JP6412421B2 - 鉄道車両の骨構造、骨構造アッセンブリ及び側構体 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の骨構造、骨構造アッセンブリ及び側構体に関する。

鉄道車両の側構体は、車両上下方向に延びる縦骨部材及び車両長手方向に延びる横骨部材を有する骨構造を外板に接合することで形成される。縦骨部材及び横骨部材は、互いに交わるようにして配置され、外板を補強する。縦骨部材や横骨部材は、例えば断面ハット形状や断面Ｚ形状の金属製の部材が用いられ、スポット溶接やレーザー溶接等によって、他の骨部材又は外板と接合される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、断面ハット形状の骨部材は、コ字状部と、コ字状部の両端縁に連続して外板と平行に互いに反対方向に延びる一対の取付部とを有している。コ字状部は、外板から離間して外板と平行に延びる頭部と、頭部の両端から外板に向けて延びる一対の脚部とを有している。他方、断面Ｚ形状の骨部材は、外板から離間して外板と平行に延びる頭部と、頭部の一端から外板に向けて垂直方向に延びる１つの脚部と、脚部の一端から外板と平行に延び、外板に接合される１つの取付部とを有する。

特開２０１１−７３６７４号公報

側構体を作製するにあたって、側柱が断面ハット形状である場合、側柱の一対の取付部が外板に溶接される。そうすると、側柱のコ字状部と外板との間では、車両上下方向に連続して閉空間が生じる。よって、かかる閉空間は外板と接合されない箇所となるため、外板には、車両上下方向に長く連続する非補強領域が存在することになる。そのため、側構体に車両長手方向の圧縮荷重が作用した場合、その非補強領域において、外板に座屈が生じる恐れがある。

他方、断面Ｚ形状の骨部材では、前述したように、外板に接合される取付部は１つのみであり、頭部の他端側の端部が外板から車幅方向に離間して外板との間に開口を形成する。側柱を断面Ｚ形状の骨部材とした場合、断面Ｚ形状の骨部材の頭部と外板との間の空間は、当該開口を通じて車両長手方向に開放される。このように、断面Ｚ形状の骨部材は、断面ハット形状の骨部材と比べて断面積が小さいため、軽量であるという利点がある。また、断面Ｚ形状の側柱と外板との間の開口に横骨部材を挿入することができるため、外板を適切に補強することができ、座屈の発生を抑制することができる。

ところで、一部の鉄道車両において、外板の下端を車両内側に向けるように湾曲させた湾曲部を設け、屈曲状の外殻形状とした側構体が採用されている。このような側構体を作製するにあたっては、外板に接合される側柱を湾曲部の形状に合わせて曲げ加工を行う必要がある。例えば、図８（ａ）に示すように、断面ハット形状の骨部材１００を側柱に用いた場合、取付部１００ａに平行で且つ骨部材１００の長さ方向に直交する軸回りの曲げモーメントを負荷して曲げ加工を行うとき、断面の主軸ＰＡが取付部１００ａに直交又は平行となるので、曲げ加工の際にねじれが発生しにくい利点がある。しかし、前述したように、断面ハット形状の骨部材では、断面Ｚ形状の骨部材と比べて、断面積が大きく重量が重くなるとともに、前述した非補強領域において外板に座屈が生じやすくなるという課題がある。

他方、図８（ｂ）に示すように、軽量化や外板の座屈防止のために断面Ｚ形状の骨部材２００を側柱に用いた場合、取付部２００ａに平行で且つ骨部材２００の長さ方向に直交する軸回りの曲げモーメントを負荷して曲げ加工を行うとき、断面形状が非対称であることから、断面の主軸ＰＡが取付部２００ａに対して傾くため、曲げ加工の際にねじれが発生しやすいという問題がある。側柱にねじれが発生すると、側柱のねじれが発生した部分に対応する外板の表面が凹むような形状となって、外板の平面度が悪化し、美観上も好ましくない。

そこで本発明は、鉄道車両の骨構造、鉄道車両の骨構造アッセンブリ及び側構体の軽量化を可能にしつつ、外板の座屈強度及び平面度を確保し、さらには組立時の作業性の改善を図ることを目的とする。

