(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形材をその押出し方向を車体の長手方向に向けて配置して車体を構成した車体において、
前記中空形材は上下の面板を傾斜した接続板で接続しており、
前記中空形材の前記上下の面板のそれぞれに、前記面板が座屈をして前記車体に加わる衝撃を緩和するために、前記長手方向に沿って所定間隔で孔を設けており、
前記孔は、前記面板及び前記接続板で構成したトラスの１つの辺の前記面板に配置されており、前記上下の面板の前記孔は千鳥状に配置されており、前記トラスの頂点の前記孔は、前記頂点および付近の前記面板および前記接続板を切削で除去して設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項２】
中空形材をその押出し方向を車体の長手方向に向けて配置して車体を構成しており、
前記車体の台枠は枕梁と前記台枠の前記長手方向の端部との間に長手方向に沿って中梁を配置しており、該中梁は前記台枠の幅方向に沿って２本あり、
前記両中梁は、前記枕梁と前記台枠の長手方向の端部との間に位置において連結部材で連結された、
鉄道車両の車体において、
前記中空形材は上下の面板を傾斜した接続板で接続しており、
前記中空形材の前記上下の面板のそれぞれに、前記面板が座屈をして前記車体に加わる衝撃を緩和するために、前記長手方向に沿って所定間隔で孔を設けており、
前記孔は、前記２つの中梁の間であって前記連結部材と前記枕梁との間の第１の領域、および、前記中梁、前記枕梁、及び前記連結部材と前記枕梁の前記幅方向の端部とを結ぶ線で囲まれる３角形状の第２の領域に設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項３】
請求項１において、
前記中空形材は、２つの前記面板と、該２つの面板を接続する接続板とからなり、
前記孔は、前記面板と前記接続板との交点を除いた前記面板に設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項４】
請求項１において、
前記孔は前記車体の車内側の前記面板のみに設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項５】
請求項１において、
前記中空形材は、２枚の前記面板と、該２つの面板を接続する該面板に対して傾斜した複数の前記接続板とから、複数のトラスを構成しており、
前記孔は前記トラスの頂点の近傍の前記面板および該頂点の近傍の２つの前記傾斜した接続板を除いて、前記面板に設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項６】
請求項５において、
前記孔は車内側に設けていること、
特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項７】
請求項１において、
前記中空形材は、２枚の前記面板と、該２つの面板を接続する該面板に対して傾斜した複数の前記接続板とから複数のトラスを構成しており、
前記孔は、第１の孔と第２の孔とからなり、
前記第１の孔は前記トラスの車内側の頂点の近傍の前記面板および該頂点近傍の２つの前記傾斜した接続板を除いて、前記車内側の面板に設けており、
前記第２の孔は前記車外側の面板であって、前記トラスの辺である前記面板にあり、前記第１の孔よりも車外側の前記面板の近傍の２つの前記接続板を除いて設けられていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【請求項８】
請求項１において、
前記中空形材は、２枚の前記面板と、該２つの面板を接続する該面板に対して傾斜した複数の前記接続板とから、複数のトラスを構成しており、
前記孔は車内側の前記面板および車外側の前記接続板を除いて、車外側の前記面板に設けていること、
を特徴とする鉄道車両の車体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の車体に係り、軽合金製中空形材によって構成される車体に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両において、衝突の際、乗客に加わる衝撃力を緩和することが求められている。特開平１１−３０１４７６号公報，特開平６−２１１１３３号公報のように、複数の車体を直列に連結してなる編成車両において、先頭の車体の先頭部の台枠に壊れ易い構造などの衝撃吸収機構を設け、衝撃吸収し、乗客への衝撃を緩和するようにしている。
【０００３】
実公昭５７−５６９２９号公報のように、車体の台枠の端部には隣接する車体に連結する連結器がある。このため、台枠の端部の下面には強度部材が設けられ、強固に構成されている。
【０００４】
特開平２−２４６８６３号公報のように、車体は軽合金性の中空形材で構成している。中空形材はその押し出し方向を車体の長手方向に向けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
