JP6541840B1 - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施すことができる鉄道車両を提供すること。
【解決手段】鉄道車両１の側構体４を構成する側形材４ｆには、車両長手方向に亘り、側形材４ｆの外面を車幅方向外側へ張り出す段差部４ｆ２が形成される。従って、段差部４ｆ２により、鉄道車両１の側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施すことができる。また、段差部４ｆ２の上部を形成する上部外板４ｆ１は、仕上げ加工において、グラインダＧが最下部へ位置した場合でもグラインダＧの下端の位置が上部外板４ｆ１の範囲内に収まる程度とされる。よって、仕上げ加工においてグラインダＧが、上部外板４ｆ１の下端部に形成される段差部４ｆ２への接触が抑止されるので、段差部４ｆ２が損傷するのを抑止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道車両に関し、特に、車両側面に車両長手方向（レール方向）に亘って段差を有するデザインを施すことができる鉄道車両に関するものである。

特許文献１には、車両長手方向の構体をトラス状の断面を有するアルミニウム合金の押し出し成形材（ダブルスキン構造の形材）を使って形成する鉄道車両が開示されている。窓部形材２１，腰板形材２２，屋根形材２３，軒桁形材２４，床形材２５，側梁形材２６などの各形材（以下「側形材」という）が押し出し成形により車両長手方向に形成され、それらを溶接でつなぎ合わせて、鉄道車両の車両長手方向の構体が製造される。

特開平２−２４６８６３号公報

ここで、車両側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施そうとした場合、２つの側形材を段差を設けて接合し、その接合部によって連続した段差を形成することが考えられる。しかしながら、側形材は溶接により接合されるので、接合後には、見栄え向上のため、該接合部をグラインダ等で研削する仕上げ加工が必要となる。その際、接合部が窪んでいると、グラインダが接合部に入りきらず接合部の仕上げ加工ができなかったり、グラインダで接合部を仕上げ加工する際にグラインダが他の部分に接触して傷つけてしまうという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、車両側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施すことができる鉄道車両を提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の鉄道車両は、車両長手方向に形成された複数の側形材同士を前記車両長手方向に沿って接合して、前記車両長手方向の側構体の全部又は一部を形成するものであり、前記複数の側形材は、前記車両長手方向に亘って前記車両外面側に形成される段差部を有する第１形材と、その第１形材の上方または下方に接合される第２形材とを有し、前記第１形材の段差部は、前記第２形材との接合部から離れた位置に形成され、その段差部により形成される凹部は、前記車両長手方向に亘って鈍角かつ丸みを帯びると共に、前記車両外面側に露出して形成されることを特徴としている。なお、本発明において、第１形材に形成される段差部とは、第１形材の車両外面側に車両長手方向に亘って形成される凸状又は凹状の形状部をいう。

本発明の鉄道車両によれば、第１形材は車両外面側に車両長手方向に亘って形成される段差部を有し、その第１形材の上方または下方に第２形材が接合されて、車両長手方向の側構体の全部又は一部が形成される。よって、かかる段差部により車両側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施すことができる。その段差部に形成される凹部は、鈍角かつ丸みを帯びると共に車両外面側に露出して形成されるので、該凹部に雨水やゴミが滞留せずに、該凹部が汚れるのを抑制できる。しかも、第１形材の段差部は第２形材との接合部から離れた位置に形成されるので、該接合部の仕上げ加工の際に、仕上げ加工をする加工機が該段差部と接触してそれを傷つけてしまうことがない。

なお、第１形材と第２形材との接合部を略平らに形成することにより、段差部を有する第１形材であっても、その接合部の仕上げ加工を適切に行うことができる。また、第１形材の段差部が車両外面側に凸状に形成される場合には、その凸状に形成される段差部内部に車両長手方向に亘って空洞を形成する。これにより第１形材に凸状の段差部を設けた場合にも、車両の質量増を抑制できる。

本発明の一実施形態における鉄道車両の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両の断面図である。 図２のＩＩＩ部における拡大図である。 側形材の接合後の仕上げ加工の様子を示す図である。 変形例における側形材の車幅方向視の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における鉄道車両１の側面図である。鉄道車両１は、主に、台車２、台枠３、側構体４、屋根構体５及び妻構体６で構成される。