本発明の一形態に係る骨構造は、窓開口と、幕板と、吹寄せと、下端を車両内側に向けるように湾曲する湾曲部を含む腰板とを有する外板に接合可能な骨構造であって、前記窓開口の両側に配置され、車両上下方向に連続して延びる一対の側柱と、一対の前記側柱の間に配置され、車両長手方向に延びる複数の横骨とを備え、前記側柱は、少なくともその一部が前記湾曲部に配置される第１セクションと、前記外板の前記湾曲部とは異なる部位に配置される第２セクションと、を一体に有し、前記第１セクションは、頭部と、前記頭部の両端から前記外板に向けて延びる一対の脚部と、前記一対の脚部から互いに反対方向に延びる一対のフランジ部とを含み、前記第２セクションは、頭部と、前記頭部の一端から延びる脚部と、前記脚部から車両長手方向に延びる１つのフランジ部とを含み、当該フランジ部が外板と接したときに当該フランジ部に対して他端側が離間する空間部が設けられ、前記側柱の前記第２セクションの前記フランジ部は、前記窓開口側に配置され、前記空間部は、反窓開口側に配置され、前記複数の横骨は、その車両長手方向の両端部が、前記側柱の前記第１セクション及び第２セクションの前記フランジ部に接合されている。

前記構成によれば、外板に接合される骨構造の一対の側柱において、腰板の湾曲部に接合される第１セクションは、湾曲部の形状に沿うように、フランジ部と平行で且つ側柱の長さ方向に直交する方向の軸回りに曲げモーメントを負荷して曲げ加工しても、ねじれが発生しにくく、外板の平面度を確保することができる。また、腰板の湾曲部は、平面板と比べて座屈強度が大きい曲面板であるため、第１セクションと外板との間に閉空間が形成されていても、外板の座屈強度が確保される。湾曲部とは異なる部位に接合される第２セクションには、フランジ部に対して他端側が外板から離間する空間部が設けられ、第２セクションは、外板と接するフランジ部を１つのみとする断面形状を呈するため、第１セクションと比べて軽量化できる。また、第２セクションにおいて、空間部を通じて、頭部と外板との間に車両長手方向に延びる連結部材を挿入でき、当該連結部材の一端部を第２セクションの頭部と重なる領域において外板に接合できるため、外板の湾曲部とは異なる部位においても座屈強度を確保することができる。したがって、骨構造を軽量化しつつ、外板全体の座屈強度及び平面度も確保することができる。

本発明の一形態に係る骨構造アッセンブリは、窓開口と、幕板と、吹寄せと、下端を車両内側に向けるように湾曲する湾曲部を含む腰板とを有する外板に接合可能な、少なくとも２つの骨構造が連結部材により接合される骨構造アッセンブリであって、前記骨構造は、前記窓開口の両側に配置され、車両上下方向に連続して延びる一対の側柱と、一対の前記側柱の間に配置され、車両長手方向に延びる複数の横骨とを備え、前記側柱は、少なくともその一部が前記湾曲部に配置される第１セクションと、前記外板の前記湾曲部とは異なる部位に配置される第２セクションとを一体に有し、前記第１セクションは、頭部と、前記頭部の両端から前記外板に向けて延びる一対の脚部と、前記一対の脚部から互いに反対方向に延びる一対のフランジ部とを含み、前記第２セクションは、頭部と、前記頭部の一端から延びる脚部と、前記脚部から車両長手方向に延びる１つのフランジ部とを含み、当該フランジ部が外板と接したときに当該フランジ部に対して他端側が離間する空間部が設けられ、前記側柱の前記第２セクションの前記フランジ部は、前記窓開口側に配置され、前記空間部は、反窓開口側に配置され、前記複数の横骨は、その車両長手方向の両端部が、前記側柱の前記第１セクション及び第２セクションの前記フランジ部に接合され、前記連結部材は、隣接する前記骨構造の前記側柱の前記第２セクションにおいて、一方の前記側柱の前記空間部から、他方の前記側柱の前記空間部を架け渡して配置される。