中空形材で構成した車体において、衝撃緩和機能を持たせる構造とするためには、次のような課題がある。
【０００６】
（１）衝撃緩和機構を設置する車体の端部の長さが短く、車体の内部および床下の空間部が狭く制限された構造においては、衝撃緩和機構を設置することができない。
【０００７】
（２）中空形材は、従来の薄板構造の部材に比較して高さが大きく、その面内剛性および面外曲げ剛性が高いため、強度上は有利な構造であるが、衝撃力を緩和する緩衝特性の面では不利な構造である。
【０００８】
（３）車体の端部は強固であり、この部分に衝撃緩和機構を組み込むのは困難である。
【０００９】
また、編成車両の先頭部に衝撃吸収機構を組み込むのみでなく、各車体にも衝撃吸収機構を組み込むことが望ましい。これを組み込む位置は車体の端部である。
【００１０】
本発明の目的は、基本的に中空形材で構成した車体において、衝撃緩和機構を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、中空形材で構成された鉄道車両の車体において、車体の端部の中空形材に緩衝孔を設けることにより達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、中空形材４０を示していない。しかし、複数の中空形材４０があることを想定して、該中空形材４０の下方の部材３５，３６，３７を点線で示している。図２，図９，図１２は、中空形材４０の特定位置への緩衝孔の配置を示すために、中空形材４０の縦断面図と中空形材４０の平面図とを合成して示している。
【００１３】
本発明の一実施例を図１ないし図８によって説明する。車体は、側面を構成する側構体１０，屋根構体２０，床を構成する台枠３０等から構成している。側構体１０，屋根構体２０，台枠３０はそれぞれ複数の中空形材を接合して構成している。中空形材は軽合金製の押し出し型材で、その押し出し方向（すなわち、長手方向）を車体の長手方向に向けている。Ｗは窓である。
【００１４】
台枠３０は、複数の中空形材４０と、その両側の大きな側梁３１とからなる。さらに、車体の端部の下面には連結器を接続するための強度部材が設置されている。この強度部材は、車体の幅方向に向けた枕梁３５と、枕梁３５から車体の端部に設置した２つの中梁３６，３６と、中梁３６の端部に設置した端梁３９とからなる。２つの中梁３６，３６は部材３７で連結されている。中梁３６は車体の幅方向において中央付近にある、２つの中梁３６，３６の間に連結器が配置される。連結器は部材３７に連結されるので、この部分の中梁３６，３６の高さは大きくなっている。これら部材の相互間は溶接で接合されている。また、中空形材４０に溶接されている。
【００１５】
車体の端部の台枠３０の中空形材４０の上下の面板４１，４２には多数の孔
５１，５２を開けている。中空形材４０は２枚の面板４１，４２と、この面板
４１，４２を接続する斜材４３とからなる。斜材４３，４３はトラスを構成するように配置されている。中空形材４０と中空形材４０を接合する部分は２つの面板４１，４２を接合する板が傾斜していなくて、面板４１，４２に直交している場合がある。面板４１，４２には孔５１，５２があるので、衝撃が加わった際、孔５１，５２の周囲の面板４１，４２等が座屈し、衝撃を吸収し、緩和する。
【００１６】
孔５１の位置を説明する。孔５１は上面の面板４１にある。上面の面板４１においては、トラスの１つの辺である面板４１に、押し出し方向に沿って所定間隔で長方形の孔５１ｂを開けている。孔５１ｂは押し出し方向の方が短い。隣接するトラスの辺である面板４１にも孔５１ｃを開けている。孔５１ｃは押し出し方向に沿って所定間隔で配置している。孔５１ｃの形状は孔５１ｂと同一である。孔５１ｃは隣接する孔５１ｂと孔５１ｂとの間にある。すなわち、孔５１（孔５１ｂ，５１ｃを総称して言う。）を千鳥状に配置している。
【００１７】
下面の板４２にも孔５１と同様に孔５２を開けている。孔５２は孔５１ｂと孔５１ｃの間にある。なお、孔５１，５２の形状は楕円形でもよい。
【００１８】
例えば、トラスのピッチ（中空形材の幅方向のトラスのピッチ）は１３０mm、孔５１，５２の大きさは８０mm×３０mm、孔５１ｂ（５１ｃ）のピッチは３００mm程度である。
【００１９】
下面の面板４２は車体の下面に面しているので、水や雪にさらされる。このため、面板４２には孔５２を覆う板５９を下方から固定している。板５９は孔５２の部分を下方に突出させている。
【００２０】
また、側構体１０，屋根構体２０を構成する中空形材の端部に孔５１を設けている。孔５１は水や雪を考慮して、車体の内面側のみに設ける。孔５１の大きさ，個数等は、側構体１０，屋根構体２０の強度，衝撃力等を考慮して定める。
【００２１】
孔５１，５２を設ける位置は、先頭車両の先頭部，中間車両の前後端部である。個々は運転席や便所の位置となることが多い。
【００２２】
かかる構成によれば、車体の端部に衝撃が加わると、孔５１，５２の部分で中空形材は座屈を生じ、衝撃を緩和する。台枠３０は強固に設けられているので、上下の面板４１，４２に孔を開け、座屈を生じ易くしている。
