JP2626340B2 - 車両の台枠 - Google Patents
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- Body Structure For Vehicles (AREA)
Description
に高速で走行する鉄道車両に好適な台枠に関するもので
ある。
は、骨部材の外側に外板を接合して構成されている。ま
た、ステンレス鋼の鉄道車両構体は、各骨部材間と外板
接合の強度向上のために、三次元立体継手で構成されて
いる。
よる鉄道車両構体は、外板と骨部材を一体に成形した押
出し形材を用いて構成されている。例えば、軽金属車両
委員会報告書No.3(昭和49年〜昭和52年、社団
法人日本鉄道車両工業会発行)第70頁ないし第72頁
に記載された構体構造が挙げられる。
化を図るために、床板自体を接着製アルミニウムハニカ
ムサンドイッチパネルとした構造が知られている。この
前記ハニカム材を用いた構造として関連するものには、
例えば実開昭54−183007号或いは実開昭60−
179569号等が挙げられる。
い、軌道への衝撃の増大、走行時に発生する騒音の増
大、運転動力費の増大などの問題が生じる。これらの問
題点を解決するために、鉄道車両構体を軽量化すること
が必要不可欠である。
を採用し、更に外板部分も押出し形材によって構成して
いる。ところが、押出し形材自体の板厚を薄くするに
は、技術的に限界がある。また、板自体の面外曲げ剛性
が低下するので多数の補強材を設置する必要が生じ、製
作工数増大という問題があった。
ミニウムハニカムサンドイッチパネルは、表材と芯材を
樹脂製接着剤によって接合していた。したがって、骨部
材との接合をボルト、ナット或いはリベット等によって
行うことになり、溶接接合に比べて工数が増大するとい
う問題があった。さらに、従来のアルミニウムハニカム
サンドイッチパネルの曲げ剛性は、前記樹脂製接着剤の
強度によって決まるため、大きな荷重が作用する部位に
用いた場合、その強度と信頼性の確保の点で問題があっ
た。
走行する場合、車外圧力が急激に変化することが知られ
ている。特に、車両同士がトンネル内ですれ違う場合に
大きな圧力変動が短時間に発生する。このような圧力変
動が車内に伝ぱして乗客に不快感を与えないようにする
ために、構体全体を気密構造としている。したがって、
構体には、乗客および各種機器の荷重、該構体自体の重
量および前記車外圧力変動による圧力が作用する。この
ため、構体の剛性向上および圧力荷重に対する強度向上
を図らなければならない。ところが、構体の剛性向上お
よび強度向上を図ることと軽量化を図ることは相反する
関係にあり、実現するのが困難な状況にある。
性の優れた台枠を提供することにある。
材、芯材および断面がコ状の結合用部材とから成り、前
記芯材の両面に前記表材を配置し、かつ該芯材および前
記表材の外周端および両表材間に前記結合用部材を配置
して、これらをろう付けによって接合した積層材と、2
列の側はりと、 前記2列の側はりの間において該側はり
に溶接され、複数の前記積層材の下部において該積層材
の端部に溶接した複数の横はりと、前記側はりの間にお
いて前記側はりに溶接され、前記側はりの長手方向にお
いて前記積層材の端部に溶接した第2の結合用部材と、
前記長手方向において、前記第2の結合用部材よりも前
記側はりの端部側において前記側はりに固定した枕はり
と、前記長手方向において、前記枕はりよりも前記側は
りの端部との間に前記2列の側はりの間に固定した中は
りと、前記長手方向において、前記枕はりよりも前記側
はりの端部との間に前記側はりと前記中はりとの間に複
数配置した第2の横はりと、前記長手方向において、前
記第2の結合用部材よりも前記側はりの端部との間に前
記枕はり、および前記中はりの上面に設置した押出し形
材であり、押出し方向を前記長手方向とした床板と、か
らなり、前記積層板の結合用部材は前記外周側が開口し
た断面がコ状であり、第2の結合用部材を前記コ状の平
行な2つの片に溶接すること、により達成される。
度を向上できるものである。台枠の長手方向の端部は枕
はりや中はりがあるので、積層材を配置することは困難
であり、積層材の結合部材が多くなるなど、かえって積
層材に比較して重量が増加する。押出し形材よりなる床
板を併用する方が台枠の全体を軽量化することができ
る。また、積層材と第2の結合用部材との溶接をコ状の
2片において行っているので、荷重をスムースに伝達で
きるものである。
よって説明する。
に、台枠2、側構体3、屋根構体4および妻構体5から
構成されているアルミニウム合金製である。