前記構成によれば、外板に接合される骨構造アッセンブリの一対の側柱において、腰板の湾曲部に接合される第１セクションは湾曲部の形状に沿って曲げ加工しても、ねじれが発生しにくく、外板の平面度を確保することができる。また、腰板の湾曲部は、平面板と比べて座屈強度が大きい曲面板であるため、第１セクションと外板との間に閉空間が形成されていても、外板の座屈強度が確保される。湾曲部とは異なる部位に接合される第２セクションには、フランジ部に対して他端側が外板から離間する空間部が設けられ、第２セクションは、外板に接合されるフランジ部を１つのみとする断面形状を呈するため、第１セクションと比べて軽量化できる。また、隣接する側柱の第２セクションにおいて、連結部材が一方の側柱の空間部から、他方の側柱の空間部を架け渡して配置されるため、第２セクションの頭部と外板との間に連結部材の車両長手方向両端部を挿入でき、第２セクションの頭部と重なる領域において外板に連結部材が接合されるため、外板の湾曲部とは異なる部位においても座屈強度を確保することができる。したがって、側柱の閉空間又は空間部に補強部材を別途設ける必要がないので、部品点数を削減することができ、骨構造アッセンブリを軽量化しつつ、外板全体の座屈強度及び平面度も確保することができる。

本発明によれば、鉄道車両の骨構造、鉄道車両の骨構造アッセンブリ及び側構体における軽量化を可能にしつつ、外板全体の座屈強度及び平面度を確保し、さらには組立時の作業性の改善を図ることができる。

図１は、実施形態に係る鉄道車両の側構体の骨構造アッセンブリを車幅方向内側（車内側）から見た図である。 図２は、図１のII−II線断面図である。 図３は、図１の骨構造のうち、１つのユニットが外板に接合された状態を示す図である。 図４は、図３のIV−IV線断面図である。 図５は、図３のV−V線断面図である。 図６は、図３のVI−VI線断面図である。 図７は、図１のVII−VII線断面図である。 図８（ａ）は、断面ハット形状の骨部材に曲げモーメントを負荷した場合の主軸を表す模式図である。図８（ｂ）は、断面Ｚ形状の骨部材に曲げモーメントを負荷した場合の主軸を表す模式図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付して重複する詳細説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る鉄道車両の側構体１の骨構造アッセンブリ３を車幅方向の内側（車内側）から見た図である。なお、図１では、説明のために側構体１の一部のみを示している。図１に示すように、側構体１は、車両長手方向に延びる外板２と、外板２の車両内側に接合される骨構造アッセンブリ３とを備えている。骨構造アッセンブリ３は、少なくとも２つの骨構造４（図１中の破線で囲んだ部分）が連結部材５により接合されることにより構成されている。骨構造４は、１つの窓開口２１を含む一対の側柱９Ａ−９Ｂに配置された複数の骨部材が接合されたものを１つのユニットとしている。連結部材５は車両長手方向に延びる骨部材であり、幕板２２、吹寄せ２３及び腰板２４の平板部２４ｂに配置される第１連結部材６と、湾曲部２４ａに配置される第２連結部材７とを有している。

［外板］
外板２は、窓開口２１と、幕板２２と、吹寄せ２３と、腰板２４とを有し、互いが接合されることで側構体１が構成されている。幕板２２の上端部は、屋根構体（図示せず）に接合されており、幕板２２の下端部は、吹寄せ２３の上端部に接合されている。腰板２４の上端部は吹寄せ２３の下端部に接合されており、腰板２４の下端部は台枠（図示せず）に接合されている。

図２は、図１のII−II線断面図である。図２に示すように、腰板２４は、下端を車両内側に向けるように湾曲する湾曲部２４ａと、湾曲部２４ａから連続して下方に延びる平板部２４ｂとを含んでいる。湾曲部２４ａを腰板２４に設けることによって、車体の左右方向の幅を大きくして車体の客室空間が広く形成されるとともに、車両限界を満足している。外板２のうち湾曲部２４ａ以外の部位の形状、即ち、幕板２２、吹寄せ２３及び平板部２４ｂの形状は、平板状である。なお、幕板２２、吹寄せ２３及び平板部２４ｂは、湾曲部２４ａよりも曲率が小さい湾曲形状であってもよい。

［骨構造の概要］
図３は、図１の骨構造４のうち、１つのユニットが外板２に接合された状態を示す図である。図４は、図３のIV−IV線断面図である。図５は、図３のV−V線断面図である。図６は、図３のVI−VI線断面図である。以下では、主に図３を参照しながら、適宜図４〜６を参照して説明する。骨構造４は、車両上下方向に延びている複数の骨部材（以下、縦骨と呼ぶ）と、車両長手方向に延びている複数の骨部材（以下、横骨と呼ぶ）と、隅部補強板８とを備え、本実施の形態において、これらはいずれもステンレス鋼板から構成されるが、材質はこれに限られない。骨構造４は、縦骨及び横骨同士が互いに溶接により接合し、ユニット化されることで構成されている。具体的に、骨構造４は、縦骨として、一対の側柱９Ａ，９Ｂを有し、横骨として、第１横骨部材１０〜１３及び第２横骨部材１４を有している。

