JP5544227B2 - 鉄道車両構体 - Google Patents

Description

本発明は、対向する２枚の面板をリブで接続した押出形材によって構成された各構体を、リベット又はボルト等の機械的締結手段と摩擦撹拌接合又は溶融溶接によって組み立てる鉄道車両構体に関する。

鉄道車両構体は、一般に、四種類の構体、即ち、車体の上面を構成する屋根構体と、側面を構成する側構体と、下面を構成する台枠と、構体の長手方向の端面を構成する妻構体とから構成される。近年では、車両構体の軽量化や製作性向上を主な目的として、二枚の面板と該面板同士を接続する複数の接続リブから成るアルミニウム合金製の押出形材によって、屋根構体、側構体等を構成し、鉄道車両構体に組み立てる手法が広まりつつある。

車両構体の製作については、一般的には、まず、架台の上面に、所定の形状に押出成形された押出形材をその押出方向と交差する方向に沿って所定の枚数並べて配設した後、押出形材の接合面同士を突き合せた接合線に沿って摩擦撹拌接合又は溶融溶接することによって、屋根構体、側構体、台枠等を製作する。次に、台枠の長手方向の両端部に妻構体を立設するとともに、台枠の幅方向の両端部に側構体を立設して、妻構体及び側構体の下端部と台枠との接続部、妻構体と側構体との鉛直方向の接続部を、溶融溶接等により接続する。最後に、妻構体及び側構体の上端部に屋根構体を載置して、妻構体及び側構体と屋根構体との接続部を溶融溶接等で接続して、６面体の鉄道車両構体が製作される。こうして製作された鉄道車両構体の構造は、例えば、特許文献１に示されている。

鉄道車両構体の各面を構成する構体（側構体、屋根構体等）それ自体の接合については、平面状の形態で実施するため、摩擦撹拌接合等を実施できる接合装置による自動化（機械化）が進められ、少ない製作工数で寸法精度の高い構体の生産が可能となっている。一方、側構体や妻構体を台枠の周縁に立設し更に屋根構体を載置して６面体の鉄道車両構体を製作する過程においては、接合装置を容易に配置できる車外側の接合については自動化を進めることが容易である。しかしながら、車内側の接合については、接合装置を鉄道車両構体の車内に配置しなければならないため、自動化を進めることが困難である。

一方、鉄道車両構体はその長手方向の両端部の近傍を台車によって２点支持されるため、床下等に設置される主変圧器や主変換器等の大型艤装品の質量又は乗客の質量に伴う静的な荷重や、走行に伴う振動等に起因する動的な荷重が鉄道車両構体に作用した場合、鉄道車両構体の各部に複雑な荷重が作用する。これにより、側構体と屋根構体との接合部、あるいは台枠と側構体との接合部にも、前述した複雑な荷重が作用するため、当該部位において、局所的な変形が生じる可能性がある。

更に、鉄道車両構体の車内に備えられる照明機器、荷棚、手摺、椅子等のアウトワークによって予め組み立てられた装備品を鉄道車両構体の内部の所定の位置に取り付ける作業、又は空調装置を屋根上に取り付ける、主回路装置及びブレーキ制御装置などを床下に取り付ける等の作業を行う際の作業工数を低減するために、寸法精度の高い鉄道車両構体が望まれる傾向が高まりつつある。

特開２００２−２１０５７１号公報

そこで、鉄道車両構体において、側構体と屋根構体との接合部、あるいは台枠と側構体との接合部に複雑な荷重が作用しても局所的な変形が生じるのを抑制するとともに、接続態様に工夫を凝らして製作工数を低減できる点において改善すべき課題がある。

