JPH01244961A - 車両構体の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両構体の構造に係り、特に高速で走行する
ものに好適な車両構体の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、車両は高速化を目指して種々開発が進められてお
り、車両構体においては、軽量化および高剛性化を主眼
に製作の合理化、メンテナンスの容易化を図るための構
造が考えられている。その主流となるものには、次のよ
うなものがある。

（１）軽合金材料を用いた車体構造 （２）高張カステンレス材料を用いた車体構造酊者の例
としては、その発達過程により（ａ）普通形材子板、（
ｂ）広幅形材＋板材、（Ｃ）特殊広幅形材を用いた３種
類のものに分類される。最近では、大形薄肉押出形材の
発達とともに、！！！作の合理化に主眼をおいたＩ′Ｉ
前記（ｃ）方式のものが主流となってきている。この方
式による車両構体の例としては、電気車の科学」２３魯
１１号昭和４５年（株）電気車研究会発行、第２９頁か
ら第３８頁に記載されているように屋根構の軒桁を大形
化して幕板を兼ねさせるとともに、台枠の側梁について
も大形化して腰板を兼ねた構造のものがある。このよう
な構成とすることにより、製作工程の単純化と同時に溶
接艦の低減さらに歪取り作業の低減を図ることができる
。

次に、後者の構造例としては最近の薄板成形技術の進歩
により、高張力ステンレセ材を用いた構造の車両が製作
されている。このような構造の例としては、特開昭５８
−８１８５５号公報が挙げられる。その特徴は、窓開、
出入口などの応力集中部に塑性加工によりて成形した継
手を配して母材化することにより高応力設計を可能にし
た点。

あるいは、アーク溶接を極力低減し、スポット溶接を採
用することにより外板への歪発生を防止するようにした
点、外板に部分的に凸部を設けて面外曲げ剛性の強化お
よび骨組補強を最小にした点。

さらに、腐食式をなくした点などが挙げられる。

また、この構体は、Ｗ述のものに比べて、全く無塗装で
よ曵洗車が容易であり、メンテナンスの面でも有利であ
る。

〔発明が薦決しようとする課題〕

上記従来技術において、＠量化に関しステンレス製構体
は限界があり、一方、＠菫金製すなわちアルミニウム製
構体は軽量化面では有利であるが、材料費が増大すると
いう懸念があった。また、構体としての剛性を確保する
点においては、ステンレス製構体がアルミニウム製構体
よりも有理である。さらに、構体における窓隅部あるい
は出入口開口部の隔部分等のように高強度を必要とする
部位では、ステンレス製構体が有利である。その他に車
両のメンテナンスについて見ると、外板、特に車両とし
て目立つ側構の汚損に関しては、無塗装で、かつ、焼浄
が容易なステンレス製構体が有利である。

このように従来の車両構体においては、構体の軽量化、
コスト面あるいはメンテナンスの面等総合的に優れたも
のとする点について配慮されていなかフた。

本発明の目的とするところは、軽量化が可能で。

かつ、メンテナンスの容易な車両構体の構造を提供する
ことにある。

〔課題を尊決するための手段〕

上記目的は、屋根構、側構、妻構および台枠から成る車
両構体の構造において、少な曵とも前記台枠を軽合金系
材料にて構成し、かつ、他の構体構成部材を鉄系材料に
て構成することにより、達成される。

〔作　　用〕

前述のように台枠を、軽合金系材料例えばアルミニウム
製とすれば１通常構体の台枠部分はその全重量のほぼ５
（ｌを占めるため、構体の軽量化が図れるとともに、台
枠以外の部分を鉄系材料にて構成することによって、メ
ンテナンスが容易に行なえるという、従来の軽合金系材
料製構体および鉄系材料製構体の利点を備えた車両構体
の構造を提供することができる。

〔実　施　例〕

以下１本発明の一実施例および他の実施例を図により説
明する。第１図ないし第５図は本発明による車両得体の
一実施例を示している。同図において、ｌは構体の両側
面をなす側構で、外側へ突出した凸部３を有する外板２
．該外板２を支持する車体長手方向に設置された横骨４
．該横骨４に叔父して配置される側柱７，８および外板
２の裏面に接合され補強となる浮骨６とから構成されて
いる。ｌＯは構体の上面をなす屋根構で、前記外板２と
同様に凸部を形成した屋根外板１１．該屋根外＆１１を
補強する長手方回部材捻および周方向部材１３および長
桁３１より構成される。囚は構体の下面をなす台枠で１
両側に配置される側梁ｎおよび該側梁乙間を連結する横
梁４１．該横梁４１の上面に設置されるキーストンごと
から構成される。

