JPH0516801A - 鉄道車両およびその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速で走行するのに最適な、軽量で、かつ、耐
圧性および強度が高い構体から成る鉄道車両を提供する
こと、また、能率の良い鉄道車両の製作方法を提供する
ことである。 【構成】二枚の軽合金製面板５１，５２の間に軽合金製
芯材５３が配置され、かつ、周囲に枠材５５，５６が配
置され、これらを金属間接合で一体に形成した複数のパ
ネル５０ａ，５０ｂを、各パネルの枠材５５，５６を介
して溶接により接合して構体を構成した鉄道車両であ
る。また、前記パネルを接合したブロックを作り、該ブ
ロックを複数接合することにより構体構成部材を製作す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両およびその製
作方法に関するものである。特に、本発明は、乗客に不
快感を与える車外圧力の変動が生じる速い速度で走行す
る鉄道車両に好適な鉄道車両およびその製作方法であ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両構体は、走行速度の向上に伴っ
てそれ自身の軽量化が図られている。その一つの例とし
ては、構体を構成するパネルおよび骨部材を軽合金例え
ばアルミニウム合金によって構成している。また、前記
パネルおよび骨部材を一体に形成した押出し型材を用い
て、前記構体を構成している。このような構体として
は、例えば、軽金属車両委員会報告書 Ｎｏ．３ （昭
和４９年〜昭和５２年、社団法人日本鉄道車両工業会発
行）第９０頁ないし第７２頁に記載された構体構造が挙
げられる。

【０００３】また、車体を軽量化する目的で、アルミニ
ウムハニカムサンドイッチパネルを床板として用いた鉄
道車両の例としては、例えば、実開昭５４−１８３００
７号，実開昭６０−１７９５６９号および特開平２−１
９３７６０号が挙げられる。このアルミニウムハニカム
サンドイッチパネルは、アルミニウム合金製の面板およ
び芯材を重ね合わせて、樹脂製接着剤によってこれらを
接着して構成されている。

【０００４】さらに、屋根或いは床を構成する板材とし
てハニカムパネルを用いた鉄道車両の例としては、ヨー
ロッパ特許出願公開明細書ＥＰ ０３５４４３６Ａ１
又は、フランス特許出願明細書ＦＲ ２６３５０６４
Ａ１ が挙げられる。これらの鉄道車両の車体において
は、ハニカムパネルと骨部材の接合或いは骨部材同士の
接合をどのような手段によって行うのか詳細に説明され
ていない。ただ一つ説明があるものでは、ハニカムパネ
ルと骨部材とをリベットによって接合している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鉄道車両においては、
近年、走行速度の向上が図られている。鉄道車両の走行
速度の向上に伴って、振動，騒音の増大および消費動力
の増大が問題となっている。また、鉄道車両にあって
は、走行速度の向上に伴って、構体表面に作用する圧力
の変動が大きくなる。特に、前記車外圧力の変動は、ト
ンネル内で車両同士が擦れ違う場合に大きくなる。した
がって、鉄道車両構体は、走行速度の向上に伴って、軽
量化と耐圧性を向上させる必要がある。

【０００６】鉄道車両構体は、前記課題を解決するため
に、耐圧性の向上と軽量化を達成しなければならない。
従来の鉄道車両構体では、前述のように軽合金製の押出
し型材を用いているが、前記押出し型材は、その厚さを
薄くするのに現状の技術では限界がある。したがって、
前記押出し型材を用いた構体にあっては、必要以上の剛
性を有し、全体の重量が重くなることが予想される。

【０００７】一方、ハニカムパネルを用いた構体におい
ては、パネルと骨部材との接合に溶接を用いておらず、
構体製作に多くの時間と労力を必要とするという問題が
あった。すなわち、樹脂製接着剤を用いる場合には、そ
の塗布作業が煩雑であり、かつ、接着剤が固化するのに
時間を要する、また、強度が均一とならないなどの問題
がある。また、リベット，ボルトおよびナット等を用い
る場合には、下穴の加工が必要であり、締結作業の自動
化も困難である。更に、樹脂製接着剤を用いて構成部材
を接合するパネルにあっては、該構成部材間の接合強度
を十分確保できず、パネル自体の面内および面外剛性を
向上させることができない。したがって、該パネルによ
って構体を構成した場合、その垂直曲げ剛性が低く、構
体全体のたわみによる振動のため、乗心地の向上を図る
上で不利である。

【０００８】また、従来の鉄道車両構体においては、前
記ハニカムパネルを構成する面板の板厚を薄くすること
に伴って生じる不具合については十分な配慮がなされて
いない。すなわち、前記面板の板厚を薄くすると、ハニ
カムパネルの取扱い時に他のものとの接触によって該面
板に損傷を与えやすくなる。特に、前記面板をアルミニ
ウム合金によって構成した場合、工具等が当って穴が空
く等の不具合が生じ易くなる。このような不具合は、構
体完成後においても生じる可能性が高い。すなわち、鉄
道車両として完成した車体表面に石或いはその他の先端
のとがったものが当った際に、比較的簡単に損傷する恐
れがある。また、前記ハニカムパネルによって構体を製
作した場合、該構体に車外の圧力変動或いは乗客，搭載
機器および構体自体の重量が作用した際に、面板の表面
に芯材の形状に一致した凹凸が生じるという不具合が予
想される。