【００２３】
衝撃荷重をより多く分担するのは、枕梁３５，部材３７、および２つの中梁３６，３６で囲まれた第１の領域と、連結器を連結する部材３７付近３０Ｘと枕梁３５の端部付近（側梁３１側）３０Ｙを接続する線よりも枕梁３５側の３角形状の第２の領域である。この３角形状の領域は中梁３６の側面にあるので、２つある。第１の領域と第２の領域に孔５１，５２を重点的に設ける。例えば、図１のように、前記領域の孔５１、および後述する孔５２の長手方向および幅方向のピッチを小さくしたり、孔５１，５２の大きさを小さくする。領域外にも孔５１，５２を設けてもよい。
【００２４】
図９から図１１の他の実施例を説明する。この実施例は緩衝能力をより大きくするためのものである。孔５１ｄ，５２ｄはトラスの頂点に設ける。トラスの頂点および付近の面板４１，４２および斜材４３，４３を切削で除去して設けている。孔５１ｄ，５２ｄの深さ（面板４１の外面から孔の位置の斜材の上端までの距離）は例えば８mm程度である。
【００２５】
孔５１ｄ，孔５２ｄのそれぞれは中空形材の長手方向に沿って所定間隔で設けている。孔５１ｄ同士は並列である。孔５２ｄ同士は並列である。孔５１ｄと孔５２ｄの関係は千鳥状に配置している。
【００２６】
これによれば、トラスの頂点の斜材４３が無いので、より座屈をしやすくなり、より衝撃力を緩和できる。
【００２７】
図１２から図１４の実施例を説明する。下面の面板４２には孔が無い。図１から図１１までの実施例では上下の面板４１，４２に孔５１，５２を設けているので、車外側の孔５２を覆おう板５９を必要としている。図１２の実施例は板５９を除くことを目的としている。上面（車内側）の面板４１に下面の面板４２の孔に相当する孔５１ｅ（第１の孔）を設けている。孔５１ｅは孔５１ｄ（第１の孔）があるトラスに隣接するトラスの辺の面板４１に設けている。孔５１ｅは孔５１ｄがあるトラスに隣接するトラスの頂点を中心にして設けている。孔５１ｅの下方（車外の面板４２側）にある斜材４３，４３を除いている。斜材４３を除く大きさは孔５１ｄに相当する。面板４２には孔を開けていない。
【００２８】
図９の実施例において、孔５１ｄと孔５２ｄの関係は、中空形材の押し出し方向に沿って並列に設けることができる。図１２の実施例においても同様である。図２の実施例においても、孔５１を並列にでき、孔５１と孔５２とを並列にできる。並列にした方が衝撃力をより緩和できる。
【００２９】
面板４１，４２に孔を設けないで、孔５１，５２に相当する位置の面板４１，４２を削って板厚を薄くする。また、薄くした部分を中空形材の内側に向けてプレスすることが考えられる。
【００３０】
中空形材の長手方向を車体の長手方向に対して直交する方向に配置した場合において、この中空形材に孔５１，５２を設ける場合は、斜材４３にも孔を設ける。
【００３１】
本発明の技術範囲は、特許請求の範囲の各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、車体の内部および床下などに特別の部材を追加することなく、中空押出し形材の一部を加工するだけで衝撃を緩和できる車体構造を実現することができる。これにより、車端構造部の長さや各構造部の寸法が制限されている場合、中空押出し形材で構成した現状の車体構造をほとんど変えることなく、突然の列車衝突事故時に際しても乗客，乗員へ与える衝撃力を最小限に緩和し、安全性の高い鉄道車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の鉄道車両の車体の台枠の端部の平面図である。
【図２】図１の台枠の端部の平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図２のVI−VI断面図である。
【図７】鉄道車両の車体の斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII断面図である。
【図９】本発明の他の実施例の台枠の孔の配置図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図９のXI−XI断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例の台枠の孔の配置図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII断面図である。
【図１４】図１２のXIV−XIV断面図である。
【符号の説明】
１０…側構体、２０…屋根構体、３０…台枠、３１…側梁、３５…枕梁、３６…中梁、３８…部材、３９…端梁、４０…中空形材、４１，４２…面板、４３…斜材、５１，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５２，５２ｄ…孔。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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