JP6487864B2

JP6487864B2 - 鉄道車両の屋根構体構造及び鉄道車両の製造方法

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Publication number: JP6487864B2
Application number: JP2016037912A
Authority: JP
Inventors: 謙二磯見; 渡邊　俊之; 俊之渡邊
Original assignee: 近畿車輌株式会社
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: JP2017154556A

Description

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造及び鉄道車両の製造方法に関する。

鉄道車両の屋根構体は、複数の垂木と、垂木の両端部を支持する長桁とを備えている。垂木は、車両の長手方向に所定の間隔で配置されている（特許文献１の図３参照）。

垂木３０３は凸状に湾曲し、図１３に示すように、車両内に対向した垂木下面３０３ａと、車両外に面した垂木上面３０３ｂと有している。

長桁３０４は、少なくとも３箇所で折り曲げられ、垂木下面３０３ａに沿って配置された内傾斜部３２１と、内傾斜部３２１の下端から車両外に向かって延在した傾斜部３２２と、傾斜部３２２の上端から垂木上面３０３ｂと同一面上に延在した外傾斜部３２３と、外傾斜部３２３の下端から下方向に延在した鉛直部３２４とを有している。鉛直部３２４は側構体に沿って配置されている。

垂木３０３と長桁３０４は、第１ガセット３３０を用いて接続されている。

第１ガセット３３０は垂木３０３の上面側に配置され、垂木上面３０３ｂと長桁３０４の外傾斜部３２３に跨って配置されている。第１ガセット３３０と垂木上面３０３ｂとが重なった部分、及び、第１ガセット３３０と外傾斜部３２３とが重なった部分でそれぞれ溶接されている。第１ガセット３３０は、垂木上面３０３ｂに沿って湾曲している。

垂木３０３の下面側では、垂木下面３０３ａと長桁３０４の内傾斜部３２１とが重なり、これらの重なった部分で溶接されている。長桁３０４と側構体は、第２ガセット３４０を用いて接続されている。

特開２０１１−０７３６７４号公報

上述した既存の構造では、長桁３０４が少なくとも３箇所で折り曲げられた複雑な形状である。

また、屋根構体には基準となる水平面（基準面）が存在しない。これは、屋根構体を構成する垂木３０３、長桁３０４、第１ガセット３３０及び第２ガセット３４０に基準面が存在しないためである。例えば、垂木３０３は凸状に湾曲しているため、湾曲面しか存在しない。長桁３０４には水平方向に対して傾斜した傾斜部分と鉛直部しか形成されていない。第１ガセット３３０及び第２ガセット３４０は湾曲したり傾斜したりしている。そのため、屋根構体の組み立ては基準面がない状態で行われている。しかし、基準面が存在しないと、垂木と長桁とガセットとの間で位置ずれが生じるおそれがある。また、屋根構体を側構体に取り付ける際、屋根構体が水平方向に対して傾いた状態で側構体に取り付けられるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、長桁を簡易な形状にしつつ基準面を有する屋根構体構造を提供することである。

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造であり、車体の周方向に延在し、車両の長手方向に離れて配置された複数の垂木と、前記複数の垂木の長手方向両端部において、車両の長手方向に延在した少なくとも２つの長桁と、前記垂木とその垂木の端部に配置された前記長桁とを接続する接続部材とを備えている。
前記垂木は、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部とを有している。
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成されている。
前記接続部材は、前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に平行な平面状の接続平面部と、水平方向に延在した接続水平部とを有している。
前記長桁直線部は、前記第１直線部の下面又は前記第２直線部の下面に沿って配置され、前記接続平面部は、前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に沿って配置され、前記接続水平部は、前記長桁水平部に沿って配置されている。

上記構成では、長桁が第１曲げ部と第２曲げ部の２箇所で曲がり、２つの曲げ部の間に長桁水平部が形成された簡易な形状である。また接続部材にも接続水平部を形成し、接続水平部を長桁水平部に沿って配置している。車両を製造するときは、接続水平部及び長桁水平部を基準にすることができる。また、これらの水平面同士を当接させることで接続部材と長桁との位置ずれが起こりにくいとともに、接続部材と長桁の接続強度、さらには接続部材に接続された垂木と長桁の接続強度が向上する。
また、垂木に直線状の第１直線部及び第２直線部を形成し、これらの直線部の下面と長桁直線部との平面同士を当接させるとともに、これらの直線部の上面と接続平面部との平面同士を当接させることにより、位置ずれがより起こりにくい。
また、垂木と長桁とを溶接するときは、上述した水平面及び平面で溶接できるため、溶接作業を行いやすい。また溶接時に垂木と長桁と接続部材との位置ずれが生じにくい。