【０００９】本発明の第１の目的は、軽量で、耐圧性お
よび強度の高い構体からなる鉄道車両を提供することに
ある。

【００１０】本発明の第２の目的は、軽量で、耐圧性お
よび強度の高く見栄えの良い鉄道車両構体を提供するこ
とにある。

【００１１】また、本発明の第３の目的は、製作性のよ
い鉄道車両の製作方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、二枚の軽合金
製面板間に軽合金製芯材が配置され、これらを金属間接
合で一体に形成したパネルにより構体を構成したことを
特徴とするものである。

【００１３】本発明は、二枚の軽合金製面板間に軽合金
製芯材が配置され、かつ、周囲に枠材が配置され、これ
らを金属間接合で一体に形成した複数のパネルを、各パ
ネルの枠材を介して溶接により接合して構体を構成した
ことを特徴とするものである。

【００１４】本発明は、構体を構成する構体構成部材の
うちの少なくとも一つが、二枚の面板，該二枚の面板の
間に配置される芯材および枠材を金属同士の結合によっ
て接合したパネルを有しており、該パネルは板厚の厚い
面板を車外側に位置させて配置されていることを特徴と
したものである。

【００１５】また、本発明は、台枠，二つの側構体，屋
根構体および二つの妻構体よりなる鉄道車両の製作方法
において、二枚の面板，芯材および枠材を金属同士の結
合によって接合したパネルを複数並べ接合してブロック
を構成するステップと、該ブロックを複数並べて接合す
る構体構成部材を構成するステップと、複数の構体構成
部材を接合して構体を構成するステップとからなること
を特徴としたものである。

【００１６】

【作用】二枚の面板および芯材を金属間接合により接合
したパネルは、従来の樹脂接着剤を用いて構成されるパ
ネルに比べて前記面板および芯材間の接合強度が高く、
面板，芯材等パネル構成部材の板厚を薄くできる。ま
た、前記パネル構成部材間の接合強度が高いことに起因
して該パネル自体の面外曲げ剛性も高く構体の耐圧性を
向上できる。したがって、前記パネルで構体が構成され
ることにより、鉄道車両はその耐圧性が向上し、かつ、
軽量となる。

【００１７】また、面板間に芯材を配置し、かつ、周囲
に枠材を配置して金属間接合により接合して成るパネル
を溶接によって接合して構体を構成することにより、各
パネル間の接合強度を確保できるとともに構体表面を容
易に平滑化できる。したがって、前記パネルで構体が構
成されることにより、鉄道車両は軽量で耐圧性が高く、
見栄えが向上する。

【００１８】さらに、構体構成部材すなわち台枠，二つ
の側構体，屋根構体および二つの妻構体のうちの少なく
とも一つを構成するパネルは、板厚の厚い面板を車外側
に配置しているため、飛び石或いはその他の外部衝撃に
対して強度を確保でき、かつ、該表面の歪みを防止でき
る。また、車内側の面板については強度の限界まで板厚
を薄くすることができるため、車外側面板の板厚を厚く
しても構体の重量が増加することはない。

【００１９】また、二枚の面板，芯材および枠材を金属
同士の結合によって接合したパネルは、それ自体の製作
条件例えば加圧力の均一化およびコスト面から大型のも
のが製作できないため、複数の該パネルを組み合わせて
ブロックを構成し、該ブロックを接合して構体構成部材
を構成するのが最も効率的である。

【００２０】

【実施例】本発明の第１実施例を図１ないし図５によっ
て説明する。１は鉄道車両を成す構体である。２は前記
構体１の側面部分を構成する側構体である。３は前記構
体１の底面部分を構成する台枠である。４は構体１の上
面部分を構成する屋根構体である。５は構体１の長手方
向端面部分を構成する妻構体である。前記構体１は二つ
の側構体２，一つの台枠３，一つの屋根構体４および二
つの妻構体５から構成されている。６は前記台枠３を構
成する側はりで、台枠３の車体幅方向両側に車体長手方
向に引き通して配置されている。７は台枠３の幅方向両
側に設置された側はり６の間に配置される横はりで、側
はり６に対して直角に配置されている。前記側はり６の
間に配置される複数の横はり７の長手方向端部は、前記
側はり６の側面６ａにそれぞれ接合されている。前記複
数の横はり７は車体長手方向に一定の間隔を隔てて並行
に配置されている。８は前記複数の横はり７の上に設置
される床板である。該床板８としては、車体長手方向に
引き通して配置される複数の軽合金製押出し型材が用い
られる。床板８を成す押出し型材は、室内側にＴ型断面
のリブを一体に形成している。床板８は、車体幅方向に
ついて平面を成すように配置されている。なお、床板と
しは、車体幅方向について円弧状の曲面を成すように設
置してもよい。床板を曲面を成すように設置すれば、車
外圧力変動に対して有効であり、板厚を薄くできる。

