(57)【要約】【課題】  製作容易で、かつ製造コストを低減させることができる鉄道車両構体を提供する。【解決手段】  鉄道車両構体１に用いられる外板パネル２２は、面板２４と中空部３４を有する断面略三角の複数の型材２４とを有している。そして、この外板パネル２２は、型材２６の第１の頂部３８が面板２４の平面部２４ａに接合された状態で面板２４に沿って複数並設され、隣接する型材２６において互いに対向する第２の頂部４０と第３の頂部４２とが突き合わせによって接合された状態で、面板２４と型材２６の第１の頂部３８との接触部分と、隣接する型材２６における第２の頂部４０と第３の頂部４２との接触部分とを、型材２６の長手方向に沿ってそれぞれ連続溶接して形成されている。本発明によれば、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作することが可能であり、製造コストの低減をも図ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板パネルを有する鉄道車両構体において、
前記外板パネルは、面板と、第１の中空部を有する複数の長尺状型材とを有し、
前記型材の表面の一部分が前記面板の平面部に接合されるように、複数の前記型材が前記面板に沿って並設され、
隣接する前記型材同士は、互いに対向する表面部分同士を突き当てて、隣接する二個の前記型材と前記面板との間で第２の中空部を形成するように接合され、
前記面板と前記型材との接触部分と、隣接する前記型材同士の接触部分とを、前記型材の長手方向に沿って連続溶接してなることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】
前記型材は、略同一の断面三角形状を有していることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。
【請求項３】
前記面板は、前記型材の配列方向に沿って湾曲していることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両構体。
【請求項４】
前記第１又は第２の中空部内に、防振材又は防音材の少なくとも一方が充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の鉄道車両構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両に用いられる構体として、長尺の型材を組み合わせて形成した外板パネルが用いられている。例えば特許文献１には、一対の面板によって波型のリブを挟み込んだ外板パネルが開示されている。このパネルは、面板の内面に設けられた凸部とリブの山部に設けられた凹部とを係合させた状態で、その係合部をレーザ溶接することで、一体的なトラス構造に組み立てられており、強度の担保が図られている。
【特許文献１】特開平１０−２３０８４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な鉄道車両構体は、側構体、屋根構体、妻構体、台枠などから構成されている。しかしながら、例えば側構体では、車両に設けられる窓やドアなどの形状を考慮して、複数の寸法形状を持った外板パネルを用意する必要があり、これに伴って、面板やリブの寸法合わせが必要となる。さらには、面板とリブとを連結する係合部の設計が必要となるため、車両構体の製作が煩雑化するという問題があった。また、係合部の加工は複雑であり、製造コストの増加を招くという問題点もあった。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、製作容易で、かつ製造コストを低減させることができる鉄道車両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】
【０００５】
上記課題の解決のため、本発明に係る鉄道車両構体は、外板パネルを有する鉄道車両構体において、外板パネルは、面板と、第１の中空部を有する複数の長尺状型材とを有し、型材の表面の一部分が面板の平面部に接合されるように、複数の型材が面板に沿って並設され、隣接する型材同士は、互いに対向する表面部分同士を突き当てて、隣接する二個の型材と面板との間で第２の中空部を形成するように接合され、面板と型材の接触部分と、隣接する型材同士の接触部分とを、型材の長手方向に沿って連続溶接してなることを特徴としている。
【０００６】
この鉄道車両構体では、第１の中空部を有する型材が面板に沿って並設され、面板と型材及び隣接する型材同士を連続溶接することにより、隣接する型材と面板との間にも第２の中空部が形成される。そして、中空部を連続させるようにして外板パネルが構成されているので、鉄道車両構体の強度アップを図ることができる。また、面板の長さ寸法の変更と、それに合わせた型材の本数の増減とにより、外板パネルの長さ寸法を容易に変更することができるので、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作することが可能であり、製造コストの低減をも図ることができる。さらに、この鉄道車両構体では、面板と型材及び隣接する型材同士を連続溶接することによって外板パネルを形成しているので、第１の中空部と第２の中空部との間が隔壁によって遮断される。このため、隣接する中空部間の水密性や気密性を保つことができ、車両がトンネルに入った時の急激な圧力変化や風雨に耐えることのできる外板パネルが作り出される。近年では、車両の軽量化の要請からステンレス製又はアルミ製の構体が用いられる場合があるが、上述のように中空部を連続して隣接させる結果として、十分な剛性の確保が可能となる。
【０００７】
