(57)【要約】【課題】吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる鉄道車両構体を提供すること。【解決手段】開口部を備える外板と、前記開口部の周縁に補強部材として配置されるシアプレートと、前記外板の内側に配置される骨部材とを有し、前記シアプレート及び前記骨部材が前記外板に接合された鉄道車両構体において、前記シアプレートには、前記骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として、車内面側に突出して車両前後方向に延在する凸部がプレス加工により一体成形され、前記凸部は、車両上下方向に並列して複数本設けられており、前記シアプレートの両端部に、前記骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨が接合されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を備える外板と、前記開口部の周縁に補強部材として配置されるシアプレートと、前記外板の内側に配置される骨部材とを有し、前記シアプレート及び前記骨部材が前記外板に接合された鉄道車両構体において、
前記シアプレートには、前記骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として、車内面側に突出して車両前後方向に延在する凸部がプレス加工により一体成形され、
前記凸部は、車両上下方向に並列して複数本設けられており、
前記シアプレートの両端部に、前記骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨が接合されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両構体において、
前記凸部は、その頂部が前記シアプレートの表面と平行となるように平坦に形成され、断面形状が台形である
ことを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項３】
請求項２に記載する鉄道車両構体において、
複数の凸部のうち頂部が平坦に形成された凸部は、少なくとも最上段及び最下段に設けられている
ことを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの鉄道車両構体において、
前記縦骨は、前記凸部の端部と交差して配置されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載する鉄道車両構体において、
前記縦骨は、両側に張り出して連続するフランジ部を備えるハット形状をなし、
前記フランジ部は、段違いに設けられており、
前記フランジ部の一方が前記凸部の頂部に接合され、他方が前記シアプレートに接合されている
ことを特徴とする鉄道車両構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シアプレートを用いて吹寄部の強度を高めた鉄道車両構体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両構体として、例えば図１３に示すように、側構体が構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わされたものがある。この種の鉄道車両構体は、そうした側構体の上部に屋根構体が、前後には妻構体がそれぞれ接合され、更にその下には台枠が接合して構成されている。図１３に示す側構体１００は、車端窓ブロック１０２と中間窓ブロック１０３の間、中間窓ブロック１０３と中間窓ブロック１０３の間に、それぞれ側入口ブロック１０４が接合されている。車端窓ブロック１０２や中間窓ブロック１０３は、例えば上下に分けられた上部外板と下部外板との接合によって側外板が形成され、その車体内側には強度を保つため骨部材などが接合されている。
【０００３】
ここで、車両の上下曲げ剛性を高めるためには、中間窓ブロックにおける吹寄部の板厚を増すことが効果的である。そのため、中間窓ブロック１０３において、せん断力のかかりやすい吹寄部にて、外板の板厚を増加させる代わりに、図１４に示すように、補強部材としてシアプレート１１０が外板の裏面に張り合わされている。このシアプレート１１０は、窓開口部１２０の左右両側の吹寄部にそれぞれ配置されている。なお、図１４では、窓開口部１２０の片側の吹寄部のみを示している。
【０００４】