【００２１】前記側構体２は、車体長手方向について複
数のブロックを接合することによって構成されている。
すなわち、側構体２は、台車設置部に近い部分を成す二
つのブロックＸと台車設置部より離れた部分を成す二つ
のブロックＹとから構成されている。ブロックＸ，Ｙは
パネル５０ａ，５０ｂから構成されており、側柱９，１
０を備えている。側柱９，１０は、それぞれの一端を前
記側はり６に接合し、それぞれの他端を後述する軒桁１
１に接合している。側柱９は、断面形状がＵ型をした型
材によって構成されている。側柱９は、前記各ブロック
の接合部に取付けられる。側柱１０は、断面形状がΠ型
をした型材によって構成されている。側柱１０は、前記
各ブロックの車体長手方向中間部に取付けられる。側柱
９，１０は、その断面形状が接合面に対して直角な方向
の中心線について線対称な形状に構成されている。側パ
ネル５０ａ，５０ｂには、側窓開口部１７が形成されて
いる。該側窓開口部１７の縁には、窓ガラスを支えるフ
ランジ１８を有した型材が設置されている。

【００２２】前記側パネル５０ａ，５０ｂは面板５１，
５２，芯材５３および枠材５５，５６を金属間接合であ
るろう付によって接合することにより構成されている。
前記面板５１，５２は、アルミニウム合金製の薄い板材
から構成されている。前記芯材５３は、二枚のリボン状
のアルミニウム合金製の薄い板材をハニカム状に接合し
て構成されている。前記枠材５５は、Ｕ型断面を成した
アルミニウム合金製押出し型材で構成されている。該枠
材５５の幅寸法は、前記芯材５３の厚さ寸法と一致して
いる。前記枠材５６は、断面形状が一辺をフランジ状に
突出させた箱型をなす、アルミニウム合金製押出し型材
で構成されている。該枠材５６は、幅寸法が前記芯材５
３の厚さ寸法と一致した部分を有しており、この部分が
面板５１および５２の間に挿入される。枠材５６のフラ
ンジ５６ｆは、構体１の外表面を成す面板５２に連続し
た面を成すように構成されている。前記ブロックＸ，Ｙ
の車体長手方向端部に配置される側パネル５０ａは、前
記面板５１および５２の間に芯材５３および枠材５５，
５６によつて構成される。また、ブロックＸ，Ｙの車体
長方向の中間部分に配置される側パネル５０ｂは、前記
面板５１および５２の間に芯材５３および複数の枠材５
５によつて構成される。側パネル５０ａ，５０ｂは、芯
材５３の外周に枠材５５，５６を配置し、これらを面板
５１および５２で挾んだ状態でろう付することにより作
られる。前記各枠材は、真空炉内で前記各面板に荷重を
加えながら、加熱することによって製作される。側パネ
ル５０ａ，５０ｂの仕様は、例えば縦寸法約２ｍ，横寸
法約０．５ないし１ｍ，厚さ寸法約３０ｍｍである。前
記各ブロックＸ，Ｙの外周部には、前記枠材５６が配置
されており、前記フランジ５６ｆが突出して配置されて
いる。また、前記各ブロックＸ，Ｙは、車体長手方向端
部にそれぞれ側パネル５０ａを配置し、各側パネル５０
ａの間に複数の側パネル５０ｂを配置し、これらをそれ
ぞれの枠材５５を溶接によって接合することにより構成
されている。前記側パネル５０ａと側パネル５０ｂとの
接合部および側パネル５０ｂ同士の接合部には、車内側
に前記側柱１０が溶接によって取付けられている。該側
柱１０は、接合された側パネル５０ｂの隣接する二つの
枠材５５に対応させて面板５１の表面に接合される。前
記ブロックＸ，Ｙの接合部およびブロックＹ同士の接合
部には、前記側柱９が溶接によって取付けられている。
該側柱１０は、接合された側パネル５０ａの隣接する二
つの枠材５６に接合されている。前記側柱９，１０は、
側パネル５０ａ，５０ｂに接合されることにより、箱型
断面形状を構成する。ところで、前記側柱としては、後
述するように前記側柱９，１０とは異なる断面形状の型
材を用いてもよい。

【００２３】ところで、前記面板５１，５２としては、
例えば板厚が０．６ｍｍ，０．８ｍｍ，１．０ｍｍの三
種類が用意されている。そして、ブロックＸを構成する
側パネル５０ａ，５０ｂの車外側の面板５２としては、
板厚が１．０ｍｍのものを用いる。ブロックＸを構成す
る側パネル５０ａ，５０ｂの車内側の面板５１として
は、板厚が０．８ｍｍのものを用いる。また、ブロック
Ｙを構成する側パネル５０ａ，５０ｂの車外側の面板５
２としては、板厚が０．８ｍｍのものを用いる。ブロッ
クＹを構成する側パネル５０ａ，５０ｂの車内側の面板
５１としては、板厚が０．６ｍｍのものを用いる。した
がって、側構体２を構成する側パネル５０ａ，５０ｂで
あるところのハニカムパネルは、車外側に配置される面
板５２が車内側に配置される面板５１よりも板厚が厚
い。また、前記ブロックＸとブロックＹとでは、ブロッ
クＸを構成する面板のほうがブロックＹを構成する面板
よりも板厚が厚い。なお、前記側パネル５０ａ，５０ｂ
を構成する芯材５３は、例えば厚さ０．２ｍｍの板によ
って構成されている。