本発明の課題は、複雑な荷重が作用する条件下においても鉄道車両構体の接続部に生じる局所的な変形を抑制するとともに、製作工数を小さくできる鉄道車両構体を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明による鉄道車両構体は、屋根構体と側構体と台枠とを有する鉄道車両構体であって、前記屋根構体及び前記側構体は対向する２枚の面板をリブで接続した押出形材から構成されており、前記押出形材は第１面板と第２面板が複数のリブで接続されるとともに、前記第１面板の幅方向の端部は前記第２面板の幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、前記第２面板の前記端部から連続して形成されるリブは前記第１面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、前記側構体の前記第２面板と前記屋根構体の前記第１面板とが重ねられるとともに、前記側構体の前記第１面板と前記屋根構体の前記第２面板とが重ねられた鉄道車両構体において、前記屋根構体の前記第１面板を前記鉄道車両構体の車外側に配設するとともに、前記側構体の前記第２面板を前記車外側に配設し、前記屋根構体の前記第１面板の幅方向の端部と、前記側構体の前記第２面板とが、溶融溶接又は摩擦撹拌接合によって接続されており、前記屋根構体の前記第２面板と前記側構体の前記第１面板との重なり部が機械的締結手段によって接続されており、該重なり部は、前記機械的締結手段の近傍において、一方の前記面板または他方の前記面板からその板厚方向に突出して形成された凸部と、他方の前記面板または一方の前記面板にその板厚が減少する方向に凹んで形成されて前記凸部が嵌合する凹部とを備えることを特徴としている。

また、本発明による鉄道車両構体は、屋根構体と側構体と台枠とを有する鉄道車両構体であって、前記側構体及び前記台枠は対向する２枚の面板をリブで接続した押出形材から構成されており、前記押出形材は第１面板と第２面板が複数のリブで接続されるとともに、前記台枠をなす前記押出形材の前記第１面板の幅方向の端部は、前記台枠の端部リブの幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、前記側構体をなす前記押出形材の前記第２面板の幅方向の端部は前記第１面板の幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、前記台枠の前記端部リブの前記端部から連続して形成されるリブは前記第１面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、前記側構体の前記第１面板の前記端部から連続して形成されるリブは前記第２面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、前記側構体の前記第２面板と前記台枠の前記端部リブとが重ねられるとともに、前記側構体の前記第１面板と前記台枠の前記第１面板とが重ねられた鉄道車両構体において、前記側構体の前記第２面板と、前記台枠の前記端部リブと、を前記鉄道車両構体の車外側に配設するとともに、前記側構体の前記第２面板の幅方向の端部と、前記台枠の前記端部リブとは、溶融溶接又は摩擦撹拌接合によって接続されており、前記側構体の前記第１面板と前記台枠の前記第１面板との重なり部は機械的締結手段によって接続されており、該重なり部は、前記機械的締結手段の近傍において、前記台枠の前記第１面板または前記側構体の前記第１面板からその面板の厚さ方向に突出して形成された凸部と、前記側構体の前記第１面板または前記台枠の前記第１面板にその面板の厚さが減少する方向に凹んで形成されて前記凸部が嵌合する凹部とを備えることを特徴としている。

本発明による鉄道車両構体によれば、鉄道車両構体をなす屋根構体と側構体、又は台枠と側構体との接続部を上述した構成にすることにより、走行中に複雑な荷重が作用する条件下においても鉄道車両構体の屋根構体と側構体との接続部、又は側構体と台枠との接続部等の変形を抑制するとともに、鉄道車両構体の製作工数を小さくすることができる。

図１は、鉄道車両構体の斜視図である。 図２は、図１の鉄道車両構体のＡ−Ａ断面図（縦半分）である。 図３は、図２の屋根構体と側構体との接続部（Ｂ部）の拡大図である。 図４は、図２の側構体と台枠との接続部（Ｃ部）の拡大図である。 図５は、図３の屋根構体の面板と側構体の面板との重なり部（接続部）の拡大図（Ｄ部）である。 図６は、図４の側構体の面板と台枠の面板との重なり部（接続部）の拡大図（Ｅ部）である。 図７は、図２の側構体と台枠との接続部（Ｃ部）拡大図であって、その他の接続部の形態である。 図８は、図７の側構体の面板と台枠の面板との重なり部（接続部）の拡大図（Ｇ部）である。

以下、図面を参照して本発明による鉄道車両構体の一例を説明する。
図１は、鉄道車両構体の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示される鉄道車両構体１は、台枠１０の幅方向の両端部に立設された側構体２０，２０（一方のみ図示）と、台枠１０の長手方向の両端部に立設された妻構体３０，３０（一方のみ図示）と、側構体２０，２０と妻構体３０，３０との上端部に載置された屋根構体４０から構成されるとともに、長手方向の両端部を支持部（台車）４００，４００によって支持される。側構体２０には、乗客の乗降に供される側引戸が備えられる側開口部５２、及び窓５４が形成されている。なお、方向１００、１１０及び１２０は、それぞれ、鉄道車両構体１について高さ方向、幅方向、長手方向を示している。

