(57)【要約】【課題】横骨を分断することなく簡素な構造としつつ、吹寄部における外板の強度を向上可能な鉄道車両の側構体を提供する。【解決手段】鉄道車両の側構体１は、窓用開口が形成された外板２と、窓用開口の下方に配列され、外板２に接合された複数の横骨３Ａと、窓用開口の側方の吹寄部２ａ（または２ｂ）を通って横骨３Ａと交差する縦骨４Ａと、を備えている。縦骨４Ａは、吹寄部２ａ（または２ｂ）で外板２と接合される第１フランジ部４３と、第１フランジ部４３との間に段差を形成するように第１フランジ部４３の下方で外板２から離間し、横骨３Ａに接合される第２フランジ部４４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓用開口が形成された外板と、
前記窓用開口の下方に配列され、前記外板に接合された複数の横骨と、
前記窓用開口の側方の吹寄部を通って前記複数の横骨と交差する縦骨と、を備え、
前記縦骨は、前記吹寄部で前記外板と接合される第１フランジ部と、前記第１フランジ部との間に段差を形成するように前記第１フランジ部の下方で前記外板から離間し、前記複数の横骨に接合される第２フランジ部と、を有する、鉄道車両の側構体。
【請求項２】
前記外板には、少なくとも一対の前記窓用開口が互いに近接して形成されており、前記吹寄部は、前記一対の窓用開口の間の部分である、請求項１に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項３】
前記吹寄部には横骨が配置されていない、請求項１または２に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項４】
前記外板には、少なくとも２つの出入口用開口がさらに形成されており、
前記窓用開口は、前記出入口開口の間に配置され、
前記横骨は、一方の前記出入口用開口から他方の前記出入口用開口まで連続して延在する、請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項５】
前記縦骨は、前記外板と平行に延びる主壁と、前記主壁の端部から前記第１フランジ部および前記第２フランジ部につながる側壁と、を有し、
前記主壁が延びる方向において、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間には隙間が形成されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項６】
前記縦骨には、前記主壁に対向しながら前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに跨るように延びる補強壁を有する補強部材が固定されている、請求項５に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項７】
前記第１フランジ部、前記第２フランジ部および前記側壁は、前記主壁の両側に設けられている、請求項５または６に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項８】
前記複数の横骨のそれぞれは、前記外板と接合されるフランジ部と、前記外板と空間を隔てて対向する主壁と、前記主壁の端部から前記フランジ部につながる側壁と、を有し、
前記縦骨の主壁には、当該主壁が前記複数の横骨のそれぞれの前記フランジ部と重なる位置に貫通穴が形成されている、請求項５〜７の何れか一項に記載の鉄道車両の側構体。
【請求項９】
前記外板および前記縦骨の下部は、車幅方向内側にオフセットするように曲がっている、請求項１〜８の何れか一項に記載の鉄道車両の側構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外板の内側に横骨および縦骨が配置された鉄道車両の側構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外板に横骨が接合され、その横骨の上に縦骨が架け渡された、いわゆる浮き骨構造の側構体が知られている。例えば、特許文献１には、窓用開口と出入口用開口が車両の長手方向に交互に形成された外板に、高さの異なる二種類の横骨が接合された鉄道車両の側構体が開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１に開示された側構体では、外板に形成された窓用開口の直ぐ上側および直ぐ下側に高さの高い第１横骨が１本ずつ配置されており、これらの第１横骨の間（窓用開口と出入口用開口の間の吹寄部）および第１横骨の上下外側に、高さの低い複数の第２横骨が配列されている。そして、これらの横骨と交差する縦骨は、一対の第１横骨と対応する位置で上側縦骨部、中間縦骨部および下側縦骨部に分割されており、それらの縦骨部同士は継手部材により連結されている。