【００２４】前記側パネル５０ａ，５０ｂとしては、そ
の幅寸法が約０．５ｍから１ｍの間で数種類のものが製
作される。側構体２は、台車設置位置から離れるに従っ
て、幅寸法の長い側パネルを配置して構成されている。
したがって、ブロックＸを構成する側パネルは、幅が狹
く、ブロックＹを構成する側パネルは、幅が広い。側パ
ネル５０ａ，５０ｂの幅寸法に合わせて、前記側柱９，
１０の間隔も台車設置位置から離れるに従って広くな
る。但し、該側柱９，１０の間隔は、客室の仕様によっ
て変更される場合がある。したがって、側パネルの接合
部に一致させて前記側柱を設置できない場合が生じる。
このような場合には、側柱設置位置に対応させて面板間
に箱型断面の型材を配置して側パネルを製作する。そし
て、前記箱型断面の型材の設置位置に対応させて面板の
表面に溶接によって側柱を接合する。前記各ブロック
Ｘ，Ｙの幅方向上端部すなわち屋根構体側端部には、前
記枠材５６と同様な断面形状を有する枠材が取付けられ
ている。各ブロックＸ，Ｙの幅方向上端部の枠材に、車
体長手方向に構体の全長に渡り引き通されたアルミニウ
ム合金製の押出し型材よりなる幕板１２が溶接によって
接合されている。幕板１２は、円弧状に形成された平板
部，該平板部の車内側に一体に形成されたＴ型のリブお
よび屋根構体４に接合されるＬ型フランジから構成され
ている。幕板１２の前記Ｌ型フランジは、後述する屋根
構体４を構成する軒桁１１と溶接によって接合される。
該幕板１２の前記Ｌ型フランジと軒桁１１は、接合され
ることにより、車体長手方向に伸びる箱型断面を成す桁
を構成する。また、前記各ブロックＸ，Ｙの幅方向下端
部すなわち台枠側端部には、長土台に相当するアルミニ
ウム合金製の押出し型材が取付けられている。該長土台
は、車体長手方向について、各ブロックＸ，Ｙの長さに
等しい長さとなっている。各ブロックＸ，Ｙを接合して
側構体２を構成する際に、各ブロックの長土台はその端
部を溶接によって接合される。

【００２５】屋根構体４は、前記側構体２と同様に、車
体長手方向について複数のブロックを接合することによ
って構成されている。屋根構体４を構成する各ブロック
は、前記側構体２と同様に複数の屋根パネル６０ａ，６
０ｂから構成されている。屋根パネル６０ａ，６０ｂ
は、面板６１，６２，芯材６３および枠材６５，６６か
ら構成されている。前記屋根パネル６０ａは、前記ブロ
ックの車体長手方向端部に配置される。屋根パネル６０
ｂはブロックの中間部分に配置される。屋根パネル６０
ａは、芯材６３の外周に枠材６５，６６を配置し、これ
らを面板６１，６２で挟んでろう付することにより構成
される。屋根パネル６０ｂは、芯材６３の外周に枠材６
５を配置し、これらを面板６１，６２で挟んでろう付す
ることにより構成される。前記屋根パネル６０ａと屋根
パネル６０ｂとを組合せ、溶接によって接合することに
より前記ブロックは構成されている。各ブロック同士の
結合部には、垂木１９が設置される。また、各ブロック
内の屋根板同士の接合部には垂木２０が設置される。垂
木１９の断面形状は、前記側柱９の断面形状と同一であ
る。垂木２０の断面形状は、前記側柱１０の断面形状と
同一である。屋根パネル６０ａおよび屋根パネル６０ｂ
の仕様は、縦寸法および横寸法がほぼ１ｍあるいは １
ｍ Ｘ ２ｍ であり、厚さが３０ｍｍである。前記ブ
ロックは、二つの屋根パネル６０ａの間に一つ或いは二
つの屋根パネル６０ｂを配置し、この組合せを二列並べ
て接合することによって構成されている。なお、車外側
に配置される面板６２は厚さが１ｍｍであり、車内側に
配置される面板６１は厚さが０．８ｍｍである。また、
芯材６３は厚さが０．２ｍｍである。屋根構体４を構成
する屋根パネル６０ａおよび屋根パネル６０ｂであると
ころのハニカムパネルは、前記側構体２を構成するハニ
カムパネルと基本的に構成が同じである。

【００２６】妻構体５は、前記側構体２および屋根構体
４と同様にアルミ合金製のハニカムパネルを組み合わ
せ、溶接によって接合することによって構成されてい
る。前記ハニカムパネルを構成する二つの面板は、車外
側の面板が車内側の面板よりも板厚が厚くなっている。