図２は、図１に示される鉄道車両構体１の長手方向垂直断面（中央部）の縦半分である。側構体２０、屋根構体４０及び台枠１０は、対向する２枚の面板を複数のリブで接続した押出形材をその幅方向（押出方向に交差する方向）に複数本並べ、端部同士を突き合せた後、摩擦撹拌接合又は溶融溶接することによって所定の幅と長さを備えた平板状に組み立てられる。平板状に組み立てられた各構体は、所定の位置に開口部を備える。側構体２０に備えられる開口部は、上記の側開口部５２又は窓５４であり、図示はしないが、屋根構体４０は、屋根上に載置される空調装置によって温度、湿度等が調整された空気を鉄道車両構体１の内部に供給するための開口部及び車内から再循環空気を空調装置へ戻すための開口部を備える。

図２に示すように、側構体２０の上端部と屋根構体４０の幅方向の端部とはＢ部において接続され、台枠１０の幅方向の端部と側構体２０の下端部とはＣ部において接続され、最終的に６面体の鉄道車両構体１が製作される。

図３は、図２に示す屋根構体４０と側構体２０との接続部（Ｂ部）の拡大図である。屋根構体４０は、対向する２枚の第１面板４２と第２面板４４とをリブ４８及び端部リブ４６によって接続した押出形材から成っている。屋根構体４０の車外側の面板をなす第１面板４２の端部面板４２ａは第２面板４４の幅方向の端部よりも、鉄道車両構体１の幅方向１１０に突出している。一方、側構体２０は、対向する２枚の第１面板２２と第２面板２４とをリブ２８及び端部リブ２６によって接続した押出形材から成っている。側構体２０の車内側の面板をなす第１面板２２の端部面板２２ａは第２面板２４の幅方向の端部よりも、鉄道車両構体１の幅方向１１０の中心部に向けて突出している。

本構成により、屋根構体４０を上方から降下させて、側構体２０の上端部に載置することが可能となる。側構体２０の幅方向の端部でもある上端部に屋根構体４０を載置した時、屋根構体４０の第１面板４２の端部面板４２ａは、側構体２０の第２面板２４の車外側の面に重ねられる。ほぼ同時に、屋根構体４０の幅方向の端部の第２面板４４は側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａの車外側の面に重ねられる。

屋根構体４０の第１面板４２の端部面板４２ａが重ね置きされる部位の側構体２０の第２面板２４には、端部面板４２ａの板厚と同じ程度の段差（側構体２０の厚さが小さくなる方向）が設けられている。同様に、側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａに重ね置きされる部位の屋根構体４０の第２面板４４には、端部面板２２ａの板厚と同じ程度の段差（屋根構体４０の厚さが小さくなる方向）が設けられている。このため、屋根構体４０と側構体２０との接続部Ｂにおいて、車外側及び車内側の各面板は、外観上、各面板の厚さ方向に急変する段差が生じることなく連続する略同一面の接続面が形成される。

側構体２０の上端部に屋根構体４０が載置された状態で、屋根構体４０の車外側の端部面板４２ａの幅方向の端部と側構体２０の車外側の第２面板２４との接続部（突き合わせ継ぎ手）は、溶融溶接（溶融溶接部をＭで示す）又は摩擦撹拌接合（摩擦撹拌接合部をＦで示す）される。一方、屋根構体４０の車内側の第２面板４４と側構体２０の車内側の端部面板２２ａとの接続部（重ね継ぎ手）は、リベット８０によって、鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って、所定の間隔を置いて離散的に接続される。

屋根構体４０をなす押出形材の一方の面板と、側構体をなす押出形材の一方の面板と、の突き合わせ部を鉄道車両構体１の長手方向に連続的に溶融溶接または摩擦撹拌接合によって強固に接続するとともに、屋根構体４０をなす押出形材の他方の面板と、側構体をなす押出形材の他方の面板との重なり部を鉄道車両構体１の長手方向に離散的にリベット等の機械的締結手段によって接続している。つまり、押出形材同士の接合部において、一方の接続部を溶融溶接または摩擦撹拌接合によって接合し、他方の接続部を機械的に締結している。一方の溶融溶接（または摩擦撹拌接合）による接合部は鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じることを十分に抑制できるため、接続部に走行中に複雑な荷重が作用した場合であっても、他方の機械的な締結部（接続部）において、鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じにくく、機械的締結部に供されるリベットの頭部と面板との接触面に接合部の品質を低下される原因となりやすい滑り（すべり）の発生を抑制できるため、鉄道車両構体１の接続部に生じる局所的な変形を抑制できる。

