JP6074155B2 - 鉄道車両用構体、及びそれを備える鉄道車両 - Google Patents

Description

鉄道車両用構体、及びそれを備える鉄道車両に関し、特に、車室スペースの減少を抑え、設備品の配置及び取付が容易な鉄道車両用構体及び鉄道車両に関する。

鉄道車両は、側構体、妻構体及び屋根構体を備えており、各構体は、外板に互いに直交する２つのフレーム（支柱）を取り付けて補剛した外板パネルを有している。このような外板パネルを有する構体として、例えば特許文献１に記載の鉄道車両用構体がある。この鉄道車両用構体では、車両長手方向に延在する横支柱が外板に溶接され、更に上下方向に延在する縦支柱が横支柱に上から重ねるように車両長手方向に並べて配置されている。そして、継手部材（いわゆる、ガゼット）が２つの支柱が交わる部分に被せるように設けられ、縦支柱と横支柱とを連結する。

特開２００８−１２６７５８号公報

特許文献１の鉄道車両用構体では、縦支柱を横支柱の上にそのまま載せているので、外板パネルの厚みが厚くなり、車室スペースが減少するという問題がある。

ところで、外板パネルの車内側には、腰掛等の各種設備品を取り付ける必要がある。しかしながら、特許文献１の鉄道車両用構体では、横支柱の上に縦支柱が配置されているので、横支柱の頭頂面が面一ではない。そのため、腰掛等の配置や取付において大きな制約となる。

さらに、特許文献１の鉄道車両用構体では、縦支柱と横支柱とを連結するために継手部材を用いている。そのため、部品点数が増加し、製造コストが増大する。

そこで本発明は、車室スペースの減少を抑えることができる鉄道車両用構体を提供することを目的としている。

また、本発明は、腰掛部材等の設備品の取り付け作業を低減できる鉄道車両用構体を提供することを目的とする。

また、本発明は、部品点数を低減できる鉄道車両用構体を提供することを目的としている。

本発明の鉄道車両用構体は、外板と、外板から離間し前記外板と略平行な面を含む板状の第１頭頂部を有し、外板の内面に配置される第１フレームと、外板から離間する板状の第２頭頂部を有し、第１フレームに対して直交に配置される第２フレームとを備え、第１フレームと第２フレームとが交差する箇所において、第２頭頂部が第１頭頂部上に重ねて配置されている。

本発明に従えば、板状に形成され第２頭頂部を第１頭頂部に重ねているので、外板パネルの厚みを薄くすることができる。これにより、車室スペースの減少を抑えることができる。また、継手部材を用いずに第１フレームと第２フレームとを接合することができるので、第２頭頂部を面一にすることができ、腰掛等の設備品の取り付けが容易となる。また、第１フレームと第２フレームとを接合する際に継手部材を用いる必要がないので、部品点数を低減することができる。

本発明によれば、車室スペースの減少を抑えることができる。

また、本発明によれば、腰掛部材等の設備品の取り付け作業を低減できる。

また、本発明によれば、部品点数及び取付けコストの増加を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る側構体を備える鉄道車両を概略的に示す斜視図である。 車内側から見た第１実施形態に係る側構体の一部を拡大して示す斜視図である。 側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す拡大斜視図である。 図３に示す側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す側面図である。 図３に示す側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す平面図である。 横骨に取付金具を介して腰掛部材が設けられている状態を示す正面図である。 第２実施形態に係る側構体の重なる部分を拡大して示す側面図である。 図７に示す側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す平面図である。 第３実施形態に係る側構体の重なる部分を拡大して示す側面図である。 図９に示す側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す平面図である。 第４実施形態に係る側構体の重なる部分を拡大して示す側面図である。 図１１に示す側柱と横骨とが重なる部分を拡大して示す平面図である。

以下では、前述する図面を参照しながら、本発明に係る第１実施形態の鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）２について説明する。各実施形態における方向の概念は、車両の進行方向を前方とし、前方を向いたときの方向の概念と一致している。即ち、車両長手方向（以下、単に「長手方向」ともいう）が前後方向に対応し、車両幅方向が左右方向に対応している。以下に説明する側構体１及び鉄道車両２は、本発明の一実施形態に過ぎない。即ち、本発明は、以下のような実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

