(57)【要約】【課題】意匠性や清掃性を損なうことなく、外板の面外剛性を確保する。【解決手段】外板構造１は、鉄道車両の側構体の外板構造であって、車内側に突出する凸部１１と凸部１１の裏面側に形成される凹部１２とを有するビード部１０を外板３に成形し、ビード部１０の凹部１２に車外側から充填物２０を充填し、凹部１２に充填された充填物２０及び外板３の表面を塗装して塗料面４０により覆う。また、ビード部１０の凹部１２に充填される充填物２０の内部には、嵩上材３０が含まれている。充填物２０は、外板３に塗装を施すための下地材と同一材料である場合を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の側構体の外板構造であって、
車内側に突出する凸部と前記凸部の裏面側に形成される凹部とを有するビード部を外板に成形し、
前記ビード部の凹部に車外側から充填物を充填し、前記凹部に充填された前記充填物を覆うように被覆部を設けることを特徴とする、外板構造。
【請求項２】
前記ビード部は、前記外板の内側に配置される側構体の骨部材と干渉しない位置に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の外板構造。
【請求項３】
前記ビード部の凹部に充填される充填物の内部に嵩上材が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の外板構造。
【請求項４】
前記ビード部の端部は、前記外板の端部から所定の間隔を隔てた位置において、絞り加工により成形され、且つ、前記ビード部の端部を除く部分は、張出加工により成形されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の外板構造。
【請求項５】
前記ビード部は、前記外板の端部まで形成されており、そのビード部は、板曲げ加工により成形されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の外板構造。
【請求項６】
前記ビード部は、前記外板に加わる応力分布に応じて形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の外板構造。
【請求項７】
前記被覆部は、前記外板の表面に塗装される塗料であって、
前記充填物は、前記外板に塗装を施すための下地材と同一材料であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の外板構造。
【請求項８】
前記被覆部は、前記外板の表面に貼付されるシートフィルムであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の外板構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の側構体の外板構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両構体の側構体には、鉄道車両の自重や乗客の荷重あるいは車両長手方向の荷重及びねじり荷重等が加わるため、側構体を構成する外板には所定の大きさの面外剛性が要求される。外板の板厚を大きくすれば外板の面外剛性を確保することができるが、一方で鉄道車両の軽量化の要求があるため外板の厚みをむやみに大きくすることはできない。
【０００３】
そこで、ステンレス鋼製側構体では、外板に紐出しビードと呼ばれるビード状プレス加工を施工して、外板に車外側に突出するビード部を設けることにより、外板の面外剛性を確保している。それ以前には、コルゲート板を外板に接合したりして、外板の面外剛性を付加している。この他にも、外板の裏面（車内側の面）に別部材の補強部材を溶接などの方法で取り付けて、外板の面外剛性を確保する手法も利用されている（例えば、特許文献１又は２参照）。図９は、外板の車内側に補強部材が取り付けられた外板構造を示した側面図である。従来の外板構造５０１は、図９に示すように、外板５０３の車内側に補強部材５１０が溶接５２０により取り付けられている。この補強部材５１０は、断面コの字形状の補強部５１１と、当該補強部５１１の両端から外板５０３に沿って屈曲形成された取付部５１２とを有している。
【０００４】
しかしながら、最近のステンレス鋼製側構体では、清掃性を確保する点や美観を保つ点で、コルゲート板やビード部のように外板の表面から車外側に突出する突出部分を設けるのが嫌われている。そのため、外板が平板であるか曲率を持った１次曲面であるかを問わず、車外側に突出部分の存在しない平坦な外板を用いるケースが大半となっている。そのため、図９に示したように、多くのステンレス鋼製側構体では、外板の車内側に外板とは別体の補強部材を取り付けるのが一般的となっている。
【０００５】