そして、このようなシアプレート１１０の上から骨部材が接合されている。具体的には、横骨１１１がレーザ溶接等によって接合され、その両端部に縦骨１１２がレーザ溶接等によって接合されている。このような構造により、中間窓ブロック１０３における吹寄部の剛性が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１２８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シアプレートを使用する従来の鉄道車両構体では、シアプレートを外板に重ねた上に骨部材を配置するため、車両重量が増加するとともに、部材の接合数が増加してしまい、作業工数が増加していた。
また、レーザ溶接を行う場合には、溶接線の数が増え、折れ線が多く生じる（折れることにより部材の重なり部分に隙間が生じる）可能性が高くなるため、作業上及び外観上において問題が生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図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】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、開口部を備える外板と、前記開口部の周縁に補強部材として配置されるシアプレートと、前記外板の内側に配置される骨部材とを有し、前記シアプレート及び前記骨部材が前記外板に接合された鉄道車両構体において、前記シアプレートには、前記骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として、車内面側に突出して車両前後方向に延在する凸部がプレス加工により一体成形され、前記凸部は、車両上下方向に並列して複数本設けられており、前記シアプレートの両端部に、前記骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨が接合されていることを特徴とする。
【０００９】
この鉄道車両構体では、シアプレートに横骨としての凸部が一体形成されているため、シアプレート上に横骨を接合する必要がない。そのため、部品点数を削減するとともに、部材の接合数を削減することができる。ここで、凸部の強度は、従来の横骨と比較すると少し低いが、凸部の本数を増やすことにより、吹寄部の強度を十分に確保することができる。なお、凸部はプレス加工で成形するため、簡単に凸部の本数を増やすことができ、凸部の本数を増やしても、部材の接合数が増加することはない。従って、シアプレート上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【００１０】
そして、上記した鉄道車両構体において、前記凸部は、その頂部が前記シアプレートの表面と平行となるように平坦に形成され、断面形状が台形であることが望ましい。
【００１１】
凸部をこのような形状に成形することにより、凸部自体の強度を高めることができる。また、縦骨を凸部に接合する場合には、接合長さ（接合面積）を大きくすることができるため、車両の強度をより高めることができる。
【００１２】
この場合には、複数の凸部のうち頂部が平坦に形成された凸部は、少なくとも最上段及び最下段に設けられていることが好ましい。
【００１３】
このようにすることにより、せん断力が最もかかりやすい部分（開口部の四隅付近）に配置される凸部の強度を高めることができる。そのため、車両の強度をより一層高めることができる。
【００１４】
上記した鉄道車両構体において、前記縦骨は、前記凸部の端部と交差して配置されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすることにより、縦骨と凸部とが交差する部分の剛性を高めることができる。そのため、面外変形に対する強度を増加させることができ、車両の外観性も向上する。
【００１６】
また、上記した鉄道車両項構体において、前記縦骨は、両側に張り出して連続するフランジ部を備えるハット形状をなし、前記フランジ部は、段違いに設けられており、前記フランジ部の一方が前記凸部の頂部に接合され、他方が前記シアプレートに接合されていることが望ましい。
【００１７】
このようにすることにより、縦骨と凸部とが交差する部分においても両者が確実に接合されるため、縦骨と凸部とが交差する部分の剛性をより高めることができる。そのため、面外変形に対する強度をより増加させることができ、車両の外観性も向上する。また、切り欠きを設けなくても、凸部と交差する縦骨のフランジ部も、凸部つまりシアプレートに確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る鉄道車両構体によれば、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る鉄道車両構体の中間窓ブロックを車内側から示す図である。
【図２】シアプレートを示す図である。
【図３】シアプレートの一部（凸部の断面形状）を示す断面図である。