成について図2〜図6によって説明する。図2におい
て、6は台枠2を構成する側はりで、台枠2の車体幅方
向の両端に車体長手方向に沿って設置されている。この
側はり6,6の間に横はり7が設置されており、この横
はり7の両端は側はり6の側面6aに接合されている。
横はり7は側はり6の間に車体長手方向に所定のピッチ
で平行に配置されており、この上に床板8が設置されて
いる。
の表材9,9、芯材10、および結合用部材11a及び
11bとから成る。床板8は、ハニカム状の芯材10の
両面に表材9,9を配置し、かつ四角形の表材9の外周
端の両表材9,9の間に結合用部材11a又は11bを
配置して、これらをろう付けによって接合した板部材
(積層材)である。
は、車体長手方向に設置し結合用部材11aおよび車体
幅方向に設置し結合用部材11bの位置で溶接により行
われる。
て図3により説明する。床板8と側はり6の結合は、結
合用部材11aの上下に配置されたフランジ11c,1
1cと側はり6に設けられたフランジ6b,6bを溶接
して行われる。結合部材11aは1つ床板8に2つあ
る。
て図4により説明する。床板8の長さは横はり7,7の
設置間隔と同一である。床板8の端部の結合用部材11
bは、上側に配置されたフランジ11dと下側に配置さ
れたフランジ11eを有している。下側のフランジ11
eは上側のフランジ11dより幅の寸法が小さくなって
いる。隣接する床板8同士の結合は、上側に配置された
フランジ11d,11dを溶接することによって行われ
る。ここで隣接する床板8の結合用部材11bは互いに
向き合うように設置されている。結合用部材11bのフ
ランジ11eはフランジ11dより幅の寸法が小さくな
っているため、結合用部材11bを向き合うように結合
した場合、隣接する該フランジ11eの間に開口部11
fができる。該開口部11fの幅寸法は、横はり7の上
部に配置されたフランジ7aの幅寸法と実質的に同一で
ある。床板8と横はり7の結合は、横はり7の上部に配
置されたフランジ7aを結合用部材11bのフランジ11
eの間にできた開口部11fに組み込み、横はり7の上
部に配置されたフランジ7aと結合用部材11bの下側
に配置されたフランジ11eとが面一になるように位置
決めして溶接することにより行う。このように床板8と
横はり7の結合部は、結合用部材11bの上側に配置さ
れたフランジ11dと下側に配置されたフランジ11e
および前記横はり7の上部に配置されたフランジ7aに
より閉断面になるため、結合強度を向上させることがで
きる。
1a,11bは押出し形材である。結合用部材11a,
11bはチャンネル状である。
付けによって密に接合されているので、座屈強度、曲げ
強度およびせん断強度が軽合金製の押出し形材の板部材
に比較して高い。台枠2においては、車端圧縮荷重が作
用した場合、床板8および側はり6が車端圧縮荷重を受
け持つ。したがって、床板部材8に圧縮応力が発生する
が座屈強度が、高い床板8を配置することによって強度
向上を図ることができる。さらに、内圧荷重が作用した
場合、台枠2を曲げ剛性の高い床板8で構成することに
よって、構体1全体の面外変形を押さえることができ
る。さらに、剛性、強度の高い床板8を配置することに
よって、側はり6および横はり7の小形化および軽量化
を図ることができる。したがって、台枠2全体の軽量化
を図ることができる。
b同士の溶接および横はり7の上部に配置されたフラン
ジ7aと結合用部材11bの下側に配置されたフランジ
11eの溶接は、一方向から行うことができるため製作
性の向上をはかることができる。つまり、床板8同士を
開口部11f側から溶接する。次に、この開口部11f
に横はり7を配置して溶接する。次に、横はり7および
床板8を側はり6に溶接する。
において車体の前後に配置される枕はり12,12の間
に配置される。枕はり12と台枠2の前後の端部に配置
される端はり33との間は、図5に示すように、軽合金
製の押出し形材よりなる床板8aが配置される。床板8
aは、室内側に一体成形のリブ8bが車体長手方向に沿
って設けられている。台枠2の前後の端部に軽合金製の
押出し形材よりなる床板8aを配置するのは、台枠2の
車体前後の端部には、枕はり12、中はり13および横
はり(第2の横はり)14などの骨部材が枕はり12,
12の間の車体中間部に比べて密に配置され、また、2
列の中はりがあるため、床板8を台枠2の車体前後の端
部に配置すると、骨部材との結合位置に結合用部材11
を必要とし、かえって軽合金製の押出し形材よりなる床
板8aに比較して重量が増加するからである。このよう
