JPH08225077A

JPH08225077A - 鉄道車両構体

Info

Publication number: JPH08225077A
Application number: JP7340317A
Authority: JP
Inventors: Michifumi Takechi; 通文武市; Sumio Okuno; 澄生奥野; Morishige Hattori; 守成服部; Masato Okazaki; 正人岡崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】高速走行に好適な耐圧性の優れた鉄道車両構体
を提供する【構成】軽合金製の表材１３，１４，芯材１５および結
合用部材１７からなり、前記芯材１５の周囲に結合用部
材１７を配置しその両面に前記表材を配置してろう付け
した外板部材１２を互いに前記結合部材１７を介して結
合し、該結合用部材１２を側柱１１および車体長手方向
に配置される腰帯９，幕帯１０等の骨部材で支える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両構体に係り、
特に高速で走行する鉄道車両に好適な鉄道車両構体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄系材料で構成された鉄道車両構
体としては、車体長手方向に配置される骨部材と、該骨
部材に直行して配置される骨部材とを接合し、前記各骨
部材の外側に外板を接合して製作された構造が知られて
いる。例えば、ステンレス鋼を用いて製作された構体に
あっては、各骨部材間および外板接合部の強度向上を図
るために三次元立体継手を用いている。

【０００３】なお、この種の鉄道車両構体としては、例
えば、特公昭６２−３５９３７号が知られている。

【０００４】また、構体を軽合金製材料例えばアルミニ
ウム合金製材料によって構成したものが知られている。
前記軽合金製構体にあっては、外板と骨部材を一体に成
形した押出形材を用いることによって製作工数の低減お
よび構体の剛性向上を図っている。

【０００５】なお、この種の鉄道車両構体としては、例
えば、軽金属車両委員会報告書Ｎｏ．３昭和４９年
−昭和５２年昭和53年 9月15日社団法人日本鉄道車
輛工業会発行第７０頁乃至第７２頁に記載された構体
構造が挙げられる。

【０００６】これらのほかに、客室の床面を構成する床
板の軽量化を図るために、床板自体をアルミハニカムサ
ンドイッチパネルとした構造、或いは、外板の室内側に
ハニカム材を設置した構体構造が知られている。

【０００７】なお、前記ハニカム材を用いた構造として
関連するものには、例えば実開昭５４−１８３００７号
或いは実開昭６０−１７９５６９号等が挙げられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、鉄道車両におい
ては、走行速度を向上させる要求が強まっている。鉄道
車両の走行速度向上に伴って、軌道への衝撃の増大、走
行に伴う騒音の増大、さらに、運転動力費の増大などの
問題が生じる。そこで、前記種々の問題点を解決するた
めには、鉄道車両構体を軽量化することが必要となって
きている。

【０００９】鉄系材料製構体においては、骨部材および
外板自体の薄肉化によって軽量化を図っているが、該構
体自体の剛性を確保するためには、骨部材および外板自
体の薄肉化するとしても限界があった。

【００１０】また、軽合金製構体においては、外板部分
も含めて押出形材によって構成している。ところが、前
記押出形材自体の板厚を薄くするには、技術的に限界が
あった。また、前記押出形材の板厚を極端に薄くする
と、それ自体の面外曲げ剛性および剪断剛性が低下し、
補強材を多数設置する必要が生じる。押出形材に前記補
強材を設置する構造の場合、製作工数が増大すると言う
問題があった。一方、従来床板として用いられている
アルミハニカムサンドイッチパネルは、表材と芯材を樹
脂製接着剤によって接合していた。したがって、骨部材
との接合をボルト，ナット或いはリベット等によって行
うことになり、溶接接合に比べて工数が増大するという
問題があった。さらに、従来のアルミハニカムサンドイ
ッチパネルの曲げ剛性は、前記樹脂製接着剤の強度によ
って決まるため、大きな荷重が作用する部位に用いた場
合、その信頼性の確保の点で問題があった。

【００１１】ところで、鉄道車両が高速でトンネル内を
走行する場合、車外圧力が急激に変化することが知られ
ている。特に、車両同士がトンネル内で擦れ違う場合に
大きな圧力変動が短時間に発生する。このような圧力変
動が、車内に伝播して乗客に不快感を与えないようにす
るために、構体全体を気密構造としている。したがっ
て、構体には、乗客および各種機器の荷重、該構体自体
の重量および前記車外圧力変動による圧力が作用する。
このため、構体の剛性向上および圧力荷重に対する強度
向上を図らなければならない。ところが、構体の剛性お
よび強度の向上を図ることと、軽量化を図ることとは相
反する関係にあり、実現するのが困難な状況にある。

【００１２】本発明の目的は、耐圧性の優れた鉄道車両
構体を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、二枚の
表材と、該二枚の表材の間に配置したハニカム材と、該
二枚の表材の間において該表材の縁部に配置した結合用
部材と、からなり、前記二枚の表材に、前記ハニカム材
および前記結合用部材を接合して積層材を構成してお
り、複数の前記積層材を接合して構成した鉄道車両構体
において、前記積層材を構成する前記二枚の表材、前記
ハニカム材および前記表材よりも厚肉の前記結合用部材
はろう付けによって接合しており、前記結合用部材は、
前記二枚の表材にそれぞれ接合した二つの部分と、該二
つの部分を連結するウエブと、からなり、前記鉄道車両
構体の外面側に位置する前記表材の側の前記ウエブの端
部には前記積層材の端部側に突出したフランジを備え、
該フランジは隣接する前記積層材の前記結合用部材の前
記フランジに突合せ溶接しており、この溶接部の表面は
前記積層材の前記鉄道車両構体の外面側を接続する線上
に設けており、隣接する一対の前記積層材の前記結合部
材の車内側の前記部分の範囲内同士を骨部材で溶接して
連結しており、該骨部材は、少なくとも３つの辺を有す
ること、によって達成できる。