さらに、上記構成において、前記接続部材は、前記接続平面部と前記接続水平部との間に配置された立設部を有し、前記接続水平部は前記立設部の下端から前記垂木に近付く方向に延在し、前記接続水平部は、前記屋根構体の平面視において、前記接続平面部及び前記立設部と重ならない部分を有していることが好ましい。

上記構成では、長桁水平部と接続水平部とを溶接等する際、屋根構体を上方からみたとき、接続水平部が接続平面部及び立設部の下側に配置されるため、接続水平部が接続平面部及び立設部と重なり見えなくなる。しかし、接続水平部に接続平面部及び立設部と重ならない部分が形成されているため、重ならない部分で長桁水平部と溶接等を行うことができる。

或いは、前記接続部材は、前記接続平面部と前記接続水平部との間に配置された立設部を有し、前記接続水平部は前記立設部の下端から前記垂木から遠ざかる方向に延在していることが好ましい。

上記構成では、接続部材において接続水平部が垂木から遠ざかる方向に延在しているため、接続部材と長桁を溶接する際、屋根構体を上方からみたとき、接続水平部が接続平面部及び立設部と重ならない。したがって接続水平部のどの位置を溶接してもよいため、溶接位置の自由度が高い。また、接続水平部がどのような形状でも接続平面部及び立設部と重ならないため、接続水平部の形状の自由度が高い。例えば、接続水平部を幅狭形状等にすることで、部品の軽量化を図ることができる。

本発明は、垂木と、垂木の長手方向両端部に配置された長桁と、前記垂木と前記長桁を接続する接続部材とを備えた屋根構体を組み立てる屋根構体組立工程と、前記屋根構体組立工程で組み立てた屋根構体を側構体に取り付ける屋根構体取り付け工程とを有した鉄道車両の製造方法である。
前記垂木は、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部とを有している。
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、
前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成されている。
前記接続部材は、前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に平行な直線状の接続平面部と、水平方向に延在した接続水平部とを有している。
前記屋根構体組立工程は、前記垂木の長手方向一端部において、前記接続平面部が前記第１直線部の上面に接するように前記接続平面部を配置する第１接続平面部配置工程と、前記第１直線部の下面が前記長桁直線部に接するように垂木を配置する第１垂木配置工程と、前記接続水平部が前記長桁水平部に接するように前記接続水平部を配置する第１接続水平部配置工程と、前記接続平面部と前記第１直線部の上面とを溶接する第１溶接工程と、前記接続水平部と前記長桁水平部とを溶接する第２溶接工程と、前記垂木の長手方向他端部において、前記接続平面部が前記第２直線部の上面に接するように前記接続平面部を配置する第２接続平面部配置工程と、前記第２直線部の下面が前記長桁直線部に接するように垂木を配置する第２垂木配置工程と、前記接続水平部が前記長桁水平部に接するように前記接続水平部を配置する第２接続水平部配置工程と、前記接続平面部と前記第２直線部の上面とを溶接する第３溶接工程と、前記接続水平部と前記長桁水平部とを溶接する第４溶接工程とを備えている。
前記屋根構体取り付け工程は、前記長桁鉛直部が側構体に接するように前記屋根構体を側構体に沿って配置する屋根構体配置工程と、前記長桁鉛直部と側構体とを溶接する第５溶接工程とを備えている。

上記方法では、長桁水平部及び接続水平部を基準に車両を製造することができるため、垂木と長桁と接続部材と側構体との間で位置ずれが起こりにくい。また、長桁水平部と接続水平部の水平面同士を当接させることで接続部材と長桁との位置ずれが起こりにくいとともに、接続部材と長桁の接続強度、さらには接続部材に接続された垂木と長桁の接続強度が向上する。また、垂木に直線状の第１直線部及び第２直線部を形成し、これら直線部の下面と長桁直線部とを平面同士で当接させるとともにこれら直線部の上面と接続平面部とを平面同士で当接させることにより、位置ずれがより起こりにくい。
また、組み立てた屋根構体を側構体に取り付けるとよいため、屋根構体を側構体に簡易に取り付けることができる。