一対の側柱９Ａ、９Ｂは、窓開口２１を挟んで、幕板２２、吹寄せ２３及び腰板２４に配置されている。本実施形態では、一対の側柱９Ａ，９Ｂは、窓開口２１を挟んで対称な形状であるので、以下では、主に側柱９Ａの構成について説明する。

［側柱］
側柱９Ａは、窓開口２１の両側に配置され、車両上下方向に連続して延びる縦骨である。また、側柱９Ａは、少なくともその一部が湾曲部２４ａに配置される第１セクション９１と（図３及び図４参照）、湾曲部２４ａとは異なる部位に配置される上側第２セクション９２（図３及び図５参照）及び下側第２セクション９３（図３及び図６参照）とを有している。即ち、側柱９Ａには、上から順に、上側第２セクション９２、第１セクション９１及び下側第２セクション９３が連続して設けられている。本実施形態では、第１セクション９１は、湾曲部２４ａに配置されている。上側第２セクション９２は、幕板２２及び吹寄せ２３に配置されている。下側第２セクション９３は、腰板２４の平板部２４ｂに配置されている。側柱９Ａは、曲げ加工されて、湾曲部２４ａに沿った形状となっている。

ここで、側柱９Ａは、その断面形状が、第１セクション９１と上側第２セクション９２及び下側第２セクション９３において異なっており、例えばプレス機による曲げ加工により一体物として作製される。このように、側柱９Ａを変断面形状とすることにより、曲げ加工に伴う側柱９Ａのねじれの発生がなく、外板２の平面度及び座屈強度を確保し、かつ、曲げ加工を行う箇所以外においては外板２の座屈強度も確保しつつ軽量化を実現することができる。

側柱９Ａの第１セクション９１は、例えば左右対称の断面ハット形状であり、頭部９１ａと、一対の脚部９１ｂと、一対のフランジ部９１ｃとを有している（図４参照）。頭部９１ａは、外板２から離間した状態で外板２に対して平行に延びている。一対の脚部９１ｂは、頭部９１ａの車両長手方向の両端から外板２に向けて延びている。一対のフランジ部９１ｃは、一対の脚部９１ｂの外板２側の先端から互いに反対方向に且つ外板２に対して平行に延び、外板２に溶接されている。

一対のフランジ部９１ｃが湾曲部２４ａに溶接されているので、第１セクション９１には、頭部９１ａと一対の脚部９１ｂとで囲まれた閉空間が形成されており、その閉空間が第１セクション９１において車両上下方向に連続している。

上側第２セクション９２は、例えば左右非対称の断面ハット形状であり、頭部９２ａと、脚部９２ｂと、フランジ部９２ｃと、脚部９２ｄと、タブ部９２ｅとを有している（図５参照）。頭部９２ａは、外板２から離間した状態で外板２に対して平行に延びている。脚部９２ｂは、頭部９２ａの車両長手方向の一端から外板２に向けて延びている。フランジ部９２ｃは、脚部９２ｂの外板２側の先端から車両長手方向一方に向けて外板２と平行に延びて外板２に溶接されている。脚部９２ｄは、頭部９２ａの車両長手方向の他端から外板２に向けて延びているが、その長さが脚部９２ｂよりも短く、外板２から車幅方向に離間している。タブ部９２ｅは、外板２から離間した状態で、脚部９２ｄの外板２側の先端から車両長手方向、フランジ部９２ｃとは反対方向に部分的に突出している。

このように、上側第２セクション９２は、側柱９Ａの長手方向に直交する断面において、一端部（フランジ部９２ｃ）が外板２に接し、他端部（脚部９２ｄ又はタブ部９２ｅ）が外板２から車幅方向に離間している。即ち、上側第２セクション９２は、側柱９Ａの長手方向に直交する断面において、外板２に接するフランジ部９２ｃは１つのみである。これにより、上側第２セクション９２には、フランジ部９２ｃが外板２と接したときに、当該フランジ部９２ｃに対して他端側の部分（頭部９２ａ、脚部９２ｄ又はタブ部９２ｅ）が外板２から離間する空間部Ｓが設けられている。フランジ部９２ｃは窓開口２１側に配置され、空間部Ｓは、反窓開口側（窓開口２１側と車両長手方向において反対側）に配置されている。なお、下側第２セクション９３は、図６に示すように、上側第２セクション９２と同様の構造であるため、説明は省略する。