【００１４】

【作用】かかる構成によれば、ろう付けによって構成し
た積層材を溶接して構体を構成しているので、軽量にで
き、高耐圧にできるものである。また、鉄道車両構体の
外面側の結合用部材のフランジを隣接する結合用部材の
フランジに突合せ溶接しているので、溶接部の表面を外
面側の表材と同一線上にでき、構成を簡単にできるもの
である。また、積層材の端部の厚肉の結合用部材を利用
して側柱や垂木の骨部材を溶接しているので、骨部材を
容易に溶接できるものである。

【００１５】また、窓開口部と窓開口部との間の強度的
に問題となる部分を高強度部材の押出し形材で構成すれ
ば、幕部および腰部は軽量化を図り、全体としては軽量
で高い剛性を有しする構体を提供できると共に、部品点
数の削減による製作作業の簡略化を図ることができるも
のである。

【００１６】また、側構体の積層材の長さを３本以上の
側柱の間に亘る長さとすれば、積層材を少なくでき安価
にできるものである。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１６に
よって説明する。まず、図１ないし図４に示す本発明の
一実施例について説明する。同図において、１は鉄道車
両構体であり、側構体２、台枠３、屋根構体４および妻
構体５から構成されている。６は前記台枠３を構成する
側梁で、台枠３の車体幅方向両端部に車体長手方向に引
通して設置されている。７は平行に配置された前記側梁
６の間に、車体幅方向に引通して設置された横梁で、そ
の両端を側梁６の側面６ａに接合している。該横梁７は
平行に配置された前記側梁６の間に、車体長手方向に所
定のピッチで平行して配置されている。８は前記複数の
横梁７の上に設置される床板である。該床板８は車体長
手方向に引通して配置される複数の軽合金製押出形材に
よって構成されており、室内側には一体成形のリブが設
けられている。また、前記床板８の平板部分について
は、車体幅方向断面が車外側へ凸すなわち下方に凸の曲
面に形成されている。

【００１８】９は腰帯、１０は幕帯、１１は側柱であ
り、これらの骨部材の外表面に後述する積層材から成る
側外板部材１２が接合される。前記腰帯９および幕帯１
０は、側外板部材１２の窓開口部の上辺および下辺位置
に対応して配置される。また、該腰帯９および幕帯１０
は、側柱１１の側面１１ａに該側柱１１に直交するよう
に接合される。

【００１９】前記側外板部材１２は、図３に示すように
表材１３および１４と該表材１３および１４の間に設置
される芯材１５とから成る積層構造となっている。前記
表材１３および１４の内、一方が構体１の外表面を成し
ている。なお、図３においては、表材１３が構体１の外
表面を成している。また、前記芯材１５としては、例え
ば軽合金製ハニカム材が用いられる。前記軽合金製ハニ
カム材に代えて格子状に形成した軽合金製薄板或いは軽
合金製発泡材を用いてもよい。なお、前記表材１３，１
４、芯材１５および結合用部材１７は、ろう付けによっ
て接合される。前記構体１の車外の圧力が変動した場
合、側外板部材１２が車内の圧力を一定に保つ気密壁と
なる。

【００２０】ところで、前記側外板部材１２は、前記台
枠３の側梁６の上面から後述する長桁１６の側面すなわ
ち屋根構体４の車体周方向端部までが一体として構成さ
れている。該側外板部材１２の車体長手方向の幅寸法
は、側構体２を車体長手方向について複数に分割した長
さとなっている。そして、側構体２の外表面は、複数の
側外板部材１２を溶接によって接合することによって構
成される。すなわち、側構体２においては、各側柱１１
の間を一枚の側外板部材１２によって構成した例を示し
ている。なお、側外板部材１２の幅寸法については、三
本以上の側柱１１間に亘る長さとしても良い。

【００２１】次に、前記側外板部材１２と側柱１１およ
び腰帯９との接合部について図３および図４によって説
明する。まず、図３において、１７は前記側外板部材１
２の外周端面に成形時に一体にろう付けされた結合用部
材で、一般的には軽合金製押出形材を用いる。該結合用
部材１７は、略Ｚ字形断面に形成され、芯材１５が挿入
されるウエブ１８と表材１３の板厚に対応した段差を設
けたフランジ１９ａを有している。また、各結合用部材
１７の前記フランジ１９ａの反対側には、隣接する側外
板部材１２の結合用部材１７と溶接によって接合するた
めの結合部フランジ１９ｂが形成されている。前記結合
部フランジ１９ｂの外表面は、前記表材１３の外表面と
面一となるように構成されている。２０は隣合う結合用
部材１７の結合部フランジ１９ｂを結合する溶接部を示
している。図に示すごとく、溶接部２０は突合せ溶接で
あり、溶接部２０の車外側表面は表材１３の車外側の線
上にある。

【００２２】さらに、結合用部材１７の車内側のフラン
ジ２１は、表材１４を接合するための段差を有するとと
もに板厚が厚くなっている。そして、該内側フランジ２
１に溶接部２０ａを形成して側柱１１を接合する構造と
なっている。すなわち、前記側柱１１は隣接した側外板
部材１２の各結合用部材１７間に跨って接合されてい
る。換言すれば、各側外板部材１２は側柱１１の設置位
置で接合される構造となっている。

【００２３】隣接した前記側外板部材１２は、それぞれ
の結合部フランジ１９ｂで溶接によって結合される。こ
のように側外板部材１２同士の結合作業が終了した時点
で、側柱１１を前述のように各結合用部材１７に接合す
る。なお、溶接部２０の車外側表面２０ｂは、前記接合
作業終了後にグラインダ仕上等を行うことにより平滑化
される。