ところで、Ｈ述の側構１は、各構成部材が鉄系材料すな
わちステンレス製であり、屋根構体１０および台枠（９
）は軽合金系材料すなわちアルミニウム製の構成部材に
て構成されている。そして、側構１と屋根構１０および
台枠Ｉとの接合については、以下詳述する。

まず、側構ｌと屋根構１０との接合構造は、第２図に示
すとおりとなっている。同図において、屋根構１０の両
側には車体長手方向に配置される押出形材３１が設けら
れており、該押出形材３１の側面下方にはステンレス製
の薄＆３１　ａが接合されている。

また、押出形材３１の下面にもステンレス製の薄板３１
　ｂが接合されている。前記ｌＩＩ扱３１ａ、３１ｂと
アルミニウム製の押出形材３１との接合は、爆光圧看あ
るいは超音波接合などによって行なわれる。−方、押出
形材３１と屋根板１１とはアルミニウム同士のミグ溶接
１４によって接合される。さらに１期述の薄板３１８と
外板２とは、抵抗スポブト溶接９により接合し、かつ、
薄板３１　ｂと側柱５１とは抵抗スポット溶接９によっ
て接合される。

次に、側構ｌと台枠加との接合構造は、第３゜４図に示
すとおりとなっている。同図において、台枠加はアルミ
ニウム製の横梁４１　ａにステンレス製の接合部材４１
　ｂを爆発圧着あるいは超音波接合などによって接合し
、該接合部材４１　ｂの端部にステンレス製の側梁ガを
接合して形成されている。

一方、側構１は外板２を側柱５１に取付け、該側柱５１
の下端に長土台５２が取付けられており、該長土台５２
はステンレス製であり、外板２１側柱５１および側梁２
１と抵抗スポブト溶接９によって接合されている。

また１台枠加は第５図に示されるように構成される場合
もある。すなわち、横梁に相当する部分を中空押出形材
柘によって構成し、ステンレス製の＠梁ムの車体中央寄
部分冴にアルミニウム製の接合材４７を爆発圧着あるい
は超音波接合などの方法により接合し、該接合材４７と
中空押出形材栃とをミグ溶接侶によって接合して台枠（
９）が構成される。このようにして構成された台枠□□
□の側梁４に。

前述と同様長上台５２が接合されるものである。

ところで、前述の構成において、押出形材３１と薄板３
１ａ、３１ｂ、横梁４１　ａと接合部材４１ｂ、側梁４
の車体中央寄部分冴と接合材４７の各接合部分について
は１Ｍ述のとおり爆発圧着あるいは超音波接合等の既知
１４＆１材接合法によりて接合された後、該接合部材を
塑性加工により所定の形状に成形するものである。

前述の構成は、台枠加の側梁４をステンレス製としたも
のであるが、該側梁４をアルミニウム製の押出形材とし
、横梁に相当する部材をｉ起部５図に示した中空押出形
材柘として両者なミグ溶接招によって接合する構造例に
ついて第６図により説明する。同図において、側梁４は
その側方上部の側構１が接合される部分については形成
されておらず１ｇＬ当部分に対応した形状を有する上部
財団がミグ溶接４９にて接合されること◆こなる。一方
、側構ｌの側柱５１下部に取付けられる長上台５２は前
述の側構ｌと同様ステンレス製であり、外板２と側柱５
１に取付けられるものである。この長上台５２と前記上
部財団とは異種材接合法によって接合され、その後塑性
加工によって所定の形状に成形される。そして、まず、
長土台５２を側構ｌに接合し、該側構１を台枠（９）に
接合する際に上部財団を側梁ガに接合すものである。な
お、図中、上部材閏には長土台５２と外板２とを抵抗ス
ポット溶接９にて接合するための六シが設けられている
が、該穴８を設けなくても接合可能である。

このような構成によれば、少なくとも台枠美を軽合金系
材にて製作するため、構体１艦の約５０チを占めていた
台枠の軽薫化が図れ、構体全体としての軽輩化が図れる
ものである。また、側構ｌについては鉄系材料にて製作
することになり、強度向上が図れ、特に開口部分の隅に
おける応力集中部位の高強度が確保できるため、有利で
ある。

さらに、側構１は鉄系材料すなわちステンレス製である
ため１表面を無塗装とし、工数低減が図れるとともに、
洗浄等が容易でメンテナンス作業の効串化が図れる。

なお、前述の構成においては、屋根構ｌＯについても軽
合金系材料にて構成するため、前記屋根板１１を大型化
し、補強材を一体に構成することにより製作工数の大幅
な低減が可能である。