［横骨］
本実施の形態において、横骨には、外板に接するフランジを一対有する第１横骨部材１０〜１３、外板に接するフランジが一つの第２横骨部材１４が含まれる。第１横骨部材１０，１１は、窓開口２１の上側に配置され、第１横骨部材１２，１３及び第２横骨部材１４は、窓開口２１の下側に配置されている。さらに、第１横骨部材１０，１１は、その長さ方向の端部が、側柱９Ａの上側第２セクション９２のフランジ部に接合され、第１横骨部材１２は、その長さ方向の端部が、側柱９Ａの下側第２セクション９３のフランジ部に接合されている。また、第１横骨部材１３及び第２横骨部材１４は、その長さ方向の端部が、側柱９Ａの第１セクション９１のフランジ部に接合されている。以下、各横骨部材の構成について説明する。

第１横骨部材１０は、車両長手方向に直交する断面が断面ハット形状である。即ち、第１横骨部材１０は、頭部１０ａと、一対の脚部１０ｂと、一対のフランジ部１０ｃとを有している（図２参照）。頭部１０ａは、幕板２２から離間した状態で幕板２２に対して平行に車両長手方向に延びている。一対の脚部１０ｂは、頭部１０ａの車両上下方向の両端から幕板２２に向けて延びている。一対のフランジ部１０ｃは、一対の脚部１０ｂから幕板２２と平行に互いに反対方向に延び、幕板２２に溶接されている。第１横骨部材１１，１２，１３は、その車両長手方向に直交する断面が第１横骨部材１０の断面と同じ形状である（図２参照）。

図５に示すように、第１横骨部材１０は、その長さ方向の端部が、側柱９Ａの上側第２セクション９２のフランジ部に接合されている。詳細には、第１横骨部材１０は、その長さ方向の一端部１０ｄにおいて、上側第２セクション９２のフランジ部９２ｃの車幅方向の厚さに相当する段差を有し、セギリ部となる段差部１０ｆを有している。段差部１０ｆが形成されることによって、上側第２セクション９２のフランジ部９２ｃと第１横骨部材１０のフランジ部１０ｃとが重ねられて、側柱９Ａと第１横骨部材１０とが溶接により接合される。第１横骨部材１０の長さ方向の他端部１０ｅ側も一端部１０ｄ側と同様である。また、第１横骨部材１１と側柱９Ａとの配置関係は、図５で示した第１横骨部材１０と側柱９Ａとの配置関係と同様である。なお、第１横骨部材１２は、平板部２４ｂに配置される以外は、図５の第１横骨部材１０と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する（図６参照）。

第１横骨部材１３は、窓開口２１の下側に配置され、その長さ方向の端部が側柱９Ａ，９Ｂの第１セクション９１のフランジ部に接合されている。第１横骨部材１３は、第１横骨部材１２と同様に、車両長手方向に直交する断面が断面ハット形状である。即ち、第１横骨部材１３は、頭部１３ａと、一対の脚部１３ｂと、一対のフランジ部１３ｃとを有し（図２参照）、側柱９Ａ，９Ｂのフランジ部９１ｃの一方と接合されている。

第２横骨部材１４は、断面略Ｚ形状で、第１横骨部材１３の下側に複数配置されている。第２横骨部材１４は、第１横骨部材１３と同様に、その長さ方向の端部が側柱９Ａ，９Ｂの第１セクション９１のフランジ部に接合されるが、断面形状が第１横骨部材１３とは異なる。ここで、断面略Ｚ形状の骨部材とは、頭部と、頭部の一端から外板に向けて垂直方向に延びる脚部と、脚部の一端から外板に平行に延び、外板に接合される１つの取付部とを有するものをいう。例えば、図５において、頭部９２ａの一端から外板２に向けて延びる脚部９２ｂのみを設け、脚部９２ｄを設けていない形状、又は脚部９２ｂ，９２ｄを設けるが、タブ部９２ｅのみ設けていない形状を断面略Ｚ形状と呼ぶ。