また、型材は、略同一の断面三角形状を有していることが好ましい。この構成によれば、略同一の断面三角形状の中空部が連続して隣接する結果として、十分な剛性の確保が可能となる。
【０００８】
また、面板は、型材の配列方向に沿って湾曲していることも好ましい。この構成によれば、湾曲した形状の外板パネルにより鉄道車両構体を構成することができる。例えば、側構体下部の形状を車両の内側に向けて湾曲させるいわゆる「裾絞り」を可能にし、これによって、車室内の容積を保ちつつ車両幅を極力小さくすることができる。
【０００９】
また、第１又は第２の中空部内に、防振材又は防音材の少なくとも一方が充填されていることが好ましい。こうすると、車両運転時において、車室内に伝播する振動及び騒音を軽減できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、鉄道車両構体の製作を容易とし、かつ製造コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る鉄道車両構体の好適な実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明に従って構成された鉄道車両構体１を示す斜視図である。この鉄道車両構体１は、床部を構成する床構体２と、側部を構成する側構体４と、屋根部を構成する屋根構体６と、前部及び後部を構成する妻構体８とを有し、各構体２〜８は相互に接合されている。
【００１３】
側構体４は、４個のドアユニット１０及び５個の窓ユニット１２を備えると共に、ドアユニット１０を境界として５個のブロック４Ａ〜４Eに分割されていて、ブロック４Ａ〜４Ｅとドアユニット１０とを交互に接合して構成されている。各ブロック４Ａ〜４Ｅは、後述する外板パネル２２からなる腰パネル１４と、吹寄パネル１６と、幕パネル１８と、窓ユニット１２とからなると共に、略同等の構成を有する。また、ドアユニット１０の上部にはドア上部パネル２０が設けられている。
【００１４】
腰パネル１４は、窓ユニット１２の下縁部よりも下側に位置し、床構体２と接合されるパネルである。吹寄パネル１６は、ドアユニット１０と窓ユニット１２との間、及び妻構体８と窓ユニット１２との間に位置するパネルである。なお、吹寄パネル１６が、窓ユニットと窓ユニットの間を繋ぐように設けられる場合もある。幕パネル１８は、窓ユニット１２の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体６と接合されるパネルである。ドア上部パネル２０は、ドアユニット１０の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体６と接合されるパネルである。
【００１５】
次に、側構体４についてさらに詳細に説明する。側構体４を構成する各パネル１４，１６，１８，２０には、外板パネル２２が用いられている。図２に示すように、外板パネル２２は、矩形状の平板部２４ａを有する面板２４と、第１の中空部３４を有する断面正三角形状の長尺状の型材（以下「三角形型材」と称す）２６とを組み合わせて形成され、面板２４と、隣接する三角形型材２６，２６との間には断面正三角形状の第２の中空部３６が設けられている。
【００１６】
この三角形型材２６は、鉄系合金あるいはアルミニウム合金で形成され、長手方向に延在する第１の側壁部２８と、第２の側壁部３０と、下壁部３２とからなり、各壁部２８，３０，３２により断面正三角形状の第１の中空部３４が形成されている。また、三角形型材２６は、第１の側壁部２８と第２の側壁部３０との接点部分に位置する第１の頂部３８と、第１の側壁部２８と下壁部３２との接点部分に位置する第２の頂部４０と、第２の側壁部３０と下壁部３２との接点部分に位置する第３の頂部４２とを有している。そして、外板パネル２２において、三角形型材２６の第１の頂部３８は、面板２４の平面部２４ａに接合された状態で面板２４に沿って複数本並設される。また、隣接する三角形型材２６，２６同士において、互いに対向する第２の頂部４０と第３の頂部４２とを突き当てた状態で、面板２４と三角形型材２６の第１の頂部３８との接触部分と、隣接する三角形型材２６，２６における第２の頂部４０と第３の頂部４２との接触部分とが、三角形型材２６の長手方向に沿ってそれぞれ連続溶接されている。また、隣接する第１の中空部３４と第２の中空部３６間は、各側壁部２８，３０が隔壁となっていて、互いに遮断された状態になっている。
【００１７】
このような外板パネル２２を製作する場合、まず、面板２４の平板部２４ａに、第１の三角形型材２６Ａの第１の頂部３８を接触させて配置する。次に、第２の三角形型材２６Ｂの第１の頂部３８と面板２４の平板部２４ａを接触させ、第１の三角形型材２６Ａにおける第２の頂部４０と、第２の三角形型材２６Ｂにおける第３の頂部４２とを接触させるように、面板２４及び各三角形型材２６を配置する。以下、同様の手順を繰り返し、所定長さになるまで三角形型材２６を接触させる。その後、各接触部分を上方及び下方から連続溶接部Ｗ１，Ｗ２により連結して外板パネル２２を完成させる。このようにして形成された外板パネル２２は、断面正三角形状の第１の中空部３４と第２の中空部３６とが交互に連続して隣接する結果として、十分な剛性の確保が可能になる。また、溶接時において中空部３４，３６を積極的に有効活用することができる。例えば、溶接時に中空部３４，３６内に空気や不活性ガス等の冷却媒体を流動させたり、中空部３４，３６内に冷却管を配置させると、溶接品質や溶接効率を高めることができる。
【００１８】
なお、溶接方法としては摩擦撹拌溶接（ＦＳＷ）、レーザ溶接、ハイブリッドレーザ溶接、タンデムＭＩＧ、ろう接などを用いることが好ましい。これらの溶接方法では、型材への入熱量を少なくできるので、熱による歪みを抑えた連続溶接が可能となる。
