KR0154132B1 - 철도차량 구조체 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속으로 주행하는 철도차량의 구조체 및 그 구조체 제작방법에 관한 것이다.

고속주행하는 철도차량에 있어서는 진동, 소음의 저감 및 차외부 압력변동이 승객에게 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 구조체의 경량화 및 내압성의 향상을 도모할 필요가 있다. 본 발명의 특징은 구조체를 구성하는 시이드구조체, 지붕구조체 및 대틀의 바닥판을 2장의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 결합에 의하여 접합한 판부재에 의하여 구성하고, 상기 표면재중 차외측의 표면재의 판두께를 두껍게 한데에 있다. 또, 본 발명은 상기 판재를 일단 블록으로서 구성하고, 그 블록을 복수 접합하여 상기 사이드구조체, 지붕구조체 혹은 대틀의 바닥판을 구성하는 구조체의 제작방법이다.

Description

철도차량 구조체 및 그 제작방법

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 철도차량 구조체를 나타낸 사시도.

제2도는 제1도의 구조체 전체를 나타낸 사시도.

제3도는 제2도의 3 - 3부 단면도.

제4도는 제2도의 4 - 4부 단면도.

제5도는 제2도의 5 - 5부 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 제2실시예의 철도차량 구조체를 나타낸 사시도.

제7도 및 제8도는 사이드 포스트 혹은 수직빔의 단면형상을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 철도차량 구조체 2 : 사이드 구조체

3 : 대틀 4 : 지붕구조체

5 : 단부구조체 6 : 사이드실

7 : 크로스 빔 8 : 바닥판

9,10 : 사이드 포스트 11 : 캔트레일

12 : 막판 17 : 사이드창 개구부

18 : 플랜지 19 : 수직빔

50a,50b : 사이드판 부재 51,52 : 표면재

53 : 코어재 55,56 : 결합부재

본 발명은 철도차량 구조체 및 그 제작방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 승객에게 불쾌감을 주는 차외부 압력의 변동이 생기는 빠른속도로 주행하는 철도차량에 적합한 철도차량 구조체 및 그 제작방법이다.

철도차량 구조체는 주행속도의 향상에 따라 그 자체의 경량화가 도모되고 있다. 그 하나의 예로서는, 구조체를 구성하는 판부재 및 프레임부재를 경합금 예를 들면 알루미늄합금에 의하여 구성하고 있다. 또, 상기 판부재 및 프레임부재를 일체로 형성한 압출형재를 사용하여, 상기 구조체를 구성하고 있다. 이와 같은 구조체로서는 예를 들면, 경금속차량 위원회 보고서 No. 3 (소화 49년∼소화 52년, 사단법인 일본철도 차량 공업회 발행) 제90면 내지 제72면에 기재된 구조체 구조를 들수 있다.

또, 차체를 경량화할 목적으로, 알루미늄 허니컴 샌드위치 패널을 바닥판으로서 사용한 철도차량의 예로서는 예를 들면 일본국 실용신안 등록출원 공개공보 54-183007호, 60-179569호 및 일본국 특허출원 공개 공보 2-193760호를 들수 있다. 이 알루미늄허니컴 샌드위치 패널은 알루미늄합금제의 표재 및 코어재를 서로 중첩시켜 수지제 접착제에 의하여 이들을 접착하여 구성되어 있다.

또, 지붕 혹은 바닥을 구성하는 판재로서 허니컴 패널을 사용한 철도차량의 예로서는 EP 0354436 A1 또는 FR 2635064 A1을 들수 있다. 이들 철도차량의 차체에 있어서는 허니컴패널과 프레임부재의 접합 혹은 프레임부재 끼리의 접합을 어떠한 수단에 의하여 행하는지가 상세하게 설명되어 있지 않다. 단하나 설명이 있는 것은 허니컴패널과 프레임 부재를 리벳으로 접합하고 있다.

그런데 철도차량에 있어서는 최근, 주행속도의 향상이 도모되고 있다. 철도차량의 주행속도의 향상에 따라 진동, 소음의 증대 및 소비동력의 증대가 문제가 되고 있다. 또, 철도차량에 있어서는 주행속도의 향상에 따라 구조체 표면에 작용하는 압력의 변동이 커진다. 특히, 상기 차외부 압력의 변동은 터널내에서 차량끼리가 스쳐지나가는 경우에 커진다. 따라서, 철도차량 구조체는 주행속도의 향상에 따라, 내압성을 향상시킬 필요가 있다.

철도차량 구조체는 상기 과제를 해결하기 위하여 내압성의 향상과 경량화를 달성하지 않으면 안 된다. 종래의 철도차량 구조체에서는 상기한 바와 같이 경합금제의 압출형재를 사용하고 있으나, 상기 압출형재는 그 두께를 얇게 하는데 현재 상태의 기술로는 한계가 있다. 따라서, 상기 압출형재를 사용한 구조체에 있어서는, 필요이상의 강성을 가져 전체의 중량이 무거워 질 것으로 예상된다.

한편, 허니컴 패널을 사용한 구조체에 있어서는 패널과 프레임부재와의 접합에 용접을 사용하고 있지 않아, 구조체 제작에 많은 시간과 노력을 필요로 한다는 문제가 있었다. 즉, 수시제 접착제를 사용하는 경우에는, 그 도포작업이 번잡하고, 또한 접착제가 고화하는데 시간이 필요하고 또, 강도가 균일하게 되지 않는 등의 문제가 있다. 또, 리벳, 볼트 및 너트등을 사용하는 경우에는 조립구멍의 가공이 필요하고 조임작업의 자동화도 곤란하다.