【００２７】但し、妻構体に多数の電気機器或いは他の
部材を取付ける場合には、該妻構体を軽合金製の押出し
型材によって構成してもよい。

【００２８】前記構体１の製作状況について以下説明す
る。台枠３は、まず、二つの側はり６の間に複数の横は
り７を設置して溶接によって接合し、さらに、前記各横
はり７の上面に床部材８を載せ溶接によって接合して構
成される。

【００２９】側構体２は、該側構体２の外表面の形状に
一致させて構成した治具上で製作される。まず、ハニカ
ムパネルである側パネル５０ａ，５０ｂは、前述のよう
に真空炉で製作される。これらの側パネル５０ａ，５０
ｂをブロックＸ，Ｙの仕様に合わせて組合せ、溶接によ
って接合する。ブロックＸ，Ｙは、車体長手方向両端に
側パネル５０ａを配置し、その間に側パネル５０ｂを配
置し、それぞれの枠材５５を溶接によって接合すること
により構成される。ブロックＸ，Ｙの幅方向端部の各枠
材も溶接によって接合され、かつ、前記長土台も溶接に
よって取付けられる。そして、二つのブロックＸの間に
二つのブロックＹを配置し、前記治具上に載せる。各ブ
ロックを拘束した状態で、隣接した枠材５６のフランジ
５６ｆ同士を溶接によって接合する。また、各ブロック
の幅方向端部の枠材および長土台も溶接によって接合す
る。次に、各ブロックＸ，Ｙの幅方向上端部に幕板１２
を配置する。そして、前記ブロックＸ，Ｙの各枠材５
５，５６の上に側柱９，１０を載せる。その後、前記側
柱９，１０，幕板１２およびブロックＸ，Ｙを拘束した
状態で、該側柱９，１０，幕板１２をブロックＸ，Ｙに
溶接によって取付ける。このようにして側構体２は完成
する。

【００３０】屋根構体４は、該屋根構体４の外表面に一
致させて構成した治具上で製作される。ハニカムパネル
である屋根パネル６０ａ，６０ｂは、前記側パネルと同
様に真空炉で製作される。これらの屋根パネル６０ａ，
６０ｂを各ブロックの仕様に合わせて組合せ、溶接によ
って接合する。該ブロックの幅方向両端には、軒桁１１
が溶接によって取付けられる。該軒桁１１の長さは、ブ
ロックの車体長手方向の長さに一致している。このよう
にして構成された複数のブロックを前記治具上に載せて
拘束した状態で、溶接によって接合する。各ブロック間
の接合は、各ブロックの枠材６６のフランジを接合する
ことによって行われる。また、各ブロックの軒桁１１も
溶接によって接合される。このようにして接合された複
数のブロックの上に垂木１９，２０を載せる。そして、
垂木１９，２０および各ブロックを拘束した状態で、溶
接によって該垂木１９，２０を各ブロックの枠材６５，
６６および軒桁１１に取付ける。このようにして屋根構
体４は完成する。

【００３１】妻構体５も前記側構体２或いは屋根構体４
と同様に治具上で構成される。

【００３２】このようにして構成された台枠３，二つの
側構体２，屋根構体４および二つの妻構体５を組み立て
る。すなわち、台枠３の上に二つの側構体２および二つ
の妻構体５を配置し、それぞれの位置決めを行った後、
これらを溶接によって接合する。そして、前記二つの側
構体２および二つの妻構体５の上部に屋根構体４を載
せ、位置決めを行った後溶接によって接合する。

【００３３】前記各パネル５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６
０ｂは、構成部材を金属間接合即ちろう付によって接合
していることから従来の樹脂接着剤を用いて構成される
パネルに比べて前記面板および芯材間の接合強度が高
く、面板，芯材等パネル構成部材の板厚を薄くできる。
また、前記パネル構成部材間の接合強度が高いことに起
因して該パネル自体の面外曲げ剛性も高く構体の耐圧性
を向上できる。したがって、前記パネルで構体が構成さ
れることにより、鉄道車両はその耐圧性が向上し、か
つ、軽量となる。

【００３４】前記各パネル５０ａ，５０ｂは、面板およ
び芯材間の接合強度が高いために、その面内剛性も高
く、これらにより側構体２を構成することによって、構
体１全体の垂直曲げ剛性を向上させることができる。こ
のことにより、構体１の垂直方向のたわみに伴う振動を
防止して、乗心地の向上を図ることができる。換言すれ
ば、車体を軽量化しても所定の垂直曲げ剛性を確保でき
るため、乗心地の低下を防止できる。

【００３５】また、前記パネル５０ａ，５０ｂ，６０
ａ，６０ｂを溶接によって接合して構体を構成すること
により、各パネル間の接合強度を確保できるとともに構
体表面を容易に平滑化できる。したがって、前記パネル
で構体が構成されることにより、鉄道車両は軽量で耐圧
性が高く、見栄えが向上する。

