JPH01247265A - 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
車両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〕

鉄道車両の高速化に伴って、車体の軽量化を図ることが
全体の動力費を低減する上で不可欠なものとなっている
。さらに、高速化に伴う乗心地の維持向上の面から、低
速走行車両に比較して車体の剛性を向上させる必要があ
る。

車体の剛性を向上させる手段としては、基本的に次の二
つの構造が考えられ、実用化されている。

Ｉｌｌ　　ヤング率の高い鉄系材料で構成した車体構造
。

（２）　　車高を大きくしたボディーマウント形の車体
構造。

朋記（１）の車体構造の特徴は、軽合金製車体に比較し
て、材料のヤング率が約３倍と大きく、高剛性の車両構
体が得られる。しかし１水車両構体の場合、材料の比重
が軽合金製車体の約２．９倍であり、また、製作精度（
見栄え）の観点から必ずしも超薄肉材によって構成でき
ないため、軽量化の而では不利となる。

一方、Ｎ記（２）の車体構造の特徴は、軽合金材料の採
用によるヤング率の低下をボディーマウント形構造とす
ることによって車体の高さを大きくし、車体剛性の低下
を補った点にある。本車体構造においては、床下機器の
取付、配線、配管作業などにその構成が複雑であること
から制約があり、作業性の向上が課題であった。

なお、前述の車体構造の例としては、ＲａｉｌｗａｙＧ
ａｚｚｅｔｔｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　（Ｓｅ
ｐ　−１９７６）に記載された金属材料以外の高分子材
料を用いたものが挙げられる。また、このような低ヤン
グ率の高分子樹脂系統の材料を使用する車体においては
、公曲技報８５−１１４４８号に記載のように、主構成
部材の一部に線材を包含させ、特性を強化した部材によ
って車体剛性を確保する例が見られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のような従来の車両構体においては、その軽量化憂
３ついて鉄系材料で構成する場合限界があり、軽合金材
料を用いたものが有利となる。一方。

車両の高速走行に伴って車体に作用する振動が増大する
ため、乗心地の維持向上の観点から車体の高岡；ｊ強化
が必要である。

鉄系材料と軽合金材料のヤング率および比重の比重は３
程度であり、前述の両技術課題を同時に満足することは
一見、矛盾があるように考えられる。

本発明の目的とするところは、軽量化を図ると同時に剛
性の向上が図れる車両構体の構造を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、車体の主構成部材を軽量化に有利な材料で
製作することを基本とし、車体を一種の梁部材とみなし
た場合、曲げ変形の中立軸より十分離れた位置、すなわ
ち側構体と屋根構体あるいは台枠構体の結合境界部近傍
に、該主構成部材よりもヤング率の高い材料、具体的に
はＦＲＭ（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅ１ｎｆｏｒｃｅｄ　Ｍｅｔ
ａｌｓ　）などを配設することにより達成される。

〔作　　　用〕

車両構体をなす側構体、屋根構体および台枠の境界近傍
に、車体の主構成部材よりもヤング率の高いＦＲＭ材を
配設する。このことにより、車体を梁部材とみなした場
合、ヤング率が高（なったことおよびこの梁の中立軸よ
り十分離れた位置に配設したことにより、その曲げ剛性
、すなわち車体の乗心地性能を支配する垂直曲げ剛性が
強化され、車体の軽量化と高剛性化を同時に達成でさる
。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図によって
説明する。同図において、車両構体は側面をなす側構体
１、上部および下部をなす屋根構体１０および台砕構体
美より構成される。前記側構体ｌは、軽量車体を想定し
て外板６と横骨７が一体に形成された大形の押出型材よ
りなる腰ｓ２および幕部３、さらに該腰部２と幕部３と
を所定の間隔をもって結合する側柱４および窓部５から
構成されている。次に、前記屋根構体ｌＯはコルゲート
外板とこれを支える垂木伎および長桁１３より構成され
る。また、前記台枠構体□□□は車体の基礎部材となる
側はり２１．キーストン根回および横はりｎから構成さ
れている。