さらに、溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合する屋根構体４０をなす押出形材の一方の面板と、側構体をなす押出形材の一方の面板と、の突き合わせ部（接合部）を車外側に配置すれば、溶接機械を広い空間に設置できるので、自動化を進めることができるので小さい製作工数で鉄道車両構体１を製作することができるだけでなく、水密性も確保できる。なお、前述した接合部は必ずしも突き合わせ部を形成する必要はなく、屋根構体４０をなす押出形材の一方の面板の幅方向の端部が側構体をなす押出形材の一方の面板に溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合されても良い。

図４は、図２に示す鉄道車両構体１の側構体２０と台枠１０との接続部（Ｃ部）の拡大図である。側構体２０は対向する２枚の第１面板２２と第２面板２４とをリブ２８及び端部リブ２６によって接続される押出形材から成っている。側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａは、端部リブ２６よりも鉄道車両構体の高さ方向１００に沿って下方に突出する態様で設けられている。側構体２０の第１面板２２に連続する端部面板２２ａは、第１面板２２と端部リブ２６との接続部近傍から略水平に鉄道車両構体１の幅方向１１０の中心部に向けて延伸する態様で設けられている。

一方、台枠１０は対向する２枚の第１面板１２と第２面板１４とをリブ１８及び端部リブ１６で接続される押出形材から成っている。側構体２０を台枠１０の幅方向の端部に立設したとき、台枠１０の第１面板１２に連続する端部面板１２ａの上面に、側構体２０の第１面板の端部面板２２ａが重ね置きされる。ほぼ同時に、側構体２０の第２面板の端部面板２４ａが台枠１０の端部リブ１６の車外側に重ねられる。

側構体２０の第１面板の端部面板２２ａが重ねられる部位であって、台枠１０の第１面板の端部面板１２ａは、台枠１０の第１面板１２に対して、端部面板２２ａの板厚と同じ程度の段差（台枠１０の厚さが小さくなる方向）が設けられている。同様に、側構体２０の第２面板の端部面板２４ａが重ねられる部位の台枠の端部リブ１６も、端部面板２４ａの板厚と同じ程度の段差（台枠１０の幅方向が小さくなる方向）を以て備えられている。このため、側構体２０と台枠１０との接続部Ｃにおいて、車外側及び車内側の各面板は、外観上、各面板の厚さ方向に急変する段差が生じることなく連続する略同一面の接続面が形成される。

台枠１０の幅方向の端部に側構体２０が立設された状態で、側構体２０の車外側の端部面板２４ａの高さ方向の端部と台枠１０の端部リブ１６との接続部（突き合わせ継ぎ手）は、溶融溶接（溶融溶接部をＭで示す）又は摩擦撹拌接合（摩擦撹拌接合部をＦで示す）される。一方、側構体２０の車内側の端部面板２２ａと台枠１０の車内側の端部面板１２ａとの接続部（重ね継ぎ手）は、リベット８０によって、鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って、所定の間隔を置いて離散的に接続される。

側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａと、台枠１０の端部リブ１６と、の突き合わせ部を鉄道車両構体１の長手方向に、溶融溶接または摩擦撹拌接合によって強固に接続するとともに、台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａと、側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａと、の重なり部を鉄道車両構体１の長手方向に離散的にリベット等の機械的締結手段によって接続している。つまり、押出形材同士の接合部において、一方の接合部を溶融溶接または摩擦撹拌接合によって接合し、他方の接合部を機械的に締結している。溶融溶接（または摩擦撹拌接合）による接合部は鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じることを十分に抑制できるため、接続部に走行中に複雑な荷重が作用した場合であっても、他方の機械的な締結部（接続部）において、鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じにくく、機械的締結部に供されるリベットの頭部と面板との接触面に接合部の品質を低下される原因となりやすい滑り（すべり）の発生を抑制できるため、鉄道車両構体１の接続部に生じる局所的な変形を抑制できる。