に、軽合金製の表材9、芯材10および結合用部材11
とから成る床板8と押出し形材よりなる床板8aを併用
することによって台枠2全体を軽量化することができ
る。
合は、床板8の端部の結合用部材11bと床板8aの間
に結合用部材(第2の結合用部材)39を介して溶接に
より行われる。結合用部材39は結合用部材11bの上
下の片(断面がコ状の結合用部材において、コ状のうち
平行な2つの片をいう。)に溶接される。このような結
合構造によれば、車体に作用する荷重をスムースに伝達
することができる。
般部の構成について図7〜図10により説明する。15
は台枠2の側はり6の上面から車体上方の軒桁16まで
連続した部材で形成されている側柱で、Z形、コ形ある
いはI形の断面を有している。側柱15の車体外表面に
は、積層材からなる外板部材17が接合される。外板部
材17は、前記床板8と同様に表材19,19、芯材2
0および結合用部材21a,21g,21iとから成る
積層構造となっている。表材19のうち一方が側構体3
の外表面を成している。
を図8により説明する。外板部材17はその端部におい
て縦方向に設けた結合用部材21aの位置によって側柱
15に溶接によって固定されている。側柱15と外板部
材17の結合は、前述した床板8と横はり7の結合構造
と同様に、結合用部材21aの室内側に配置されたフラ
ンジ21cと前記側柱15に設けられたフランジ15a
を溶接して行われる。該結合用部材21aは、室内側に
配置されたフランジ21cと車外側に配置されたフラン
ジ21dを有しており、フランジ21cは、該フランジ
21dより幅の寸法が小さくなっている。隣接する外板
部材17同士の結合は、車外側に配置されたフランジ2
1dを溶接することによって行われる。ここで隣接する
外板部材17の結合用部材21aは互いに向き合うよう
に設置されている。結合用部材21aの該フランジ21
cは該フランジ21dより幅寸法が小さくなっているた
め、該結合用部材21aを向き合うように結合した場
合、隣接するフランジ21cの間に開口部21eができ
る。開口部21eの幅寸法は、側柱15の車外側に配置
されたフランジ15aの幅寸法に対応して決定される。
外板部材17と側柱15の結合は、側柱15の車外側に
配置されたフランジ15aを結合用部材21aのフラン
ジ21cの間にできた開口部21eに組み込み、側柱1
5の車外側に配置されたフランジ15aと結合用部材2
1aの室内側に配置されたフランジ21cが面一になる
ように位置決めして溶接することにより行う。結合用部
材21aはチャンネル状である。
ついて図9により説明する。外板部材17の下端部には
チャンネル状。結合用部材21gがある。該結合用部材
21gは車外側および室内側に同一長さのフランジ21
hを有している。該フランジ21hは前記台枠2を構成
する側はり6に結合された長土台31と溶接部を形成し
て結合される。
置される軒桁16の結合構造について図10により説明
する。軒桁16は車体の長手方向に沿っている。外板部
材17の上端にはチャンネル状の結合用部材21iが設
置されている。結合用部材21iは車外側および室内側
にフランジ21jを有している。フランジ21jは軒桁
16と溶接部を形成して結合される。
う付けによって密に接合されているので、座屈強度、曲
げ強度およびせん断強度が軽合金製の押出し形材の板部
材に比較して高い。側構体3においては、車端圧縮荷重
が作用した場合、側構体3の下部側において車体長手方
向に高い圧縮応力が発生し、内圧荷重が作用した場合、
側構体3の上部側に高い引張り応力が発生する。したが
って、外板部材17をこのような高応力の発生する側構
体3に配置することによって、軽量化を図ることがで
き、かつ、強度向上を図ることができる。また、内圧荷
重が作用した場合、側構体3を曲げ剛性の高い外板部材
17で構成することによって、構体1全体の面外変形を
押さえることができる。さらに、剛性、強度の高い外板
部材17を側構体3に配置することによって、側柱15
の小形化および軽量化を図ることができる。したがっ
て、側構体3全体の軽量化を図ることができる。さら
に、外板部材17と側柱15の結合部は、結合用部材2
1aのフランジ21c、フランジ21dおよび前記側柱
15のフランジ15aにより閉断面構造となるため結合
強度を向上させることができる。
材21a同士の溶接および側柱15の車外側に配置され
たフランジ15aと結合用部材21aの室内側に配置さ
れたフランジ21cの溶接は、一方向から行うことがで
きるため製作性の向上をはかることができる。つまり、
外板部材17同士を開口部21e側から溶接する。これ