【００２４】次に、図４において、腰帯９はその断面形
状が略Ｌ字形に形成されている。一方、側外板部材１２
の図１に示した窓開口部４４の周りすなわち縁４４ａに
は、結合用部材としての縁材２２が設置されろう付けさ
れている。該縁材２２によって窓開口部の縁４４ａの補
強を行うとともに窓ガラスを受ける。この縁材２２に
は、表材１３，１４の裏当金および位置決めの役目を果
たすフランジ２２ａおよび窓ガラスの受けとしてのフラ
ンジ２２ｂが形成されている。前記腰帯９は前記縁材２
２の室内側端面２２ｃに溶接によって接合される。ま
た、該腰帯９はその車体長手方向端部を側柱１１の側面
１１ａに接合するように、側柱１１の設置位置で分割さ
れている。なお、前記縁材２２への腰帯９の接合は、側
外板部材１２同士を接合する前、或いは、接合した後の
いずれであってもよい。

【００２５】ところで、幕帯１０についても、前記腰帯
９とほぼ同様に構成され、縁材２２の室内側端面２２ｃ
に接合される。また、幕帯１０は側柱１１の設置位置で
分割され、その車体長手方向端部は側柱１１の側面１１
ａに接合される。

【００２６】次に、図１により屋根構体４について説明
する。１６は車体長手方向に引通して配置される長桁、
２３は該長桁１６に直交して接合される垂木である。該
長桁１６，垂木２３および屋根板２４によって、屋根構
体４が構成されている。前記長桁１６を車体周方向両側
位置に、車体長手方向に引通して配置し、該長桁１６の
間に垂木２３を車体長手方向に所定のピッチで車体周方
向に伸ばして平行に配置し、該垂木２３の両端を長桁１
６に接合している。この長桁１６および垂木２３の上面
側に屋根板２４が接合される。該屋根板２４は、軽合金
製押出形材を車体長手方向に引通し、車体幅方向に隣接
して並べこれらを接合して構成されている。また、該屋
根板２４は、構体の室内側に車体長手方向に一体形成さ
れたリブ２４ａを有しいる。

【００２７】次に、構体１の車体長手方向端部に設置さ
れる妻構体５は、垂直方向に配置される骨部材と水平方
向に配置される骨部材とを接合し、該垂直方向および水
平方向の骨部材の外表面に外板を設置して構成される。
なお、妻構体１５においては、作用する荷重の内の大部
分を車外圧力変動による圧力荷重が占める。そのため、
垂直荷重および車外圧力変動に伴う圧力荷重が同時に作
用する側構体２に比べて強度向上を図る必要がない。

【００２８】このような構成において、構体１の組立状
況を説明する。構体１は、側構体２，台枠３，屋根構体
４および妻構体５をそれぞれ個別に製作し、これらを互
いに接合して完成させる。まず、該構体１の基本的な構
成部材である積層材の製作状況から順に説明する。側外
板部材１２は、表材１３，１４、芯材１５、結合用部材
１７、および縁材２２から構成される。まず、前記表材
１３，１４は、素材となる軽合金製板材に側窓開口部４
４を形成するとともに、該軽合金製板材を側柱１１の間
隔に対応した幅寸法および側梁６から長桁１６までの寸
法に対応した縦寸法に切断される。一方、芯材１５も予
め軽合金製板材を組合せて構成したハニカム材を前記表
材１３，１４と同様に所定の形状に切断する。また、結
合用部材１７および縁材２２も素材を所定の長さに切断
し、必要によって成形する。これらの表材１３，１４、
芯材１５、結合用部材１７、および縁材２２を組合せ
て、各接合部分に金属製接合剤すなわちろうを介在させ
て接合する。このようにして製作された側外板部材１２
は、所定の厚さを有するほぼ平面板であり、構体１の側
構体２において、窓開口部４４の上部側の軒部および窓
開口部４４の下側の腰部の部分に曲面を持った構造の場
合には、該曲面を前記側外板部材１２が完成後に成形す
る。

【００２９】なお、前記側外板部材１２全体の曲面成形
については、軽合金製板材および軽合金製ハニカム材を
切断して前記表材１３，１４および芯材１５を所定の形
状に成形した後に行なってもよい。但し、この場合に
は、成形する部品の数が増大するとともに各部材間の寸
法精度の確保の問題がある。ところが、表材１３，１
４，芯材１５，結合用部材１７および縁材２２を接合し
た時点で、必要な形状の側外板部材１２が完成している
ことになり、すぐに組立作業が行なえる。このように、
縁材２２は結合用部材の一つである。

【００３０】次に、前述ようにして製作した側外板部材
１２によって、側構体２を製作する状況について説明す
る。

【００３１】まず、側外板部材１２は、事前に表材１
３，１４、芯材１５、結合用部材１７、および縁材２２
をろう付けによって一体に接合して構成されている。治
具は、前記側外板部材１２を受ける支持面を側構体２の
外表面に対応させて形成している。この治具の側外板部
材支持面上に前記側外板部材１２を車体長手方向に順次
並べて配置する。そして、隣合った側外板部材１２の各
結合用部材１７の接合部フランジ１９ｂを溶接接合可能
な間隔で位置決めする。この状態で、各側外板部材１２
を拘束し、前記隣合う側外板部材１２の対向した接合部
フランジ１９ｂを溶接によって接合する。なお、前記溶
接作業は、側外板部材１２の車内側から行なわれる。こ
のようにして、前記各側外板部材１２の接合作業が完了
した時点で、該側外板部材１２上に骨部材すなわち側柱
１１，幕帯１０および腰帯９を載せる。そして、これら
の各部材の位置決めを行なった後、側外板部材１２，側
柱１１，幕帯１０および腰帯９を拘束する。この状態
で、側外板部材１２の結合用部材１７と側柱１１，縁材
２２と幕帯１０および腰帯９、さらに、側柱１１と幕帯
１０および腰帯９の各接合部分を溶接によって接合す
る。このように各部材の接合作業が終わった時点で、前
記治具から側構体２を取り出し、各結合用部材１７の溶
接部２０の車外側表面２０ｂをグラインダ等によって平
滑に仕上る。このようにして側構体２は完成する。