本発明によると、長桁を簡易な形状にしつつ基準となる水平面を有する屋根構体構造が得られる。

第１実施形態に係る鉄道車両の模式図である。（ａ）は屋根構体の断面図（図１のIIA-IIA線に沿った図）であり、（ｂ）は従来の屋根構体の断面図である。垂木の第１直線部を長手方向に視た図である。長桁の側面図である。第１実施形態の屋根構体の一端部の拡大図（図２のVの拡大図）である。（ａ）は第１ガセットの側面図であり、（ｂ）は第１ガセットの背面図（図６(ａ)のＢ矢視図）であり、（ｃ）は屋根構体の一端部を上方から視た図（図５のVIC矢視図）である。（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の垂木の製造方法を順に示す図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は従来の垂木の製造方法を順に示す図である。（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の車両の製造方法を順に示した模式図である。（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の車両の製造方法を順に示した模式図である。（ａ）は本実施形態の屋根構体の平面図であり、（ｂ）は従来の屋根構体の平面図である。第２実施形態の屋根構体の一端部の拡大図である。（ａ）は第２実施形態の第１ガセットの側面図であり、（ｂ）は屋根構体の一端部を上方から視た図（図１１のXIIB矢視図）である。従来の屋根構体の一端部の拡大図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

〔第１実施形態〕
鉄道車両１の屋根構体２は、複数の垂木３と、図中の垂木３の右端部に配置された長桁４と、図中の垂木３の左端部に配置された長桁５とを備えている。垂木３の上には、外板６が配置されている。垂木３は、車両長手方向に所定の間隔で配置されている。長桁４及び長桁５は、車両長手方向に延在している。なお、図示していないが、垂木３の右端部には複数の長桁４が車両長手方向に並んでいる。隣り合う２つの長桁４は金属板（図示せず）で接続されている。また、垂木３の左端部には複数の長桁５が車両長手方向に並んでいる。隣り合う２つの長桁５は金属板（図示せず）で接続されている。屋根構体２は、図中の右側の側構体７及び左側の側構体８の上に配置されている。

（垂木）
垂木３は、図２（ａ）に示すように、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部１１と、垂木本体湾曲部１１の両端から斜め下方向に直線状に延在した第１直線部１２及び第２直線部１３とを有している。第１直線部１２と第２直線部１３は、垂木本体湾曲部１１から離れる方向へ延在している。垂木３は、垂木本体湾曲部１１、第１直線部１２及び第２直線部１３の全体で凸形状となっている。

従来の垂木３０３は、図２（ｂ）に示すように、垂木本体湾曲部１１からなる。本実施形態の垂木３は第１直線部１２と第２直線部１３を有しているため、従来の垂木３０３よりも第１直線部１２の長さ分及び第２直線部１３の長さ分だけ長い。また従来の垂木３０３は全て湾曲しているが、本実施形態の垂木３には直線状の領域がある。

垂木３は平板を折り曲げて形成され、断面形状がいわゆるＺ形の垂木である（図３(ａ)参照）。垂木３を長手方向にみたとき、垂木３には上下方向の中央を挟んで凹部３Ｓと凸部３Ｔが形成されている。図３には垂木３の第１直線部１２を示している。図３では、第１直線部１２において、凹部３Ｓの底部の下面を１２ａとし、凸部３Ｔの頂部の上面を１２ｂとしている。下面１２ａ及び上面１２ｂは平面であり、下面１２ａ及び上面１２ｂは平行である。下面１２ａは上面１２ｂよりも車両内に近い位置に配置されている（図５参照）。図５には、図２のVの拡大図を示している。

上記では垂木３の右端部の第１直線部１２について説明したが、垂木３は左右対称の形状であるため（図２(ａ)参照）、垂木３の左端部の第２直線部１３も第１直線部１２と同様な形状である。

（長桁）
長桁４は、図４に示すように、平板を第１曲げ部２１及び第２曲げ部２２の２箇所で折り曲げて形成されている。第１曲げ部２１と第２曲げ部２２との間には、水平方向に延在した長桁水平部２３が形成され、第１曲げ部２１から図中の左上方向に長桁直線部２４が延在している。また、第２曲げ部２２から図中の下方向に長桁鉛直部２５が延在している。

長桁直線部２４は、図５に示すように、最も近い垂木３の第１直線部１２の下面１２ａに略平行である。長桁直線部２４は下面１２ａに沿って配置されている。長桁直線部２４と下面１２ａの平面同士が当接し、当接した部分で溶接されている。平面では溶接しやすい。

長桁鉛直部２５は、側構体７の外面７ａに沿って配置されている（図５参照）。長桁鉛直部２５を側構体７の外面７ａに沿って上下方向に移動させることにより、屋根構体２を各種車両に合った位置へ配置することができる。長桁水平部２３を側構体７に近付けることにより、垂木３と側構体７とを近接させることができ、屋根構体２と側構体７との結合部分を強化できる。

上記では、垂木３の右端部に配置された長桁４について説明したが、垂木３の左端部に配置された長桁５も長桁４と同様な形状である。長桁４と長桁５は左右対称となるように配置されている（図２(ａ)参照）。長桁５は、垂木３の左端部に形成された第２直線部１３の下面及び側構体８の外面に沿って配置されている。