【０００４】
各縦骨部は断面ハット状をなしており、その両フランジ部が第２横骨に接合されている。一方、縦骨部同士を連結する継手部材は、縦骨部同士の間の隙間を車幅方向内側から覆うように第１横骨に沿って車両の長手方向に延びており、その両端部が第１横骨に接合されている。
【０００５】
また、特許文献２には、横骨を縦骨に優先して配し、縦骨を横骨に当てがって溶接接合した鉄道車両の構体骨構造が開示されている。これにより、特許文献２は、横骨が縦骨に分断されることなく、車両長手方向に連続して設けて、分断しなくてよい分だけ最小の本数とすることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２６７５８号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された側構体では、縦骨が外板から離間しているために、窓用開口等の開口部が近接する狭隘な外板の吹寄部では、外板の面外方向とせん断方向の強度が不足する場合がある。また狭隘な吹寄部に横骨を配置することは、その接合作業が煩雑となるとともに、部品点数が増加するという問題もある。
【０００８】
また、特許文献２は、縦骨を横骨に溶接接合することを基本構造としながら、開口部近傍の横骨の端部において、縦骨の一方のフランジを横骨に接合し、他方のフランジを外板に接合した構造が開示されている。しかしながら、特許文献２は、吹寄部に横骨を配置した構造を前提としている。
【０００９】
そこで、本発明は、縦骨を分断することなく簡素な構造としつつ、吹寄部における外板の強度を向上可能な鉄道車両の側構体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の鉄道車両の側構体は、窓用開口が形成された外板と、前記窓用開口の下方に配列され、前記外板に接合された複数の横骨と、前記窓用開口の側方の吹寄部を通って前記複数の横骨と交差する縦骨と、を備え、前記縦骨は、前記吹寄部で前記外板と接合される第１フランジ部と、前記第１フランジ部との間に段差を形成するように前記第１フランジ部の下方で前記外板から離間し、前記複数の横骨に接合される第２フランジ部と、を有する。
【００１１】
上記の構成によれば、吹寄部において縦骨が外板に接合されているために、吹寄部における外板の強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、縦骨を分断することなく簡素な構造としつつ、吹寄部における外板の強度を向上可能な鉄道車両の側構体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る鉄道車両の側構体を車幅方向内側から見た図
【図２】（ａ）は図１のIIＡ−IIＡ線に沿った側構体の断面図、（ｂ）は窓用開口が並んでいない部分での側構体の断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った側構体の断面図
【図４】（ａ）は図１の要部を示す図、（ｂ）は同要部を側方から見た断面図、（ｃ）は同要部を下方から見た断面図
【図５】図１に示す側構体に用いられる補強部材の斜視図
【図６】変形例の縦骨を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
【００１５】
図１〜図３に、一実施形態に係る鉄道車両の側構体１を示す。この側構体１は、複数の窓用開口２１および出入口用開口２２が形成された外板２を備えている。
【００１６】
本実施形態において、側構体１は窓用開口２１が少なくとも一対互いに近接して形成された構成を有している。ここで、「近接」とは、窓用開口２１同士の間の距離が、縦骨を１本ないし２本程度、配置可能な幅をいう。なお、縦骨は、外板の補強部材として機能する曲げ強度を有するものであれば、適宜、板厚や幅を変更可能である。一例として、縦骨は水平軸周りの断面係数が４０００〜８０００ｍｍ３程度となるように、板厚や幅が規定される。本実施形態では、窓用開口２１が当該窓用開口２１の幅よりも僅かに大きなピッチで並んでおり、端に位置する窓用開口２１は出入口用開口２２とも近接している。このため、窓用開口２１同士の間の第１吹寄部２ａおよび窓用開口２１と出入口用開口２２の間の第２吹寄部２ｂには、横骨が配置されていない。なお、外板２には、図３に示すように窓用開口２１を縁取る枠部材２５が取り付けられている。