＜第１実施形態＞
［車両］
車両２は、線路上を走行する２つの台車（図示せず）を有している。この２つの台車の上には、図示しない空気ばねを介して車体３が載せられており、車体３は、図１に示すように底部に台枠４を有している。

台枠４は、平面視で大略的に前後方向に長尺の矩形状になっており、２つの台車の上に空気ばねを介して載せられている。この台枠４には、その車両幅方向両端部に側構体１が対を成すように夫々立設されている。側構体１には、長手方向に沿って複数の出入口開口１ａ及び窓開口１ｂが形成されている。一対の側構体１の前後両端部には、台枠４に立設された一対の妻構体６が夫々繋がっており、側構体１及び妻構体６上には、屋根構体７が設けられている。屋根構体７は、左右一対の側構体１に架け渡すように設けられており、台枠４、側構体１及び妻構体６によって囲まれた空間を塞いでいる。このように構成される車体３は、台枠４、一対の側構体１、一対の妻構体６及び屋根構体７によって大略的に中空の直方体形状、即ち箱型に形成されており、車体３の中には乗客を収容する客室８（車室）が形成されている。

このように台枠４と共に客室８を構成する側構体１、妻構体６及び屋根構体７は、例えばステンレス鋼によって構成されており、側構体１及び妻構体６は、大略矩形形状の側外板１１に井桁状に配置された複数の側柱１２及び複数の横骨１３を取り付けて補剛した外板パネル１４を備えており、外板パネル１４によって側構体１及び妻構体６の剛性が確保されている。以下では、側構体１の構成について更に詳しく説明する。

［側構体］
側構体１は、図１に示すように長手方向に延在する側外板１１を有しており、側外板１１には、前述するような複数の出入口１ａ及び窓１ｂが形成されている。また、図２に示すように、側外板１１は、その外側面に長手方向に延びる複数のビード１１ａが一体に設けられたコルゲート板である。なお、側外板１１は、平板であってもよい。このように配置されている側外板１１の車内側の面（外板の内面に相当）には、第１フレームに相当する複数の側柱１２と、第２フレームに相当する複数の横骨１３とが設けられている。

図３に示すように、第１フレームに相当する側柱１２は、上下方向に延在する断面ハット状の補強部材である。側柱１２は、本体部１２ａと、一対のフランジ１２ｂとを有している。本体部１２ａは、頭頂部１２ｄと、頭頂部１２ｄから略直交方向に延びる一対の脚部１２ｃとからなる。すなわち、本実施の形態では、本体部１２ａは、断面Ｕ字状に形成されている。また、脚部１２ｃの先端部分には、夫々フランジ１２ｂが一体的に設けられており、一対のフランジ１２ｂは、頭頂部１２ｄに対して略平行に延びている。また、本体部１２ａの頭頂部１２ｄは、側外板１１から離間し、側外板と略平行な面を有している。そして、フランジ部１２ｂは、側外板１１に対してスポット溶接６０が施され（図４参照）、側柱１２と側外板１１とが固定されている。

このように固定される側柱１２は、側外板１１の長手方向両端部付近、並びに出入口１ａ及び窓１ｂの長手方向両側付近に設けられており、長手方向に間隔をあけて側外板１１に固定されている。また、側外板１１には、複数の横骨１３が設けられており、複数の横骨１３は、複数の側柱１２に重なるようにして配置されている。

第２フレームに相当する横骨１３は、長手方向に延在する断面Ｕ字状の補強部材であり、隣接する出入口１ａ間に設けられている。横骨１３は、断面Ｕ字状に形成されており、頭頂部１３ａと一対の脚部１３ｂとを有している。出入口１ａの長手方向両側には、開閉扉を収納するための戸袋（図示せず）が形成されており、横骨１３はこれら隣接する戸袋の間で延在するように配置されている。このように配置されている横骨１３の頭頂部１３ａは、長手方向に延在しており、大略短冊板状に形成されている。