さらに、溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合する台枠１０の端部リブ１６と、側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａと、の突き合わせ部を車外側に配置すれば、溶接機械を広い空間に設置できるので、自動化を進めることができるので小さい製作工数で鉄道車両構体１を製作することができるだけでなく、水密性も確保できる。なお、前述した接合部は必ずしも突き合わせ部を形成する必要はなく、側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａの端部が台枠１０の端部リブ１６に溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合されても良い。

図５は、図３のＤ部の拡大図である。実際には、屋根構体４０の第２面板４４と、側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａとは密着しているが、重ねられた部位の特徴を説明するために、意図的に両者の間隔を開けて描写している。

側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａであって、屋根構体４０の第２面板４４が重ねられる部位には、鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って端部面板２２ａの板厚を薄くする態様で凹部２５ｂが備えられる。屋根構体４０の第２面板４４であって、側構体２０の端部面板２２ａの凹部２５ｂが重ねられる部位には、第２面板４４の板厚方向に突出するとともに、端部面板２２ａの凹部２５ｂに嵌合する凸部４５ａが備えられる。屋根構体４０を側構体２０の上端部に載置するより前に、側構体２０の端部面板２２ａと、屋根構体４０の第２面板４４との間に、増摩擦材６０が塗布される。なお、凸部４５ａおよび凹部２５ｂは機械的締結部であるリベット８０の近傍に備えられている。

前述したように、鉄道車両構体１はその長手方向の両端部を台車４００，４００で支持されるとともに、鉄道車両構体１の床下等へは質量の大きい電機品が搭載され、且つ、乗客が乗り込む。このため、特に、走行中には鉄道車両構体１には複雑な荷重が作用するため、鉄道車両構体１の屋根構体４０と側構体２０との接続部にも、複雑な荷重が作用する場合がある。鉄道車両構体１においては、屋根構体４０の第２面板４４に具備される凸部４５ａと側構体２０の第１面板の端部面板２２ａに具備される凹部２５ｂとが嵌合しているので、上記の複雑な荷重が、屋根構体４０と側構体２０との接続部に対して両者を幅方向に引き剥がすあるいは押し合う方向に作用する場合であっても、両者の相対変位を抑制することができる。更に、両者の重ね面に増摩擦材６０が塗布されているので、屋根構体４０と側構体２０とをリベット８０で接続した時の押し付け力によって、鉄道車両構体１の幅方向１１０及び長手方向１２０に強い摩擦力が発生する。そのため、接続部に上記のような複雑な荷重が作用した場合であっても、両者間で滑りが発生することを抑制できる。

図６は、図４のＥ部の拡大図である。図５と同様に、実際には、側構体２０の第１面板２２に連続する端部面板２２ａと、台枠１０の第１面板１２に連続する端部面板１２ａとは密着しているが、重ねられた部位の特徴を説明するために、意図的に両者の間隔を開けて描写している。

側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａであって、台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａに重ねられる部位には、鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って端部面板２２ａの板厚を薄くする態様で凹部２５ｂが備えられる。側構体２０の端部面板２２ａが重ねられる部位であって、端部面板２２ａの凹部２５ｂに対面する台枠１０の端部面板１２ａの部位には、端部面板１２ａの板厚方向に突出するとともに凹部２５ｂに嵌合する凸部１５ａが備えられる。側構体２０を台枠１０の幅方向の端部に立設する前に、台枠１０の端部面板１２ａと側構体２０の端部面板２２ａとの間に、増摩擦材６０が塗布される。なお、凸部１５ａおよび凹部２５ｂは機械的締結部であるリベット８０の近傍に備えられている。

前述したように、鉄道車両構体１はその長手方向の両端部を台車４００，４００で支持されるとともに、鉄道車両構体１の床下等へは質量の大きい電機品が搭載され、且つ、乗客が乗り込む。このため、特に、走行中には鉄道車両構体１には複雑な荷重が作用するため、鉄道車両構体１の側構体２０と台枠１０との接合部にも、複雑な荷重が作用する場合がある。鉄道車両構体１においては、側構体２０の第１面板の端部面板２２ａに具備される凹部２５ｂと、台枠１０の第１面板の端部面板１２ａに具備される凸部１５ａとが嵌合しているので、上記の複雑な荷重が、側構体２０と台枠１０との接続部に対して両者を幅方向に引き剥がすあるいは押し合う方向に作用する場合であっても、両者の相対変位を抑制することができる。更に、両者の重ね面に増摩擦材６０が塗布されているので、側構体２０と台枠１０とをリベット８０で接続した時の押し付け力によって、鉄道車両構体１の幅方向１１０及び長手方向１２０に強い摩擦力が発生する。そのため、接続部に上記のような複雑な荷重が作用した場合であっても、両者間で滑りが発生することを抑制できる。