【００３６】このような構成によれば、前記構体１を構
成するハニカムパネルは、車外側の面板例えば面板５
２，６２が室内側の面板例えば５１，６１よりも板厚を
厚くしていることから、耐圧性の向上と軽量化が図れ
る。すなわち、ハニカムパネル自体の構造によって剛性
低下を防止し、車内側と車外側の面板の板厚を前述のよ
うに設定することによって軽量化が達成される。また、
構体１を構成するハニカムパネルの車外側の面板の板厚
をある程度確保することにより、該構体１表面の凹凸を
減少させることができる。このことにより、構体１の表
面を平滑にするために該構体１表面に塗布されるパテの
量を低減できる。最終的に完成した鉄道車両の軽量化が
図れる。

【００３７】また、構体構成部材すなわち台枠３，二つ
の側構体２，屋根構体４および二つの妻構体５のうちの
少なくとも一つを構成する前記ハニカムパネルは、板厚
の厚い面板を車外側に配置しているため、飛び石或いは
その他の外部衝撃に対して強度を確保でき、かつ、該表
面の歪みを防止できる。また、車内側の面板については
強度の限界まで板厚を薄くすることができるため、車外
側面板の板厚を厚くしても構体の重量が増加することは
ない。

【００３８】前記パネルの車外側面板の板厚が厚いこと
に伴う効果は、該パネルを樹脂製接着剤によって構成し
た場合にも達成されるものである。

【００３９】構体１を構成するハニカムパネルの車外側
の面板の板厚をある程度確保することにより、該ハニカ
ムパネルの搬送等に際して、該パネルの一方の面は他の
ものとの衝突による破損を防止できる。したがって、前
記ハニカムパネルを極力軽く構成しても、その取扱いが
比較的容易である。このことによって、構体１の製作時
における作業性を向上させることができる。

【００４０】ハニカムパネルから成る側パネル５０ａ，
５０ｂによって側構体２を構成するので、車外圧力変動
に対して十分な剛性を確保できる。すなわち、このハニ
カムパネルは、二枚の面板間に芯材を配置し、これらを
接合して構成されている。したがって、ハニカムパネル
は、それ自体の構造によって面内および面外の荷重に対
して高い剛性を有している。このような特徴を有するハ
ニカムパネルから成る側パネル５０ａ，５０ｂによって
側構体２を構成するので、該側構体２の面内および面外
の剛性を向上させることができる。このことは、側構体
２の耐圧性の向上と軽量化を達成する上で有効である。
側パネル５０ａ，５０ｂを成すハニカムパネルは、面
板，芯材および枠材をろう付によって接合しているた
め、従来の樹脂製接着剤による接着に比べて経年変化が
なく、信頼性が高い。

【００４１】また、側パネル５０ａ，５０ｂは、従来用
いられている押出し型材よりも相対的に板厚を薄くでき
るため、側構体２を軽くすることができる。また、従
来、鉄道車両用の樹脂接着剤を用いたハニカムパネル
は、該ハニカムパネル同士或いはハニカムパネルと型材
との接合を樹脂製接着剤或いはリベットなどによって接
合することから、接合部の重なる部分が広くなる。した
がって、樹脂接着剤を用いたハニカムパネルでは、十分
な軽量化が期待できない。また、該ハニカムパネルでは
側構体表面の平滑化が困難である。前記側パネル５０
ａ，５０ｂは、溶接によって接合されるため、接合部に
おいて重なる部分がなく、軽量化が図れる。溶接によっ
て側パネル５０ａ，５０ｂを接合することにより、短時
間で接合作業が完了する。また、前記溶接による接合部
表面は、グラインダによって簡単に平滑に仕上げること
ができる。

【００４２】側構体２は、面板５１，５２の板厚が厚い
ブロックＸと面板５１，５２の板厚の薄いブロックＹと
から構成されている。したがって、前記側構体２は台車
設置位置近傍のブロックＸが台車設置位置から離れたブ
ロックＹよりも剛性が高い。側構体に作用する剪断応力
および曲げモーメントは、台車設置位置近傍が最も高
く、離れるにしたがって減少する。前記側構体２は、前
記剪断応力および曲げモーメントに対応した構成を有し
ているため、強度を確保しながら軽量化することができ
る。また、側構体２を構成する側柱９，１０は、車体長
手方向について、設置間隔が台車設置位置に近くなるほ
ど狭くなるように配置されている。このように側柱９，
１０を設置することにより、側構体２を強度を確保しな
がら軽量化することができる。

【００４３】なお、前記側柱９，１０の設置位置に合わ
せて、ハニカムパネル内に箱型断面の型材を予め設置す
ることができる。前記型材の設置位置に側柱９，１０を
設置することにより、該側柱９，１０の設置位置を任意
に決定できる。このようにハニカムパネルを構成するこ
とによって、側柱９，１０を任意の位置に設置できるた
め、側構体２の剛性をその鉄道車両に要求される仕様に
容易に対応させることができる。

【００４４】前記各ブロックＸ，Ｙは、突き合わせた枠
材５６の各フランジ５６ｆを溶接することによって接合
される。したがって、各ブロックＸ，Ｙは、車内側の一
方向からの溶接作業によって接合することができる。ま
た、前記フランジ５６ｆは、その表面が側構体表面を成
すように構成されている。したがて、ブロックＸ，Ｙの
接合部表面をグラインダ等によって仕上げるだけで、簡
単に平滑にできる。