또, 종래의 철도차량구조체에 있어서는, 상기 허니컴패널을 구성하는 표면재의 판두께를 얇게 함에 따라 생기는 결함에 대해서는 충분한 배려가 되어있지 않다. 즉, 상기 표면재의 판두께를 얇게하면 허니컴패널의 취급시에 다른 것과의 접촉에 의하여 그 표면재에 쉽게 손상을 주게된다. 특히, 상기 표면재를 알루미늄합금에 의하여 구성한 경우, 공구등에 부딪쳐 구멍이 뚫리는 등의 결함이 발생하기 쉬워진다. 이와 같은 결함은, 구조체 완성후에도 발생할 가능성이 높다. 즉, 철도차량으로서 완성된 차체 표면에 돌 혹은 그외의 끝이 날카로운 것이 닿았을 때, 비교적 간단하게 파손될 우려가 있다. 또, 상기 허니컴패널에 의하여 구조체를 제작한 경우, 그 구조체에 차외부의 압력변동 혹은 승객, 탑재 기기 및 구조체 자체의 중량이 작용하였을 때, 표면재의 표면에 코어재의 형상과 일치한 요철이 생기는 결함이 예상된다.

본 발명의 제1의 목적은 경량이고, 내압성 및 강도가 높은 철도차량 구조체를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2의 목적은 제작시에 있어서의 능률이 좋은 철도차량 구조체의 제작방법을 제공하는데 있다.

상기 이외의 목적은, 이하의 설명에 의하여 명백해 질 것이다.

본 발명은 대틀( : under frame), 2개의 사이드구조체, 지붕구조체 및 2개의 단부 구조체로 이루어진 철도차량구조체에 있어서, 상기 구조체를 구성하는 구조체 구성부재중 적어도 하나는 2매의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 결합에 의하여 접합한 판부재를 가지고 있고, 그 판부재는 상기 2매의 표면재중 차외측의 표면재가 차내측의 표면재 보다도 판두께가 두꺼운 것을 특징으로 한 것이다.

또, 본 발명은 대틀, 2개의 사이드구조체, 지붕구조체 및 2개의 단부 구조체로 이루어진 철도차량 구조체의 제작방법에 있어서, 2매의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 결합에 의하여 접합한 판부재를 복수 나란히 접합하여 블록을 구성하는 스텝과, 그 블록을 복수 나란히 접합하는 구조체 구성부재를 구성하는 스텝과, 복수의 구조체 구성부재를 접합하여 구조체를 구성하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한 것이다.

본 발명의 제1실시예를 제1도 내지 제5도에 의하여 설명한다. 1은 철도차량의 구조체이다. 2는 상기 구조체(1)의 측면 부분을 구성하는 사이드 구조체이다. 3은 상기 구조체(1)의 저면부분을 구성하는 대틀이다. 4는 구조체(1)의 상면부분을 구성하는 지붕구조체이다. 5는 구조체(1)의 길이 방향 단면(端面)부분을 구성하는 단부구조체이다. 상기 구조체(1)는 2개의 사이드구조체(2), 하나의 대틀(3), 하나의 지붕구조체(4) 및 2개의 단부구조체(5)로 구성되어 있다. 6은 상기 대틀(3)을 구성하는 사이드 실(side sill)로서, 대틀(3)의 차체폭 방향 양측에 차체길이 방향으로 길게 배치되어 있다. 7은 대틀(3)의 폭방향 양측에 설치된 사이드실(6)의 사이에 배치되는 크로스빔으로서, 사이드실(6)에 대하여 직각으로 배치되어 있다. 상기 사이드실(6)의 사이에 배치되는 복수의 크로스빔(7)의 길이방향 단부는 상기 사이드실(6)의 측면(6a)에 각각 접합되어 있다. 상기 복수의 크로스빔(7)은 차체길리 방향에 일정한 간격을 두고 병행으로 배치되어있다. 8은 상기 복수의 크로스빔(7)위에 설치되는 바닥판이다. 그 바닥판(8)으로서는, 차체길이 방향으로 길게 배치되는 복수의 경합금제 압출형재가 사용된다. 바닥판(8)을 이루는 압출형재는 실내측에 T형단면의 리브를 일체로 형성하고 있다. 바닥판(8)은 차체폭방향에 대하여 평면을 이루도록 배치되어 있다. 또한, 바닥판으로서는 차체폭 방향에 대하여 원호상의 곡면을 이루도록 설치해도 좋다. 바닥판을 곡면을 이루도록 설치하면, 차외부 압력변동에 대하여 유효하여 판두께를 얇게 할 수 있다.

상기 사이드구조체(2)는 차체길이 방향에 대하여 복수의 블록을 접합함으로써 구성되어 있다. 즉, 사이드구조체(2)는 대차 설치부에 가까운 부분을 이루는 2개의 블록(X)과 대차 설치부로부터 떨어진 부분을 이루는 2개의 블록(Y)으로 구성되어 있다. 블록(X,Y)은 판부재(50a,50b)로 구성되어 있고, 사이드포스트(side post)(9,10)를 구비하고 있다. 사이드포스트(9,10)는 각각의 일단(一端)을 상기 사이드실(6)에 접합하고, 각각의 타단을 후기하는 캔트레일(cantrail)(11)에 접합하고 있다. 사이드포스트(9)는 단면형상이 U형을 한 형재에 의하여 구성되어 있다. 사이드포스트(9)는 상기 각 블록의 접합부에 설치된다. 사이드포스트(10)는, 단면형상이 II형을 한 형재에 의하여 구성되어 있다. 사이드포스트(10)는 상기 각 블록의 차체길이방향 중간부에 설치된다. 사이드포스트(9,10)는 그 단면형상이 접합면에 대하여 직각인 방향의 중심선에 대하여 선대칭의 형상으로 구성되어 있다. 사이드판 부재(50a,50b)에는 사이드창 개구부(17)가 형성되어 있다. 그 사이드창 개구부(17)의 가장자리에는 창유리를 지지하는 플랜지(18)를 가진 형재가 설치되어 있다. 도면중 W는 용접부를 나타낸다.