【図４】吹寄部に配置される縦骨の断面形状を示す図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】変形例に係るシアプレートの凸部の断面形状を示す図である。
【図７】変形例に係る中間窓ブロックを車内側から示す図である。
【図８】切欠きが形成された縦骨をシアプレートに接合した変形例を示す図である。
【図９】切欠きが形成された縦骨の断面形状を示す図（図８のＣ−Ｃ断面図）である図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】凸部の本数を増やした変形例を示す図である。
【図１２】凸部の本数を増やしたシアプレートに、切欠きが形成された縦骨を接合した変形例を示す図である。
【図１３】鉄道車両の側構体を示す図である。
【図１４】中間窓ブロックの吹寄部を車内側から示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の係る鉄道車両構体の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態の鉄道車両構体は、図１３に示す従来例と同様に、側構体が構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わされたものである。特に、シアプレートによって吹寄部の強度を高めている中間窓ブロックに特徴を有するものである。
【００２１】
そこで、中間窓ブロックについて、図１〜図５を参照しながら説明する。図１に示すように、中間窓ブロック３は、例えば上下に分けられた上部外板と下部外板との接合によって窓開口部２０を備える外板１１が形成され、その車体内側には剛性を保つために、シアプレート３１や骨部材１２，１３などが接合されている。なお、図１は、中間窓ブロックを車内側から表した図である。
【００２２】
中間窓ブロック３は、ステンレス製の外板１１に対し、ステンレス製板材から形成された補強部材である横骨１２と縦骨１３、及びシアプレート３１が接合されている。なお、以下の説明において、特定の横骨１２又は縦骨１３を他のものと区別する場合には、ａ，ｂ…の符号を付して示す。横骨１２及び縦骨１３は、そのほとんどが断面コ字状に折り曲げられたハット形状をしたものである。
【００２３】
窓開口部２０の下方に位置する腰部では、横骨１２が外板１１に直接接合され、その横骨１２の上には、窓開口部２０の下に縦骨１３ａと、窓開口部２０の左右の縦辺に沿って２本の縦骨１３ｂと、中間窓ブロック３の両端部にそれぞれ縦骨１３ｃが接合されている。また、窓開口部２０の上方に位置する幕部では、外板１１に対して横骨１２が直接接合され、その上に縦骨１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが重ねられて接合されている。
【００２４】
そして、窓開口部２０の左右（車両前後方向）に位置する吹寄部には、せん断力がかかりやすいため、補強部材としてシアプレート３１が張り合わされて接合されている。このシアプレート３１は、外板１１と同様、ステンレス鋼板であって、窓開口部２０の左右両側に設けられている。シアプレート３１は、吹寄部全体に重なる大ききであって、特に窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４の周りに沿うように突起部３１ａが上下に形成され、その窓隅部Ｒ１〜Ｒ４を補強する形状になっている。
【００２５】
シアプレート３１は、図１及び図２に示すように、車内側に突出して車両前後方向に延在する凸部３２を備えている。なお、図２は、シアプレートの概略構成を示す図である。凸部３２は、プレス加工により一体成形され、車両上下方向に並列して複数本設けられている。本実施形態では、シアプレート３１に、４本の凸部３２が設けられている。この凸部３２は、骨部材のうち車両前後方向に配置される横骨として機能するものである。つまり、シアプレート３１では、横骨として機能する凸部３２が一体形成されているため、従来のように、シアプレート３１上に横骨を接合する必要がない。そのため、シアプレート３１を用いることにより、部品点数を削減するとともに、部材の接合数を削減することができる。
【００２６】
凸部３２は、図３に示すように、断面形状が台形をなしている。つまり、凸部３２の頂部３２ｔに、平坦面が形成されている。なお、図３は、凸部の断面形状を示す図である。本実施形態では、凸部３２の高さＨは、１５ｍｍ程度である。そして、凸部３２は、シアプレート３１の一端部から他端部にかけて形成されており、凸部３２の両端部は、それぞれ縦骨１３ｂ又は１３ｃと交差している（図１参照）。これにより、縦骨１３と凸部３２とが交差する部分の剛性を高めることができるため、面外変形に対する強度を増加させることができ、車両の外観性を向上させることができる。
【００２７】