台車２はレールＲを転動する４個の車輪２ａを有する走行装置であり、鉄道車両１の前後に１台ずつ配設される。台車２上には、鉄道車両１の床部を形成する台枠３が配設される。その台枠３における車幅方向（枕木方向、即ち図１の手前−奥行側）の両端には、鉄道車両１の側面を形成する側構体４が立設される。左右の側構体４における上端には、鉄道車両１の屋根を形成する屋根構体５が配設される。そして、台枠３、側構体４及び屋根構体５の前後端には、鉄道車両１の妻部を形成する妻構体６が配設される。

側構体４には、窓開口部７と、段差部４ｆ２とが形成される。窓開口部７は、側構体４の中央部へ矩形状に形成される開口であり、客室用の側窓ガラスＷを取り付ける窓枠である。その窓開口部７の下端よりも下方には、側構体４の窓開口部７より下部を車両外面側へ張り出す段差部４ｆ２が形成される。ここで、図２〜図４を参照して側構体４及び段差部４ｆ２を説明する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における鉄道車両１の断面図である。図２に示す通り、側構体４は、側形材４ａ〜４ｈを車両長手方向（レール方向）の全長に亘って溶接することで形成される。側形材４ａ〜４ｈは、それぞれ断面が中空状のアルミニウム合金製（軽合金製）の形材であり、押し出し成形によって車両長手方向に亘って形成される。また、側形材４ａ〜４ｈの車幅方向視の断面は、それぞれの車両外面側を形成する外板と車両内面側を形成する内板とで形成される中空を、連続したトラス状（筋交い状）または矩形状に接続した所謂ダブルスキン構造の押出形材で形成される。本実施形態では、上記した段差部４ｆ２を有する側形材４ｆ（第１形材）を矩形状のダブルスキン構造の押出形材で形成し、それ以外の側形材４ａ〜４ｅ，４ｇ，４ｈ（第２形材）を連続したトラス状のダブルスキン構造の押出形材で形成している。

このうち、矩形状のダブルスキン構造の押出形材（側形材４ｆ）における外板と内板との間には、１又は複数の矩形状の空洞が形成される（図３〜図５参照）。よって、１又は複数の空洞の形状や配置に応じて、外板および内板の厚みが決定される。即ち、空洞の形状や配置を適宜設定することで、複雑な外側面や内側面の形状であっても、外板および内板の厚みが適切に保持された押出形材を形成できる。よって、矩形状のダブルスキン構造の押出形材により、外板や内板の形状の自由度を高くできる。そこで、断面が矩形状のダブルスキン構造の押出形材を段差部４ｆ２が形成される側形材４ｆに用いることで、段差部４ｆ２を容易に形成できる。

次に、図３を参照して側形材４ｆを説明する。図３は、図２のＩＩＩ部における拡大図である。図３に示す通り、側形材４ｆの車幅方向における断面は、側形材４ｆの車幅方向外側の面（以下「側形材４ｆの外面」と略す）を形成する上部外板４ｆ１、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３と、側形材４ｆの車幅方向内側の面（以下「側形材４ｆの内面」と略す）を形成する内板４ｆ６と、側形材４ｆの外面と内面との間に形成される空洞４ｆ７〜４ｆ１２とで構成される。

上部外板４ｆ１は、側形材４ｆの外面の上部に形成され、上方の側形材４ｅの外板４ｅ１と接合される部材である。また、上部外板４ｆ１の上端面と下端部との高さは、外板４ｅ１の下端面と上部外板４ｆ１の上端面との接合部である上部接合部Ｐ１への仕上げ加工を、グラインダＧ（図４参照）によって上部外板４ｆ１の下端部までの範囲で十分に行える程度に形成される。更に、上部外板４ｆ１は側形材４ｆと側形材４ｅとを接合する場合、上部接合部Ｐ１を挟んで、側形材４ｅの外板４ｅ１と略平坦（略平ら）に形成される。これにより、グラインダＧによる上部接合部Ｐ１への仕上げ加工の際に、グラインダＧが後述する段差部４ｆ２に接触するのを防止できる。