【００１７】
窓用開口２１の下方には複数（図例では４本）の下側横骨３Ａが配列され、窓用開口２１の上方には複数（図例では３本）の上側横骨３Ｂが配列されている。なお、図１は、側構体１における窓用開口２１が並ぶ部分のみを示しており、窓用開口２１が並んでいない部分では、図２（ｂ）に示すように、窓用開口２１と対応する領域に、複数（図例では４本）の中間横骨３Ｃが配列されている。これらの横骨３Ａ〜３Ｃは、外板２に接合されている。また、本実施形態において、側構体１は複数の出入口用開口２２を備えており、窓用開口２１は出入口用開口２２の間に配置されている。そして、下側横骨３Ａは、出入口用開口２２間の途中で分断されずに連続して延在している。ここで、「連続して延在」とは、下側横骨３Ａが継ぎ目のない一体物であること、または複数の下側横骨３Ａが同程度の断面係数を有する継手により連結されていることを意味する。
【００１８】
第１吹寄部２ａおよび第２吹寄部２ｂには第１縦骨４Ａが通されており、それ以外の部分には第２縦骨４Ｂ（図２（ｂ）参照）が通されている。すなわち、第１縦骨４Ａは下側横骨３Ａおよび上側横骨３Ｂと交差し、第２縦骨４Ｂは下側横骨３Ａ、中間横骨３Ｃおよび上側横骨３Ｂと交差する。第１縦骨４Ａは、第１吹寄部２ａに２本、第２吹寄部２ｂに１本配置されている。
【００１９】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、外板２は、その腰部が車幅方向内方にオフセットするようなＳ字状のコンタ形状（外郭形状）としている。第１縦骨４Ａおよび第２縦骨４Ｂの下部は、外板２と同様に、車幅方向内側にオフセットするようにＳ字状に曲がっている。すなわち、外板２ならびに第１縦骨４Ａおよび第２縦骨４Ｂは、中央から下端に向かって、いったん車幅方向内側に折れ曲がった後に、下方に折れ曲がっている。
【００２０】
本実施形態では、全ての横骨３Ａ〜３Ｃおよび縦骨４Ａ，４Ｂが断面ハット状をなしている。ただし、横骨３Ａ〜３Ｃおよび縦骨４Ａ，４Ｂの一部または全部は、断面クランク状あるいはＺ字状をなしていてもよい。
【００２１】
第２縦骨４Ｂは、全長に亘って一定の断面形状を有しており、下側横骨３Ａ、中間横骨３Ｃおよび上側横骨３Ｂのみと接合されて外板２に接合されていない。一方、各第１縦骨４Ａは、中間部が下部および上部よりも車幅方向外側に張り出す形状に形成されている。そして、第１縦骨４Ａの下部および上部がそれぞれ下側横骨３Ａおよび上側横骨３Ｂに接合され、中間部が吹寄部２ａ，２ｂにおいて外板２と接合されている。
【００２２】
より詳しくは、各第１縦骨４Ａは、図２（ａ）に示すように、第１吹寄部２ａまたは第２吹寄部２ｂで外板２と接合される一対の第１フランジ部４３と、下側横骨３Ａに接合される一対の第２フランジ部４４と、上側横骨３Ｂに接合される一対の第３フランジ部４５とを有している。なお、第３フランジ部４５は第２フランジ部４４と接合対象が異なるだけで、第３フランジ部４５自体の構成および第３フランジ部４５と第１フランジ部４３との関係は第２フランジ部４４と同様であるため、以下では図４（ａ）〜（ｃ）を参照して第１フランジ部４３と第２フランジ部４４の関係を中心に説明する。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２フランジ部４４は、第１フランジ部４３との間に段差を形成するように、第１フランジ部４３の下方で外板２から離間している。第２フランジ部４４から外板２までの距離は、下側横骨３Ａの高さと等しい。
【００２４】
各下側横骨３Ａは、外板２と接合される一対のフランジ部３３と、外板２と空間を隔てて対向する主壁３１と、主壁３１の上下両端部からフランジ部３３につながる一対の側壁３２とを有している。そして、各下側横骨３Ａの主壁３１に、第１縦骨４Ａの第２フランジ部４４が面接触した状態で接合される。なお、側壁３２の主壁３１に対する角度は直角であってもよいし鈍角であってもよい。
【００２５】
第１縦骨４Ａは、第１〜第３フランジ部４３〜４５の他に、全ての横骨３Ａ，３Ｂを超えて外板２と平行に延びる主壁４１と、主壁４１の左右両端部から第１〜第３フランジ部４１〜４３につながる一対の側壁４２とを有している。なお、主壁４１は、必ずしも全長に亘って外板２と完全に平行である必要はなく、外板２と実質的に平行であればよい。例えば、主壁４１と外板２との間の距離がどこかの場所で僅かに変化していてもよい。