상기 사이드판부재(50a,50b)는 표면재(51,52), 코어재(53) 및 결합부재(55,56)를 납땜으로 접합함으로써 구성되어 있다. 상기 표면재(51,52)는 알루미늄합금제의 얇은 판재로 구성되어 있다. 상기 코어재(53)는 2매의 리본상의 알루미늄 합금제의 얇은 판재를 허니컴상으로 접합하여 구성되어 있다. 또한, 코어재로서는 판재를 4각형 혹은 3각형등 허니컴이외의 형상으로 형성해도 좋다. 단, 이하의 설명에 있어서는 편의상 코어재를 허니컴상으로 형성한 예에 대하여 설명한다. 상기 결합부재(55)는 U형 단면을 이룬 알루미늄합금제 압출형재로 구성되어 있다. 그 결합부재(55)의 폭칫수는 상기 코어재(53)의 두께 칫수와 일치하고 있다. 상기 결합부재(56)는 단면형상이 1변을 플랜지상으로 돌출시킨 박스형을 이루는 알루미늄합금제 압출형재로 구성되어 있다. 그 결합부재(56)는 폭칫수가 상기 코어재(53)의 두께 칫수와 일치한 부분을 가지고 있고, 이 부분이 표면재(51 및 52)의 사이에 삽입된다. 결합부재(56)의 플랜지(56f)는 구조체(1)의 외표면을 이루는 표면재(52)에 연속한 면을 이루도록 구성되어 있다. 상기 블록(X,Y)의 차체길이 방향 단부에 배치되는 사이드판부재(50a)는 상기 표면재(51,52)의 사이에 코어재(53) 및 결합부재(55,56)에 의하여 구성된다. 또 블록(X,Y)의 차체 길이방향의 중간부분에 배치되는 사이드판부재(50b)는 상기 표면재(51,52)의 사이에 코어재(53) 및 복수의 결합부재(55)에 의하여 구성된다. 사이드판부재(50a,50b)는, 코어재(53)의 외주에 결합부재(55,56)를 배치하고, 이들을 표면재(51,52)로 끼운 상태에서 납땜을 함으로써 제작된다. 상기 각 결합부재는 진공로내에서 상기 각 표면재에 하중을 가하면서, 가열함으로써 제작된다, 사이드판부재(50a,50b)의 사양은 예를 들면 세로칫수 약 2m, 가로치수 약 0.5내지 1m, 두께칫수 약 30mm이다. 상기 각 블록(X,Y)의 외주부에는 상기 결합부재(56)가 배치되어 있고, 상기 플랜지(56f)가 돌출하여 배치되어 있다. 또 상기 각 블록(X,Y)은 차체길이 방향단부에 각각 사이드판부재(50a)를 배치하고, 각 사이드판부재(50a)의 사이에 복수의 사이드판부재(50b)를 배치하고,이들을 각각의 결합부재(55)를 용접에 의하여 접합함으로써 구성되어 있다. 상기 사이드판부재(50a)와 사이드판부재(50b)와의 접합부 및 사이드판부재(50b)끼리의 접합부에는 차내측에 상기 사이드포스트(10)가 용접에 의하여 설치되어 있다. 이 사이드포스트(10)는 접합된 사이드판부재(50b)의 인접하는 2개의 접합부재(55)에 대응시켜 표면재(51)의 표면에 접합된다. 상기 블록(X,Y)의 접합부 및 블록(Y)끼리의 접합부에는 상기 사이드포스트(9)가 용접에 의하여 설치되어 있다. 이 사이드포스터(10)는 접합된 사이드판부재(50a)의 인접하는 2개의 결합부재(56)에 접합되어 있다. 상기 사이드포스트(9,10)는 사이드판부재(50a,50b)에 접합됨으로써 박스형 단면형상을 구성한다. 그런데 상기 사이드포스트로서는 후기하는 바와 같이 상기 사이드포스트(9,10)와는 다른 단면형상의 형재를 사용해도 좋다.

그런데, 상기 표면재(51,52)는 판두께가 0.6mm, 0.8mm, 1.0mm의 3종류가 준비되어 있다. 그리고 블록(X)을 구성하는 사이드판부재(50a,50b)의 차외측의 표면재(52)로서는 판두께가 1.0mm의 것을 사용한다. 블록(X)을 구성하는 사이드판부재(50a,50b)의 차내측의 표면재(51)로서는 판두께가 0.8mm의 것을 사용한다. 또, 블록(Y)을 구성하는 사이드판부재(50a,50b)의 차외측의 표면재(52)로서는 판두께가 0.8mm의 것을 사용한다. 블록(Y)을 구성하는 사이드판부재(50a,50b)의 차내측의 표면재(51)로서는 판두께가 0.6mm의 것을 사용한다. 따라서, 사이드구조체(2)를 구성하는 사이드판부재(50a,50b)인 곳의 허니컴패널은 차외측에 배치되는 표면재(52)가 차내측에 배치되는 표면재(51) 보다도 판두께가 두껍다. 또, 상기 블록(X)과 블록(Y)에서는 블록(X)을 구성하는 표면재가 블록(Y)을 구성하는 표면재 보다도 판두께가 두껍다. 또, 상기 사이드판부재(50a,50b)를 구성하는 코어재(53)는 두께 0.2mm의 판으로 구성되어 있다.

상기 사이드판부재(50a,50b)로서는 그 폭칫수가 약 0.5m 내지 1m의 사이에서 수종류의 것이 제작된다. 사이드구조체(2)는 대차설치 위치로부터 멀어짐에 따라 폭칫수가 긴 사이드판 부재를 배치하여 구성되어 있다. 따라서, 블록(X)을 구성하는 사이드판부재는 폭이 좁고, 블록(Y)을 구성하는 사이드판부재는 폭이 넓다. 사이드판부재(50a,50b)의 폭칫수에 맞추어 상기 사이드포스트(9,10)의 간격도 대차 설치위치로부터 멀어짐에 따라 넓어진다. 단, 그 사이드포스트(9,10)의 간격은 객실의 사양에 따라 변경되는 경우가 있다. 따라서 사이드판부재의 접합부에 일치시켜 상기 사이드포스트를 설치할 수 없는 경우가 생긴다. 이와같은 경우에는 사이드포스트 설치위치에 대응시켜 표면재 사이에 박스형 단면의 형재를 배치하여 사이드판부재를 제작한다. 그리고, 상기 박스형단면의 형재의 설치위치에 대응시켜 표면재의 표면에 용접에 의하여 사이드포스트를 접합한다.