上部外板４ｆ１の下端部には、段差部４ｆ２が形成される。段差部４ｆ２は、側形材４ｆの外面を、車幅方向外側へ張り出すための部材であり、具体的には、段差部４ｆ２の上端部（即ち上部外板４ｆ１の下端部）から車幅方向外側下方へ向けて傾斜するように形成される。また、段差部４ｆ２は上端部から下端部まで略平坦に形成される。そして、段差部４ｆ２の下端部には、下方の側形材４ｇの外板４ｇ１と接合される下部外板４ｆ３が形成される。即ち、段差部４ｆ２によって、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３が車幅方向外側に張り出される。これにより、車両長手方向に亘って上部外板４ｆ１、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３による段差を有するデザインを施すことができる。

また、上部外板４ｆ１の下端部と段差部４ｆ２の上端部とが接続される角部である凹部４ｆ４は、車両長手方向に亘って丸みを帯びて形成される。これにより、段差部４ｆ２より上部から伝ってくる雨水、洗浄液またはゴミ等が凹部４ｆ４へ滞留するのが抑制され、段差部４ｆ２が汚染されるのを抑制できる。

一方で、段差部４ｆ２の下端部と下部外板４ｆ３の上端部とが接続される角部である凸部４ｆ５は、車両長手方向に亘って角張って形成される。この角張った凸部４ｆ５によって、部材４ｆ１〜４ｆ３で形成される段差の上端が鋭く際立つので、側構体４の見た目を一層良くできる。加えて、凸部４ｆ５を上端として側構体４に対して装飾用のフィルムを貼り付けた場合も、角張った凸部４ｆ５によって該フィルムの上端とそれ以外の側構体４との境界が鋭く際立つので、該フィルムを含めた側構体４の見た目を良くできる。

ここで、側形材４ｆは押し出し成形によって形成されるので、上部外板４ｆ１、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３を、車両長手方向に亘って均一に形成することができる。また、上部外板４ｆ１及び段差部４ｆ２と、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３を溶接することなく形成できるので、溶接後の研削等の仕上げ加工をする必要がない。これによって、側形材４ｆの加工時間が短縮されるので、側形材４ｆの製造コストも低減できる。

以上より、段差部４ｆ２を介して上部外板４ｆ１と下部外板４ｆ３とが形成されることで、側形材４ｆの外面には車幅方向外側へ車両長手方向に亘って段差が形成される。なお、上部外板４ｆ１を基準とすれば、かかる段差は、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３によって車幅方向外側へ凸状に形成され、一方で、下部外板４ｆ３を基準とすれば、上部外板４ｆ１及び段差部４ｆ２によって車幅方向内側へ凹状に形成される。

次に、側形材４ｆの内面と、側形材４ｆの外面と内面との間に形成される空洞について説明する。内板４ｆ６は、側形材４ｆの内面に形成される部材である。内板４ｆ６は、その上端面が上方の側形材４ｅの内板４ｅ２と接合され、一方で下端面は下方の側形材４ｇの内板４ｇ２と接合される。

側形材４ｆの外面と内面との間には、矩形状の空洞である空洞４ｆ７〜４ｆ１２がそれぞれ形成される。空洞４ｆ７は上部外板４ｆ１の上部に該当する高さに形成され、空洞４ｆ８は上部外板４ｆ１の下部〜下部外板４ｆ３の上部に該当する高さに形成される。また、空洞４ｆ９〜４ｆ１１は下部外板４ｆ３の中央部から下部に該当する高さにそれぞれ形成される。かかる空洞４ｆ７〜４ｆ１１は、側形材４ｆの上部から側形材４ｆの内面に沿って順に形成される。

特に、空洞４ｆ８は、上部外板４ｆ１〜下部外板４ｆ３に対応する高さの位置に側形材４ｆの内面に沿って順に形成され、その形状は矩形状なので、空洞４ｆ８の左端面は段差部４ｆ２の下部まで及ばない。そこで、段差部４ｆ２の下部かつ空洞４ｆ８の車幅方向外側（段差部４ｆ２側）に隣接する位置には、空洞４ｆ１２が形成される。

これにより、段差部４ｆ２を形成した場合でも、空洞４ｆ１２によって、段差部４ｆ２の下部をアルミニウム合金で満たすことなく側形材４ｆを形成できるので、側形材４ｆの質量増を抑制でき、ひいては鉄道車両１の質量増を抑制できる。また、空洞４ｆ１２によって段差部４ｆ２の下部の質量が軽減されるので、段差部４ｆ２付近に荷重等による応力や走行による振動が加えられても、空洞４ｆ８，４ｆ９の形状が変形し、上部外板４ｆ１や下部外板４ｆ３が変形してしまうのを抑制できる。