【００１９】
次に、この外板パネル２２を用いた側構体４のパネル構成について説明する。図３に示すように、腰パネル１４及び幕パネル１８は、中空部３４，３６が横方向（水平方向）に延在するように外板パネル２２を配置し、車両の長手方向においてドアユニット１０，１０間に位置している。ドア上部パネル２０も、中空部３４，３６が横方向に延在するように外板パネル２２を配置している。また、吹寄パネル１６は、中空部３４，３６が縦方向（鉛直方向）に延在するように外板パネル２２を配置し、腰パネル１４と幕パネル１８との間に位置している。このように、側構体４は、中空部３４，３６が縦方向に延在する外板パネル２２と、中空部３４，３６が横方向に延在する外板パネル２２とを組み合わせて構成されているので、十分な剛性が確保される。
【００２０】
以上説明したように、この鉄道車両構体１では、第１の中空部３４を有する三角形型材２６が面板２４の平板部２４ａに沿って並設され、面板２４と三角形型材２６及び隣接する三角形型材２６，２６同士を連続溶接することにより外板パネル２２が形成されている。この外板パネル２２では、隣接する三角形型材２６，２６と面板２４との間に第２の中空部３６が形成された結果として、第１及び第２の中空部３４，３６が交互に連続して出現するので、鉄道車両構体の強度アップを図ることができる。
【００２１】
また、この外板パネル２２は、面板２４の長さ寸法の変更と、それに合わせた三角形型材２６の本数の増減とにより、長さ寸法を容易に変更することができるので、様々な大きさの矩形外板パネルを容易に製作することが可能であり、製造コストの低減をも図ることができる。したがって、側構体４は種々のパネル構成をとることができる。
【００２２】
例えば、図４に示すように、他の側構体４Ａとして、吹寄パネル１６を側構体４の上縁部から下縁部まで延在させ、吹寄パネル１６，１６間に腰パネル１４及び幕パネル１８が位置するように構成してもよい。こうすると、中空部３４，３６が縦方向に延在するように配置される外板パネル２２の面積がより大きくなるので、鉄道車両構体１の上下方向の剛性をより向上させることができる。
【００２３】
また、図５に示すように、さらに他の側構体４Ｂとして窓ユニット１２の装着部分をくり抜くような一枚の外板パネル２２で各ブロック４Ａ〜４Ｅを構成してもよい。この場合、パネルの点数が少なくて済むので、より設計の単純化と製造コストの低減とを図ることができる。
【００２４】
さらに、外板パネル２２は、隣接する第１の中空部３４と第２の中空部３６間が、三角形型材２６の第１の側壁部２８と第２の側壁部３０とによって遮断されている。このため、外板パネル２２は、隣接する第１の中空部３４と第２の中空部３６間の水密性や気密性を保つことができるので、車両がトンネルに入った時の急激な圧力変化や風雨に耐えることが可能となる。
【００２５】
なお、この外板パネル２２の第１の中空部３４又は第２の中空部３６には、防振材又は防音材の少なくとも一方を適宜充填させることができる。これにより、車両運転時において車室内に伝播する振動及び騒音を軽減することができる。
【００２６】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、他の外板パネル４４として、面板４５は、図６に示すように、三角形型材２４の配列方向に沿って湾曲したものを用いても良い。この構成によれば、例えば、側構体４の下部の形状を車両の内側に向けて湾曲させるいわゆる「裾絞り」を可能にし、これによって、車室内の容積を保ちつつ車両幅を極力小さくすることができる。
【００２７】
また、図７に示すように、他の外板パネル４６として、断面六角形状の型材４７を用いてもよい。また、図８に示すように、他の外板パネル４８として、断面円形状の型材４９を用いてもよい。その他の型材として、扁平な断面円形、断面矩形、断面多角形が可能であり、外板パネルとしては、異なる断面形状の型材を組み合わせて構成するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る鉄道車両構体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した鉄道車両構体に適用する外板パネルの例を示す斜視図である。
【図３】側構体のパネル構成を示す側面図である。
【図４】側構体のパネル構成の別の実施形態を示す側面図である。
【図５】側構体のパネル構成のさらに別の実施形態を示す側面図である。
【図６】図１に示した鉄道車両構体に適用する外板パネルの別の例を示す斜視図である。
【図７】別の型材を用いて構成した外板パネルの例を示す側面図である。
【図８】さらに別の型材を用いて構成した外板パネルの例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…鉄道車両構体、２２，４４，４６，４８…外板パネル、２４，４５…面板、２４ａ…平面部、２６…三角形型材（型材）、３４…第１の中空部、３６…第２の中空部、３８…第１の頂部、４０…第２の頂部、４２…第３の頂部、４７，４９…型材。
【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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【図７】
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【図８】
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