【００４５】ところで、各側パネル周囲に全て枠材５６
を配置すれば、全ての側パネルの接合は前述のように一
方側からの溶接によって行うことができる。このこと
は、複数の側パネルを接合する際に、該複数の側パネル
を裏返す必要がなく、接合作業を簡略化できる。

【００４６】ところで、前記側パネル５０ａ，５０ｂを
最も軽く構成するには、以下に述べる構造が考えられ
る。側パネルを上下に分けて、側窓開口部１７を構成す
る上部とそれ以外の部分の下部とから構成する。前記下
部の面板の板厚を可能な限り、例えば車外および車内の
面板を共に０．６ｍｍとして側パネルを構成する。この
ようにすれば、側パネル５０ａ，５０ｂを最も軽く構成
することができる。

【００４７】前記ハニカムパネルは、それ自体の製作条
件例えば加圧力の均一化およびコスト面から大型のもの
が製作できないため、複数の該パネルを組み合わせてブ
ロックを構成し、該ブロックを接合して構体構成部材を
構成するのが最も効率的である。すなわち、個々に製作
したパネルを前記ブロックＸ或いはＹの単位で並べて接
合する。そして、各ブロックＸ，Ｙを構体構成部材単位
の治具上に並べて接合する。このようにすることによ
り、構体構成部材の組立が段階的に効率良く行なえる。
また、各パネル自体の製作は、その品質およびコスト面
で最も有利な大きさにて行なえる。

【００４８】本発明の第２実施例を図６によって説明す
る。図６において、前記第１実施例と同一符号は同一部
材を示すものである。第２実施例の特徴は、前記第１実
施例の構体にいて台枠上に設置されている床板をハニカ
ムパネルによって構成したことである。したがって、第
２実施例の床板を除く部分の構造は、前記第１実施例と
同様である。７０は台枠３を構成する横はり７ｓの上面
に設置される床板である。該床板７０は、面板７１，７
２と該面板の間に配置される芯材７３および二種類の枠
材から構成される。面板７２は車外側に設置され、面板
７１よりも板厚が厚い。ちなみに、面板７１は厚さ０．
８ｍｍ，面板７２は厚さ１ｍｍである。横はり７ｓは、
高さ寸法が前記第１実施例の横はりよりも短く形成され
ている。床板７０の具体的な構造は、前記側パネルとほ
ぼ同一である。したがって、前記二種類の枠材を組み合
わせることによって二種類のハニカムパネルが形成され
る。二種類のハニカムパネルを組み合わせて床板を構成
するブロックを製作する。複数の前記ブロックを接合す
ることによって床板７０を構成する。

【００４９】このような構成によれば、床板７０を車外
側の面板７２の板厚を厚くしたハニカムパネルで構成す
ることから、台枠３の耐圧性を向上させることができ
る。また、台枠３を軽量化することができる。床板７０
は車外側の面板７２が厚いため、横はり７との接合作業
を簡略化することができる。前記床板７０は面外剛性が
前記第１実施例の床板よりも高いため、横はり７ｓの高
さ寸法を短くできる。このことにより、台枠３全体の高
さ寸法を短くできるため、客室空間或いは床下の機器を
取付ける空間を広く確保できる。

【００５０】ところで、前記実施例において、側柱９，
１０はＵ型およびΠ型断面の押出し型材によって構成さ
れている。しかし、側柱として図７に示すようなＺ型を
なす型材２９を用いてもよい。また、この型材２９を二
つ向い合わせて接合すれば、前記Ｕ型断面の側はり９と
同様な形状にできる。また、前記Ｚ型の型材２９は、単
体で側柱として用いてもよい。このように各種の側柱を
Ｚ型断面の型材によって構成すれば、部材を共通化する
ことができるため、コストを低減できる。

【００５１】さらに、側柱としては、図８に示すような
Ｙ型の型材３０を用いてもよい。この方材３０は、断面
形状が線対称であるため、前記Ｚ型に型材２９に比べて
剛性が高い。また、接合部先端部部に溝が形成されてい
ることから、板部材の接合部の溶接ビードを跨いで接合
することができる。

【００５２】前記各実施例においては、芯材としてセル
をハニカム状に形成したものを示し説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。すなわち、前記芯材
のセルを四角形に形成したもの、あるいは略三角形に形
成したもの等を用いても同様の効果が達成できる。ま
た、セルを四角形に形成した芯材はそれ自体の製作が容
易であり、セルを略三角形に形成した芯材はパネルとし
て球面を容易に形成することができるという特徴を有し
ている。なお、これら芯材の形状の例としては、文献
軽金属（１９９０）Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．５ 第３９４
頁に記載されている。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、金属間接合にて面板，
芯材および枠材を接合したパネルによって構体を構成す
ることにより、軽量で、耐圧性および強度の高い構体か
らなる鉄道車両を提供することできる。

【００５４】また、本発明によれば、パネル同士を溶接
によって接合することができるため、樹脂接着剤を用い
たパネルで構成する場合に比べて構体表面の平滑化が容
易である。また、板厚の厚い面板を車外側に配置して前
記パネルで構体を構成することにより、軽量で耐圧性お
よび強度の高く見栄えの良い鉄道車両を提供することが
できる。