【００３２】このようして側構体２を製作すれば、治具
上に側外板部材１２，側柱１１，幕帯１０および腰帯９
を順次載せながら接合作業が行なえる。すなわち、治具
上で構成部材を移動あるいは反転させる必要がないた
め、作業効率が高く、大幅な工数低減が図れる。また、
前記側外板部材１２，側柱１１，幕帯１０および腰帯９
の接合作業は、全て治具上の下向き溶接、すなわち、側
構体２の室内側からのみの作業となる。したがって、各
部材の溶接接合部の信頼性も高く、作業効率も向上でき
る。前記接合作業を自動化することも可能となる。

【００３３】ところで、前記側外板部材１２への前記幕
帯１０および腰帯９の接合は、側外板部材１２が単体の
時点で前記幕帯１０および腰帯９をその縁材２２に接合
してもよい。この場合、前記作業工程が多少異なる。す
なわち、各側外板部材１２の接合作業が完了した時点
で、側柱１１を隣合った側外板部材１２の結合用部材１
７間に跨らせて載せ、該結合用部材１７と側柱１１，側
柱１１と幕帯１０および腰帯９の端面を接合するのみで
よい。このような作業工程によれば、治具上での各部材
の接合作業を極力削減でき、この点からも作業効率の向
上が図れる。

【００３４】なお、本実施例の場合、側外板部材１２は
各側柱１１のスパン分に相当する幅寸法に構成されてい
る。また、この幅寸法は必要に応じて変更できる。一
方、台枠３は側梁６および横梁７を組合せて接合し、軽
合金製押出形材をその幅方向に並べて接合した床板８を
接合して製作される。さらに、屋根構体４は長桁１６お
よび垂木２３を組合せて接合し、軽合金製押出形材をそ
の幅方向に並べて接合した屋根板２４を接合して製作さ
れる。妻構体５についても、骨部材を組合せて接合した
後、外板を接合して製作される。

【００３５】このようにして製作された側構体２，台枠
３，屋根構体４および妻構体５を組合せて、構体１を製
作する状況について説明する。まず、台枠３の車体幅方
向両側の上面すなわち側梁６の上部にそれぞれ側構体２
を垂直に配置し、かつ、該台枠３の車体長手方向両端部
の上面に妻構体５をそれぞれ配置する。そして、前記台
枠３と側構体２および台枠３と妻構体５を接合する。ま
た、同時に前記側構体２と妻構体５を接合する。この二
つの側構体２および二つの妻構体５の上に屋根構体４を
載せ、該屋根構体４と前記二つの側構体２および二つの
妻構体５をそれぞれ接合する。こうのようにして、構体
１は組立られる。

【００３６】このような構成において、前記側構体２に
は、構体１自体の自重，台枠３から伝わる該台枠３の下
面に設置される各種機器ならびに乗客等による垂直荷重
と、車外圧力変動による圧力荷重が作用する。これらの
荷重に対して前記側構体２は、前述の側外板部材１２を
主体に構成しているため、十分な強度を有する。すなわ
ち、前記側外板部材１２は、表材１３，１４および芯材
１５を積層し、かつ、各部材を接合して一定以上の厚さ
を有しているため、単なる平板よりも曲げ剛性および剪
断剛性が高い。したがって、前記側外板部材１２は面外
変形を生じにくく、前記荷重に対して十分に耐え得る。
特に、車外圧力変動によって車体に作用する圧力荷重に
対して有効であり、側外板部材１２に補強材を設けて強
度向上を図る必要がない。また、表材１３，１４および
芯材１５を金属製接合剤を用いて接合することも、剛性
を向上させる上で有効である。

【００３７】ところで、前記側外板部材１２を構成する
表材１３，１４および芯材１５等の各部材の重量と同程
度の重量を有した従来の車両構体用として用いられてい
る軽合金製押出形材とを比較した場合、側外板部材１２
の方が前記曲げ剛性が高い。このことは、構体全体の重
量が同じ場合、前記側外板部材１２を用いた構体１の方
が剛性が高いことになる。また、構体全体の剛性が同程
度の場合には、前記側外板部材１２を用いた構体１の方
が軽量となる。

【００３８】また、前記側外板部材１２は曲げ剛性およ
び剪断剛性が高いため、前述のように側構体２に用いた
場合、垂直荷重および溶接に伴う残留応力によって車体
表面に歪が生じることがなく見栄えを向上できる。車体
表面の歪を抑制できることによって、歪除去作業をなく
すことができる。

【００３９】さらに、前記側外板部材１２は、周囲に結
合用部材１７を設け、該結合用部材１７を介して他の側
外板部材１２或いは他の部材例えば側柱１１と接合する
構造となっているため、軽合金製ハニカム材自体を接合
する場合に比べて接合部分の強度低下を防止できる。ま
た、前記結合用部材１７として軽合金製押出形材を用い
ることによって、複雑な形状であっても精度良く簡単に
製作でき安価にできる。また、側外板部材１２への腰帯
９および膜帯１０の接合は、縁材２２を介して行なわれ
るため、各接合部分の強度低下を防止できる。さらに、
前記結合用部材１７は結合用フランジ１９ｂの車外表面
が表材１３の車外表面と面一となっているため、溶接部
２０の車外表面を削るだけで側構体２の表面を平滑にす
ることができる。したがって、従来、構体完成後に行な
っていた側構体表面のパテを用いた平滑化作業を簡略化
できる。