상기 각 블록(X,Y)의 폭방향 상단부 즉 지붕구조체 측단부에는, 상기 결합부재(56)와 동일한 단면형상을 가지는 결합부재가 설치되어 있다. 각 블록(X,Y)의 폭방향 상단부의 결합부재에 차체길이 방향으로 구조체의 전장에 걸쳐서 연장되는 알루미늄합금제의 압출형재로 이루어진 막판(frieze board)(12)이 용접에 의하여 접합되어 있다. 막판(12)은 원호상으로 형성된 평판부, 그 평판부의 차내측에 일체로 형성된 T형의 리브 및 지붕구조체(4)에 접합되는 L형 플랜지로 구성되어 있다. 막판(12)의 상기 L형 플랜지는 후기하는 지붕구조체(4)를 구성하는 캔트레일(11)과 용접에 의하여 접합된다. 그 막판(12)의 상기 L형 플랜지와 캔트레일(11)은, 접합됨으로써 차체길이방향으로 뻗은 박스형 단면을 이루는 빔을 구성한다. 또, 상기 각 블록(X, Y)의 폭방향 하단부 즉 대틀 측단부에는 록커레일(Rocker rail)에 상당하는 알루미늄합금제의 압출형재가 설치되어 있다. 이 록커레일은 차체길이방향에 대하여 각 블록(X, Y)의 길이와 동등한 길이로 되어 있다. 각 블록(X, Y)을 접합하여 사이드구조체(2)를 구성할 때에, 각 블록의 록커레일은 그 단부를 용접에 의하여 접합된다.

지붕구조체(4)는 상기 사이드구조체(2)와 마찬가지로 차체길이 방향에 대하여 복수의 블록을 접함함으로써 구성되어 있다. 지붕구조체(4)를 구성하는 각 블록은 상기 사이드구조체(2)와 마찬가지로 복수의 지붕판부재(60a, 60b)로 구성되어 있다. 지붕판부재(60a, 60b)는 표면재(61, 62), 코어재(63) 및 결합부재(65, 66)로 구성되어 있다. 상기 지붕판부재(60a)는 상기 블록의 차체길이 방향단부에 배치된다. 지붕판부재(60b)는 블록의 중간부분에 배치된다. 지붕판부재(60a)는 코어재(63)의 외주에 결합주재(65, 66)를 배치하고, 이들을 표면재(61, 62)로 끼워 납땜함으로써 구성된다. 지붕판부재(60b)는 코어재(63)의 외주에 결합부재(65)를 배치하고, 이들을 표면재(61, 62)로 끼워 납땜함으로써 구성된다. 상기 지붕판부재(60a)와 지붕판부재(60b)를 조합하여, 용접에 의하여 접합함으로써 상기 블록이 구성되어 있다. 각 블록끼리의 결합부에는 수직빔(19)이 설치된다. 또, 각 블록내의 지붕판끼리의 접합부에는 수직빔(20)이 설치된다. 수직빔(19)의 단면형상은 상기 사이드포스트(9)의 단면형상과 동일하다. 수직빔(20)의 단면형상은 상기 사이드포스트(10)의 단면형상과 동일하다. 지붕판부재(60a) 및 지붕판부재(60b)의 사양은 세로칫수 및 가로칫수가 거의 1m이고, 두께가 30mm이다. 상기 블록은 2개의 지붕판부재(60a)의 사이에 하나 혹은 2개의 지붕판부재(60b)를 배치하고, 이 조합을 2열로 나란히 접합함으로써 구성되어 있다. 또한, 차외측에 배치되는 표면재(62)는 두께가 1mm이고, 차내측에 배치되는 표면재(61)는 두께가 0.8mm이다. 또 코어재(63)는 두께가 0.2mm이다. 지붕구조체(4)를 구성하는 지붕판부재(60a) 및 지붕판부재(60b)인 경우의 허니컴패널은 상기 사이드구조체(2)를 구성하는 허니컴패널과 기본적으로 구성이 같다.

단부구조체(5)는 상기 사이드구조체(2) 및 지붕구조체(4)와 마찬가지로 알루미늄합금제의 허니컴패널을 조합하여 용접에 의하여 접합함으로써 구성되어 있다. 상기 허니컴패널을 구성하는 2개의 표면재는 차외측의 표면재가 차내측의 표면재 보다도 판두께가 두껍게 되어 있다.

단, 단부구조체에 다수의 전기기기 혹은 기타의 부재를 설치하는 경우에는 그 단부구조체를 경합금제의 압출형재에 의하여 구성해도 좋다.

상기 구조체(1)의 제작상황에 대하여 하기에 설명한다. 대틀(3)는 먼저, 2개의 사이드실(6)의 사이에 복수의 크로스빔(7)을 설치하여 용접에 의하여 접합하고, 또 상기 각 크로스빔(7)의 상면에 바닥부재(8)를 얹어 용접에 의해 접합하여 구성된다.

사이드구조체(2)는 그 사이드구조체(2)의 외표면의 형상에 일치시켜 구성한 지그상에서 제작된다. 먼저, 허니컴패널인 사이드판부재(50a, 50b)는 상기한 바와같이 진공로(爐)에서 제작된다. 이들 사이드판부재(50a, 50b)를 블록(X, Y)의 사양에 맞춰 조합하고, 용접에 의하여 접합한다. 블록(X, Y)은 차체 길이방향 양단에 사이드판부재(50a)를 배치하고, 그 사이에 사이드판부재(50b)를 배치하고, 각각의 결합부재(55)를 용접에 의하여 접합함으로써 구성된다. 블록(X, Y)의 폭방향 단부의 각 결합부재도 용접에 의하여 접합되고, 또한 상기 록커레일도 용접에 의하여 설치된다. 그리고 2개의 블록(X) 사이에 2개의 블록(Y)을 배치하여 상기 지그상에 올려놓는다. 각 블록을 구속한 상태에서 인접한 결합부재(56)의 플랜지(56f) 끼리를 용접에 의하여 접합한다. 또, 각 블록의 폭방향 단부의 결합부재 및 록커레일도 용접에 의하여 접합한다. 다음에, 각 블록(X, Y)의 폭방향 상단부에 막판(12)을 배치한다. 그리고 상기 블록(X, Y)의 각 결합부재(55, 56)의 위에 사이드포스트(9, 10)을 올려놓는다. 그후, 상기 사이트포스트(9, 10), 막판(12) 및 블록(X, Y)을 구속한 상태에서, 그 사이트포스트(9, 10), 막판(12)을 블록(X, Y)에 용접에 의하여 설치한다. 이와 같이 하여 사이드구조체(2)를 완성한다.