なお、シアプレート３１に設けるすべての凸部３２を、一度のプレス加工により形成してもよいし、金型をずらす、あるいは金型を変更して、１つ又は複数の凸部３２ごとに、プレス加工を行って形成することもできる。後者のように１つ又は複数の凸部３２ごとにプレス加工を行うことにより、凸部３２の形状や形成間隔を自由に変えることができ、各種車両に対応することができる。本実施形態では、一度のプレス加工により凸部３２を形成している。
【００２８】
ここで、凸部３２自体の強度は、従来の横骨と比較すると少し低いが、凸部３２の本数を増やすことにより、吹寄部の強度を十分に確保することができる。そして、凸部３２はプレス加工で成形するため、簡単に凸部３２の本数を増やすことができ、凸部３２の本数を増やしても、部材の接合数が増加することはない。従って、シアプレート３１上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【００２９】
また、本実施形態において、シアプレート３１には、図２に示すように、窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４を含む枠形状に沿って、端部が折り曲げられたヘリ曲部３１ｂが形成されている。同様に、シアプレート３１の上下端にもへり曲部３１ｂが形成されている。これにより、シアプレート３１自体の強度が高められているため、シアプレート３１が配置されている吹寄部の剛性を一層高めることができる。
【００３０】
さらに、窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４に対して、シアプレート３１では突起部３１ａを形成して補強している。そのため、高い応力が発生する窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４においても、十分に強度を確保することができる。
【００３１】
このように、側構体に面積の大きい窓開口部２０が形成された鉄道車両構体であっても、吹寄部に上記したシアプレート３１を重ねて接合することにより、強度不足によって外板面へのシワが発生し易い吹寄部においても、車体剛性を向上させて面外変形に対する強度を増加させることができる。
【００３２】
そして、吹寄部では、このようなシアプレート３１を外板１１に直接接合し、外板１１に接合されたシアプレート３１の両端部に、骨部材のうち車両上下方向に配置される縦骨１３（１３ｂ、１３ｃ）を接合した構成になっている。なお、シアプレート３１の外板１１への溶接は、凸部３２が形成されていない部分に対して車両前後方向にレーザを走らせて行われる。本実施形態では、１０数箇所に（１０数本の）レーザ溶接が行われてシアプレート３１が外板１１に接合されている。同様に、縦骨１３の接合もレーザ溶接によって行われている。なお、縦骨のレーザ溶接を車両上下方向に行っても、シアプレート３１が間にあるため、外板１１の表面に縦方向の溶接痕は現れない。
【００３３】
縦骨１３ｂは、図１及び図４に示すように、両側に張り出して連続するフランジ部３０１，３０２と立体部３０３を備えるハット形状をなしている。なお、図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。縦骨１３ｃも、基本的な構成は縦骨１３ｂと同じである。そして、フランジ部３０１，３０２は、それぞれ段違いに設けられている。具体的には、フランジ部３０２がフランジ部３０１に対して、凸部３２の高さＨ分だけずれて段違いに設けられている。そして、フランジ部３０２が凸部３２の頂部３２ｔに接合され、フランジ部３０１がシアプレート３１に接合されている。つまり、縦骨１３ｂ，１３ｃでは、フランジ部３０１がシアプレート３１（の表面）に接合され、フランジ部３０２が凸部３２の頂部３２ｔに接合されている。
【００３４】
このような縦骨１３ｂ，１３ｃの構成により、図５に示すように、縦骨１３ｂ，１３ｃと凸部３２とが交差する部分において、凸部３２の頂部３２ｔと縦骨１３ｂ，１３ｃのフランジ部３０２との接合長さを十分に確保することができる。なお、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
これにより、縦骨１３ｂ，１３ｃと凸部３２とが確実に接合されるため、縦骨１３ｂ，１３ｃと凸部３２とが交差する部分の剛性をより高めることができる。そのため、面外変形に対する強度をより増加させることができ、車両の外観性も向上させることができる。また、縦骨１３に切欠きを設けなくても、凸部３２と交差する縦骨１３ｂ，１３ｃのフランジ部３０２を、凸部３２つまりシアプレート３１に確実に接合することができる。
【００３６】
ここで、上記の実施形態では、凸部３２は、断面形状が台形であるが、これに限られない。例えば、図６に示すように、断面形状が半円形のものであってもよいし、断面形状がサインカーブを描くもの（図１０参照）であってもよい。
