、中央部横梁４４、端部横梁４５、連結器受４６、中央部枕梁４７、端部枕梁４８のすべてが接合により強固に結合された一体構造を構成する。このため、台車や連結器から作用する荷重を端台枠全体で負担することができ、端台枠の軽量化も可能になる。また、車輪室５１を構成する中梁４３、中央部横梁４４、端部横梁４５は、台枠４０の上方に突出する箱状部材を結合する箱受８４（図４参照)、９４（図５参照)を一体として有しているので、別途箱受を設ける必要がなく、さらなる車体の製作工数の低減が可能になる。

本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項の記載又は課題を解決するための手段の項の記載に基づいて定められるが、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

１・・・車両構体
１０・・・屋根構体
２０・・・側構体 ２１・・・窓開口
２２・・・出入口開口
３０・・・妻構体 ３１・・・貫通路開口
４０・・・台枠 ４１・・・側梁
４２・・・端梁 ４３・・・中梁
４４・・・中央部横梁 ４５・・・端部横梁
４６・・・連結器受 ４７・・・中央部枕梁
４８・・・端部枕梁 ４９・・・中心ピン受
５０・・・空気ばね受 ５１・・・車輪室
６１・・・上面板 ６２・・・下面板
６３・・・斜めリブ ６４・・・縦リブ
６５・・・厚板 ６６・・・接合部
６７・・・中心ピン挿入口 ６８・・・ねじ座
６９・・・ねじ座挿入口
７１・・・上面板 ７２・・・下面板
７３・・・斜めリブ ７４・・・塞ぎ板
７５、７６・・・接合部 ７７・・・吸気座取付面
７８・・・吸気座挿入口
８１・・・上水平リブ ８２・・・下水平リブ
８３・・・縦リブ ８４・・・箱受
９１・・・上水平リブ ９２・・・下水平リブ
９３・・・縦リブ ９４・・・箱受
１００・・車両構体１の高さ方向 １１０・・車両構体１の幅方向
１２０・・車両構体１の長手方向

Claims (10)

1. 屋根構体と側構体と台枠を有し、前記台枠の下面に走行装置を結合するための枕梁を備える車両構体であって、
   前記枕梁は、前記台枠の幅方向中央部に位置して前記走行装置と結合する中心ピンを備える第１の枕梁と、前記台枠の幅方向端部に位置して前記走行装置の空気ばねを当接する第２の枕梁からなり、
   前記第１の枕梁と前記第２の枕梁は、対向する二枚の面板と該面板同士を接続する複数のリブを中空押出成型により形成した中空押出形材により構成されており、
   前記第１の枕梁を構成する前記リブは、前記台枠の幅方向に延び、かつ、前記第２の枕梁を構成する前記リブは、前記台枠の長手方向に延びていること、
   を特徴とする車両構体。
   
2. 請求項１に記載された車両構体において、
   前記リブの少なくとも一つは、前記面板の法線方向から傾斜していること、
   を特徴とする車両構体。
3. 請求項１に記載された車両構体において、
   前記第１の枕梁における前記台枠の長手方向の長さは、前記第２の枕梁における前記台枠の長手方向の長さより小さいこと、
   を特徴とする車両構体。
4. 請求項１に記載された車両構体において、
   前記第１の枕梁は、一つの前記中空押出形材とその下面に接合された平板状の厚板から構成されていること、
   を特徴とする車両構体。
5. 請求項１に記載された車両構体において、
   前記第２の枕梁は、二つの前記中空押出形材とその間に接合された平板状の塞ぎ板から構成されており、
   前記中空押出形材を構成する一方の前記面板における、前記第２の枕梁の幅方向中央部側端部は、前記中空押出形材を構成する他方の前記面板における、前記第２の枕梁の幅方向中央部側端部より、前記第２の枕梁の幅方向中央部寄りに突出しており、
   前記一方の面板における前記第２の枕梁の幅方向中央部寄りの端部同士は接合され、前記他方の面板における前記第２の枕梁の幅方向中央側端部は該他方の面板間に位置する前記塞ぎ板を介して接合されていること、
   を特徴とする車両構体。
6. 請求項１に記載された車両構体において、
   前記第１の枕梁における前記台枠の幅方向両端部と、前記第２の枕梁における前記台枠の幅方向中央部側端部は、前記第１の枕梁と前記第２の枕梁の間に位置し前記台枠の長手方向に延伸する中梁に接合され、
   前記第２の枕梁における前記台枠の幅方向端部側端部は、前記台枠の幅方向の両端部に位置し前記台枠の長手方向に延伸する側梁に接合されていること、
   を特徴とする車両構体。
7. 請求項６に記載された車両構体において、
   前記側梁の長手方向両端部は、前記台枠の長手方向両端部に位置し前記台枠の幅方向に延伸する端梁に接合され、
   前記中梁の長手方向両端部は、前記端梁と、前記枕梁よりも前記台枠の長手方向中央部寄りに位置し前記台枠の幅方向に延伸する第１の横梁に接合され、
   前記第１の横梁の長手方向両端部は、前記側梁に接合され、
   前記端梁と前記枕梁の間に位置し前記台枠の幅方向に延伸する第２の横梁の端部は、前記側梁と前記中梁に接合され、
   前記端梁と前記第２の横梁の間に位置し連結器から作用する荷重を支持する連結器受は、前記中梁に接合されていること、
   を特徴とする車両構体。
8. 請求項７に記載された車両構体において、
   前記中梁、前記第１の横梁、前記第２の横梁は、前記台枠の高さ方向に一定の距離を有する二枚の水平方向に延伸するリブを有する押出形材から構成されており、
   前記中梁、前記第１の横梁、前記第２の横梁を構成する前記リブにおける前記台枠の高さ方向の位置は、前記第１の枕梁、前記第２の枕梁を構成する二枚の前記面板における前記台枠の高さ方向の位置と同等であること、
   を特徴とする車両構体。
9. 請求項７に記載された車両構体において、
   前記第１の枕梁、前記中梁、前記第１の横梁、前記第２の横梁に囲まれた範囲は、前記走行装置の車輪が挿入される車輪室になっていること、
   を特徴とする車両構体。
10. 請求項９に記載された車両構体において、
    前記中梁、前記第１の横梁、前記第２の横梁は、前記台枠の上方に突出し前記車輪室を構成する箱状部材を結合する箱受を一体として押し出した押出形材から構成されていること、
    を特徴とする車両構体。

Images