지붕구조체(4)는 그 지붕구조체(4)의 외표면에 일치시켜 구성한 지그상에서 제작된다. 허니컴패널인 지붕판부재(60a, 60b)는 상기 사이드판부재와 마찬가지로 진공로에서 제작된다. 이들 지붕판부재(60a, 60b)를 각 블록의 사양에 맞추어 조합하고, 용접에 의하여 접합한다. 그 블록의 폭방향 양단에는 캔트레일(11)이 용접에 의하여 설치된다. 그 캔트레일(11)의 길이는 블록의 차체 길이방향의 길이와 일치하고 있다. 이와같이 하여 구성된 복수의 블록을 상기 지그상에 올려놓고 구속한 상태에서, 용접에 의하여 접합한다. 각 블록간의 접합은 각 블록의 결합부재(66)의 플랜지를 접합함으로써 행해진다. 또, 각 블록의 캔트레일(11)도 용접에 의하여 접합된다. 이와같이 하여 접합된 복수의 블록상에 수직빔(19, 20)을 올려놓는다. 그리고 수직빔(19, 20) 및 각 블록을 구속한 상태에서, 용접에 의하여 그 수직빔(19, 20)을 각 블록의 결합부재(65, 66) 및 캔트레일(11)에 설치한다. 이와 같이 하여 지붕구조체(4)는 완성된다.

단부구조체(5)도 상기 사이드구조체(2) 혹은 지붕구조체(4)와 마찬가지로 지그상에서 구성된다.

이와 같이 하여 구성된 대틀(3), 2개의 사이드구조체(2), 지붕구조체(4) 및 2개의 단부구조체(5)를 조립한다. 즉, 대틀(3)위에 2대의 사이드구조체(2) 및 2개의 단부구조체(5)를 배치하고, 각각의 위치결정을 행한 후, 이들을 용접에 의하여 접합한다. 그리고, 상기 2개의 사이드구조체(2) 및 2개의 단부구조체(5)의 상부에 지붕구조체(4)를 올려놓고 위치결정을 행한후 용접에 의하여 접합된다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 구조체(1)를 구성하는 허니컴패널을 차외측의 표면재, 예를 들면 표면재(52, 62)가 실내측의 표면재 예를 들면 51, 61 보다도 판두께를 두껍게 하고 있기 때문에 내압성의 향상과 경량화가 도모된다. 즉 허니컴패널 자체의 구조에 의하여 강성저하를 방지하고, 차내측과 차외측의 표면재의 판두께를 상기한 바와 같이 설정함으로써 경량화가 달성된다. 또, 구조체(1)를 구성하는 허니컴패널의 차외측의 표면재의 막두께를 어느정도 확보함으로써, 그 구조체(1) 표면의 요철을 감소시킬 수가 있다. 이것에 의하여, 구조체(1)의 표면을 평활하게 하기 때문에 구조체(1)표면에 도포되는 퍼티(putty)의 양을 저감할 수 있다. 최종적으로 완성한 철도차량의 경량화가 도모된다.

구조체(1)를 구성하는 허니컴패널의 차외측의 표면재의 판두께를 어느정도 확보함으로써, 그 허니컴패널의 반송등에 있어서, 그 패널의 한쪽의 면은 다른 것과의 충돌에 의한 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 허니컴패널을 극력 가볍게 구성해도 그 취급이 비교적 용이하다. 이에 의하여 구조체(1)의 제작시에 있어서의 작업성을 향상시킬 수가 있다.

허니컴패널로 이루어진 사이드판부재(50a, 50b)에 의하여 사이드구조체(2)를 구성하기 때문에, 차외부압력 변동에 대하여 충분한 강성을 확보할 수 있다. 즉, 이 허니컴패널은 2매의 표면재 사이에 코어재를 배치하고, 이들을 접합하여 구성되어 있다. 따라서 허니컴패널은 그 자체의 구조에 의해 면내 및 면외의 하중에 대하여 높은 강성을 가지고 있다. 이와 같은 특징을 가지는 허니컴패널로 이루어진 사이드판부재(50a, 50b)에 의하여 사이드구조체(2)를 구성하기 때문에, 그 사이드구조체(2)의 면내 및 면외의 강성을 향상시킬 수가 있다. 이것은 사이드구조체(2)의 내압성의 향상과 경량화를 달성하는데 유효하다. 사이드판부재(50a, 50b)를 이루는 허니컴패널은 표면재, 코어재 및 결합부재를 납땜에 의하여 접합하고 있기 때문에 종래의 수지에 접착제에 의한 접착에 비하여 경년변화가 없고 신뢰성이 높다.