【００２６】
本実施形態では、主壁４１が延びる方向において第１フランジ部４３と第２フランジ部４４の間に隙間６が形成されているとともに、側壁４２には、隙間６から主壁４１に向かって凹む切欠き４９が設けられている。このため、第１縦骨４Ａは、金属板の折り曲げ加工（例えば、ブレーキプレス成形）により製造可能となっている。
【００２７】
また、本実施形態では、第１縦骨４Ａの第１フランジ部４３と外板２との接合、下側横骨３Ａのフランジ部３３と外板２との接合、および第１縦骨４Ａの第２フランジ部４４と下側横骨３Ａの主壁３１との接合は、スポット溶接により行われる。例えば、下側横骨３Ａと外板２とを両側から電極で挟んでスポット溶接した後に、下側横骨３Ａ上に第１縦骨４Ａを乗せ、第１縦骨４Ａのみに片側から電極を当ててスポット溶接（シリーズスポット）することも可能である。しかし、この場合には、シリーズスポット時に下側横骨３Ａに大きな荷重がかかるため、その荷重に耐え得るように下側横骨３Ａの板厚を厚くする必要がある。これに対し、まず、第１縦骨４Ａと下側横骨３Ａとを両側から電極で挟んでスポット溶接して骨組体を作製し、その後に、この骨組体を外板２に乗せて下側横骨３Ａと外板２とを両側から電極で挟んでスポット溶接すれば、下側横骨３Ａの板厚を薄くすることができる。本実施形態では、骨組体を先に作製した場合でも、下側横骨３Ａと外板２とを両側から電極で挟んでスポット溶接できるようにするための構成が採用されている。
【００２８】
具体的に、第１縦骨４Ａの主壁４１には、当該主壁４１が各下側横骨３Ａのフランジ部３３と重なる位置に、スポット溶接用電極が挿通可能な貫通穴４ａが形成されている。また、第１縦骨４Ａの第２フランジ部４４には、第１吹寄部２ａにおいて隣り合う第１縦骨４Ａ同士の間にスポット溶接用電極が挿通可能な開口を形成するための切欠き４６が設けられている。そして、これらの貫通穴４ａおよび切欠き４６を利用して下側横骨３Ａのフランジ部３３と外板２とのスポット溶接が行われる。また、最も上方に位置する下側横骨３Ａの上側のフランジ部３３に対しては、切欠き４６と対応する位置において、第１縦骨４Ａの第１フランジ部４３と第２フランジ部４４の間の隙間６を利用してフランジ部３３と外板２とのスポット溶接が行われる。このような構成により、第１縦骨４Ａの存在によって、下側横骨３Ａと外板２とのスポット溶接のピッチが不当に広がることを防止することができる。なお、本実施形態におけるスポット溶接の位置を図４（ａ）中に×印で示す。
【００２９】
上述した第１フランジ部４３と第２フランジ部４４の間の隙間６および側壁４２に設けられた切欠き４９は、第１縦骨４Ａの断面係数を低下させる。そこで、第１縦骨４Ａの内側には、当該第１縦骨４Ａの断面係数の低下を補う補強部材５が配置されている。
【００３０】
補強部材５は、車幅方向内側に開口する断面コ字状をなしており、切欠き４９から上下両側に延びている。より詳しくは、補強部材５は、第１縦骨４Ａの主壁４１に対向しながら第１フランジ部４３と第２フランジ部４４とに跨るように延びる補強壁５０と、この補強壁５０の左右両端部から第１縦骨４Ａの側壁４２に沿って立ち上がる一対のガイド壁５４とを有している。
【００３１】
第１縦骨４Ａの各側壁４２には、補強部材５のガイド壁５４を露出させる開口４７，４８が切欠き４９の上方および下方に設けられている。補強部材５は、側壁４２における各開口４７，４８を縁取る周縁部の少なくとも一部がガイド壁５４と隅肉溶接されることにより、第１縦骨４Ａに固定されている。
【００３２】
図５に示すように、補強壁５０は、第１フランジ部４３と同一面上に位置する第１平面部５１と、第２フランジ部４４と同一面上に位置する第２平面部５３と、第１平面部５１の下辺と第２平面部５３の上辺とを連結する傾斜部５２とで構成されている。第１平面部５１の下辺は第１フランジ部の下端とほぼ同じ高さにあり、第２平面部５３の上辺は第２フランジ部４４の上端とほぼ同じ高さにある。また、補強壁５０には、第１縦骨４Ａの主壁４１に設けられた貫通穴４ａと対応する位置に、スポット溶接用電極が挿通可能な切欠き５５および長穴５６が設けられている。
【００３３】