図７は、図２の側構体と台枠との接続部（Ｃ部）拡大図であって、その他の接続部の形態である。側構体２０は対向する２枚の第１面板２２と第２面板２４とをリブ２８及び端部リブ２６によって接続される押出形材から成っている。側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａは、端部リブ２６よりも鉄道車両構体の高さ方向１００に沿って下方（側構体２０をなす押出形材の幅方向）に突出する態様で設けられている。

一方、台枠１０は対向する２枚の第１面板１２と第２面板１４とをリブ１８、端部リブ１６、端部リブ１６と第１面板１２とを接続するリブ１７などから構成される押出形材から成っている。台枠１０の端部リブ１６の端部から連続して形成されるリブ１７は第１面板１２の幅方向の中央寄り（鉄道車両構体１の幅方向１１０の中央寄り）の部位に接続しており、側構体２０を台枠１０の幅方向の端部に立設したとき、台枠１０の第１面板１２の幅方向に突出するとともに、第１面板１２に連続する端部面板１２ａは、側構体２０の第１面板の端部面板２２ａに重ねて配置される。ほぼ同時に、側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａが台枠１０の端部リブ１６の車外側に重ねられる。

側構体２０の第１面板２２であって台枠１０の第１面板１２に連続する端部面板１２ａが重ねられる部位は、端部面板１２ａの板厚と同じ程度の段差（側構体２０の厚さが小さくなる方向）が備えられる。同様に、側構体２０の第２面板の端部面板２４ａが重ねられる部位の台枠の端部リブ１６も、側構体２０の端部面板２４ａの板厚と同じ程度の段差（台枠１０の幅方向が小さくなる方向）を以て備えられている。このため、側構体２０と台枠１０との接続部Ｃにおいて、車外側及び車内側の各面板は、外観上、各面板の厚さ方向に急変する段差が生じることなく連続する略同一面の接続面が形成される。

台枠１０の幅方向の端部に側構体２０が立設された状態で、側構体２０の車外側の端部面板２４ａの高さ方向の端部と台枠１０の端部リブ１６との接続部（突き合わせ継ぎ手）は、溶融溶接（溶融溶接部をＭで示す）又は摩擦撹拌接合（摩擦撹拌接合部をＦで示す）される。一方、側構体２０の車内側の第１面板２２と台枠１０の車内側の第１面板１２の端部面板１２ａとの接続部（重ね継ぎ手）は、リベット８０によって鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って、所定の間隔を置いて離散的に接続される。

側構体２０をなす押出形材の第２面板２４の端部面板２４ａと、台枠１０をなす押出形材の端部リブ１６と、の突き合わせ部を鉄道車両構体１の長手方向に、溶融溶接または摩擦撹拌接合によって強固に接続するとともに、台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａと、側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａと、の重なり部を鉄道車両構体１の長手方向に離散的にリベット等の機械的締結手段によって接続している。つまり、押出形材同士の接合部において、一方の接合部を溶融溶接または摩擦撹拌接合によって接続し、他方の接合部を機械的に締結している。一方の溶融溶接（または摩擦撹拌接合）による接合部は鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じることを十分に抑制できるため、接合部に走行中に複雑な荷重が作用した場合であっても、他方の機械的な締結部（接続部）において、鉄道車両構体１の長手方向と幅方向の相対変位が生じにくく、機械的締結部に供されるリベットの頭部と面板との接触面に接合部の品質を低下される原因となりやすい滑り（すべり）の発生を抑制できるため、鉄道車両構体１の接続部に生じる局所的な変形を抑制できる。

さらに、溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合する台枠１０の端部リブ１６と、側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａと、の突き合わせ部（接合部）を車外側に配置すれば、溶接機械を広い空間に設置できるので、自動化を進めることができるので小さい製作工数で鉄道車両構体１を製作することができるだけでなく、水密性も確保できる。なお、前述した接合部は必ずしも突き合わせ部を形成する必要はなく、側構体２０の第２面板２４の端部面板２４ａの端部が台枠１０の端部リブ１６に溶融溶接または摩擦撹拌接合にて接合されても良い。