【００４０】ところで、前記結合用部材１７に強度部材
である前記側柱１１を一体に形成すれば、部品点数の削
減が図れ、かつ、結合用部材と側柱の接合作業をなくす
ことができる。このことは、側構体製作時における作業
工数の低減となる。

【００４１】以下に、前記側外板部材等の積層材と骨部
材例えば側柱１１との接合部構造の他の実施例を図５お
よび図６によって説明する。まず、図５において、積層
材２５の内側の表材２６には、側柱１１と接合するため
のフランジ２７が一体に形成されている。この表材２
６，表材１３及び芯材１５をろう付けにより接合して積
層材２５を構成する。このような構成であれば、表材２
６の平面部分に直接側柱１１を溶接接合するのに比較し
て、前記フランジ２７に溶接部２０を介して側柱１１を
接合するため、接合部分の強度が向上する。また、積層
材２５に側柱１１を接合する場合に、前記フランジ２７
を該側柱１１の位置決め手段として利用できる。さら
に、積層材２５のろう付け部分への溶接熱の悪影響，溶
接熱によって生じる表材２６，１３の歪を防止できる。

【００４２】次に、図６において、積層材２８の内側の
表材２９には、側柱１１と接合するためのフランジ３０
が一体に形成されている。また、前記表材２９の該フラ
ンジ３０が設けられている結合部３１は、板厚が該表材
２９の他の部分よりも厚くなっている。側柱１１は前記
表材２９のフランジ３０に溶接によって接合される。こ
のような構成によれば、側柱１１から積層材２８へ伝わ
る荷重が、フランジ３０，結合部３１を介して伝えられ
る。前記結合部３１の断面積は、フランジ３０の断面積
よりも大きいため、該結合部３１の単位面積当たりの伝
達する荷重を小さくすることができる。このことによっ
て、積層材２８と側柱１１の接合部分の強度向上が図れ
る。積層材２８の前記以外の効果は、前記積層材２５と
同様である。

【００４３】なお、前記図６の実施例においては、フラ
ンジ３０および結合部３１を表材２９に一体に形成した
例について説明したが、これらを別部材としてもよい。
すなわち、前記フランジ３０および結合部３１のみを一
体に形成した押出形材とし、この押出形材を表材２９に
ろう付けによって接合すれば前記積層材２８と同様の効
果を発揮できる。また、このようにフランジ３０および
結合部３１を一体に押出形材で構成することにより、側
柱１１の接合部を任意に形成することができる。

【００４４】次に、積層材同士の接合部分の他の実施例
を図７および図８によって説明する。まず、図７におい
て、前記一実施例と同一符号は同一部材を示している。
３２は断面が略Ｉ型に形成された結合用部材である。表
材１３，１４と接合される段差を有したフランジ３２ａ
および他の結合用部材との接合部を構成する接合部フラ
ンジ３２ｂを有している。２０は隣合う前記接合用部材
３２を接合する溶接部である。

【００４５】このような構成によれば、結合用部材３２
の断面形状がＩ型であり、該結合用部材３２同士を結合
することによって、箱型断面の構造部材と同様な断面形
状となる。したがって、積層材３３同士の結合部の強度
を向上させることができる。また、前記積層材３３を用
いて構成する構造物の強度向上にもつながる。また、後
述する図８の実施例に比べて当て板３５を扶養にできる
ので、安価にできるものである。また、結合用部材３２
は二つのフランジ３２ｂ，３２ｂとこれを接続するウエ
ブとからなるので、いわば二つの溶接部（フランジ３２
ｂ，３２ｂ）の間を空間にできるもので、軽量にできる
ものである。また、２つの溶接部は突合せ溶接であるの
で、力の伝達をスムースにでき、この点からも強く軽量
にできるものである。

【００４６】図８において、前記一実施例と同一符号は
同一部材を示している。３４は前記図３に示した一実施
例の結合用部材１７とほぼ同様の形状を有した結合用部
材である。３５は前記結合用部材３４の結合部フランジ
３４ａの反対側のフランジ３４ｂを接合するための当て
板である。

【００４７】このような構成によれば、前記結合用部材
３４を有した積層材３６同士を接合する場合、まず、結
合用部材３４の結合部フランジ３４ａを接合する。その
後、該結合用部材３４を当て板３５を介して接合する。
このようにして結合することにより、積層材３６同士の
接合に伴う溶接作業を積層材３６の一方側から行なえ
る。このことは、前記溶接作業を全て下向きで行なう場
合、積層材３６を反転させる必要がなく、作業工数を低
減できる。なお、積層材３６の接合部において、あたか
も箱型断面部材を設置したと同様の構造を成す点等につ
いては、前記図７の実施例と同様である。

【００４８】次に、前記積層材を用いた各種の鉄道車両
構体の他の実施例を図９ないし図１６により説明する。
まず、図９に示した実施例について説明する。同図にお
いて、前記一実施例と同一符号は同一部材を示すもので
ある。３７は前記側外板部材１２の窓開口部４４より上
部に相当する幕板、３８は前記側外板部材１２の窓開口
部４４より下部に相当する腰板である。幕板３７および
腰板３８の車体長手方向の幅寸法は、各側柱１１のスパ
ン分の長さに相当する。なお、この幅寸法は必要に応じ
て変更できる。また、前記幕板３７および腰板３８は、
前記側外板部材１２と同様に、二枚の表材および芯材を
ろう付けによって接合し、かつ、周囲に結合用部材，開
口部の周りに縁材を設けた構成となっている。３９は前
記幕板３７および腰板３８の間に設置される窓枠部材で
ある。該窓枠部材３９は軽合金製押出形材より構成さ
れ、一本あるいは複数本の形材を車体長手方向に配置し
ている。窓開口部４４については、前記形材の窓開口部
に該当する部分を切り欠くことにより形成される。この
窓枠部材３９の上辺に幕板３７を接合し、窓枠部材３９
の下辺に腰板３８を接合する。なお、これらの接合は、
幕板３７および腰板３８の図４に示した縁材２２と窓枠
部材３９を溶接によって接合することにより行なわれ
る。このようにして側構体が構成される。本実施例の構
体１ａは、前記側構体２の構造が前記一実施例と異なる
のみで、側構体２ａ以外の部分は前記一実施例と同様で
ある。