【００３７】
このような断面形状の凸部１３２が形成されたシアプレート１３１は、凸部１３２以外の構成は、基本的にシアプレート３１と同じである。そして、シアプレート１３１も、図７に示すように、外板１１に直接接合され、外板１１に接合されたシアプレート１３１の両端部に、縦骨１３が接合される。このような構成でも、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【００３８】
このように凸部１３２として、断面形状が半円形やサインカーブを描くものを形成する場合には、図８に示すように、縦骨１３ｅ，１３ｆに切欠き３０８を設けることが好ましい。具体的には、縦骨１３ｅは、図９及び図１０示すように、両側に張り出して連続するフランジ部３０５，３０６と立体部３０７を備えるハット形状をなしている。なお、縦骨１３ｆも、基本的な構成は縦骨１３ｅと同じである。そして、フランジ部３０６と立体部３０７に凸部１３２を跨ぐように切欠き３０８が形成されている。これにより、縦骨１３ｅ，１３ｆと凸部１３２とが交差する部分にて、縦骨１３ｅ，１３ｆが凸部１３２に干渉することなく、切欠き３０８が設けられていない箇所において、フランジ部３０６がシアプレート１３１（の表面）に当てられて接合されている。
【００３９】
また、上記の実施形態では、シアプレート３１に一体形成する凸部３２は４本であるが、これに限られない。例えば、図１１、図１２に示すように、シアプレート２３１に形成する凸部２３２の本数を増やすこともできる。ここで、図１１には、フランジ部に段差が設けられている縦骨を接合した例を示し、図１２には、切欠きが形成された縦骨を接合した例を示している。なお、シアプレート２３１のその他の構成は、基本的にシアプレート３１と同じである。
【００４０】
このようにシアプレート２３１に形成する凸部２３２の本数を増やしても、プレス加工でシアプレート２３１に凸部２３２を形成するため、従来のように横骨の接合数が増加しないので、全体的な部材の接合数が増加することはない。従って、このようなシアプレート２３１であっても、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【００４１】
さらに、上記の実施形態では、凸部３２はほぼ等間隔に形成されているが、必ずしも等間隔で凸部３２を形成する必要はない。例えば、シアプレート３１の上下端部では凸部３２の形成間隔を狭める一方、シアプレート３１の中央部では凸部３２の形成間隔を拡げるようにしてもよい。これにより、せん断力が最もかかりやすい部分（窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４付近）の強度を高めることができる。
【００４２】
また、上記の実施形態では、凸部３２の断面形状がすべて同一であるが、凸部の断面形状が異なっていてもよい。この場合には、シアプレートにおいて最上段及び最下段に配置される凸部は、断面形状が台形のものとすることが好ましい。断面形状が半円形やサインカーブのものよりも台形のものの方が強度は高いため、せん断力が最もかかりやすい部分（窓開口部２０の窓隅部Ｒ１〜Ｒ４）の剛性を高めることができるからである。
【００４３】
以上、詳細に説明したように実施形態に係る鉄道車両構体によれば、シアプレート３１，１３１，２３１に横骨としての凸部３２，１３２，２３２が一体形成されているため、シアプレート３１，１３１，２３１上に配置する横骨を不要にして、吹寄部の強度を確保しつつ構造の簡素化及び車両の軽量化、並びに部材の接合数の削減を図ることができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施形態では、各箇所においてレーザ溶接による接合を示したが、各箇所の接合は必ずしもレーザ溶接に限られるものではなく、例えば、スポット溶接などにより接合することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
３      中間窓ブロック
１１    外板
１２    横骨
１３（１３ａ〜１３ｆ）  縦骨
２０    窓開口部
３１，１３１，２３１  シアプレート
３１ａ  突起部
３１ｂ  へり曲げ部
３２，１３２，２３２  凸部
３２ｔ  頂部
３０１，３０２，３０５，３０６  フランジ部
３０３，３０７  立体部
３０８  切欠き
【図１】
2016060266.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016060266.tif 000013
【図１２】
2016060266.tif 000014
【図１３】
2016060266.tif 000015
【図１４】
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