屋根構体２の右端部では、垂木３と長桁４とが第１ガセット（接続部材）３０を用いて接続されている（図２(ａ)参照）。また、長桁４と側構体７とが第２ガセット４０を用いて接続されている。屋根構体２の左端部では、垂木３と長桁５とが第１ガセット３０を用いて接続されている。また、長桁５と側構体８とが第２ガセット４０を用いて接続されている。

（第１ガセット）
第１ガセット３０は、垂木３の上面側に配置されている。第１ガセット３０は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、図中の左上方向に傾斜した接続平面部３１と、接続平面部３１の下端から下方向に延在した立設部３２と、立設部３２の下端から図中の左方向に延在した接続水平部３３とを有している。

接続平面部３１は下端に近付くほど幅が広い（図６(ｂ)及び図６(ｃ)参照）。立設部３２は、上端から中央付近の高さまでの上部３２ｕと、中央付近から下端までの下部３２ｌとを有している。上部３２ｕは下端に近付くほど幅が広く、下部３２ｌは上部３２ｕの下端とほぼ同じ幅である。接続水平部３３は下部３２ｌと同じ幅であり、接続平面部３１及び立設部３２の上部３２ｕより幅広形状である。

接続平面部３１は、図５に示すように、垂木３の第１直線部１２の上面１２ｂに略平行に傾斜し、上面１２ｂに沿って配置されている。接続平面部３１と上面１２ｂとは平面同士が当接している。この当接した領域において、Ａ点及びＢ点の２箇所で溶接されている（図６(ｃ)参照）。平面では溶接しやすい。

接続水平部３３は、図５に示すように、長桁水平部２３に沿って配置されている。接続水平部３３は立設部３２の下端から垂木３（垂木本体湾曲部１１及び第１直線部１２）に近付く方向に延在している。接続水平部３３と長桁水平部２３とは平面同士が当接している。

第１ガセット３０を上方からみたとき、例えば、接続平面部３１の平面方向に対して垂直な方向から第１ガセット３０をみたとき（図５のVIC矢視方向）、図６（ｃ）に示すように、接続水平部３３の一部が接続平面部３１又は立設部３２と重なって見えなくなる。しかし、接続平面部３１と立設部３２を挟んだ両側に、接続平面部３１又は立設部３２と重ならない２つの領域（第１水平部３３ｑ₁及び第２水平部３３ｑ₂）が形成されている。第１水平部３３ｑ₁及び第２水平部３３ｑ₂は、第１ガセット３０の幅方向中央（図５(ｃ)の中央線ｇ）を挟んで反対側に形成されている。第１水平部３３ｑ₁におけるＣ点及び第２水平部３３ｑ₂におけるＤ点で、長桁水平部２３と接続水平部３３とを溶接している。水平面では溶接しやすい。

（第２ガセット）
第２ガセット４０は、図５に示すように垂木３の下面側に配置されている。第２ガセット４０は、長桁直線部２４に略平行な接続傾斜部４１と、接続傾斜部４１の下端から下方向に延在した接続鉛直部４２とを有している。

長桁直線部２４と接続傾斜部４１は平面同士で当接し、当接した部分で溶接されている。接続鉛直部４２は、側構体７の内面７ｂに沿って配置されている（図５参照）。

続いて、屋根構体２の組立方法及び屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付ける方法を、図７〜図９を参照しつつ説明する。

先ず、垂木３の製造方法について説明する。平板状の板材１００を幅方向に曲げ、図３（ａ）に示すようなＺ形にする。この段階では、板材１００は直線状である。次に、金型５０を用いて板材１００を曲げる。金型５０には、図７（ａ）に示すように上面が凸状に湾曲したものを用いる。板材１００の長手方向長さは、金型５０の湾曲面の長さよりも長い。

板材１００の長手方向両端部を保持しながら、板材１００を金型５０の上面に沿って曲げる（図７(ｂ)参照）。これにより垂木本体湾曲部１１が形成される。曲げ時に保持していた部分は直線状である。この部分が第１直線部１２及び第２直線部１３となる。これにより垂木３が得られる。板材１００を曲げた後、第１直線部１２の先端部及び第２直線部１３の先端部の一部を切断することにより、第１直線部１２の先端部及び第２直線部１３の先端部の形状を整えてもよい。

従来は、金型５０を用いて板材１００を曲げた後、板材１００の長手方向両端部（本実施形態の第１直線部１２及び第２直線部１３に相当する部分）を切り落とし（図７(ｃ)参照）、垂木本体湾曲部１１を垂木としていた（図７(ｄ)参照）。しかし、本実施形態では、垂木本体湾曲部１１の両側の第１直線部１２及び第２直線部１３を残すことにより、垂木３に直線部を形成するとともに従来よりも垂木長さを長くしている。