ここで、側形材４ｆは押し出し成形によって形成されるので、上部外板４ｆ１、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３の厚さは、側形材４ｆの外面の形状と、空洞４ｆ７〜４ｆ１１の左端面の形状および位置とによって決定される。本実施形態では、上部外板４ｆ１、段差部４ｆ２及び下部外板４ｆ３の厚さが略同一となるように、空洞４ｆ７〜４ｆ１２の左端面の形状が設定される。

一方で、内板４ｆ６の厚さは側形材４ｆの内面側の形状と、空洞４ｆ７〜４ｆ１１の右端面の形状とによって決定される。本実施形態では、内板４ｆ６の厚さは、側形材４ｆの外面（具体的には部材４ｆ１〜４ｆ３）と内板４ｆ６とによって、屋根構体３と側形材４ｆより上部の側構体４とによる荷重や、側形材４ｆより下部の側構体４と台枠３とによる荷重、それに鉄道車両１が走行中に受ける振動や風圧等による応力が支持できるように設定される。即ち、段差部４ｆ２の上下に対応する側形材４ｆの内面を車幅方向内側に張り出し、空洞４ｆ８の左端面の位置を空洞４ｆ７の左端面よりも車幅方向外側へ形成することで、内板４ｆ６の厚さを肉厚に形成できる。これにより、段差部４ｆ２、特に凹部４ｆ４を形成することで弱まった側形材４ｆの剛性を、凹部４ｆ４に対向する内板４ｆ６の肉厚な面で補うことで、側形材４ｆの剛性の低下を防止できる。

次に、側形材４ｆと、上方の側形材４ｅ及び下方の側形材４ｇとの接合後の仕上げ加工について説明する。図４は、側形材４ｆの接合後の仕上げ加工の様子を示す図である。側形材４ｅと側形材４ｆとは、側形材４ｅの下端と側形材４ｆの上端とを、上部接合部Ｐ１にて溶接することで接合される。また、側形材４ｆと側形材４ｇとは、側形材４ｆの下端と側形材４ｇの上端とを、下部接合部Ｐ２にて溶接することで接合される。接合部Ｐ１，Ｐ２への溶接によって、接合部Ｐ１，Ｐ２には車両長手方向に溶接ビードが形成されるので、かかる溶接ビードをグラインダＧによって研削する仕上げ作業を行う。

図４では、上部接合部Ｐ１への仕上げ加工における、グラインダＧの最上部の位置を実線で表し、最下部の位置、即ち段差部４ｆ２に最も隣接する位置を２点鎖線で表している。上部外板４ｆ１の上端面と下端部、即ち段差部４ｆ２の上端部との高さは、仕上げ加工において、グラインダＧが最下部へ位置した場合でも、グラインダＧの下端の位置が上部外板４ｆ１の範囲内に収まる程度とされる。これにより、上部接合部Ｐ１への仕上げ加工時に、グラインダＧが上部外板４ｆ１の下端部に形成される段差部４ｆ２へ接触することを抑止できる。即ち、グラインダＧによって段差部４ｆ２が損傷するのを抑止できる。

一方で、下部接合部Ｐ２への仕上げ加工におけるグラインダＧの最下部の位置を実線で表し、最上部の位置、即ち段差部４ｆ２に最も隣接する位置を２点鎖線で表している。下部接合部Ｐ２は、下部外板４ｆ３の下端面、即ち段差部４ｆ２より車幅方向外側に形成される。よって、グラインダＧが下部接合部Ｐ２への仕上げ加工の最上部の位置を超え、凸部４ｆ５付近に移動したとしても、グラインダＧが段差部４ｆ２の上端部から下端部までの張り出し部分に接触し、損傷してしまうことはない。