一方、普通鋼製側構体では、外板において塗装仕上げをする関係上、コルゲート板やビード部のように外板の表面から車外側に突出する突出部分を設けるのは下地研磨仕上げ施工性の観点からは好ましくない。このため、多くの普通鋼製側構体でも、上記したステンレス鋼製側構体と同様に、外板の車内側に補強部材を取り付けている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７９９３６号公報
【特許文献２】特開平５−２６２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の外板構造や図９に示した外板構造では、補強部材を取り付ける分だけ部品点数が増加し、且つ、鉄道車両構体の側構体の重量が増大するという欠点があった。
【０００８】
そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、意匠性や清掃性を損なうことなく、外板の面外剛性を確保することが可能な外板構造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】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の外板構造は、鉄道車両の側構体の外板構造であって、車内側に突出する凸部と凸部の裏面側に形成される凹部とを有するビード部を外板に成形し、ビード部の凹部に車外側から充填物を充填し、凹部に充填された充填物を覆うように被覆部を設ける。
【００１０】
この発明に係る外板構造では、上記のように、外板にビード部を設けることにより、ビード部の突出分だけ外板の断面２次モーメントを大きくすることができる。これにより、外板の面外剛性を確保することができる。また、外板に清掃性を損なうビード部を設けることで、外板の車外側に凹部が形成されたとしても、そのビード部の凹部には充填物が充填され、且つ、その充填物を覆うように被覆部が設けられるので、車外側の外板の意匠性や清掃性が損なわれるのを防止することができる。
【００１１】
上記外板構造において、好ましくは、ビード部は、外板の内側に配置される側構体の骨部材と干渉しない位置に形成される。このように構成すれば、車内側に突出するビード部を有する外板と、骨部材とを容易に組み付けることができる。
【００１２】
上記外板構造において、好ましくは、ビード部の凹部に充填される充填物の内部に嵩上材が設けられる。このように構成すれば、嵩上材の分だけビード部の凹部に充填される充填物の使用量を削減することができる。また、嵩上材として軽量で安価な材料を使用すれば、充填物だけを使用する場合に比べて、外板構造の重量を低減できると共に外板構造に費やされるコストを低減することができる。
【００１３】
上記外板構造において、好ましくは、ビード部の端部は、外板の端部から所定の間隔を隔てた位置において、絞り加工により成形され、且つ、ビード部の端部を除く部分は、張出加工により成形される。このように構成すれば、張出加工により成形される部分の板厚は、他の部分の板厚よりも小さくなるが、面外剛性を示す指標となる断面２次モーメントは、ビード部の突出により確保されるので、外板は脆弱にならない。
【００１４】
上記外板構造において、好ましくは、ビード部は、外板の端部まで形成されており、そのビード部は、板曲げ加工により成形される。このように構成すれば、上記した張出加工によりビード部を成形する場合に比べて、ビード部の板厚が小さくなるのを防止することができる。
【００１５】
上記外板構造において、好ましくは、ビード部は、外板に加わる応力分布に応じて形成される。このように構成すれば、応力が加わり易い箇所にのみビード部を設けて、必要な面外剛性を得ることができる。
【００１６】
上記外板構造において、好ましくは、被覆部は、外板の表面に塗装される塗料であって、充填物は、外板に塗装を施すための下地材と同一材料である。このように構成すれば、下地材を充填物としてそのまま使用することができる。このため、充填物の充填作業が追加作業とならない。
【００１７】
上記外板構造において、好ましくは、被覆部は、外板の表面に貼付されるシートフィルムであってもよい。このように構成すれば、外板に塗装を施さない場合でも、このシートフィルムによって、車外側の外板の意匠性や清掃性が損なわれるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明に係る外板構造の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る外板構造が適用される側構体を示した正面図である。図２は、図１に示した側構体の内部構造を示した正面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る外板構造を示した断面図である。図４は、図３に示した外板構造のビード部の斜視図である。以下、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る外板構造１の構成について説明する。
【００２０】