本実施形態では第１直線部１２及び第２直線部１３を残しているため、これらの先端部を一部切断した場合でも、第１直線部１２及び第２直線部１３を全て切り落としていた従来よりも、歩留まりが向上する。また、本実施形態では、第１直線部１２及び第２直線部１３を切り落とす工程が不要であるため、垂木の製造工程数を少なくすることができる。

次に、垂木３を用いて屋根構体を組み立てる方法を説明する（屋根構体組立工程）。ここでは、第１ガセット３０を垂木３の両端部に配置してから、垂木３を長桁４及び長桁５の上に配置する方法を説明する。

図８（ａ）に示すように、垂木３の右端部において、第１ガセット３０の接続平面部３１が第１直線部１２の上面１２ｂに接するように、第１ガセット３０の接続平面部３１を配置する（第１接続平面部配置工程）。そして、垂木３の右端部において、第１ガセット３０の接続平面部３１と垂木３の上面１２ｂとを溶接する（第１溶接工程）。

また、垂木３の左端部において、第１ガセット３０の接続平面部３１が第２直線部１３の上面１３ｂに接するように、第１ガセット３０の接続平面部３１を配置する（第２接続平面部配置工程）。そして、第１ガセット３０の接続水平部３３と長桁水平部２３とを溶接する（第２溶接工程）。

次に、図８（ｂ）に示すように、垂木３の右端部において、垂木３の第１直線部１２の下面１２ａが長桁４の長桁直線部２４に接するように垂木３を配置する（第１垂木配置工程）。このとき、接続水平部３３が長桁水平部２３に接するように接続水平部３３を配置する（第１接続水平部配置、図８(ｃ)参照）。そして、長桁直線部２４と垂木３の下面１２ａとを溶接する。また、長桁水平部２３と接続水平部３３を溶接する（第２溶接工程）。これらの溶接については、どちらを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。

また、垂木３の左端部において、垂木３の第２直線部１３の下面１３ａが長桁５の長桁直線部２４に接するように垂木３を配置する（第２垂木配置工程）。このとき、接続水平部３３が長桁水平部２３に接するように接続水平部３３を配置する（第２接続水平部配置、図８(ｃ)参照）。そして、長桁直線部２４と垂木３の下面１３ａとを溶接する。また、長桁水平部２３と接続水平部３３を溶接する（第４溶接工程）。これらの溶接については、どちらを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。

続いて、屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付ける。

屋根構体２の右端部において長桁鉛直部２５が側構体７の外面７ａに接するように、また、屋根構体２の左端部において長桁鉛直部２５が側構体８の外面８ａに接するように、屋根構体２を配置する（屋根構体配置工程、図９(ａ)参照）。屋根構体２の右端部において長桁鉛直部２５と側構体７の外面７ａとを溶接し、屋根構体２の左端部において長桁鉛直部２５と側構体８の外面８ａとを溶接する。

そして、屋根構体２の右端部において、第２ガセット４０の接続傾斜部４１が長桁直線部２４に接するように且つ第２ガセット４０の接続鉛直部４２が側構体７の内面７ｂに接するように、第２ガセット４０を配置する。その後、第２ガセット４０の接続傾斜部４１と長桁直線部２４とを溶接し、第２ガセット４０の接続鉛直部４２と側構体７の内面７ｂとを溶接する（第３溶接工程、図９(ｂ)参照）。これにより屋根構体２が側構体７に取り付けられる。

また、屋根構体２の左端部において、第２ガセット４０の接続傾斜部４１が長桁直線部２４に接するように且つ第２ガセット４０の接続鉛直部４２が側構体８の内面８ｂに接するように、第２ガセット４０を配置する。第２ガセット４０の接続傾斜部４１と長桁直線部２４とを溶接し、第２ガセット４０の接続鉛直部４２と側構体８の内面８ｂとを溶接する（第３溶接工程、図８(ｂ)参照）。これにより屋根構体２が側構体８に取り付けられる。

続いて、本実施形態の屋根構体と従来の屋根構体との相違について説明する。図１０（ａ）には本実施形態の屋根構体を図示し、図１０（ｂ）には従来の屋根構体を図示している。本実施形態と従来とでは、１)垂木の長手方向長さ及び２)長桁の構成が異なる。なお図１０（ａ）及び図１０（ｂ）では、垂木の上に配置された外板を省略している。

本実施形態の垂木３の長さＬは、従来の垂木３０３の長さｌよりも長い。これは、本実施形態の垂木３には第１直線部１２及び第２直線部１３が形成されているが、従来の垂木３０３には第１直線部１２及び第２直線部１３が形成されていないためである（図２(ａ)及び図２(ｂ)参照）。したがって、本実施形態の垂木３は従来の垂木３０３よりも第１直線部１２の長さ分及び第２直線部１３の長さ分だけ長く、その分、本実施形態の垂木３は従来の垂木３０３よりも垂木重量が重い。