【００４９】このような構成によれば、側構体２ａにお
いて最も強度上厳しい条件となる窓柱部４５を窓枠部材
３９として単体で構成することができるため、該側構体
２ａの軽量化および強度向上が図れる。すなわち、窓枠
部材３９を十分な強度を有する仕様にて構成し、かつ、
幕板３７および腰板３８についても強度上十分で軽量化
した仕様で構成することができる。したがって、十分な
強度を有し、かつ、軽量化した側構体２ａを提供するこ
とができる。また、前記窓枠部材３９は、軽合金製押出
形材で構成されており、該窓枠部材３９に腰帯９および
幕帯１０を一体に形成することも可能である。腰帯９お
よび幕帯１０を窓枠部材３９に一体に形成することによ
って、部品点数の削減と該窓枠部材３９自体の組立時の
工数低減が図れる。

【００５０】ところで、前記窓枠部材３９を構造用鋼あ
るいはステンレス鋼によって構成しても、側構体２ａの
軽量化および強度向上が図れる。なお、窓枠部材３９を
幕板３７および腰板３８と異なる材質の材料で構成した
場合には、これらの接合はリベット等の機械的接合手段
あるいはクラッド材を介在させて溶接により接合する必
要がある。

【００５１】次に、図１０に示した実施例について説明
する。同図において、前記一実施例と同一符号は同一部
材を示すものである。４０は二枚の表材，芯材および外
周に設置される結合用部材をろう付けによって接合した
積層材から構成された屋根板部材である。該屋根板部材
４０を車体幅方向両側に平行に配置した長桁１６の間に
車体長手方向に複数並べ、かつ、隣合う該屋根板部材４
０を溶接接合するとともに、該接合部に垂木４１を接合
して屋根構体４ａを構成する。

【００５２】なお、該屋根構体４ａの製作は、次のよう
にして行なわれる。屋根構体４ａを構成するための治具
は、前記屋根板部材４０を受ける支持面が屋根構体４ａ
の外表面に一致した形状となっている。まず、最初に、
前記治具の屋根板部材支持面に複数の屋根板部材４０を
載せ、該各屋根板部材４０間の位置決めを行なう。そし
て、前記各屋根板部材４０を拘束した状態で接合する。
このようにして複数の屋根板部材４０同士を接合した
後、長桁１６と垂木４１を該複数の屋根板部材４０上に
載せ、拘束した状態で接合する。このようにして組立ら
れた屋根構体４ａを、治具から取り出し、各屋根板部材
４０の接合部分の外表面を平滑に仕上て完成する。

【００５３】ところで、前記屋根板部材４０に予め長桁
１６と垂木４１を接合しておき、これに屋根板部材４０
を車体長手方向に並べて接合しても良い。なお、前記屋
根板部材４０の車体長手方向の幅寸法は、前記側外板部
材１２とほぼ同様な長さとする。本実施例は、前記屋根
構体４ａの構造が前記一実施例と異なるのみで、屋根構
体４ａ以外の部分は前記一実施例と同様である。

【００５４】このような構成によれば、屋根構体４ａを
二枚の表材および芯材を接合した積層材よりなる屋根板
部材４０によって構成しているため、強度向上が図れ、
十分な耐圧強度を確保できる。すなわち、前記屋根板部
材４０は、単なる平板よりも曲げ剛性が高いため、車外
圧力変動による圧力荷重が作用しても十分に耐え得る。
したがって、前記屋根構体４ａとほぼ同様な重量を有す
る軽合金製押出形材より成る従来の屋根構体よりも、屋
根構体４ａはその耐圧強度を向上させることができる。

【００５５】また、前記屋根板部材４０は、それ自体の
曲げ剛性が高いため、該屋根構体４ａを構成する垂木４
１の数を減らすことができる。このことによって、屋根
構体４ａを構成する部品点数を削減できる。また、垂木
４１の数を減らすことは、屋根構体４ａの軽量化にもつ
ながる。

【００５６】なお、本実施例においては、側構体２およ
び屋根構体４ａを、積層材によって構成した構造とした
が、屋根構体４ａのみを積層材で構成することで構体の
耐圧性の向上が図れる。すなわち、屋根構体は面積が広
く、車外圧力変動に伴って作用する圧力荷重が大きくな
る。一方、屋根構体は客室空間を広く確保するため、あ
るいは、全体の軽量化の観点から多くの骨部材を設置し
にくい。したがって、前述のように屋根構体に積層材を
用いることは、積層材の強度が高いため、前記圧力荷重
を少ない骨部材によって支持し得る。このことは、屋根
構体自体および構体全体としての耐圧性を向上できる。
また、屋根構体および構体全体としての軽量化につなが
る。