【００５５】本発明によれば、複数のパネルを接合して
ブロックを作り、該ブロックを複数接合して構体を構成
することにより、製作性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の鉄道車両構体示す斜
視図である。

【図２】図１の構体全体を示した斜視図である。

【図３】図２の３−３部断面図である。

【図４】図２の４−４部断面図である。

【図５】図２の５−５部断面図である。

【図６】本発明による第２実施例の鉄道車両構体示す斜
視図である。

【図７】側柱或いは垂木の断面形状を示す断面図であ
る。

【図８】側柱或いは垂木の断面形状を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…構体、２…側構体、３…台枠、４…屋根構体、５…
妻構体、６…側はり、７…横はり、９，１０…側柱、１
１…軒桁、１２…幕板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 正人 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 武市 通文 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二枚の軽合金製面板間に軽合金製芯材が配
   置され、これらを金属間接合で一体に形成したパネルに
   より構体を構成した鉄道車両。
2. 【請求項２】二枚の軽合金製面板間に軽合金製芯材が配
   置され、かつ、周囲に枠材が配置され、これらを金属間
   接合で一体に形成した複数のパネルを、各パネルの枠材
   を介して溶接により接合して構体を構成した鉄道車両。
3. 【請求項３】構体を構成する構体構成部材のうちの少な
   くとも一つは、二枚の面板，該二枚の面板の間に配置さ
   れる芯材および枠材を金属同士の結合によって接合した
   パネルを有しており、該パネルは板厚の厚い面板を車外
   側に位置させて配置されていることを特徴とした鉄道車
   両。
4. 【請求項４】請求項３に記載の鉄道車両において、前記
   パネルは構体構成部材の長手方向について複数に分割し
   た幅寸法に構成されており、複数の前記パネルを溶接接
   合して前記構体構成部材を構成したことを特徴とする鉄
   道車両。
5. 【請求項５】請求項４に記載の鉄道車両において、前記
   パネルの接合部であって各パネルの車内側の表面に、骨
   部材を設置したことを特徴とする鉄道車両。
6. 【請求項６】請求項３に記載の鉄道車両において、構体
   を成す二つの側構体は、前記パネルによって構成されて
   おり、前記側構体を構成するパネルは側構体の車体長手
   方向について複数に分割した幅寸法に構成されており、
   該各パネルを並べそれぞれの枠材を溶接によって接合し
   て側構体を構成しており、面板の板厚が厚いパネルを側
   構体の台車設置位置に設置したことを特徴とする鉄道車
   両。
7. 【請求項７】請求項６に記載の鉄道車両において、前記
   パネルの接合部であって各パネルの車内側の表面に、側
   柱を設置したことを特徴とする鉄道車両。
8. 【請求項８】請求項３に記載の鉄道車両において、構体
   を成す屋根構体は、前記パネルによって構成されてお
   り、前記屋根構体を構成するパネルは屋根構体の車体長
   手方向について複数に分割した幅寸法に構成されてお
   り、該各パネルを並べそれぞれの枠材を溶接によって接
   合して屋根構体を構成しており、各パネルの結合部の枠
   材に対応して垂木を設置したことを特徴とする鉄道車
   両。
9. 【請求項９】請求項３に記載の鉄道車両において、構体
   を成す台枠は、前記パネルによって構成される床板を有
   しており、前記床板を構成するパネルは側構体の車体長
   手方向について複数に分割した幅寸法に構成されてお
   り、該各パネルを並べそれぞれの枠材を溶接によって接
   合して床板を構成しており、該床板を横はり上に設置し
   て板厚の厚い面板を該横はりに溶接によって接合したこ
   とを特徴とする鉄道車両。
10. 【請求項１０】構体を構成する二つの側構体および屋根
    構体は、二枚の面板，芯材および枠材を金属同士の結合
    によって接合したパネルを有しており、該パネルは板厚
    の厚い面板を車外側に位置させて配置されていることを
    特徴とした鉄道車両。
11. 【請求項１１】構体を構成する二つの側構体，屋根構体
    および台枠の床板は、二枚の面板，芯材および枠材を金
    属同士の結合によって接合したパネルを有しており、該
    パネルは板厚の厚い面板を車外側に位置させて配置され
    ていることを特徴とした鉄道車両。
12. 【請求項１２】構体を構成する構体構成部材のうちの少
    なくとも一つは、二枚の面板，該二枚の面板の間に配置
    される芯材および枠材を接合したパネルを有しており、
    該パネルは板厚の厚い面板を車外側に位置させて配置さ
    れていることを特徴とした鉄道車両。
13. 【請求項１３】台枠，二つの側構体，屋根構体および二
    つの妻構体よりなる鉄道車両の製作方法において、二枚
    の面板，芯材および枠材を金属同士の結合によって接合
    したパネルを複数並べ接合してブロックを構成するステ
    ップと、該ブロックを複数並べて接合する構体構成部材
    を構成するステップと、複数の構体構成部材を接合して
    構体を構成するステップとからなる鉄道車両の製作方
    法。