一方、本実施形態の長桁４の幅Ｗ及び長桁５の幅Ｗは、従来の長桁３０４の幅ｗ及び長桁３０５の幅ｗよりも狭い。これは、本実施形態の長桁４（長桁５）では２箇所で折り曲げることにより長桁直線部２４、長桁水平部２３及び長桁鉛直部２５を有した簡易な構成であるのに対し（図５参照）、従来の長桁３０４（長桁３０５）では少なくとも３箇所で折り曲げることにより内傾斜部３２１、傾斜部３２２、外傾斜部３２３及び鉛直部３２４が形成された複雑な形状であり（図１３参照）、本実施形態の長桁４（長桁５）が従来の長桁３０４（長桁３０５）よりも小型であるためである。したがって、本実施形態の長桁４（長桁５）は、従来の長桁３０４（長桁３０５）よりも長桁重量が軽い。

ここで垂木３及び垂木３０３は長手方向に所定の間隔で配置されているが、長桁４,５及び長桁３０４,３０５は車両の長手方向全体に配置されている。そのため屋根構体２全体でみると、垂木の総重量の増加量よりも長手方向全体に配置された長桁総重量の減少量の方が大きい。よって、本実施形態と従来とで屋根構体の重量を比較すると、本実施形態の方が従来よりも軽い。

また、本実施形態では垂木３が長桁水平部２３まで延在し（図５参照）、従来よりも垂木３と側構体７（側構体８）とが近接している。また、長桁水平部２３を側構体７及び側構体８に近づけることにより、垂木３を側構体７（側構体８）にさらに近づけることができる。一方、従来の構成では垂木３０３と側構体との間に距離がある（図１３参照）。垂木３０３と側構体との間には長桁３０４が延在しているが、長桁だけでは強度が弱い。本実施形態では、長桁水平部２３を側構体に近づけることにより、長桁だけが存在する領域を少なくすることができるため、従来よりも屋根構体と側構体との接続強度を強化することができる。これにより屋根構体の強度がより強化されるため、側面衝突等が起こっても屋根構体が側構体から外れにくい。

以上に述べたように、本実施形態の屋根構体構造によると以下の効果を奏する。長桁４及び長桁５が第１曲げ部２１と第２曲げ部２２の２箇所で曲がり、２つの曲げ部（２１,２２）の間に長桁水平部２３が形成された簡易な形状である。また第１ガセット３０にも接続水平部３３を形成し、接続水平部３３を長桁水平部２３に沿って配置している。車両を製造するときは、接続水平部３３と長桁水平部２３との水平面を基準にできるとともに、これらの水平面同士を当接させることで、第１ガセット３０と長桁４（長桁５）との位置ずれ、さらには、第１ガセット３０と接続された垂木３と長桁４（長桁５）との位置ずれが起こりにくい。また、接続水平部３３と長桁水平部２３の水平面同士を接続することにより、垂木３と長桁４（長桁５）の接続強度が向上する。

さらに、垂木３に直線状の第１直線部１２及び第２直線部１３を形成し、これらの直線部の下面１２ａ（１３ａ）と長桁直線部２４との平面同士を当接させるとともに、第１直線部１２及び第２直線部１３の上面１２ｂ（１３ｂ）と第１ガセット３０の接続平面部３１との平面同士を当接させるため、位置ずれがより起こりにくい。

また、上記当接した部分は水平部または平面部であるため、溶接作業を行いやすい。また溶接時に垂木３と長桁４（長桁５）と第１ガセット３０の位置ずれが起こりにくい。

さらに、第１ガセット３０の接続水平部３３と長桁水平部２３を溶接するとき、屋根構体２を上方からみると、第１ガセット３０において接続水平部３３が接続平面部３１及び立設部３２の下側に配置されているため、接続水平部３３の一部が接続平面部３１又は立設部３２と重なってみえなくなる（図６(ｃ)参照）。しかし、接続水平部３３には、接続平面部３１又は立設部３２と重ならない２つの領域（第１水平部３３ｑ₁及び第２水平部３３ｑ₂）が第１ガセット３０の幅方向中心（中央線ｇ）を挟んで互いに反対側に形成されている。重ならない２つの領域（第１水平部３３ｑ₁及び第２水平部３３ｑ₂）のそれぞれで接続水平部３３と長桁水平部２３を溶接することにより、第１ガセット３０と長桁４（長桁５）が外れにくくなる。