【００５７】次に、前記屋根構体における屋根板部材と
垂木との接合部分の構造について図１１，図１２および
図１３によって説明する。

【００５８】図１１は、前記図１０に示した屋根構体４
ａの二つの屋根板部材４０および垂木４１の接合部分の
断面構造を示している。同図において、１７ａは屋根板
部材４０の周囲に設置された結合用部材である。該結合
用部材１７ａは前記側外板部材１２の結合用部材１７と
同様に略Ｚ型に形成され、複数の段差を有したフランジ
および結合部フランジを有している。そして、隣合う結
合用部材１７ａの結合部フランジを溶接部２０形成する
ことによって接合する。また、結合用部材１７ａの車内
側のフランジには、接合した屋根板部材４０の結合用部
材１７ａに跨って設置される垂木４１が接合されてい
る。２０ａは前記結合用部材１７ａと垂木４１とを接合
するための溶接部である。

【００５９】屋根構体４ａは、隣合う屋根板部材４０の
接合作業をその一方側すなわち内側から行なえる。ま
た、垂木４１の接合作業も同様に屋根板部材４０の内側
から行なえる。このため、同一治具上で複数の屋根板部
材４０および垂木４１の接合作業が行なえる。したがっ
て、屋根構体４ａは、前記側構体２と同様に製作時の工
数低減が図れる。また、屋根構体４ａは、結合用部材１
７ａ同士および結合用部材１７ａと垂木４１とを下向き
溶接で接合することができるため、該各接合部の強度信
頼性を向上できる。

【００６０】次に、図１２は屋根板部材の表材に垂木を
接合した構造を示している。同図において、２７ａは屋
根板部材４０ａの車内側の表材に一体に形成されたフラ
ンジである。４１ａは前記複数のフランジ２７ａの間に
嵌合可能に構成された垂木である。該垂木４１ａは略Ｚ
形の断面形状となっている。フランジ２７ａと垂木４１
ａは、溶接部２０ｂにより接合される。

【００６１】このような構造によれば、屋根板部材４０
ａに対して垂木４１ａの位置決めが容易に行なえる。し
たがって、屋根板部材４０ａに対する垂木４１ａの接合
作業が容易に行なえる。また、前記フランジ２７ａが所
定の高さを有し、かつ、その先端部で垂木４１ａと接合
されるため、表材と芯材との接合部に溶接による熱影響
を与えることがない。さらに、屋根部材４０ａの車外側
の表材に対する溶接の熱影響も防止できため、該表材の
歪の発生を防止できる。

【００６２】ところで、前記フランジ２７ａは表材に一
体に形成されているが、前記フランジを表材とは別部材
として形成し、ろう付けによって表材に接合する構成と
してもよい。また、前記フランジを表材と別部材の平板
に一体に形成し、該平板をろう付けによって表材に接合
する構成としても良い。

【００６３】次に、図１３は屋根板部材を構成する結合
用部材に垂木を一体に構成した断面構造を示している。
同図において、一方の屋根板部材４０ｂの結合用部材１
７ａは、前記図１１に示したものと同様に略Ｚ形に形成
されている。４１ｂは屋根板部材４０ｃの結合用部材を
一体に構成した垂木である。該垂木４１ｂは、前記結合
用部材１７ａと同様に軽合金製押出形材製であって、屋
根板部材４０ｃを製作する際に複数の表材および芯材と
接合される。

【００６４】このような構成によれば、垂木４１ｂが結
合用部材を兼ねているため、部品点数を削減できるとと
もに結合用部材と垂木との接合作業を行なう必要がな
い。

【００６５】次に、図１４および図１５に示した実施例
について説明する。同図において、前記図１０に示した
実施例と同一符号は同一部材を示すものである。５ａは
妻柱４６，隅柱４７，妻桁４８，横さん４９および妻板
部材５０から構成される妻構体である。前記妻板部材５
０は二枚の表材，芯材および結合用部材をろう付けによ
って接合して構成されている。

【００６６】前記妻構体５ａの製作は、該妻構体５ａの
形状に合せて形成された複数の妻板部材５０を治具上で
位置決めし、拘束した状態で接合する。次に、前記接合
した複数の妻板部材上に妻柱４６，隅柱４７，妻桁４８
および横さん４９を載せ、これらを拘束した状態で接合
する。前記各接合は、全て溶接によって行なわれる。

【００６７】このようにして構成された妻構体５ａを、
台枠３，二つの側構体２および屋根構体４ａの車体長手
方向端部に接合して構体が完成する。

【００６８】このような構成によれば、妻構体５ａを二
枚の表材，芯材および結合用部材をろう付けによって接
合した積層材である妻板部材５０によって構成している
ことから、前記実施例の側構体２あるいは屋根構体４ａ
と同様に耐圧性を向上させることができる。また、前記
妻構体５ａを含めて構成された構体１ｂは、二つの側構
体２，屋根構体４ａ，二つの妻構体２が二枚の表材およ
び芯材をろう付けによって接合した積層材で構成してい
ることから、耐圧性を向上させることができる。すなわ
ち、十分な強度を有し圧力荷重を十分に支持可能な台枠
部分を除いた構体の耐圧性を向上させることができる。

【００６９】次に、図１６に示した実施例について説明
する。同図において、前記一実施例と同一符号は同一部
材を示すものである。４２は二枚の表材，芯材および外
周に設置される結合用部材をろう付けけによって接合し
た積層材から構成された床板部材である。該床板部材４
２を車体長手方向に複数並べて接合し、横梁４３の上面
および側梁６の車体周方向中央側の側面６ａに接合する
ことにより台枠３ａが構成される。また、隣接した床板
部材４２の結合用部材に跨って横梁４３が設置される構
成となっている。

【００７０】なお、前記床板部材４２は車外圧力変動を
面内の引っ張りあるいは圧縮応力として負担させ、表材
あるいは芯材の板厚を薄くして軽量化を図るために、車
体周方向断面について下方へ凸の円弧状に形成されてい
る。該床板部材４２の円弧状断面の曲率は、車体周方向
両側に近付くに従って大きくしてもよい。本実施例は、
前記図１４に示した構体と台枠部分の床板部材４２のみ
が異なっており、他の部分については図１４の構体１ｂ
と同様である。