一対の脚部１３ｂは、側柱１２に対応する箇所において、対を成すように切欠部１５が夫々形成されている。切欠部１５は、側柱の本体部１２ａの外形に合わせて形成されており、大略矩形状になっている。また、一対の切欠部１５は、上下方向に対向するように位置しており、一方の切欠部１５から他方の切欠部１５へと側柱１２が挿通されている。このように形成される切欠部１５は、脚部１３ｂの先端から基端にわたって延びており、一対の脚部１３ｂは、側柱１２の脚部１２ｃより短く形成されている。そのため、横骨１３の頭頂部１３ａは、挿通された側柱１２の頭頂部１２ｄの上に載せられて重ね合わされている。このように、横骨１３は、側柱１２の配置箇所においても分断されることがなく、頭頂部１３ａが連続して延在している。

このように重ね合わされている側柱１２及び横骨１３では、重ねられた部分がスポット溶接６１により固定され（図４参照）、横骨１３の脚部１３ｂと側柱１２の脚部１２ｃとが隅肉溶接６２によって固定されている（図５参照）。このように側柱１２と横骨１３とは、スポット溶接６１及び隅肉溶接６２を組み合わせることで連結されている。これにより、複数の側柱１２に架け渡される横骨１３を分割せずに１本の部材として構成することができるので、側柱１２と横骨１３を井桁状に先組みする際の溶接歪みを抑えることができる。

また、横骨１３の頭頂部１３ａには、側柱１２の頭頂部１２ｄと重なる部分の長手方向両側に逃がし孔１３ｃが形成されている。つまり、逃がし孔１３ｃは、頭頂部１３ａにおいて側柱１２のフランジ１２ｂと重なる部分に形成されている。これにより、逃がし孔１３ｃからスポット溶接の電極を入れて横骨１３を貫通してスポット溶接６０が可能となる。これにより、側柱１２と横骨１３とを井桁状に組み上げた後に、組み上げた側柱１２及び横骨１３とをスポット溶接６０により側外板１１に接合することができる。このように予め井桁状に先組みしておくことで、側外板１１に側柱１２及び横骨１３を直接組み上げる場合に比べて溶接歪に起因する側外板１１への影響をなくすことができる。

なお、本実施形態では、横骨１３が腰掛部材２４を取り付けるための腰掛受部材として用いられている。具体的に説明すると、腰掛部材２４は、このように先組みされる横骨１３に例えば取付金具２３を介して取り付けられている。腰掛部材２４は、乗客が腰掛けるためのものであって、図６に示すように例えば各側構体１に沿って車幅方向に２列ずつ並べられている。腰掛部材２４は、車幅方向に隣接する腰掛部材２４と結合されており、側構体１側にある腰掛部材２４が取付金具２３を介して横骨１３に取り付けられている。このように取り付けられる腰掛部材２４は、前後に位置する腰掛部材２４と間隔が一定である。

ところで、腰掛部材２４には、脚台やスタンションポール（握り棒）等が取り付けられる場合がある。この場合、これらは取付金具を介して台枠４や屋根構体７に取り付けられる。そのため、車体３を箱型に組み上げる構体結合の作業前に、腰掛部材２４の取付金具２３の取付位置を決めると、構体結合後の取付金具２３の間隔が、台枠４や屋根構体７に取り付けられた脚台やスタンションポールの取付金具の間隔と合わない場合がある。そのため、腰掛部材２４の取付金具２３は、構体結合後に取り付けることが好ましい。

これに対し、従来の鉄道車両用構体においては、前後方向における腰掛部材２４の取付ピッチによっては、取付金具２３の取付位置が縦支柱の位置と重なる場合がある。また、設計上重なっていなくても、組み立て後に取付位置を決定すると、寸法精度によっては取付金具の取付位置が縦支柱と干渉する場合がある。すなわち、縦支柱は横支柱に載せるようにして組み上げられているので、腰掛部材２４を一列に並べようとすると縦支柱を避けて取付金具２３を配置しなければならないが、そうすると従来の鉄道車両用構体では、腰掛部材２４を所定のピッチで配置することができない可能性もある。