さらに、組み立てた屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付けるときは、屋根構体２を側構体７（側構体８）の外面７ａ（外面８ａ）及び内面７ｂ（内面８ｂ）に取り付けるとよいため、屋根構体２を側構体７（側構体８）に簡易に取り付けることができる。また、長桁４（長桁５）の長桁鉛直部２５を側構体７（側構体８）の外面７ａ（外面８ａ）に沿って上下方向に移動させることで、屋根構体の形状や車体幅が異なる車両にも本実施形態の屋根構体を利用できる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図１１、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、第１ガセットの形状である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

第１ガセット１３０は、図１１に示すように、垂木３の上面１２ｂに沿って配置されている。第１ガセット１３０は、図１２（ａ）に示すように、図中の左上方向に傾斜した接続平面部１３１と、接続平面部１３１の下端から下方向に延在した立設部１３２と、立設部１３２の下端から図中の右方向に延在した接続水平部１３３とを有している。

第１ガセット１３０は、図１２（ｂ）に示すように、下端に近付くにつれて幅方向長さが徐々に大きくなっている。第１ガセット１３０の下端は上端よりも幅がやや広いが、第１実施形態の第１ガセット３０の下端よりも幅狭である（図６(ｂ)及び図６(ｃ)参照）。

接続平面部１３１は、図１１に示すように、垂木３の第１直線部１２の上面１２ｂに略平行に傾斜した平面状に形成され、上面１２ｂに沿って配置されている。接続平面部１３１と上面１２ｂとは平面同士が当接している。この当接した領域において、第１ガセット１３０と垂木３とが溶接されている（図１２(ｂ)参照）。

接続水平部１３３は、図１１に示すように、長桁水平部２３に沿って配置されている。接続水平部１３３が長桁水平部２３上に配置されたとき、接続水平部１３３は立設部１３２の下端から延在し、垂木３に遠ざかる方向に延在している。接続水平部３３と長桁水平部２３とは平面同士が当接している。接続水平部１３３は、第１実施形態の第１ガセットの接続水平部３３よりも幅狭形状である（図６(ｂ)及び図６(ｃ)参照）。

第１ガセット１３０を上方からみたとき、例えば、接続平面部１３１の平面方向に対して垂直な方向から第１ガセット１３０をみたとき（図１１のXIIB矢視方向）、図１２（ｂ）に示すように、接続水平部１３３は接続平面部１３１又は立設部３１２と重ならない。そのため接続水平部１３３における任意の位置で、長桁水平部２３と接続水平部１３３とを溶接することができる。

屋根構体を組み立てるときは、第１実施形態と同様な方法で組み立てることができる。

上記構成では、第１実施形態と同様に、第１ガセット１３０に接続水平部１３３が形成されているため、接続水平部１３３と長桁水平部２３とを基準にすることにより、第１ガセット３０と長桁４（長桁５）との位置ずれ、さらには第１ガセット３０に接続された垂木３と長桁４（長桁５）との位置ずれが起こりにくい。また、接続水平部１３３と長桁水平部２３が当接した水平面を溶接するため、溶接しやすい。

さらに、第１ガセット１３０には、立設部１３２の下端から接続水平部１３３が延在しているが、接続水平部１３３は垂木３から遠ざかる方向に延在している（図１１参照）。そのため第１ガセット１３０の接続水平部１３３と長桁４（長桁５）を溶接する際、屋根構体を上方からみたとき、接続水平部１３３が接続平面部１３１及び立設部１３２と重ならない。したがって接続水平部１３３のどの位置でも溶接することができるため、溶接位置の自由度が高い。また、接続水平部１３３が接続平面部１３１及び立設部１３２と重ならないため、接続水平部１３３を幅狭形状等にしてもよく、接続水平部１３３の形状の自由度が高まる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、第１直線部１２及び第２直線部１３が垂木本体湾曲部１１の両端から斜め下方向に延在しているが（図２参照）、第１直線部１２及び第２直線部１３は垂木本体湾曲部１１の両端から下方向に延在していてもよい。この場合、長桁４（長桁５）において長桁直線部２４が第１曲げ部２１から上方に延在した構成とする。これにより第１直線部１２（第２直線部１３）と長桁直線部２４が当接する。平面同士が当接した部分では溶接しやすい。

また、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、垂木３に断面形状がＺ形の垂木を用いたが、他の断面形状の垂木を用いてもよい。例えば、断面形状がハット形の垂木を用いてもよい。