図８は、図７の側構体２０の第１面板２２と台枠１０の第１面板１２との接続部（重ね継ぎ手）の拡大図（Ｇ部）である。図４および図６と同様に、実際には、側構体２０の第１面板２２と、台枠１０の第１面板１２に連続する端部面板１２ａとは密着しているが、重ねられた部位の特徴を説明するために、意図的に両者の間隔を開けて描写している。

側構体２０の第１面板２２であって台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａが重ねられる部位には、鉄道車両構体１の長手方向１２０に沿って第１面板２２の板厚を厚くする態様で凸部２５ａが備えられる。台枠１０の第１面板の端部面板１２ａであって、側構体２０の第１面板２２の凸部２５ａに対面する部位には、端部面板１２ａの板厚が薄くなる方向に、第１面板２２の凸部２５ａに嵌合する凹部１５ｂが備えられる。
側構体２０を台枠１０の幅方向の端部に立設する前に、側構体２０の第１面板２２の端部面板２２ａと、台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａと間に、増摩擦材６０が塗布される。なお、凸部２５ａおよび凹部１５ｂは機械的締結部であるリベット８０の近傍に備えられている。

前述したように、鉄道車両構体１はその長手方向の両端部を台車４００，４００で支持されるとともに、鉄道車両構体１の床下等へは質量の大きい電機品が搭載され、且つ、乗客が乗り込む。このため、特に、走行中には鉄道車両構体１には複雑な荷重が作用するため、鉄道車両構体１の側構体２０と台枠１０との接続部にも、複雑な荷重が作用する場合がある。鉄道車両構体１においては、側構体２０の第１面板２２に具備される凸部２５ａと、台枠１０の第１面板１２の端部面板１２ａに具備される凹部１５ｂとが嵌合しているので、上記の複雑な荷重が、側構体２０と台枠１０との接続部に対して両者を幅方向に引き剥がすあるいは押し合う方向に作用する場合であっても、両者の相対変位を抑制することができる。更に、両者の重ね面に増摩擦材６０が塗布されているので、側構体２０と台枠１０とをリベット８０で接続した時の押し付け力によって、鉄道車両構体１の幅方向１１０及び長手方向１２０に強い摩擦力が発生する。そのため、接続部に上記のような複雑な荷重が作用した場合であっても、両者間で滑りが発生することを抑制できる。

上記の各実施例では、面板の重なり部位に設けられる凸部については、屋根構体４０側（凸部４５ａ）と台枠１０側（凸部１５ａ）とに備えており、凹部については側構体２０に備える（凹部２５ｂ）としたが、逆の関係で備えてもよい（即ち、凸部を側構体２０側に設け、凹部を屋根構体４０側又は台枠１０側に設ける）。また、凸部１５ａ，２５ａ，４５ａと凹部１５ｂ，２５ｂとは、押出形材を押出生成する際に一体に備えてもよいし、押出成形後に機械加工によって備えてもよい。

１…鉄道車両構体
１０…台枠 １２…第１面板
１２ａ…端部面板（第１面板） １４…第２面板
１５ａ，２５ａ，４５ａ…凸部 １６…端部リブ
１８…リブ ２０…側構体
２２…第１面板 ２２ａ…端部面板（第１面板）
２４…第２面板 ２４ａ…端部面板（第２面板）
１５ｂ，２５ｂ…凹部
２６…端部リブ ２８…リブ
３０…妻構体 ４０…屋根構体
４２…第１面板 ４２ａ…端部面板（第１面板）
４４…第２面板
４６…端部リブ ４８…リブ
５２…出入口 ５４…窓
６０…増摩擦材 ８０…リベット
１００…高さ方向 １１０…幅方向
１２０…長手方向
Ａ…図１のＡ−Ａ断面
Ｂ…側構体と屋根構体との接続部
Ｃ…台枠と側構体との接続部
Ｄ…リベット接続部の拡大部（屋根構体と側構体）
Ｅ、Ｇ…リベット接続部の拡大部（側構体と台枠）
Ｆ…摩擦撹拌接合部
Ｍ…溶融溶接部

Claims (6)