これに対して側構体１の横骨１３は、その頭頂部１３ａを側柱１２に重ねて配置されているので、客室８に向いている面、即ち頭頂面１３ｄが長手方向の全長で面一になっている。これにより、横骨１３の取付金具２３をどの位置にでも配置することができる。これにより、取付金具２３を側柱１２の位置とは無関係に長手方向に所定間隔をあけて横骨１３の頭頂部１３ａに固定し、腰掛部材２４が長手方向に所定間隔をあけて配置することができる。

このように構成されている側構体１では、板状に形成されている横骨１３の頭頂部１３ａを側柱１２の頭頂部１２ｄに重ねているので、外板パネル１４の厚みを薄くすることができる。これにより、客室空間の減少を抑えることができる。また、横骨１３の頭頂部１３ａが全長に渡って面一になっているので、外板パネル１４の客室８側において横骨１３の頭頂面１３ｄより突出する部分をなくすことができ、腰掛部材２４等の取付ピッチに制約がなくなり、取り付け作業も容易となる。

更に、横骨１３の頭頂部１３ａを側柱１２の頭頂部１２ｄに重ねせ、且つ重なる部分をスポット溶接６１により固定しているので、継手部材を別途用いて横骨１３と側柱１２とを接合する必要がなく、部品点数を削減することができる。また、スポット溶接６０，６１を用いることで溶接ビードの仕上げ作業を廃止することができ、製造コストを低減することができる。

また、側構体１では、側柱１２を切り欠かずに横骨１３を切り欠くように構成され、横骨１３は側柱１２の配置箇所において分断されることがない。このように構成することで、側構体１の上下方向の剛性を維持しつつ長手方向の剛性も確保することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の側構体１Ａは、第１実施形態の側構体１と構成が類似している。そこで、以下の第２実施形態の側構体１Ａの構成の説明では、第１実施形態の側構体１と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態の側構体１Ｂ及び第４実施形態の側構体１Ｃの構成の説明についても同様である。

側構体１Ａは、図７及び図８に示すように複数の横骨１３Ａを有している。横骨１３Ａは、長手方向に延在する断面Ｕ字状に形成され、側柱１２間に配置されている。また、横骨１３Ａは、長手方向一端を一方の側柱１２の脚部１２ｃに当接させ、他端を他方の側柱１２の脚部１２ｃに当接させている。すなわち、第１実施形態の側構体１では、横骨１３が側柱１２間で長手方向において分断されずに配置されている。しかし、本実施形態の側構体１Ａでは、横骨１３Ａが長手方向において側柱１２の配置される位置において分断されている。

横骨１３Ａの頭頂部１３ａは、側柱１２の頭頂部１２ｄと面一になるように高さが調整されている。横骨１３Ａの脚部１３ｂが隅肉溶接６２によって側柱１２の脚部１２ｃに固定され、頭頂部１３ａがフレア溶接６３によって側柱１２の頭頂部１２ｄに固定されており、これらによって横骨１３Ａと側柱１２とが接合されている。なお、フレア溶接６３による溶接部は横骨１３Ａの頭頂面１３ｄが面一となるように表面仕上げが行われる。

さらに、各横骨１３Ａの頭頂部１３ａには、その長手方向両端部に逃がし孔１３ｃが形成されている。これにより、逃がし孔１３ｃからスポット溶接の電極を挿入可能となり、スポット溶接６０により側柱１２のフランジ１２ｂと側外板１１とを固定して、側柱１２と側外板１１とを接合することができる。

このように構成される側構体１Ａは、側柱１２の頭頂部１２ｄ及び横骨１３Ａの頭頂部１３ａとが面一になっているので、頭頂部１３ａの厚み分だけ側構体１Ａの厚みを薄くすることができ、客室空間の減少を抑えることができる。

また、横骨１３Ａが長手方向に分断されている場合であっても、横骨１３Ａと側柱１２とを溶接接合して先組みした後に、これらを側外板１１に取り付けることができるので、横骨１３Ａ及び側柱１２をそれぞれ側外板１１に溶接接合した場合と比較して、溶接歪みによる影響を与えることがない。