鉄道車両構体は、側構体と、妻構体と、屋根構体又は台枠とが互いに接合されて構成されており、本発明の一実施形態に係る外板構造１は、鉄道車両構体の側構体２（図１参照）に適用される。この側構体２は、図１及び図２に示すように、外板構造１が設けられる外板３と、外板３の内側に縦横に配した骨部材４とを備えている。
【００２１】
外板構造１は、図３に示すように、プレス加工によって外板３に成形されるビード部１０と、ビード部１０の凹部１２に充填される充填物２０とを備えている。また、本実施形態の外板構造１が適用される側構体２は、普通鋼製側構体であって、意匠面となる外板３の車外側の表面には、塗装による塗料面４０が設けられる。
【００２２】
外板３には、車内側に突出する凸部１１とその凸部１１の裏面側に形成される凹部１２とを有する直線状のビード部１０が成形されている。このビード部１０の断面は、主に曲面で構成されている。そして、ビード部１０の凹部１２の深さは、外板３に付与すべき面外剛性の大きさに応じて所定の断面２次モーメントの値を得るように変化させることができる。
【００２３】
このビード部１０の端部１０ａは、図４に示すように、外板３の端部から所定の間隔を隔てた位置に形成されている。これにより、車内側に突出したビード部１０が、外板３の内側に配置される骨部材４（図２参照）と干渉するのを防止している。端部１０ａは、絞り加工により成形され、且つ、ビード部１０の端部１０ａを除く補強部１０ｂは、張出加工により成形されている。この場合、補強部１０ｂは、張出加工が施されていない部分より板厚が小さくなるが、凹部１２の深さの分だけ他の部分より断面２次モーメントが大きいので、補強部１０ｂの板厚が小さくなったとしても、剛性を確保することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、ビード部１０の凹部１２には、車外側から充填物２０が充填されている。この充填物２０は、外板３の材料と食いつき易く、外板３の変位に対して割れたり剥離したりすることがないような追随性の優れた材料が好ましい。本実施形態では、上記したように、意匠面となる外板３の車外側の表面に塗装が施されるので、外板３に塗装を施すための下地材（樹脂パテなど）と同一材料を充填物２０として利用してもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、ビード部１０の凹部１２に充填される充填物２０の内部には、発泡材などの軽量で安価な材料の嵩上材３０が含まれている。本実施形態では、ビード部１０を設けることにより外板３の断面２次モーメントを大きくすることにあるので、凹部１２に充填される充填物２０や嵩上材３０の剛性や強度が本実施形態の効果に及ぼす影響の度合いは極めて小さい。
【００２６】
図５は、図３に示した外板構造の製造方法を示した図である。次に、図５を参照して、本実施形態の外板構造１の製造方法について説明する。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、外板３を準備する。そして、図５（ｂ）に示すように、プレス加工を施して、車内側に突出する凸部１１とその凸部１１の裏面側に形成される凹部１２とを有するビード部１０を形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、ビード部１０の凹部１２に、車外側から嵩上材３０を含む充填物２０を充填する。なお、この充填物２０は、後述する塗装を施すための下地材と同一材料である。また、この充填物２０は、前述した下地材と異なる材料でもよい。充填物２０と共に凹部１２に充填される嵩上材３０が発泡材などのやわらかい材料である場合には、後述する盛り上がった充填物２０を除去する工程において嵩上材３０が表面に露出しないように、当該嵩上材３０を凹部１２の底部付近に配置するのが好ましい。この後、図５（ｄ）に示すように、外板３の表面から盛り上がった充填物２０を除去して、外板３の表面と充填物２０の表面とを平滑にする。そして、図５（ｅ）に示すように、平滑になった外板３の表面と充填物２０の表面とに塗装を施す。このようにして、本実施形態に係る外板構造１が製造される。
【００２８】
本実施形態では、上記したように、外板３にビード部１０を設けることにより、ビード部１０の突出分だけ外板３の断面２次モーメントを大きくすることができる。これにより、外板３の面外剛性を確保することができる。また、外板３に清掃性を損なうビード部１０を設けることで、外板３の車外側に凹部１２が形成されたとしても、そのビード部１０の凹部１２には充填物２０が充填され、且つ、その充填物２０を覆うように塗料面４０が設けられるので、車外側の外板３の意匠性や清掃性が損なわれるのを防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、ビード部１０を、外板３の内側に配置される側構体２の骨部材４と干渉しない位置に形成することによって、車内側に突出するビード部１０を有する外板３と骨部材４とを容易に組み付けることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、ビード部１０の凹部１２に充填される充填物２０の内部に嵩上材３０を設けることによって、嵩上材３０の分だけビード部１０の凹部１２に充填される充填物２０の使用量を削減することができる。