1. 屋根構体と側構体と台枠とを有する鉄道車両構体であって、前記屋根構体及び前記側構体は対向する２枚の面板をリブで接続した押出形材から構成されており、
   前記押出形材は第１面板と第２面板が複数のリブで接続されるとともに、前記第１面板の幅方向の端部は前記第２面板の幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、
   前記第２面板の前記端部から連続して形成されるリブは前記第１面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、
   前記側構体の前記第２面板と前記屋根構体の前記第１面板とが重ねられるとともに、前記側構体の前記第１面板と前記屋根構体の前記第２面板とが重ねられた鉄道車両構体において、
   前記屋根構体の前記第１面板を前記鉄道車両構体の車外側に配設するとともに、前記側構体の前記第２面板を前記車外側に配設し、
   前記屋根構体の前記第１面板の幅方向の端部と、前記側構体の前記第２面板とが、溶融溶接又は摩擦撹拌接合によって接続されており、
   前記屋根構体の前記第２面板と前記側構体の前記第１面板との重なり部が機械的締結手段によって接続されており、該重なり部は、前記機械的締結手段の近傍において、一方の前記面板または他方の前記面板からその板厚方向に突出して形成された凸部と、他方の前記面板または一方の前記面板にその板厚が減少する方向に凹んで形成されて前記凸部が嵌合する凹部とを備えること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
2. 請求項１に記載された鉄道車両構体において、
   前記屋根構体の前記第２面板と前記側構体の前記第１面板との前記重なり部であって前記機械的締結手段によって接続される重ね面に、増摩擦材が塗布されていること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
3. 請求項１に記載された鉄道車両構体において、
   前記屋根構体と前記側構体との前記重なり部において、前記第２面板の幅方向の端部であって前記第１面板が重ねられる部位は、前記第１面板の板厚に相当する厚さだけ前記押出形材の厚さが減少する方向に段差が設けられていること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
4. 屋根構体と側構体と台枠とを有する鉄道車両構体であって、前記側構体及び前記台枠は対向する２枚の面板をリブで接続した押出形材から構成されており、
   前記押出形材は第１面板と第２面板が複数のリブで接続されるとともに、
   前記台枠をなす前記押出形材の前記第１面板の幅方向の端部は、前記台枠の端部リブの幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、
   前記側構体をなす前記押出形材の前記第２面板の幅方向の端部は前記第１面板の幅方向の端部より該押出形材の幅方向の端部側に突出しており、
   前記台枠の前記端部リブの前記端部から連続して形成されるリブは前記第１面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、
   前記側構体の前記第１面板の前記端部から連続して形成されるリブは前記第２面板の幅方向の中央寄りの部位に接続しており、
   前記側構体の前記第２面板と前記台枠の前記端部リブとが重ねられるとともに、前記側構体の前記第１面板と前記台枠の前記第１面板とが重ねられた鉄道車両構体において、
   前記側構体の前記第２面板と、前記台枠の前記端部リブと、を前記鉄道車両構体の車外側に配設するとともに、
   前記側構体の前記第２面板の幅方向の端部と、前記台枠の前記端部リブとは、溶融溶接又は摩擦撹拌接合によって接続されており、
   前記側構体の前記第１面板と前記台枠の前記第１面板との重なり部は機械的締結手段によって接続されており、該重なり部は、前記機械的締結手段の近傍において、前記台枠の前記第１面板または前記側構体の前記第１面板からその面板の厚さ方向に突出して形成された凸部と、前記側構体の前記第１面板または前記台枠の前記第１面板にその面板の厚さが減少する方向に凹んで形成されて前記凸部が嵌合する凹部とを備えること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
5. 請求項４に記載された鉄道車両構体において、
   前記側構体の前記第１面板と前記台枠の前記第１面板との前記重なり部であって前記機械的締結手段によって接続される重ね面に、増摩擦材が塗布されていること、
   を特徴とする鉄道車両構体。
6. 請求項４に記載された鉄道車両構体において、
   前記台枠の前記端部リブの幅方向の端部であって、前記側構体の前記第２面板の幅方向の端部に重ねられる該端部は、前記側構体の前記第２面板の板厚に相当する厚さだけ前記押出形材の厚さが減少する方向に段差が設けられており、
   前記側構体の前記第１面板の幅方向の端部であって、前記台枠の前記第１面板の幅方向の端部が重ねられる該端部は、前記台枠の前記第１面板の板厚に相当する厚さだけ前記押出形材の厚さが減少する方向に段差が設けられていること、
   を特徴とする鉄道車両構体。

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