また、長手方向に配置される横骨１３Ａは、側柱１２の配置箇所において分断されていても、横骨１３Ａの脚部１３ｂと側柱１２の脚部１２ｃとを隅肉溶接６２により固定し、横骨１３Ａの頭頂部１３ａの端部と側柱１２の頭頂部１２ｄの端部とをフレア溶接６３によって固定することにより、横骨１３Ａと側柱１２とを接合することができるので、継手部材を用いる必要もなく、また横骨１３Ａの頭頂面１３ｄも全長で面一とすることができる。

その他、第２実施形態の側構体１Ａは、第１実施形態の側構体１と同様の作用効果を奏する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の側構体１Ｂは、図９及び図１０に示すように横骨１３Ｂを有している。横骨１３Ｂは、頭頂部１３ａと、一対の脚部１３ｂ及びフランジ１３ｅを有し、切欠部１５がある領域を除いて断面ハット状である。横骨１３Ｂのフランジ１３ｅの長手方向両端部は、側柱１２のフランジ１２ｂの上に重なるように配置されている。それぞれ重なる側柱１２のフランジ１２ｂと横骨１３Ｂのフランジ１３ｅとがスポット溶接６４によって固定され、側柱１２と横骨１３Ｂとが接合される。スポット溶接６４によって、側柱１２と横骨１３Ｂとにおける隅肉溶接を廃止することができ、取付けコストを更に低減することができる。

また、スポット溶接６０、６４によって２つのフランジ１２ｂ、１３ｅを接合することにより、結合強度を高めることができる。また、横骨１３Ｂにフランジ１３ｅを設けることにより、横骨１３Ｂの剛性を高めることができるので、横骨１３Ｂの厚みを第１実施形態の横骨１３や第２実施形態の横骨１３Ａより薄くすることができる。

その他、第３実施形態の側構体１Ｂは、第１実施形態の側構体１と同様の作用効果を奏する。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の側構体１Ｃは、図１１及び図１２に示すように第３実施形態の側構体１Ｂとほぼ同様の構成を有している。しかし、横骨１３Ｃのフランジ１３ｅにセギリ部１３ｆが形成されている点で第４実施形態の側構体１Ｃの構成と第３実施形態の側構体１Ｂの構成とが異なっている。

すなわち、横骨１３Ｃのフランジ１３ｅは、長手方向端部において側柱１２のフランジ１２ｂと重なっており、その重なる箇所においてセギリ加工が施されている。セギリ加工が施されたフランジ１３ｅの長手方向両端部は、フランジ１２ｂの上に乗り上げるように段状に形成されている。このようにセギリ加工が施されたフランジ１３ｅでは、セギリ部１３ｆを除いた領域が側外板１１とスポット溶接６５により接合され、セギリ部１３ｆが側柱１２のフランジ１２ｂとスポット溶接６４により接合される。これにより、側外板１１の強度を向上させることができる。このようにセギリ部１３ｆを形成した横骨１３Ｃを用いている本実施形態の側構体１Ｃは、図２に示すようなコルゲート板で構成された側外板１１ではなく平板で構成された側外板の場合に特に有用である。

その他、第４実施形態の側構体１Ｃは、第１又は第３実施形態の側構体１Ａ，１Ｂと同様の作用効果を奏する。

＜その他の実施形態について＞
第１乃至第４実施形態では、本件発明の鉄道車両用構体を側構体１，１Ａ乃至１Ｃに適用した場合について説明したが、妻構体６や屋根構体７に適用してもよい。また、第１乃至第３実施形態のように本件発明の鉄道車両用構体をいずれかの構体１，６，７にのみ適用するのでなく、複数の構体１，６，７に適用してもよい。例えば、本件発明の鉄道車両用構体を側構体１及び妻構体６に適用した鉄道車両２であってもよい。

第１乃至第４実施形態では、第１フレームである側柱１２が上下方向に延在し、第２フレームで横骨１３が長手方向に延在しているが、各フレームが必ずしもそれらの方向に延在していなくてもよい。例えば、妻構体６に設けられる場合、第１フレームである妻柱は上下方向に延在するが、横骨１３は妻外板に沿って車両幅方向に延在させて配置される。また、２つのフレームを直交させつつ上下方向に対して傾斜させて配置してもよい。また、第１乃至第４実施形態の側構体１，１Ａ乃至１Ｃでは、横骨１３が腰掛部材２４の受け部材として用いられていたが、必ずしも受け部材として使用する必要はない。また、横骨１３は、窓１ｂの上下方向両側に夫々配置される幕帯や腰帯であってもよい。

