JPH1159413A

JPH1159413A - 鉄道車両の車体

Info

Publication number: JPH1159413A
Application number: JP22334097A
Authority: JP
Inventors: Sumio Okuno; 澄生奥野; Takeshi Kawasaki; 健川崎; Toshiaki Makino; 俊昭牧野; Kentaro Masai; 健太郎正井; Kazufumi Yamaji; 和文山地
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】中空形材で構成した車体において、軽量で歪み
の少ない車体を提供する。【解決手段】中空押出し形材で構成される車体におい
て、中空形材の内部において、一方の面板２１に接続す
る２つのリブ２３、２３の間隔と、他方の面板２２に接
続する２つのリブ２３、２３の間隔とのうち、２つのリ
ブ２３、２３の間隔が小さい方の面板２１に、肉盛り溶
接３２をしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空形材を用いて
構成した鉄道車両の車体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軽金属性の中空の押出し形材を用いて鉄
道車両の車体を構成することは特開平２−２４６８６３
号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例のよう
に、車体を中空押出し形材で構成した構造において、次
のような課題がある。

【０００４】(1)高応力が発生する側構体の窓隅の応力
低減を図るため、この部分を構成する腰部、幕部および
吹寄せ（窓柱）部の中空押出し形材の板厚を厚くする必
要がある。したがって、本構造部は重量増となる。

【０００５】比較的肉厚となる中空押出し形材で車体を
構成する場合、車体全体として軽量化を図るためには、
強度的に厳しい部位のみ厚肉化した形材を使用し、それ
以外の部位には通常の中空押出し形材を用いる必要があ
る。しかし、窓隅のように、車体の長手方向に肉厚の異
なる形材を適用しようとすると、形材の種類が多くな
り、コスト高につながる。また、形材の内部に当て板補
強などを行い、溶接で組立てるには、面板間の間隔が狭
く、しかも形材が閉構造となっているため、長手方向の
溶接ができない。さらに、溶接を行うと、溶接部近傍の
形材の強度特性が低下するため、周辺の強度の再評価が
必要となる。

【０００６】(2)中空押出し形材の幅はその製作性の面
から有限長（400〜500mm程度）となり、各形材同士を溶
接結合する必要がある。そのため、溶接による熱変形を
考慮して、形材の薄肉化には限界がある。

【０００７】中空押出し形材で構成した車体は、形材の
面外曲げ剛性が大きく、車体の外面に生じる歪を小さく
押えることができるため、車体外観の見栄えの良いとこ
ろが特徴である。そのため、軽量構造にする場合、溶接
変形を防止することが重要となる。

【０００８】本発明の目的は、中空形材で構成した車体
において、局部的な高応力部の応力を緩和でき、しかも
車体全体として重量増とならない鉄道車両の車体を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、中空形材で
構成した車体において、側構体の支点近傍の窓隅部のよ
うに高応力が発生する部位の中空形材の内部において、
一方の面板に接続する２つの前記リブの間隔と、他方の
面板に接続する２つの前記リブの間隔とのうち、２つの
リブの間隔が小さい方の面板に、肉盛り溶接をすること
により、達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１ないし図
５によって説明する。図２において、鉄道車両の車体
は、床を構成する台枠（図示せず）と、屋根を構成する
屋根構体（図示せず）と、両者の間を構成する側構体１
とからなる。側構体１は、台枠に接続する側梁２と、窓
４から下部を構成する腰部７と、窓４から上方を構成す
る幕部８と、屋根構体に接続するのき桁６と、窓４と窓
４との間の吹寄せ９等からなる。これらは溶接で接続さ
れている。３は出入り口である。側構体１は出入口３お
よび窓４などの大きな開口部を有する。

【００１１】側構体１は台枠を介して台車（図示せず）
に載っている。５は台車の位置、すなわち、車体重量を
支える支点である。この支点５から荷重（集中荷重）が
付加されることになる。そのため、２つの支点５、５の
間であって、支点５の近傍の吹寄せ９を含む窓隅10に
は、大きなせん断力に伴う高応力が局部的に発生するこ
とになる。

【００１２】図３、図４において、側構体１は、中空の
押出し形材を車体の長手方向に沿って並列に複数並べ、
溶接して構成している。窓隅10には局部的に高応力が発
生するため、腰部７および幕部８の押し出し形材の窓４
側を機械加工により削り落し、窓隅を円弧状に構成して
いる。このような構造を採用することにより、窓隅の強
度が本構成材料の母材の強度まで向上できることにな
り、軽量化には有利となる。

【００１３】腰部７および幕部８と吹寄せ９との溶接位
置１１は、図３および図４に示したとおり、高応力が発
生する窓隅（円弧部）から少し離れた、発生応力の低い
位置としている。溶接線12、13は、それぞれ腰部および
幕部と台枠、屋根構体との溶接線を示している。