また、嵩上材３０は、軽量で安価な材料であるので、充填物２０だけを使用する場合に比べて、外板構造１の重量を低減できると共に外板構造１に費やされるコストを低減することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ビード部１０の端部１０ａを、外板３の端部から所定の間隔を隔てた位置において、絞り加工により成形し、且つ、ビード部１０の補強部１０ｂを、張出加工により成形することによって、張出加工により成形される補強部１０ｂの板厚が、他の部分の板厚よりも小さくなる。しかし、面外剛性を示す指標となる断面２次モーメントは、ビード部１０の突出により確保されるので、外板３は脆弱にならない。
【００３２】
また、本実施形態では、充填物２０を外板３に塗装を施すための下地材と同一材料にすることによって、下地材を充填物２０としてそのまま使用することができる。このため、充填物２０の充填作業が追加作業とならない。
【００３３】
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、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、ビード部を直線状に形成する例について説明したが、本発明はこれに限らず、外板に作用する応力分布に応じて円弧状や円周状など任意の曲線状又は直線状に形成することも可能である。これにより、応力が加わり易い箇所にのみビード部を設けて、必要な面外剛性を得ることができる。一例として、外板の主応力分布が放射状になっている場合には、ビード部をそれら主応力の放射状の線と直交する包絡線状に設けることが有効である。この場合、外板の座屈抑制に効果的である。
【００３５】
また、上記実施形態では、普通鋼製側構体に適用される外板構造において、外板に塗装を施すための下地材（樹脂パテなど）と同一材料の充填物を用いる例について説明したが、本発明の外板構造をステンレス鋼製側構体に適用する場合には、外板に塗装を施すことが稀であるので、図６に示す変形例のように、充填物２０の表面にシートフィルム１４０を貼付することも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態では、ビード部の端部が外板の端部から所定の間隔を隔てた位置に形成される例（図４参照）について説明したが、本発明はこれに限らず、図７に示す変形例のように、ビード部１１０を外板１０３の端部まで形成してもよい。この場合、ビード部１１０は、板曲げ加工により成形されることになるので、ビード部１１０の板厚が他の部分に比べて小さくなるのを防止することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、ビード部の断面が主として曲面で構成される例について説明したが、本発明はこれに限らず、車内側に突出する凸部とその凸部の裏面側に形成される凹部とを有していれば、ビード部の断面形状は限定されない。一例として、図８（ａ）に示すビード部２１０のように、突出部分の先端がやや尖っていても良いし、図８（ｂ）に示すビード部３１０のように、曲面と平面とを組み合わせて構成してもよい。特に、外板の材料特性と関係するプレス加工性に応じてビード部の断面形状を変化させるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る外板構造が適用される側構体を示した側面図である。
【図２】図１に示した側構体の内部構造を示した側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る外板構造を示した断面図である。
【図４】図３に示した外板構造のビード部の斜視図である。
【図５】図３に示した外板構造の製造方法を示した図である。
【図６】図３に示した外板構造の変形例を示した断面図である。
【図７】図４に示したビード部の変形例を示した斜視図である。
【図８】図３に示した外板構造のビード部の変形例を示した断面図である。
【図９】外板の車内側に補強部材が取り付けられた従来の外板構造を示した側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  外板構造
２  側構体
３、１０３  外板
４  骨部材
１０、１１０、２１０、３１０  ビード部
１０ａ  端部
１０ｂ  補強部
１１  凸部
１２  凹部
２０  充填物
３０  嵩上材
４０  塗料面
１４０  シートフィルム
【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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【図９】
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