(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、中空部３４を有する断面略矩形の同一の型材２４を複数有している。そして、この外板パネル２２は、隣接する型材２４の第１の側壁部２６と第２の側壁部２８とが相互に接するように並列配置され、隣接する型材２４同士が長手方向に沿って連続溶接されている。この外板パネル２２は、中空部３４を有する型材２４を連続させているので、鉄道車両構体１の強度アップを図ることができ、面同士を合わせて連続溶接するので、設計を単純化や製造コストの低減をも図ることができる。また、型材２４の数を増減させることで、外板パネル２２の長さ寸法を容易に変更することができ、様々な大きさの矩形外板パネル２２を容易に製作することができる。【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、中空部を有する長尺状の型材を複数有し、隣接する前記型材の一面が相互に接するように並列配置し、隣接する前記型材同士を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、略同一の断面矩形状を有す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】
前記型材は、略同一の断面三角形状を有し、隣接する前記型材は交互に反転させて配置され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４】
前記中空部内に、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、中空部を有する長尺状の型材を複数有し、隣接する型材の一面が相互に接するように並列配置し、隣接する型材同士を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、中空部を連続させるようにした型材によって外板パネルが構成されているので、強度アップを図ることができ、面同士を突き合わせて連続溶接するので、設計の単純化や製造コストの低減をも図ることができる。また、型材の本数を増減させることで、外板パネルの長さ寸法を容易に変更することができ、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できる。さらに、この鉄道車両構体では、中空部を有する型材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、隣接する中空部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】
上記鉄道車両構体では、型材は、略同一の断面矩形状を有することが好ましい。この構成によれば、略同一の断面矩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、上記鉄道車両構体では、型材は、略同一の断面三角形状を有すると共に、隣接する前記型材を交互に反転させて配置されていることが好ましい。この構成によっても、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できる。
【０００９】
また、上記鉄道車両構体では、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】
［第１の実施形態］
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、中空部３４を有する断面正方形状の長尺状の型材（以下「矩形型材」と称す）２４を組み合わせて形成されている。
【００１６】
この矩形型材２４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２６と、第１の側壁部２６に対面する第２の側壁部２８と、第１の側壁部２６と第２の側壁部２８との間で延在する上壁部３０と、上壁部３０に対面する下壁部３２とを有し、この各壁部２６〜３２により断面略矩形状の中空部３４が形成されている。そして、外板パネル２２は、この矩形型材２４が、隣接する第１の矩形型材２４Ａの第１の側壁部２６と、第２の矩形型材２４Ｂの第２の側壁部２８とが相互に接するように並列配置され、隣接する矩形型材２４同士が長手方向に沿って連続溶接されている。また、隣接する中空部３４，３４間は、第１の側壁部２６及び第２の側壁部２８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、第１の矩形型材２４Ａにおける第１の側壁部２６の外面２６ａと、第２の矩形型材２４Ｂにおける第２の側壁部２８の外面２８ａとが相互に接するように配置する。その後、各接触部分を上方及び下方から連続溶接部Ｗ１，Ｗ２により連結する。以下、同様の手順を繰り返しながら、矩形型材２４を連結させて、所定長さの外板パネル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、断面正方形状の中空部３４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になる。また、溶接時において中空部３４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が縦方向に延在する外板パネル２２と、中空部３４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、本実施形態に係る鉄道車両構体１では、中空部３４を有する同一形状の矩形型材２４の側壁部２６，２８を連続溶接することによって外板パネル２２が構成されている。したがって、中空部３４が連続するので、鉄道車両構体１の強度アップを図ることができ、面同士を合わせて連続溶接するので、設計の単純化や製造コストの低減をも図ることができる。
【００２１】