また、第１乃至第４実施形態では、断面ハット状の側柱１２が採用されているが、一方の脚部１２ｃがない断面Ｚ形のものであってもよい。同様に、横骨１３もまた一方の脚部１３ｂがない断面Ｌ形のものを採用してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 側構体
２ 車両
６ 妻構体
７ 屋根構体
８ 客室
１１ 外板
１２ 側柱
１２ｃ 脚部
１２ｄ 頭頂部
１３，１３Ａ，１３Ｂ、１３Ｃ 横骨
１３ａ 頭頂部
１３ｂ 脚部
１３ｃ 逃がし孔
１３ｅ フランジ
１４ 外板パネル
１５ 切欠部
２３ 取付金具
２４ 腰掛部材
６０，６１，６４，６５ スポット溶接
６２ 隅肉溶接
６３ フレア溶接

Claims (5)

1. 外板と、
   前記外板から離間し、前記外板と略平行な面を含む板状の第１頭頂部と、前記第１頭頂部から前記外板に向かって略直交する方向に延びる一対の第１脚部と、前記第１脚部から連続して形成され前記第１頭頂部に対して略平行に延びる第１フランジを有し、前記外板の内面に配置される第１フレームと、
   前記外板から離間し、前記外板と略平行な面を含む板状の第２頭頂部と、前記第２頭頂部から前記外板に向かって略直交する方向に延びる一対の第２脚部と、前記第２頭頂部において前記第１フレームの前記第１フランジの上方に設けられた開口部とを有し、前記第１フレームに対して直交に配置される第２フレームとを備え、
   前記一対の第２脚部は、前記第１フレームと重なる位置に一対の切欠部を含み、前記一対の第１脚部より短く形成され且つ前記第１脚部に接合されており、
   前記第１フレームは、前記第２フレームの各前記切欠部を挿通し、前記第１フレームと前記第２フレームとが交差する箇所において、前記第２頭頂部が前記第１頭頂部上に重ねて配置され、
   前記第２フレームの前記開口部は、前記第１フレームの前記第１フランジの上方に配置されている、鉄道車両用構体。
2. 外板と、
   前記外板から離間し、前記外板と略平行な面を含む板状の第１頭頂部と、前記第１頭頂部から略直交する方向に延びる一対の第１脚部と、前記第１脚部から連続して形成され前記第１頭頂部に対して略平行に延びる第１フランジを有し、前記外板の内面に配置される第１フレームと、
   前記外板から離間し、前記外板と略平行な面を含む板状の第２頭頂部と、前記第２頭頂部から前記外板に向かって略直交する方向に延びる一対の第２脚部と、前記第２頭頂部において前記第１フレームの前記第１フランジの上方に設けられた開口部とを有し、前記第１フレームに対して直交に配置される第２フレームとを備え、
   前記一対の第２脚部は前記一対の脚部より短く形成され、前記一対の第２脚部と前記一対の第１脚部との間に隅肉溶接継手を有し、
   前記第２フレームの長手方向端部が、前記第１フレームの前記第１脚部に接合され、
   前記第２フレームの前記開口部は、前記第２フレームの前記第２頭頂部の長手方向端部であって前記第１フレームの前記第１フランジの上方に設けられている、鉄道車両用構体。
3. 前記第２フレームは、前記第２頭頂部の長手方向端部において、前記第１フレームの前記第１頭頂部と面一になるように配置されている、請求項２に記載の鉄道車両用構体。
4. 腰掛部材をさらに備え、
   前記第１フレームは、車両上下方向に延在する側柱であり、
   前記第２フレームは、車両長手方向に延在する腰掛受け部材であり、
   前記腰掛部材は、前記第２フレームに取り付けられている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の鉄道車両用構体。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の鉄道車両用構体を備える鉄道車両。

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