第２横骨部材１４は、頭部１４ａと、脚部１４ｂと、フランジ部１４ｃとを有している（図２参照）。頭部１４ａは、湾曲部２４ａから離間した状態で車両長手方向に延びている。脚部１４ｂは、頭部９１ａと直交するように湾曲部２４ａに向けて延びている。フランジ部１４ｃは、脚部１４ｂから窓開口２１に向かって延び、湾曲部２４ａに溶接により接合されている。

第２横骨部材１４は、一端部１４ｄにおいて、第１横骨部材１０と同様にセギリ部となる段差部１４ｆを有している（図４参照）。側柱９Ａの第１セクション９１のフランジ部９１ｃに第２横骨部材１４のフランジ部１４ｃが重ねられて、溶接されている。第２横骨部材１４の他端部１４ｅについても一端部１４ｄと同様である（図示せず）。また、第１横骨部材１３についても同様である。

このように、各横骨部材は、その両端部が側柱９Ａ、９Ｂのフランジ部に重ねられて接合される。

［隅部補強板］
隅部補強板８は、窓開口２１の４つの隅部２１ａのそれぞれに対応するように４つ設けられ、隅部２１ａに沿うように配置され、隅部２１ａを補強する。隅部補強板８は、例えば、側柱９Ａ，９Ｂと第１横骨部材１１，１３とのフランジ部に重ね合わされて外板２と接合されるＬ字形状の平板であるが、補強部材としての形状はこれに限られない。

［連結部材］
図７は、図１のVII−VII線断面図である。図７に示すように、幕板２２及び吹寄せ２３に配置された２つの側柱９Ａ，９Ｂの上側第２セクション９２は、空間部Ｓが互いに向き合うように配置されている。第１連結部材６は、隣接する側柱９Ａ，９Ｂの上側第２セクション９２において、一方の側柱９Ａの空間部Ｓから、他方の側柱９Ｂの空間部Ｓを架け渡して配置されている。詳細には、第１連結部材６の一端部６ｄが、空間部Ｓを通じて側柱９Ｂの頭部９２ａと吹寄せ２３との間に挿入されて、側柱９Ａのタブ部９２ｅと第１連結部材６の頭部６ａとが溶接された後、吹寄せ２３に溶接されている。また、上側第２セクション９２及び下側第２セクション９３の頭部９２ａ、９３ａには、第１連結部材６のフランジ部と対向するようにスポット溶接用電極を通すための挿通孔９２ｆ，９３ｆがそれぞれ形成されており、当該挿通孔９２ｆ，９３ｆを介して各第１連結部材６のフランジ部が外板２に接合される。第１連結部材６の他端部６ｅも、一端部６ｄ側と同様である。

また、第１連結部材６の頭部６ａには、側柱９Ａ，９Ｂのタブ部９２ｅが接合されている。このように、タブ部９２ｅは、第１連結部材６の頭部６ａに対応する位置に側柱９Ａ，９Ｂの長手方向において部分的に設けられている。なお、タブ部９２ｅは、側柱９Ａの長手方向に連続して設けられてもよい。また、第２連結部材７のフランジ部は、一対の側柱９Ａ，９Ｂのフランジ部に溶接により接合されている（図１参照）。なお、第１連結部材６は、側柱９Ａ，９Ｂを挟んで対向する第１横骨部材１０〜１３と同じ断面ハット形状の骨部材である。第２連結部材７は、第２横骨部材１４と同じ断面略Ｚ形状の骨部材である。

第１連結部材６及び第２連結部材７により各骨構造４が互いに連結（接合）され、一体化された骨構造アッセンブリ３は、最終的に外板２に接合されることにより側構体１が構成される。このように、外板２に直接、各骨部材を接合しながら側構体を構成せずに、まず骨構造アッセンブリ３を構成した後に外板２に接合しているので、骨構造４を製作する工程と、骨構造４を連結して骨構造アッセンブリ３を構成する工程をアウトワーク化、並列化することができ、側構体１の製作現場における作業を簡素化することができる。