さらに、前述の側構体ｌと屋根構体１０との接合部分す
なわち境界部近傍（例えば、軒桁あるいは雨とい等に相
当する部分）に、前述の各構体構成部材の材質よりもヤ
ング率の高いＦ　ＲＭ　（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃ
ｅｄ　Ｍｅｔａｌｓ　　）材３１，４１を設けて車体を
構成する。

このような構成において、車両の高速化に伴って車体の
軽量化と筋剛性の確保が必要となって（るが、車体剛性
のうち乗心地性能の面から最も基本的で重要なものが垂
直曲げ剛性であり、この値を適正な大きさに確保する必
要がある。前述の側構体ｌは、その上、下端において屋
根構体１０および台枠構体加により、はぼ垂直面内に支
持され、前述の垂直曲げ剛性を確保する上で有効である
。

さらに、該屋根構体ｌＯおよび台枠構体加を前述の垂直
曲げ剛性に大きく寄与させるためには、前記側構体ｌと
の結合構造を適切なものにする必要がある。以下、車体
の垂直曲げ剛性を十分確保するための考え方について述
べる。

車体の垂直曲げ剛性（ＰＩ）ｅｑ　は近似的に次式％式
％ ここで、ｇｉ二二車体面面内各部材のヤング率１ｏｉ　
：車体断面内の各部材の重心軸回りの慣性２次モーメン
ト Ａに車体断面内の各部材の断面積 ｅＩ：車体断面内の重心から各部材の 重心までの距離 したがって、車体の剛性を高くするためには、断連の式
（１）において”Ｌ　１０ｊ、Ａ！ｅ！のいずれかの値
を大きくすればよいことになる。しかし、−般の車体に
おいては、各構成部材の外周部寸法に制限があるため１
Ｍ述の剛性向上を図るにはｅｉを太き（することが有効
である。また、各部材の材料定数Ｅｉ　の大きいものを
選ぶことも有効である。

ところで、一般的に材料定数ｇＩ　　とその比重量の関
係は比例的なものであり、剛性向上と軽量化が相反する
ことになる。そこで、本発明においては、車体の幅方向
の垂直断面において、全体重心より可能な限り離れた位
！（ｅｉが大となる）に弾性率が高く、しかも断面積の
大きい部材な側構体１と直接結合する部分に配置する。

すなわち、第２図に示した例では、側構体１の上部１軒
桁の近傍（材料定数Ｅ２．断面＊Ａｔ）および下部、側
はりの近傍（材料定数８２．断面積Ａ２）に弾性率の高
い部材を配設する。また、この位置に剛性の高い部材を
配設することにより、側構体ｌと屋根構体１０および台
枠構体加との結合度が増加し、側構体ｌの面内剛性が大
きく保持されるため、上述の垂直曲げ剛性が十分確保さ
れることになる。

このような構成によれば、側構体１の上、下端部分近傍
すなわち車体幅方向垂直断面における４隅部分に高弾性
率と十分な断面積を有した高剛性部材を設けることによ
り、車体全体の外性向上が図れるとともに軽量化を実現
できる。また、前述の高剛性部材を側構体１．屋ｍ構体
笈および台枠構体Ｘと結合し易い任意形状の押出し型材
で構成することにより、従来の溶接施行法を用いること
ができるため、製作工数を増加させることな（、車両構
体を製作できる。

〔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
を図ることができるとともに剛性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両構体の一実施例な尽力 す車体幅会同垂直断面図、第２図は第１図の車両構体に
おける剛性を説明する模式断面図である。 ｌ・・・・・・側構体、１０・・・・・・屋根構体％加
・・・・・・台枠構体、　３１．４１・・・・・・高剛
性部材′）１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、側構体、屋根構体および台枠からなる車両構体の構
   造において、前記各構体形成部材接合部に車体長手方向
   に配置される高剛性部材を配設したことを特徴とする車
   両構体の構造。