또, 사이드판부재(50a, 50b)는 종래 사용되고 있는 압출형재 보다도 상대적으로 판두께를 얇게 할수 있기 때문에, 사이드구조체(2)를 가볍게 할 수가 있다. 또, 종래 철도차량용의 수지접착제를 사용한 허니컴패널은 그 허니컴패널 끼리 혹은 허니컴패널과 형재와의 접합을 수지제 접착제 혹은 리벳등에 의하여 접합하기 때문에 접합부가 겹치는 부분이 넓어진다. 따라서 수지접착제를 사용한 허니컴패널에서는 충분한 경량화를 기대할 수 없다. 또, 그 허니컴패널에서는 사이드구조체 표면의 평활화가 곤란하다. 상기 사이드판부재(50a, 50b)는 용접에 의하여 접합되기 때문에, 접합부에 있어서 겹치는 부분이 없어, 경량화를 도모할 수 있다. 용접에 의하여 사이드판부재(50a, 50b)를 접합함으로써, 단시간에 접합작업이 완료된다. 또, 상기 용접에 의한 접합부 표면은 그라인더에 의하여 간단히 평활하게 마무리 할 수가 있다.

사이드구조체(2)는 표면재(51, 52)의 판두께가 두꺼운 블록(X)과 표면재(51, 52)의 판두께가 얇은 블록(Y)으로 구성되어 있다. 따라서, 상기 사이드구조체(2)는 대차 설치위치 근방의 블록(X)이 대차설치 위치로부터 떨어진 블록(Y)보다도 강성이 높다. 사이드구조체에 작용하는 전단응력 및 벤딩모멘트는 대차설치위치 근방이 가장 높고, 멀어짐에 따라 감소한다. 상기 사이드구조체(2)는 상기 전단응력 및 벤딩모멘트에 대응한 구성을 가지고 있기 때문에, 강도를 확보하면서 경량화할 수가 있다. 또 사이드구조체(2)를 구성하는 사이드포스트(9, 10)는 차체 길이방향에 대하여 설치간격이 대차설치 위치에 가까워질수록 좁아지도록 배치되어 있다. 이와 같이 사이드포스트(9, 10)를 설치함으로써, 사이드구조체(2)를 강도를 확보하면서 경량화할 수가 있다.

또, 상기 사이드포스트(9, 10)의 설치위치에 맞추어, 허니컴패널내에 박스형 단면의 형재를 미리 설치할 수가 있다. 상기 형재의 설치위치에 사이드포스트(9, 10)를 설치함으로써, 그 사이드포스트(9, 10)의 설치위치를 임의로 결정할 수 있다. 이같이 허니컴패널을 구성함으로써 사이드포스트(9, 10)를 임의의 위치에 설치할 수 있기 때문에, 사이드구조체(2)의 강성을 그 철도차량에 요구되는 사양으로 용이하게 대응시킬 수가 있다.

상기 각 블록(X, Y)은 서로 맞댄 결합부재(56)의 각 플랜지(56f)를 용접함으로써 접합된다. 따라서, 각 블록(X, Y)은 차내측의 한쪽 방향으로 부터의 용접작업에 의하여 접합할 수가 있다. 또, 상기 플랜지(56f)는 그 표면이 사이드구조체 표면을 이루도록 구성되어 있다. 따라서 블록(X, Y)의 접합부표면을 그라인더등에 의해 마무리하는 것으로 간단히 평활하게 할 수 있다.

그런데, 각 사이드판부재 주위에 모두 결합부재(56)를 배치하면, 모든 사이드판부재의 접합은 상기한 바와 같이 한쪽측으로 부터의 용접에 의하여 행할 수가 있다. 이것은 복수의 사이드 외판부재를 접합할 때에, 그 복수의 사이드 외판부재를 뒤집을 필요가 없어 접합작업을 간략화 할 수 있다.

그런데, 상기 사이드 외판부재(50a, 50b)를 가장 가볍게 구성하려면, 이하에 설명하는 구조가 생각된다. 사이드 외판부재를 상하로 나누어서 사이드창 개구부(17)를 구성하는 상부와 그 이외의 부분인 하부로 구성한다. 상기 하부의 표면재의 판두께를 가능한한, 예를 들면 차외부 및 차내부의 표면재를 모두 0.6mm로 하여 사이드 외판부재를 구성한다. 이와 같이 하면, 사이드 외판부재(50a, 50b)를 가장 가볍게 구성할 수가 있다.

본 발명의 제2실시예를 제6도에 의하여 설명한다. 제6도에 있어서, 상기 제1실시예와 동일부호는 동일부재를 나타낸 것이다. 제2실시예의 특징은 상기 제1실시예의 구조체에 있어서 대틀상에 설치되어 있는 바닥판을 허니컴패널에 의하여 구성한 것이다. 따라서, 제2실시예의 바닥판을 제외한 부분의 구조는 상기 제1실시예와 동일하다. 70은 대틀(3)을 구성하는 크로스빔(7s)의 상면에 설치되는 바닥판이다. 그 바닥판(70)은 표면재(71, 72)와 그 표면재 사이에 배치되는 코어재(73) 및 2종류의 결합부재로 구성된다. 표면재(72)는 차외측에 설치되고, 표면재(71) 보다도 판두께가 두껍다. 가령 표면재(71)는 두께 0.8mm, 표면재(72)는 두께 1mm이다. 크로스빔(7s)은 높이 칫수가 상기 제1실시예의 크로스빔 보다도 짧게 형성되어 있다. 바닥판(70)의 구체적인 구조는 상기 사이드 외판부재와 거의 동일하다. 따라서 상기 2종류의 결합부재를 조합함으로써 2종류의 허니컴패널이 형성된다. 2종류의 허니컴패널을 조합하여 바닥판을 구성하는 블록을 제작한다. 복수의 상기 블록을 접합함으로써 바닥판(70)을 구성한다.

이와 같은 구성에 의하며, 바닥판(70)을 차외측의 표면재(72)의 판두께를 두껍게 한 허니컴패널로 구성하기 때문에, 대틀(3)의 내압성을 향상시킬 수가 있다. 또, 대틀(3)을 경량화 할 수가 있다. 바닥판(7)은 차외측의 표면재(72)가 두껍기 때문에 크로스빔(7)과의 접착작업을 간략화 할 수가 있다. 상기 바닥판(70)은 면외강성이 상기 제1실시예의 바닥판 보다도 높기 대문에, 크로스빔(7s)의 높이 칫수를 짧게할 수가 있다. 이에 의하여 대틀(3) 전체의 높이 칫수를 짧게 할 수 있기 때문에, 객실 공간 혹은 바닥밑의 기기를 설치하는 공간을 넓게 확보할 수 있다.