次に、前述の台枠に作用する荷重すなわち構体床面に等
分布荷重が作用した場合の曲げモーメントについて、第
７図により説明すると１図に示すような台枠の幅方向中
央部に最大曲げモーメントが作用する。したがって％ｏ
ｆｆ述のように台枠の両側部分およびその近傍で接合す
るため、特に聞届を生じることはない。

さらに、前述の各構造においては％異種材接合部に対し
て主として９ｇ断荷重を作用させるもので。

極力、面外の１ｌＩＪｌｌＩ！荷重が作用しない構成と
しており、該接合部の強度信頼性を向上できる。また。

同一材質の接合１こついては、Ｉａ！力人防人熱量ない
抵抗スポット溶接を用いることにより、接−８ｒｓへの
入熱による歪発生を防止する二とができる。このことに
よって、構体としての歪除去作業を低減でき、製作性の
向上が図れる。ところで、前述の構成においては、異種
材料接合部に対して溶接熱が伝わりにくい構成となるよ
う配慮されており、該接合部に対する溶接入熱の影響を
防止できる。

次に、本発明の他の実施例を第８図ないし第１０図によ
って説明する。

ところで、鉄道車両においては、その車種によって車体
の気密度を確保する必要があり、特にその走行速度が向
上するにつれて重要な機能である。

第８図に示す構成は、前述の第２図に相当する側ａｔと
屋根構１０との接合部構造を改良したものである。同図
において、押出形材３１の下面に接合される薄扱３１　
ｃの車外側端部に折曲げ部！を形成し、かつ、外板２の
上ｊ１１部２ａを単向側へ延してｌｉ前記折曲げｓ３２
に対応する位置とし、該上端部２ａと折曲げ８３２をシ
ール溶接あによって接合する構成として気密性を確保す
る。

次に、第９図は前述の第３図に相当する側構１と台枠Ｉ
との接合部構造を改良したものである。

同図において、Ｃは外板２の下ｊｉ！部内面に設置され
る接合部材で、該外板２と長上台５２とに対して気密を
保持できる接合手段すなわち接着剤あるいはシール溶接
４３により接合する。また、長上台５２と側梁２１とは
その接合部に接着剤等を塗布して気密を保つ構成とする
。さらに、キーストン乙の周端に折曲げ部２２ｍを形成
し、該折曲げ部２２ａに接合部材Ｉをシール溶接４５に
よって接合する。そして％該接合部材Ｉを側梁２１の上
面に接着剤等によって気密を保って接合する。

なお、第１０図に示すようにｌ１ｆｆ記接合部材伺を予
め！４種材接合法によって接合しており、キーストンｎ
の折曲げｆＲｌ　２２ａとシール溶接柘によって接合す
る構成としてもよい。また、第１ｏ図に示すように、接
合部材４２と長土台５２との接合部のシール溶接４３を
側梁２１まで及ぶものとしてもよい。

このような構成によれば、（ＩＪＩ構１と屋根構１０゜
台枠題との接合部を気密にできるため、車体としての気
密か確保できる。また、６０述の構成によれば、比較的
簡単な作業にて製作できるため、工数低減が図れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、車両構体の軽量化
が図れるとともに、メンテナンスが容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両構体の構造の一実施例を示す
構体内側の斜視図、第２図は第１図の側構と屋根構との
結合部分の拡大断面図、第３図は第１図の側構と台枠と
の結合部分の拡大断面図。 第４図は第３図と同一部分の斜視図、第５図および第６
図は第３図と同一部分に相当する他の実施例を示す断面
図、第７図は第１図に示す台枠に等分布荷重が作用した
場合の曲げモーメント発生状態を示す図、第８図ないし
１４１０図は本発明による車両構体の構造の他の実施例
を示すもので第８図は側構と屋根構との結合部を示し、
第９図および第１０図は側構と台枠との結合部を示す断
面図である。 １・・・・・・側構、１０・・・・・・屋根構、美・・
・・・・台枠、ム・・・側梁、ｎ・・・・・・キースト
ン、３１・・−・・押出形材　　−代理人　弁理士　　
小　川　勝　男゛ 才ｌ圀 ｌθ ３２図 才３図 才４図 イ５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、屋根構、側構、妻構および台枠から成る車両構体の
   構造において、少なくとも前記台枠を軽合金系材料にて
   構成し、かつ、他の構体構成部材を鉄系材料にて構成し
   たことを特徴とする車両構体の構造。