また、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、屋根構体組立工程において、第１ガセット３０を垂木３の両端部に配置してから、垂木３を長桁４及び長桁５の上に配置している（図８参照）。そのため、垂木３の右端部では、第１接続平面部配置工程→第１垂木配置工程及び第１接続水平部配置工程の順に進めているが、これらの工程の順序は変更可能である。例えば、垂木３を長桁４及び長桁５の上に配置してから第１ガセット３０を垂木３の両端部に配置する場合、第１垂木配置工程→第１接続水平部配置及び第１接続平面部配置工程の順に進めてもよい。垂木３の左端部でも同様である。上述した実施形態では、垂木３の左端部において、第２接続平面部配置工程→第２垂木配置工程及び第２接続水平部配置工程の順に進めているが、これらの工程の順序は変更可能である。例えば、垂木３を長桁４及び長桁５の上に配置してから第１ガセット３０を垂木３の両端部に配置する場合、第２垂木配置工程→第２接続水平部配置及び第２接続平面部配置工程の順に進めてもよい。

１鉄道車両
２屋根構体
３,３０３垂木
４,５,３０４長桁
７,８側構体
１１垂木本体湾曲部
１２第１直線部
１２ａ下面
１２ｂ上面
１３第２直線部
２１第１曲げ部
２２第２曲げ部
２３長桁水平部
２４長桁直線部
２５長桁鉛直部
３０,１３０,３３０第１ガセット（接続部材）
３１,１３１接続平面部
３２,１３２立設部
３３,１３３接続水平部
３３ｑ₁ 第１水平部
３３ｑ₂ 第２水平部
４０,３４０第２ガセット

Claims

鉄道車両の屋根構体構造であり、
車体の周方向に延在し、車両の長手方向に離れて配置された複数の垂木と、
前記複数の垂木の長手方向両端部において、車両の長手方向に延在した少なくとも２つの長桁と、
前記垂木とその垂木の端部に配置された前記長桁とを接続する接続部材とを備え、
前記垂木は、
凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、
前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部とを有し、
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、
前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成され、
前記接続部材は、
前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に平行な平面状の接続平面部と、
水平方向に延在した接続水平部とを有し、
前記長桁直線部は、前記第１直線部の下面又は前記第２直線部の下面に沿って配置され、
前記接続平面部は、前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に沿って配置され、
前記接続水平部は、前記長桁水平部に沿って配置されていることを特徴とする鉄道車両の屋根構体構造。
前記接続部材は、前記接続平面部と前記接続水平部との間に配置された立設部を有し、
前記接続水平部は前記立設部の下端から前記垂木に近付く方向に延在し、
前記接続水平部は、前記屋根構体の平面視において、前記接続平面部及び前記立設部と重ならない部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の屋根構体構造。
前記接続部材は、前記接続平面部と前記接続水平部との間に配置された立設部を有し、
前記接続水平部は前記立設部の下端から前記垂木から遠ざかる方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の屋根構体構造。
垂木と、垂木の長手方向両端部に配置された長桁と、前記垂木と前記長桁を接続する接続部材とを備えた屋根構体を組み立てる屋根構体組立工程と、前記屋根構体組立工程で組み立てた屋根構体を側構体に取り付ける屋根構体取り付け工程とを有した鉄道車両の製造方法であり、
前記垂木は、
凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、
前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部とを有し、
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、
前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成され、
前記接続部材は、
前記第１直線部の上面又は第２直線部の上面に平行な直線状の接続平面部と、
水平方向に延在した接続水平部とを有し、
前記屋根構体組立工程は、
前記垂木の長手方向一端部において、
前記接続平面部が前記第１直線部の上面に接するように前記接続平面部を配置する第１接続平面部配置工程と、
前記第１直線部の下面が前記長桁直線部に接するように垂木を配置する第１垂木配置工程と、
前記接続水平部が前記長桁水平部に接するように前記接続水平部を配置する第１接続水平部配置工程と、
前記接続平面部と前記第１直線部の上面とを溶接する第１溶接工程と、
前記接続水平部と前記長桁水平部とを溶接する第２溶接工程と、
前記垂木の長手方向他端部において、
前記接続平面部が前記第２直線部の上面に接するように前記接続平面部を配置する第２接続平面部配置工程と、
前記第２直線部の下面が前記長桁直線部に接するように垂木を配置する第２垂木配置工程と、
前記接続水平部が前記長桁水平部に接するように前記接続水平部を配置する第２接続水平部配置工程と、
前記接続平面部と前記第２直線部の上面とを溶接する第３溶接工程と、
前記接続水平部と前記長桁水平部とを溶接する第４溶接工程とを備え、
前記屋根構体取り付け工程は、
前記長桁鉛直部が側構体に接するように前記屋根構体を側構体に沿って配置する屋根構体配置工程と、
前記長桁鉛直部と側構体とを溶接する第５溶接工程とを備えていることを特徴とする鉄道車両の製造方法。