그런데, 상기 실시예에 있어서, 사이드포스트(9, 10)는 U형 및 II형 단면의 압출형재에 의하여 구성되어 있다. 그러나, 사이드포스트로서 제7도에 나타낸 바와 같은 Z형을 이루는 형재(29)를 사용해도 좋다. 또, 이 형재(29)를 2개 대향시켜 접합하면, 상기 U형 단면의 사이드실(9)과 동일한 형상으로 할 수 있다. 또, 상기 Z형의 형재(29)는 단일체로 사이드포스트로서 사용해도 좋다. 이와같이 각종의 사이드포스트를 Z형 단면의 형재에 의하여 구성하면 부재를 공통화 할 수 있기 때문에 비용을 저감할 수 있다.

또, 사이드포스트로서는 제8도에 나타낸 바와 같은 Y형의 형재(30)를 사용해도 좋다. 이 형재(30)는 단면형상이 선대칭이기 때문에, 상기 Z형의 형재(29)에 비해 강성이 높다. 또, 접합부 선단부에 홈이 형성되어 있기 때문에, 판부재의 접합부의 용접 비이드를 걸쳐서 접합할 수가 있다.

Claims (14)

1. 대틀, 2개의 사이드구조체, 지붕구조체 및 2개의 단부구조체를 포함하는 철도차량 구조체에 있어서: 상기 구조체 중 적어도 하나는 복수의 판부재를 포함하고; 상기 각각의 판부재는 2개의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 납땜을 통하여 결합함으로써 형성되며; 상기 2개의 표면재는 상기 적어도 하나의 구조체의 상기 2개의 표면재 중의 차내측의 일 표면재 보다 더 두꺼운 상기 적어도 하나의 구초제의 차외측의 다른 표면재를 포함하고, 상기 복수의 판부재는 서로 나란히 배치되어 각각의 결합부재를 용접함으로써 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 판부재는, 상기 적어도 하나의 구조체를 상기 적어도 하나의 구조체의 길이방향으로 복수로 분할함으로써 얻어진 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
3. 제2항에 있어서, 프레임부재는 상기 인접한 판부재의 접합부에서 상기 판부재의 차내측에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
4. 제1항에 있어서, 상기 2개의 사이드구조체는 복수의 판부재를 포함하고, 상기 각각의 판부재는 상기 사이드구조체를 상기 차체의 길이방향으로 분할함으로써 얻어 진 폭을 가지며, 상기 각각의 사이드구조체의 상기 판부재는 나란히 배치되고, 상기 결합부재는 용접에 의해 결합되어 상기 사이드구조체를 형성하며, 상기 각각의 사이드구조체의 상기 판부재의 상기 표면재 두께는 상기 사이드구조체의 대차 설치위치 근방의 상기 판부재의 대응하는 표면재의 두께보다 상기 철도차량 차체의 대차 설치위치로부터 떨어진 위치에서 더욱 얇은 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
5. 제4항에 있어서, 사이드포스트는 상기 각각의 인접한 판부재의 접합부에서 상기 판부재의 차내측에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
6. 제1항에 있어서, 상기 지붕구조체는 각각이 상기 지붕구조체를 상기 철도차량 차체의 길이방향으로 복수로 분할함으로써 얻어진 폭을 갖는 상기 판부재를 포함하고, 상기 판부재는 나란히 배치되고 상기 판부재의 상기 결합부재는 용접에 의해 결합되어 상기 지붕구조체를 형성하고, 상기 철도 차체의 수직빔은 상기 판부재의 접합부에서 상기 결합부재에 대응하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
7. 제1항에 있어서, 상기 대틀은 상기 판부재에 의해 형성된 바닥판을 포함하고, 상기 각각의 바닥판은 상기 사이드구조체를 상기 차체의 길이방향으로 복수로 분할함으로써 얻어진 폭을 가지고, 상기 판부재는 서로에 나란히 배치되고, 각각의 인접한 판부재의 상기 결합부재는 용접에 의해 결합되어 상기 바닥판을 형성하고, 상기 바닥판은 상기 대틀의 크로스빔 상에 배치되고 상기 2개의 표면재 중 더욱 두꺼운 표면은 용접에 의해 상기 크로스빔에 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
8. 대틀, 2개의 사이드구조체 및 지붕구조체를 포함하는 철도차량 구조체의 제작방법에 있어서: 복수의 판부재를 나란히 배치하여 각각이 금속끼리의 접착에 의해 서로 결합된 2개의 표면재, 코어재 및 결합부재를 포함하는 상기 판부재를 서로 용접함으로써 상기 복수의 판부재를 결합하는 것에 의해 각각이 형성된 복수의 블록을 구성하는 단계와, 상기 복수의 블록을 나란히 배치하여 용접에 의해 서로 결합함으로써 상기 구조체의 상기 각각의 구조체를 구성하는 단계와, 상기 구조체의 상기 구조체 및 상기 대틀을 용접에 의해 서로 결합함으로써 상기 구조체를 구성하는 단계를 포함하여 이루어지고; 각각의 블록의 상기 2개의 표면재는 상기 블록으로 형성된 상기 구조체의 차외측 일 표면재를 포함하고, 상기 일 표면재는 상기 블록에 의해 형성된 상기 구조체의 2개의 표면재 중 차내측 다른 표면재 보다 더욱 두꺼운 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체의 제작방법.
9. 각각이 2개의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 납땜을 통하여 결합함으로써 형성된 복수의 판부재를 구비한 2개의 사이드구조체 및 지붕구조체를 포함하는 철도차량 구조체에 있어서, 상기 판부재의 상기 2개의 표면재 중 차외측 일 표면재는 상기 판부재의 상기 2개의 표면재 중 차내측 다른 표면재 보다 더 두껍고, 상기 각각의 구조체의 상기 판부재는 서로 나란히 배치되어 각각의 결합부재를 용접함으로써 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