［本実施形態の効果］
以上のように構成された鉄道車両の骨構造４、骨構造アッセンブリ３及び側構体１は、以下の効果を奏する。

車両上下方向に延びる骨部材である一対の側柱９Ａ，９Ｂは、外板２の湾曲部２４ａに接合される箇所において左右対称の断面ハット形状とすることにより、曲げ加工を行う際に、ねじれが発生しにくく、外板２の平面度も確保することができる。また、側柱９Ａ，９Ｂは、外板２の湾曲部２４ａに接合される箇所以外は、１つのフランジ部を外板２に接合可能な形状とすることにより、外板２に接合された際の外板２の座屈の発生を防止することができるとともに、軽量化も図ることができる。なお、腰板２４の湾曲部２４ａは、平面板と比べて座屈強度が大きい曲面板であるため、断面ハット形状の骨部材を接合して、側柱９Ａと湾曲部２４ａとの間に閉空間が形成されていても、外板２の座屈の問題は生じない。骨構造４は、上記の効果を有する一対の側柱９Ａ，９Ｂを有しているので、軽量化を可能にしつつ、外板２全体の座屈強度及び平面度も確保することができる。

また、側柱９Ａ，９Ｂは、外板２の湾曲部２４ａと接合される箇所以外においては、外板２に接合されるフランジ部を１つのみとする断面形状を呈し側柱９Ａ，９Ｂと外板２との間に空間部Ｓが設けられている。これにより、連結部材５の車両長手方向の端部が空間部Ｓ内に挿入されて、連結部材５と側柱９Ａ，９Ｂとが接合されるので、側柱９Ａ，９Ｂの頭部と重なる領域に連結部材５が配置されることになり、外板２の座屈強度を確保することができる。

また、横骨部材１０〜１４の両端部は全て、側柱９Ａ，９Ｂのフランジ部に重なるように接合されているので、骨構造４を組み立てる際に、同様の作業手順で行うことができ、作業効率が高くなる。

このように、側柱９Ａ，９Ｂとの間の複数の横骨１０〜１４を含む骨部材を外板２に接合する前に事前に接合してユニット化し、これらを第１連結部材６及び第２連結部材７により連結して骨構造アッセンブリ３とすることができるので、外板２に接合する際の作業性を向上することができる。

特に、側柱９Ａ，９Ｂの上側第２セクション９２及び下側第２セクション９３は、タブ部９２ｅを有しているため、タブ部９２ｅと第１横骨部材１０，１２の頭部１０ａ、１２ａとを接合することにより、外板２に接合する前に、縦骨部材である側柱９Ａ，９Ｂと第１横骨部材１０，１２をユニット化した骨構造４を構成することができる。この構成により、外板２に接合する際の作業性を向上することができる。

また、第１連結部材６は、隣接する側柱９Ａ，９Ｂの上側第２セクション９２において、側柱９Ａの空間部Ｓから側柱９Ｂの空間部Ｓを架け渡して配置されていることによって、第１連結部材６の車両長手方向における長さを、より長くして、第１連結部材６の車両長手方向の端部６ｄ，６ｅを窓開口２１に近づけることができるので、吹寄せ２３における補強をより強化することができる。また、外板２の座屈を防止するために、側柱９Ａ，９Ｂの閉空間内で、かつ、窓開口２１の隅部２１ａと車両長手方向に対向する位置に別部材の補強板を設けることが不要になるため、部材点数を削減することもできる。

このように、側構体１は、複数の骨構造４を製作する工程と、第１連結部材６及び第２連結部材７を用いて、骨構造アッセンブリ３を製作する工程と、骨構造アッセンブリ３を外板２に接合する工程とを分離することができ、側構体１を製作する際の作業性を向上することができる。

なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。側柱９Ａ，９Ｂの形状及び構成は、前述の実施形態に記載された形状及び構成に限られない。例えば、前述の実施形態では、上側第２セクション９２は、頭部９２ａの他端から短い脚部９２ｄが外板２に向けて延びていたが、頭部９２ａの一端から外板２に向けて延びる脚部９２ｂのみを設け、脚部９２ｄは設けなくてもよい。

また、前述の実施形態では、下側第２セクション９３の断面形状は、上側第２セクション９２と同様であったが、上側第２セクション９２の断面形状と車両長手方向において対称な形状であってもよい。また、前述の実施形態では、第１横骨部材１０〜１３は断面ハット形状の骨部材であったが、第２横骨部材１４と同様の断面略Ｚ形状の骨部材であってもよい。また、第２横骨部材１４は、断面ハット形状の骨部材であってもよい。

本発明に係る鉄道車両の骨部材、骨構造及び側構体は、軽量化を可能にしつつ、外板の座屈強度及び平面度も確保することができ、作業性を向上することができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両に広く利用可能である。