【００７１】このような構成によれば、床板部材４２が
十分な曲げ強度を有しているため、横梁４３の設置間隔
を広くして該横梁４３の設置数量を削減することができ
る。あるいは、床板部材４２が十分な曲げ強度を有して
いるため、横梁自体を軽量なものにできる。これらのこ
とがらは、台枠の軽量化ひいては構体全体の軽量化につ
ながる。

【００７２】また、本実施例の構体１ｃにあっては、客
室を取り囲む気密壁すなわち側外板部材１２，屋根板部
材４０，床板部材４２および妻板部材５０が積層材によ
って構成されているため、十分な耐圧強度を確保でき、
かつ、軽量化が図れる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、ろう付けによって構成
した積層材を溶接して構体を構成しているので、軽量に
でき、高耐圧にできるものである。また、鉄道車両構体
の外面側の結合用部材のフランジを隣接する結合用部材
のフランジに突合せ溶接しているので、溶接部の表面を
外面側の表材と同一線上にでき、構成を簡単にできるも
のである。また、積層材の端部の厚肉の結合用部材を利
用して側柱や垂木の骨部材を溶接しているので、骨部材
を容易に溶接できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄道車両構体の一実施例を示した
断面斜視図である。

【図２】図１に示した鉄道車両構体の外観を示す斜視図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ部断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ部断面図である。

【図５】積層材と骨部材の接合部の他の実施例を示した
断面図である。

【図６】積層材と骨部材の接合部の他の実施例を示した
断面図である。

【図７】積層材同士の接合部の他の実施例を示した断面
図である。

【図８】積層材同士の接合部の他の実施例を示した断面
図である。

【図９】本発明による鉄道車両構体の他の実施例を示し
た断面斜視図である。

【図１０】本発明による鉄道車両構体のさらに他の実施
例を示した断面斜視図である。

【図１１】屋根板部材と垂木の接合部の一実施例を示す
断面図である。

【図１２】屋根板部材と垂木の接合部の他の実施例を示
す断面図である。

【図１３】屋根板部材と垂木の接合部の他の実施例を示
す断面図である。

【図１４】本発明による鉄道車両構体のさらに他の実施
例を示した断面斜視図である。

【図１５】図１４の鉄道車両構体の妻構体を車内側から
みた正面図である。

【図１６】本発明による鉄道車両構体のさらに他の実施
例を示した断面斜視図である。

【符号の説明】

１…構体、２…側構体、３…台枠、４…屋根構体、５…
妻構体、１１…側柱、１２…側外板部材、１３，１４…
表材、１５…芯材。

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の表材と、該二枚の表材の間に配置し
たハニカム材と、該二枚の表材の間において該表材の縁
部に配置した結合用部材と、からなり、前記二枚の表材
に、前記ハニカム材および前記結合用部材を接合して積
層材を構成しており、複数の前記積層材を接合して構成した鉄道車両構体にお
いて、前記積層材を構成する前記二枚の表材、前記ハニカム材
および前記表材よりも厚肉の前記結合用部材はろう付け
によって接合しており、前記結合用部材は、前記二枚の表材にそれぞれ接合した
二つの部分と、該二つの部分を連結するウエブと、から
なり、前記鉄道車両構体の外面側に位置する前記表材の
側の前記ウエブの端部には前記積層材の端部側に突出し
たフランジを備え、該フランジは隣接する前記積層材の前記結合用部材の前
記フランジに突合せ溶接しており、この溶接部の表面は
前記積層材の前記鉄道車両構体の外面側を接続する線上
に設けており、隣接する一対の前記積層材の前記結合部材の車内側の前
記部分の範囲内同士を骨部材で溶接して連結しており、該骨部材は、少なくとも３つの辺を有すること、を特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】請求項１の鉄道車両構体において、前記積
層材は前記鉄道車両構体の側構体を構成しており、前記
骨部材は該側構体の側柱であること、を特徴とする鉄道
車両構体。
【請求項３】請求項１の鉄道車両構体において、前記積
層材は前記鉄道車両構体の屋根構体を構成しており、前
記骨部材は該屋根構体の垂木であること、を特徴とする
鉄道車両構体。
【請求項４】請求項２の鉄道車両構体において、前記側
構体の前記積層材の長さは３本以上の前記側柱の間に亘
る長さであること、を特徴とする鉄道車両構体。
【請求項５】請求項１の鉄道車両構体において、前記フ
ランジは前記表材の端部よりも隣接した前記積層材側に
突出しており、該隣接する積層材側に突出した前記フラ
ンジの外面は前記表材の外面と同一面に有ること、を特
徴とする鉄道車両構体。
【請求項６】請求項１の鉄道車両構体において、前記結
合用部材の前記二つの部分は前記ウエブの両端から前記
積層材の内側へも向けて突出していること、を特徴とす
る鉄道車両構体。
【請求項７】請求項２の鉄道車両構体において、前記側構体は、窓開口部よりも上方の幕部と、該窓開口
部よりも下方の腰部と、および前記幕部と前記腰部との
間の窓部材と、からなり、前記幕部および前記腰部は前記複数の積層材を溶接して
構成されており、前記窓部材は少なくとも窓開口部と窓開口部との間の部
材を構成するものであり、押出し形材で構成しており、前記側柱は前記積層材および前記押出し形材に溶接して
いること、を特徴とする鉄道車両構体。
【請求項８】請求項７の鉄道車両構体において、前記窓
部材は前記押出し形材から窓開口部を開口したものであ
ること、を特徴とする鉄道車両構体。
【請求項９】請求項７の鉄道車両構体において、前記窓
部材の押出し方向は車両の長手方向であること、を特徴
とする鉄道車両構体。