10. 제9항에 있어서, 각각이 2개의 표면재, 코어재 및 결합부재를 금속끼리의 납땜을 통하여 결합함으로써 형성된 상기 복수의 판부재에 의해 형성된 바닥판을 포함하는 대틀을 더욱 포함하고, 상기 2개의 표면재는 상기 2개의 표면재의 차내측 일 표면재 보다 더 두꺼운 상기 판부재의 차외측 다른 표면재를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
11. 각각이 2개의 플랜지를 구비한 π형상의 단면을 갖는 복수의 사이드포스트를 포함하는 중공 프레임과, 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 내부 및 외부 표면부재와 코어부재를 포함하는 구조체 부품 및 상기 구조체부품의 말단에 제공되고 상기 내부 표면부재의 외측 표면에 고정된 일 판부재와 상기 외부 표면부재의 내측 표면에 고정된 다른 판부재를 포함하는 접합부품을 구비한 제1블록과, 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 내부 및 외부 표면부재외 코어부재를 포함하는 구조체 부품 및 상기 구조체부품의 말단에 제공되고 제2블록의 상기 내부 표면부재의 외측 표면 상에 탑재된 일 판부재 및 상기 제2블록의 상기 외부 표면부재의 내측 표면 상에 탑재된 다른 판부재를 포함하는 접합부품을 구비한 상기 제2블록을 포함하여 이루어지고; 상기 제2블록의 상기 내부 및 외부 표면부재의 말단은 상기 제1블록의 상기 내부 및 외부 표면부재의 말단에 용접되고, 상기 중공 프레임의 2개의 사이드포스트의 플랜지의 말단은 상기 내부 표면부재 및 상기 1개의 판부재의 중첩영역 내에서 상기 제1블록의 상기 내부 표면부재의 내측 표면에서 용접되고, 상기 중공 프레임의 상기 1개의 사이드포스트의 다른 플린재의 말단은 상기 내부 표면부재 및 상기 1개의 판부재의 중첩영역 내에서 상기 제2블록의 상기 내부 표면부재의 내측 표면에서 용접되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
12. 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 내부 및 외부 표면부재와 코어부재를 포함하는 구조체부품 및 상기 구조체부품의 말단에 제공되고 상기 내부 표면부재에 접속된 일 판부재 및 상기 외부 표면부재에 접속된 일단과 상기 일 판부재의 말단의 건너편으로 길이방향으로 연장된 타단을 구비한 다른 판부재를 포함하는 접합부품을 구비한 제1블록과, 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 내부 및 외부 표면부재와 코어부재를 포함하는 구조체부품 및 상기 구조체부품의 말단에 제공되고 상기 내부 표면부재에 접속된 일 판부재 및 상기 제2블록의 상기 외부 표면부재에 구조적으로 접속된 일단과 상기 제2블록의 상기 일 판부재의 말단의 건너편으로 길이방향으로 연장된 제2단을 구비한 다른 판부재를 포함하는 결합부품을 구비한 제2블록을 포함하여 이루어지고; 상기 제2블록의 상기 접합부품 내의 상기 다른 판부재의 상기 말단은 상기 제1블록의 상기 접합부품 내의 상기 다른 판부재의 상기 말단에 용접되고, U형상 중공 프레임부재는 상기 프레임부재의 각각의 말단이 상기 제1 및 제2블록의 상기 일 판부재에 접속된 상태로, 상기 제1 및 제2블록의 상기 내부 표면부재 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
13. 대틀과, 상기 대틀의 서로 다른 측단에 용접에 의해 접속되고, 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 2개의 표면 판 및 코어부재를 포함하는 샌드위치 구조물을 구비한, 상단 및 하단을 각각 갖는 2개의 사이드구조체와, 상기 대틀 및 2개의 사이드구조체와 구분되고 금속끼리의 납땜에 의해 결합된 2개의 표면 판 및 코어부재를 포함하는 샌드위치 구조물을 구비한 지붕구조체와, 상기 사이드구조체의 상기 상단 및 상기 지붕구조체의 측단 사이에 각각 배치되고 용접되어 상기 사이드구조체 및 지붕구조체 사이에 상부 코너를 형성하는, 돌출형재로 되어있는 한쌍의 막판을 포함하여 이루어지고; 상기 구조체의 적어도 하나는 서로 나란히 배치되어 각 결합부재를 용접함으로써 서로 결합된 복수의 판부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체.
14. 금속끼리의 납땜에 의해 서로 결합된, 2개의 표면부재, 상기 2개의 표면부재 사이에 샌드위치된 코어부재 및 상기 하나의 표면부재의 말단에서 상기 표면부재 중 하나의 내부표면 상에 고정된 제1판부 및 상기 다른 표면부재의 말단에서 상기 다른 표면부재의 내부표면 상에 고정된 제2판부를 포함하고 제1패널부재의 가장자리에서 상기 2개의 표면부재 사이에 샌드위치된 제1접합부품을 포함하는 제1패널부재와, 금속끼리의 납땜에 의해 서로 결합된 2개의 표면부재, 상기 2개의 표면부재 사이에 샌드위치된 코어부재 및 말단에서 상기 관련 표면부재중 하나의 내부 표면 상에 고정된 제1판부 및 말단에서 상기 다른 관련 표면부재의 내부 표면 상에 고정된 제2판부를 포함하고, 제2패널부재의 가장자리에서 상기 2개의 표면부재 사이에 샌드위치된 제2접합부품을 포함하는 제2패널부재를 포함하여 이루어지고; 상기 제2접합부품의 상기 판부에 고정된 상기 제2패널부재의 상기 2개의 표면부재의 상기 말단 및 상기 제2접합부품의 상기 판부는 상기 제1접합부품의 상기 판부에 고정된 상기 제1패널부재의 상기 2개의 표면부재의 상기 각 단부 및 상기 제1접합부품의 상기 판부에 용접되는 것을 특징으로 하는 철도차량 구조체용 패널 구조체.