により外板部材17の外側への溶接ビードの形成が少
く、その切削除去を簡単にできる。この効果は床板8の
溶接、後述する屋根構体4の溶接の場合と同様である。
次に、開口部21eに側柱15を配置して溶接する。次
に、外板部材17と外板15の上下端部に軒桁16、長
さ台31をそれぞれ溶接する。次に、側はり6、屋根構
体4の軒桁16に溶接する。側はり6、屋根構体4のい
ずれへの溶接を先にするかは作業手順による。
ついて図11および図12により説明する。側構体3の
車体前後の端部に配置される側出入口部25は、軽合金
製の押出し形材よりなる外板部材36と同じく押出し形
材の骨部材37によって構成される。外板部材17と外
板部材36の結合は、外板部材17の結合用部材21a
と外板部材36の間に結合用部材38を介して溶接によ
り行われる。このような結合構造によれば、車体に作用
する荷重をスムースに伝達することができる。
体一般部に比べて複雑な構造となるため、前記外板部材
17を配置するとかえって工数が増大する問題が生じ
る。そこで、軽合金製の押出し形材よりなる板部材36
と骨部材37を用いて側出入口部を構成すれば、複雑な
構造を容易に構成することができる。側構体3の側出入
口部25を構成する骨部材は、前記側柱15に比較して
大型断面を有しており、かつ、妻構体5の骨部材と結合
されるため強度、剛性の高い前記外板部材17を配置す
る必要はない。なお、側出入口部25のない側構体につ
いては、前記外板部材17を配置することにより前述し
た効果が得られるものである。
図14により説明する。26は側構体3の上部に配置さ
れる軒桁16,16の間に配置した垂木で、Z形、コ形
あるいはI形の断面を有している。垂木26の車体外表
面には、積層材よりなる外板部材27が接合される。外
板部材27は、前記床板8および前記側構体3の外板部
材17と同様に、軽合金製の表材28,28、芯材29
および結合用部材30a,30eとから成る積層構造と
なっている。表材28のうち一方が屋根構体4の車外表
面を成している。
する。垂木26と外板部材27の結合は、屋根幅方向に
配置した結合用部材30aの位置で溶接により行われ
る。結合用部材30aの室内側に配置されたフランジ3
0bと垂木26に設けられたフランジ26aを溶接して
行われる。結合用部材30aは室内側に配置されたフラ
ンジ30bと車外側に配置されたフランジ30cを有して
いる。フランジ30bはフランジ30cより幅の寸法が
小さくなっている。隣接する外板部材27同士の結合
は、車外側に配置されたフランジ30cを溶接すること
によって行われる。隣接する外板部材27の結合用部材
30aは互いに向き合うように設置されている。フラン
ジ30bは該フランジ30cより幅寸法が小さくなって
いるため、該結合用部材30aを向き合うように結合し
た場合、隣接する該フランジ30bの間に開口部30d
ができる。該開口部30dの幅寸法は、垂木26の車外
側に配置されたフランジ26aの幅寸法に対応して決定
される。外板部材27と垂木26の結合は、垂木26の
フランジ26aを開口部30dに組み込み、フランジ2
6aとフランジ30bが面一になるように位置決めして
溶接することにより行う。
3の上方に配置される軒桁16との結合構造について図
10により説明する。外板部材27の車体幅方向の端部
には、軒桁16の結合部に対応して結合用部材30eが
車体長手方向に沿って設置されている。結合用部材30
eは車外側および室内側にフランジ30fを有してい
る。フランジ30fにおいて軒桁16と溶接部を形成し
て結合される。
材28と芯材29がろう付けによって密に接合されてい
るので、座屈強度、曲げ強度およびせん断強度が軽合金
製の押出し形材の板部材に比較して高い。したがって、
屋根構体4に内圧荷重が作用した場合、強度、剛性の高
い外板部材27で構成することによって、構体1全体の
面外変形を押さえることができ、垂木26の小形化およ
び軽量化を図ることができる。したがって、屋根構体4
全体の軽量化を図ることができる。さらに、外板部材2
7と前記垂木26の結合部は、結合用部材30aのフラ
ンジ30b、フランジ30cおよび垂木26のフランジ
26aにより閉断面構造となるため結合強度を向上させ
ることができる。
結合用部材30a同士の溶接および前記垂木26の車外
側に配置されたフランジ26aと結合用部材30aの室内
側に配置されたフランジ30bの溶接は、一方向から行
うことができるため製作性の向上をはかることができ
る。つまり、外板部材27同士を開口部30dから溶接
する。次に、開口部30dに垂木26を配置して溶接す