【００１４】図５において、側構体１の形材同士の溶接
部は、隣接の形材と雄雌の形状とし、両者の結合部で差
し込み構造としている。すなわち、吹寄せ９の端部材25
を腰部７の端部材24に挿入し、両者を溶接11で結合して
いる。

【００１５】中空押出し形材は、その端部を除き、２枚
の面板21、22とトラス状に配置した複数のリブ23で構成
される。すなわち、リブ２３は面板２１（２２）に対す
る向きを交互に変えて配置している。面板２１、２２と
リブ２３は両者の結合部において滑らかに力が伝達する
ように円弧部（フィレット部）を介して連結されてい
る。

【００１６】中空押出し形材で構成した車体において、
窓隅の円弧部に発生する応力は、窓４の窓隅の円弧部の
円弧止端近傍において最大となる。これは、窓４を可能
な限り広く確保する設計が行われ、吹寄せ９の幅を狭く
した構造とするためである。そのため、図３、図４に示
した中空押出し形材のうち、窓隅に近い部分の部材に最
大応力が発生することになる。この最大応力は、２枚の
面板21、22の面内応力と面外曲げ応力成分から成り、こ
の両者の和で表される。

【００１７】窓隅に発生する応力は、車体の長手方向の
位置においても異なる。最大応力は、支点５の近傍の窓
隅に発生し、車体中央に近づくにしたがい応力値が低く
なっていく（車体の端部側も同様である。）。

【００１８】中空押出し形材で窓隅を構成する場合、形
材の寸法は、車体全長にわたり一様となる。そのため、
最大応力が生じる面板21、22の板厚は、最大応力が発生
する窓隅の応力値で決定される。このため、それ以外の
低い応力発生点では限界値より厚肉の構造となり、軽量
化の面では不利な構造となる。

【００１９】一方、窓隅の円弧部より離れた吹寄せ９の
中央部の部材には大きな応力は発生しない。そのため、
強度的には本部材の薄肉化は可能となる。しかし、部材
の薄肉化を図ると、形材同士を結合する溶接による熱歪
が発生するため、軽量化にも限界がある。

【００２０】図１、図２において、窓隅の高応力が発生
すると考えられる部分の形材の内側に、後から補強部材
３２を配置する。車体の長方向の中央部の窓隅には不要
のことが多い。

【００２１】補強部材３２は、面板２１に接続する２つ
のリブ２３、２３の間隔と、面板２２に接続する２つの
リブ２３、２３の間隔とのうち、リブ２３、２３の間隔
が小さい方の面板２１に設けている。補強部材３２は面
板２１に肉盛り溶接したものである。肉盛り溶接３２
は、例えば、厚さ：１０ｍｍ、長さ：２０ｍｍ程度であ
る。肉盛り溶接は窓４側の開口から行なう。補強部材
（肉盛り溶接）３２は吹寄せ９の窓隅１０のうち、高応
力が発生し、補強が必要と考えられ部分にのみ設ける。
肉盛り溶接３２の端部は奥側が楕円の円弧状になってい
る。肉盛り溶接３２の端部（窓４側を除く）は徐々に薄
くなっている。

【００２２】かかる構成によれば、中空押出し形材にお
ける面板21および22の面外変形を防止することができ、
この部分に発生する面外曲げ応力が大幅に低減されるこ
とになる。また、補強部材３２に円弧状の部材を配設し
ているので、面板21に発生する面内応力成分を低減でき
る。このことから、面板21の円弧部の中央に発生する最
大応力を低減できることになる。また、補強部材３２は
必要部のみに設置すればよいので、車両全体としては軽
量にできるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
強度的に厳しい窓隅も、部分的な溶接により、容易に補
強部材を取付けることができ、応力を低減できる。これ
により、比較的薄肉の中空押出し形材により車体全体を
構成することができ、軽量でしかも外板に歪の少ない見
栄えの良い車体を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部の縦断面図である。

【図２】図１の斜視図である。

【図３】鉄道車両の車体の側構体の側面図である。

【図４】図３の“４”部の拡大図である。

【図５】図４の５−５断面図である。

【符号の説明】

１…側構体、４…窓、９…吹寄せ、10…窓隅、21…面
板、22…面板、23…リブ、３２…補強部材。

フロントページの続き (72)発明者正井健太郎山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者山地和文山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の面板と、該面板同士を接合するもの
であって、前記面板に対する向きを交互に変えた複数の
リブと、から構成された中空形材を用いて側構体を構成
した鉄道車両の車体において、吹寄せの窓隅の２つの前記リブと２つの前記面板で囲ま
れた空間内において、一方の面板に接続する２つの前記
リブの間隔と、他方の面板に接続する２つの前記リブの
間隔とのうち、２つのリブの間隔が小さい方の面板に、
肉盛り溶接をしていること、を特徴とする鉄道車両の車体。