以上説明した通り、本実施形態の鉄道車両１の側構体４を構成する側形材４ｆには、車両長手方向に亘り、側形材４ｆの外面を車幅方向外側へ張り出す段差部４ｆ２が形成される。従って、段差部４ｆ２により鉄道車両１の側面に車両長手方向に亘って段差を有するデザインを施すことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら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内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施形態では、段差部４ｆ２を車幅方向外側下方へ略平坦に傾斜させる部材として構成した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、側形材４ｆの外面を車幅方向内側へ張り出す構成としても良い。図５は、変形例における側形材４ｆの車幅方向視の断面図である。なお、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５に示す通り、上部外板４ｆ１の下端部には、段差部４ｆ２の代わりに、側形材４ｆの外面を車幅方向内側にオフセットする段差部４ｆ２２が形成される。そして、段差部４ｆ２２の下端部には下部外板４ｆ３が形成される。段差部４ｆ２２によって、側形材４ｆは車幅方向内側への段差を有するデザインとできる。

また、段差部４ｆ２を車幅方向外側下方へ傾斜させるものに限られるものではなく、車幅方向外側へ上方に向けて傾斜させても良いし、段差部４ｆ２を車幅方向外側へ水平に張り出す構成としても良い。更に、段差部４ｆ２の外側面は略平坦に限られるものではなく、上に凸または下に凸の円弧状に構成しても良いし、屈曲されて構成しても良い。また、段差部４ｆ２に、更に１又は複数の段差部を有する構成としても良い。

上記実施形態では、側構体４は、側形材４ａ〜４ｈを車両長手方向の全長に亘って溶接することで形成される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、側構体４の車両長手方向における一部を、側形材４ａ〜４ｈ以外の他の側形材で形成しても良い。

上記実施形態では、側形材４ａ〜４ｈをアルミニウム合金で形成される構成とした。しかしながら、これに代えて、側形材４ａ〜４ｈをアルミニウム合金以外の軽合金や、ステンレス鋼で構成しても良い。

上記実施形態では、窓開口部７の下端よりも下方に段差部４ｆ２が形成される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、段差部４ｆ２が窓開口部７の下端よりも上方に形成される構成としても良い。

上記実施形態では、側形材４ｆには矩形状の空洞４ｆ７〜４ｆ１２が形成される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、内板４ｆ６に沿って形成される空洞の数は、側形材９の外側面および内側面にかかる応力や側形材９の質量に応じて、４以下で構成しても良いし、６以上で構成しても良い。

また、段差部４ｆ２の下部には、空洞４ｆ１２が形成される構成としたが、空洞４ｆ１２及び空洞４ｆ８に隣接する１又は複数の空洞を更に形成する構成としても良いし、空洞４ｆ１２を省略する構成としても良い。更に、空洞４ｆ７〜４ｆ１２の形状は矩形状に限られるものではなく、連続したトラス状に形成しても良いし、楕円状や矩形以外の多角形状に形成しても良い。

１ 鉄道車両
４ 側構体
４ｆ 側形材（側形材、第１形材）
４ｆ２ 段差部
４ｆ４ 凹部
４ｆ１２ 空洞
４ａ〜４ｅ，４ｇ，４ｈ 側形材（側形材、第２形材）
Ｇ グラインダ（加工機）
Ｐ１ 上部接合部（接合部）
Ｐ２ 下部接合部（接合部）

Claims (5)

1. 車両長手方向に形成された複数の側形材同士を前記車両長手方向に沿って接合して、前記車両長手方向の側構体の全部又は一部を形成する鉄道車両において、
   前記複数の側形材は、前記車両長手方向に亘って前記車両外面側に形成される段差部を有する第１形材と、その第１形材の上方または下方に接合される第２形材とを有し、
   前記第１形材の段差部は、前記第２形材との接合部から離れた位置に形成され、
   その段差部により形成される凹部は、前記車両長手方向に亘って鈍角かつ丸みを帯びると共に、前記車両外面側に露出して形成されることを特徴とする鉄道車両。
2. 前記第１形材の段差部は、前記第２形材との接合部の仕上げ加工を行った場合にその仕上げ加工をする加工機が接触しない位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記第１形材と前記第２形材との接合部は、略平らに形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両。
4. 前記第１形材の段差部は、前記車両外面側に凸状に形成され、
   その凸状に形成された段差部内部には、前記車両長手方向に亘って空洞が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄道車両。
5. 前記第１形材は、押し出し成形により形成される断面中空状の軽合金形材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鉄道車両。

Images