る。次に、外板部材27、垂木26の両端に軒桁16を
溶接する。
妻構体5は、軽合金製の押出し形材よりなる外板部材と
骨部材によって構成される。妻構体5には開口部の大き
い妻出入口部が配置されるため、軽合金製の押出し形材
よりなる板部材と骨部材を用いれば工数を増大すること
なく妻構体5を構成することができる。
説明する。本実施例において、台枠2を構成する床部材
は、床板8とトラス断面を有する軽合金製の押出し形材
34により形成されている。トラス断面を有する軽合金
製の押出し形材34は、側はり6に隣接して配置され、
床板8は該トラス断面を有する軽合金製の押出し形材3
4,34の間に配置される。床板8とトラス断面を有す
る軽合金製の押出し形材34の結合は、床板8の結合用
部材11aとトラス断面を有する軽合金製の押出し形材
34の端部において溶接部35aを形成して行われる。
さらに、トラス断面を有する軽合金製の押出し形材34
と側はり6の結合は、溶接部35bを形成して行われ
る。
る電気品等の電線あるいは電線管等を軽合金製の押出し
形材34のトラス部の空間34aに配置することができ
るので、電線あるいは電線管等を取り付けるための新た
な部品を省略することができ、製作工数を低減すること
ができる。
ろう付けで構成しているが、部材の接合は金属接合であ
れば良い。また、芯材10,20,29の空間の形状は
六角形の限定されるものではない。
軽量で耐圧力強度の優れた台枠を提供することができ
る。
る。
体、5…妻構体、6…側はり、6a…側はりの側面、6
b…側はりフランジ、7…横はり、7a…横はりのフラ
ンジ、8,8a…床板、8b…リブ、9,19,28…
表材、10,20,29…芯材、11a…車体長手方向
の結合用部材、11b…車体幅方向の結合用部材、11
c…車体長手方向の結合用部材の上下フランジ、11d
…車体幅方向の結合用部材の上フランジ、11e…車体
幅方向の結合用部材の下フランジ、11f…車体幅方向
の結合用部材の開口部、12…枕はり、13…中はり、
14…横はり、15…側柱、15a…側柱のフランジ、
16…軒桁、17,27…外板部材、18…側窓部材、
21a,30a…車体周方向の結合用部材、21c,3
0b…車体周方向の結合用部材の室内側フランジ、21
d,30c…車体周方向の結合用部材の車外側フラン
ジ、21e,30d…車体周方向の結合用部材の開口
部、21g,30e…車体長手方向の結合用部材、21
h,30f…車体長手方向の結合用部材のフランジ、2
1i…車体長手方向の結合用部材の結合用部材、21j
…車体長手方向の結合用部材のフランジ、25…側出入
口部、26…垂木、26a…垂木のフランジ、31…長
土台、33…端はり、34…トラス断面の軽合金製押出
し形材、34a…トラス断面の軽合金製押出し形材の空
間部、35a,35b…溶接部、36…軽合金製押出し
形材の外板部材、37…側出入り口柱、38,39…結
合用部材。
Claims (2)
- 【請求項1】2枚の表材、芯材および断面がコ状の結合
用部材とから成り、前記芯材の両面に前記表材を配置
し、かつ該芯材および前記表材の外周端および両表材間
に前記結合用部材を配置して、これらをろう付けによっ
て接合した積層材と、 2列の側はりと、 前記2列の側はりの間において該側はりに溶接され、複
数の前記積層材の下部において該積層材の端部に溶接し
た複数の横はりと、 前記側はりの間において前記側はりに溶接され、前記側
はりの長手方向において前記積層材の端部に溶接した第
2の結合用部材と、 前記長手方向において、前記第2の結合用部材よりも前
記側はりの端部側において前記側はりに固定した枕はり
と、 前記長手方向において、前記枕はりよりも前記側はりの
端部との間に前記2列の側はりの間に固定した中はり
と、 前記長手方向において、前記第2の結合用部材よりも前
記側はりの端部との間に前記枕はり、および前記中はり
の上面に設置した押出し形材であり、押出し方向を前記
長手方向とした床板と、 からなり、 前記積層板の結合用部材は前記外周側が開口した断面が
コ状であり、第2の結合用部材は前記コ状の平行な2つ
の片に溶接していること、 を特徴とする車両の台枠。 - 【請求項2】請求項1において、前記長手方向におい
て、前記枕はりよりも前記側はりの端部との間において
前記2列の側はりと前記中はりとの間に第2の横はりを
配置していること、を特徴とする車両の台枠。
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-
1991
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