上述したように、上側横骨３Ｂに接合される第３フランジ部４５は第２フランジ部４４と同様に構成されているために、図２（ａ）に示すように、補強部材５は、第１フランジ部４３と第２フランジ部４４との境界部分だけでなく、第１フランジ部４３と第３フランジ部４５との境界部分にも配置されている。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の側構体１では、第１吹寄部２ａおよび第２吹寄部２ｂにおいて第１縦骨４Ａが外板２に接合されているために、第１吹寄部２ａおよび第２吹寄部２ｂにおける外板２の強度を向上させることができる。すなわち、浮き骨構造の、横骨および縦骨の双方を連続させるという利点を活かしつつ、吹寄部を強化することができる。
【００３５】
特に、本実施形態のように吹寄部に横骨が配置されていない場合には、第１縦骨４Ａと外板２との接合により、吹寄部における側構体１の剛性を十分に確保することができる。換言すれば、第１縦骨４Ａと外板２との接合により、吹寄部の横骨を不要とすることができる。
【００３６】
ところで、窓用開口２１と出入口用開口２２の間の第２吹寄部２ｂには、戸袋柱や戸当り柱などが配置されることがある。しかし、窓用開口２１間の第１吹寄部２ａでは、そのような柱が配置されることは少ない。従って、第１縦骨４Ａの構成は、特に第１吹寄部２ａに有効である。
【００３７】
また、本実施形態の側構体１では、第１縦骨４Ａが断面ハット状をなしていて、第１〜第３フランジ部４３〜４５および側壁４２が主壁４１の両側に設けられているため、第１吹寄部２ａおよび第２吹寄部２ｂにおいて外板２を高強度で支持することができる。
【００３８】
また、本実施形態の側構体１では、第１縦骨４Ａの主壁４１に貫通穴４ａが設けられているため、第１縦骨４Ａが下側横骨３Ａと重なる位置でも下側横骨３Ａと外板２とをスポット溶接することができる。
【００３９】
また、本実施形態のように、外板２の腰部が車幅方向内側にオフセットしたＳ字状のコンタ構造とするとともに、横骨及び縦骨を連続させた浮き骨構造とすることにより、外板の強度を十分に確保しつつ、より製作が容易な側構体を実現することができる。特に、本実施形態の側構体では、横骨が優先された構造であり、縦骨の存在によって横骨が分断されることがないので、車端圧縮荷重に対して十分な強度を有している。
【００４０】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、窓用開口２１は、必ずしも出入口用開口２２と近接している必要はなく、出入口用開口２２から当該窓用開口２１の幅の半分以上離れていてもよい。この場合、第２吹寄部２ｂには、中間横骨３Ｃ（図２（ｂ）参照）が配置されていてもよい。
【００４２】
また、例えば窓用開口２１が大きな場合は上側横骨３Ｂは省略されてもよいし、上側横骨３Ｂの代わりに軒桁のみが配置されてもよい。すなわち、第１縦骨４Ａは第３フランジ部４５を有さず、第１フランジ部４３が第１縦骨４Ａの上端まで延びていてもよい。
【００４３】
また、下側横骨３Ａ、第１縦骨４Ａおよび外板２間の接合方法は、スポット溶接に限らずレーザー溶接であってもよい。
【００４４】
さらに、第１縦骨４Ａの第１フランジ部４３と第２フランジ部４４との間には必ずしも主壁４１が延びる方向に隙間６が形成されている必要はない。例えば、図６に示すように、第１縦骨４Ａには、第１フランジ部４３と第２フランジ部４４とを連結する連結部４０が設けられていてもよい。連結部４０は、第１フランジ部４３および第２フランジ部４４を折り曲げ加工により形成した後に、それらに溶接すればよい。あるいは、成型可能な材料及び板厚であれば、これらを一体絞りプレス成型で形成されてもよい。これらの構成であれば、補強部材５を省略することができる。ただし、前記実施形態のように第１フランジ部４３と第２フランジ部４４との間に隙間６が形成されていれば、第１縦骨４Ａを折り曲げ加工のみで製造することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    側構体
２    外板
２ａ  第１吹寄部
２ｂ  第２吹寄部
２１  窓用開口
３Ａ〜３Ｃ  横骨
３１  主壁
３２  側壁
３３  フランジ部
４Ａ，４Ｂ  縦骨
４ａ  貫通穴
４１  主壁
４２  側壁
４３  第１フランジ部
４４  第２フランジ部
５    補強部材
５０  補強壁
６    隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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