また、この外板パネル２２は、矩形型材２４の本数を増減させることで、長さ寸法を容易に変更することができ、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、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、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、隣接する断面正方形の中空部３４，３４間が、第１の側壁部２６と第２の側壁部２８とによって遮断されている。このため、外板パネル２２は、隣接する中空部３４，３４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の中空部３４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】
［第２の実施形態］
続いて、本発明に係る鉄道車両構体の別の実施形態について説明する。この実施形態では、図６に示すように、側構体４が、中空部５４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）３６，４６を組み合わせて形成された外板パネル２３により形成される。
【００２７】
この三角形型材３６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３８と、第２の側壁部４０と、下壁部４２とを有し、各壁部３８，４０，４２により断面正三角形状の中空部５４が形成されている。また、三角形型材３６に隣接する三角形型材４６は、三角形型材３６と実質的に同一の型材であり、同様の構成の第１の側壁部４８と、第２の側壁部５０と、上壁部５２とにより断面正三角形状の中空部５４が形成されている。そして、外板パネル２３は、三角形型材３６と三角形型材４６とが交互に反転させて並列配置され、隣接する三角形型材３６，４６の第１の側壁部３８，４８同士及び第２の側壁部４０、５０同士が相互に接した状態で、隣接する三角形型材３６と三角型材４６との接合部分を長手方向に沿って連続溶接されて形成されている。また、隣接する中空部５４，５４間は、各側壁部３８，４８、４０，５０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。
【００２８】
このような外板パネル２３を製作する場合、まず、第１の三角形型材３６Ａと、下壁部４２を下側にして配置した第１の三角形型材３６Ａに対して上下を１８０度反転させた第２の三角形型材４６Ａを並べるように配置する。そして、第１の三角形型材３６Ａにおける第１の側壁部３８の外面３８ａと、第２の三角形型材４６Ａにおける第１の側壁部４８の外面４８ａとを接合させる。その後、各接触部分を上方及び下方から連続溶接部Ｗ１、Ｗ２により連結する。更に、第２の三角形型材４６Ａに対して上下を１８０度反転させた第３の三角形型材３６Ｂと、第２の三角形型材４６Ａとを並べるように配置する。そして、第２の三角形型材４６Ａにおける第２の側壁部５０の外面５０ａと、第３の三角形型材３６Ｂにおける第２の側壁部４０の外面４０ａとを接合させる。その後、各接触部分を上方及び下方から連続溶接部Ｗ３、Ｗ４により連結する。以下、同様の手順を繰り返しながら、三角形型材３６，４６を連結させて、所定長さの外板パネル２３を完成させる。このようにして形成された外板パネル２３は、断面正三角形状の中空部５４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になる。また、溶接時において中空部５４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５４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５４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。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態における鉄道車両構体１では、中空部５４を有する三角形型材３６，４６によって外板パネル２３が構成されている。したがって、鉄道車両構体１の強度アップを図ることができると共に、設計の単純化や製造コストの低減をも図ることができる。
【００３０】
また、この外板パネル２３は、三角形型材３６，４６の本数を増減させることで、長さ寸法を容易に変更することができ、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できる。なお、この外板パネル２３は、第１の実施形態と同様に、図３〜図５に示す側構体４のパネル構成に適用することができる。
【００３１】
さらに、外板パネル２３は、中空部５４を有する三角形型材３６，４６同士を連続溶接することにより、隣接する断面正三角形状の中空部５４，５４間が、各側壁部３８，４８、４０，５０によって遮断されている。このため、外板パネル２３は、隣接する中空部５４，５４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。
【００３２】
なお、この外板パネル２３の中空部５４にも、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。
【００３３】
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、外板パネル２２において、矩形型材２４の断面形状を正方形としているが、この形状に限られず、長方形状や斜方形状としてもよい。外板パネル２３においても同様に、三角形型材３６，４６の断面形状を、二等辺三角形状や直角三角形状としてもよい。このような態様でも、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る鉄道車両構体の第１の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】本発明に係る鉄道車両構体の第２の実施形態に適用する外板パネルを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…鉄道車両構体、２２，２３…外板パネル、２４…矩形型材（型材）、３６，４６…三角形型材（型材）、２６，３８…第１の側壁部の外面（一面）、２８，４０…第２の側壁部の外面（一面）、３４、５４…中空部。
【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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