１ 側構体
２ 外板
３ 骨構造アッセンブリ
４ 骨構造
５ 連結部材
９Ａ、９Ｂ 側柱
１０、１１、１２、１３ 第１横骨部材（横骨）
１４ 第２横骨部材（横骨）
２１ 窓開口
２２ 幕板
２３ 吹寄せ
２４ 腰板
２４ａ 湾曲部
９１ 第１セクション
９２ 上側第２セクション
９３ 下側第２セクション
９１ａ、９２ａ 頭部
９１ｂ、９２ｂ 脚部
９１ｃ、９２ｃ フランジ部
９２ｅ タブ部
Ｓ 空間部

Claims (5)

1. 窓開口と、幕板と、吹寄せと、下端を車両内側に向けるように湾曲する湾曲部を含む腰板とを有する外板に接合可能な骨構造であって、
   前記窓開口の両側に配置され、車両上下方向に連続して延びる一対の側柱と、
   一対の前記側柱の間に配置され、車両長手方向に延びる複数の横骨とを備え、
   前記側柱は、
   少なくともその一部が前記湾曲部に配置される第１セクションと、
   前記外板の前記湾曲部とは異なる部位に配置される第２セクションと、を一体に有し、
   前記第１セクションは、頭部と、前記頭部の両端から前記外板に向けて延びる一対の脚部と、前記一対の脚部から互いに反対方向に延びる一対のフランジ部とを含み、
   前記第２セクションは、頭部と、前記頭部の一端から延びる脚部と、前記脚部から車両長手方向に延びる１つのフランジ部とを含み、当該フランジ部が外板と接したときに、当該フランジ部に対して他端側が離間する空間部が設けられ、
   前記側柱の前記第２セクションの前記フランジ部は、前記窓開口側に配置され、前記空間部は、反窓開口側に配置され、
   前記複数の横骨は、その車両長手方向の両端部が、前記側柱の前記第１セクション及び第２セクションの前記フランジ部に接合されている、鉄道車両の骨構造。
2. 前記横骨は、
   前記窓開口の上側又は下側であって、前記外板の前記湾曲部とは異なる部位に配置される断面ハット形状の第１横骨部材と、
   前記窓開口の下側であって、前記湾曲部に配置される断面略Ｚ形状の第２横骨部材と、を有する、請求項１に記載の鉄道車両の骨構造。
3. 前記第２セクションは、前記外板から離間した状態で前記車両長手方向に部分的に突出して、前記第１横骨部材に接合されるタブ部を更に有している、請求項２に記載の鉄道車両の骨構造。
4. 窓開口と、幕板と、吹寄せと、下端を車両内側に向けるように湾曲する湾曲部を含む腰板とを有する外板に接合可能な、少なくとも２つの骨構造が連結部材により接合される骨構造アッセンブリであって、
   前記骨構造は、
   前記窓開口の両側に配置され、車両上下方向に連続して延びる一対の側柱と、
   一対の前記側柱の間に配置され、車両長手方向に延びる複数の横骨とを備え、
   前記側柱は、
   少なくともその一部が前記湾曲部に配置される第１セクションと、
   前記外板の前記湾曲部とは異なる部位に配置される第２セクションと、を一体に有し、
   前記第１セクションは、頭部と、前記頭部の両端から前記外板に向けて延びる一対の脚部と、前記一対の脚部から互いに反対方向に延びる一対のフランジ部とを含み、
   前記第２セクションは、頭部と、前記頭部の一端から延びる脚部と、前記脚部から車両長手方向に延びる１つのフランジ部とを含み、当該フランジ部が外板と接したときに当該フランジ部に対して他端側が離間する空間部が設けられ、
   前記側柱の前記第２セクションの前記フランジ部は、前記窓開口側に配置され、前記空間部は、反窓開口側に配置され、
   前記複数の横骨は、その車両長手方向の両端部が、前記側柱の前記第１セクション及び第２セクションの前記フランジ部に接合され、
   前記連結部材は、隣接する前記骨構造の前記側柱の前記第２セクションにおいて、一方の前記側柱の前記空間部から、他方の前記側柱の前記空間部を架け渡して配置される、鉄道車両の骨構造アッセンブリ。
5. 外板と、
   前記外板に接合された、請求項４に記載の骨構造アッセンブリと、を備える、鉄道車両の側構体。

Images