Body of a railway vehicle

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄道車両の車体に係り、特に高速で走行するものに好適な鉄道車両の車体に関するものである。

〔従来の技術〕

鉄道車両の車体は、例えば機械工学便覧改訂第６版（昭和52年）第15−79頁から同第15−80頁に記載されているように、台枠、側構、屋根構および妻構から構成されている。 そして、前記台枠、側構、屋根構および妻構を組合せ結合して車体を構成する。 車体に作用する荷重を前記台枠、側構、屋根構および妻構によって支える。 前記側構は下端を台枠に接合し、上端を屋根構に接合している。 したがって、前記側構は、車体に作用する曲げ荷重、例えば自重や乗客などの垂直荷重および車端荷重により生じる曲げ荷重の大部分を支えている。

ところで、近年、鉄道車両の車体は、鉄道車両の高速化および消費電力の低減を図るために軽量化が強く望まれている。 また、車体の製作時における労力および所要時間の低減を図るため、車体の構造の改良および製作方法の改善が行われている。

車体の軽量化の例としては、例えば車両技術No.176（19
86）の第38頁に記載されている。 すなわち、アルミニウム製の大形押出し形材よって車体を製作している。 該車体を構成する側構、台枠および屋根構を、それぞれ複数の押出し形材を車体の長手方向に引通し溶接によって接合して製作される。 したがって、車体を構成する部品の数を大幅に減少させることができる。 また、車体製作時の労力および所要時間を低減させることができる。 ところで、車体を構成する外板或いは骨部材の仕様は、該部材に作用する荷重によって決定されている。 例えば鉄道車両と設計技術（昭和55年、大河出版）の第57頁から第
61頁に記載のように、有限要素法による計算プログラムを利用し車体の構造解析を行って車体の変形および応力などを求める。 そして、車体各部に作用する応力をもとに外板および骨部材の板厚および形状が決定される。 さらに、前記外部および骨部材の仕様は、可能な限り標準化して、その種類を少なくするように配慮されていた。
車体各部の構造は、乗心地に大きな影響を与える車体全体の曲げ剛性を考慮して決定されている。 また、車体を構成する前記骨部材の仕様も車体全体の曲げ剛性を考慮して決定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、車体全体の曲げ剛性を確保するために、車体に作用する曲げ荷重が最も重要視されていた。
また、車体を構成する外板および骨部材の仕様を共通化することによって、車体全体はほぼ均一な曲げ剛性を有する構造となっている。

ところで、車体の全重量を台車に伝える枕梁が設置されている部分の剪断荷重は非常に大きい。 しかし、前記枕梁近傍に作用する剪断荷重については、十分な配慮がなされていなかった。 例えば、前記剪断荷重によって生じる外板の座屈および窓隅の応力集中を防止するため、部分的に補強部材を設置する程度の対策が行われていた。
したがって、車体の構成する外板および骨部材の仕様或いは車体各部の構造は、前記剪断荷重を十分に考慮して決定されていない。 すなわち、車体の枕梁近傍には大きな剪断荷重が作用しており、車体の中央部には大きな曲げ荷重が作用している。 しかし、車体の構造は前記剪断荷重および曲げ荷重を十分に支え、かつ、軽量な構造となっていない。 したがって、従来の車体構造は、その軽量化を図る上で必ずしも有利な構造ではなかった。

本発明の目的は軽量な鉄道車両の車体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 屋根構、側構、妻構、および台枠からなり、前記台枠の長手方向の両端の枕梁近傍部分を台車によって支持する鉄道車両の車体において、 前記両端のそれぞれの台車の設置位置よりも内側の枕梁近傍部分の前記側構の外板を下方および上方に向けて突出して設け、 該側構の外板の車両の高さ方向の高さ寸法を、前記両端の枕梁近傍部分の間の前記側構の外板の高さ寸法よりも大きく設け、 車体の上部の前記両端の側構の突出部の間に該突出高さと同一の樹脂系カバーを設け、 車体の上部の前記両端の側構の突出部よりも短部側の外板の上部に前記突出高さと同一の樹脂系カバーを設け、 車体の下部の前記両端の側構の突出部の間に該突出高さと同一の樹脂系カバーを設けたこと、 を特徴とする。

〔作 用〕

両端の枕梁近傍の側構の外板は上方および下方に突出して高さ寸法を大きくしているので、枕梁近傍部分の垂直荷重に対する剪断荷重強度を向上させることができるものである。 このため、車体全体の剛性を向上でき、車体の軽量化を図ることができるものである。 前記突出部の間等には樹脂系のカバーを配置しているので、重量増加を防止すると共に、見栄えを向上できるものである。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図によって説明する。 この実施例の特徴は、側構えの見掛け上の形状をを変えること無く、外板部分の面積を増大させた構成とした点にある。

１は車体、２は車体１の両側面をなす側構である。 側構２には長手方向の両端に近い位置に出入り口３が形成されている。 両端の出入り口３の間には多数の間柱で仕切られた多数の窓５が有る。 7aは枕梁近傍部分1aの腰部である。 該腰部7aは車体１の中央部1bの腰部7bよりも下方に外板および骨部を突出させて構成されている。 前記腰部7aはその外板部分の面積を拡大したものである。 したがって、該腰部7aの高さ寸法Haは腰部7bの高さ寸法Hbよりも長くなる。 このことにより、側溝２の下辺が部分的に突出することになるが、カバー2dを設置することにより見掛上の形状を直線的にできる。 8aは枕梁近傍部分1a
の幕部である。 該幕部8aは車体１の中央部1bの幕部8bよりも上方に外板および骨部を突出させて構成されている。 前記幕部8aはその外板部分の面積を拡大したものである。 したがって、該幕部8aの高さ寸法haは幕部8bの高さ寸法hbよりも長くなる。 このことにより、側構２の上辺は部分的に突出した形状となるが、凹部にはカバー2c
を設けて見掛上の形状を直線的なものとする。

つまり、車体の長手方向の両端のそれぞれの台車の設置位置よりも内側の枕梁近傍部分の前記側構の外板を下方および上方に向けて突出して設け、 該側構の外板の車両の高さ方向の高さ寸法を、前記両端の枕梁近傍部分の間の前記側構の外板の高さ寸法よりも大きく設け、 車体の上部の前記両端の側構の突出部の間に該突出高さと同一の樹脂系カバー2cを設け、 車体の上部の前記両端の側構の突出部よりも短部側の外板の上部に前記突出高さと同一の樹脂系カバー2eを設け、 車体の下部の前記両端の側構の突出部の間に該突出高さと同一の樹脂系カバー2dを設けたものである。

かかる構成によれば、枕梁近傍部分1aにおいて側構２の外板部分の面積を拡大できるため、この部分における剛性を向上でき、せん断荷重による変形量を小さくできる。

なお、前述のカバー2c、2dについては、樹脂系の複合材料等にて構成すれば、車体１の重量増加を最小限にできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、枕梁近傍部分の垂直荷重に対する剪断荷重強度を向上させることができるので、車体全体の剛性を向上でき、車体の軽量化を図ることができるものである。 また、車両の両端の間は樹脂系のカバーを配置しているので、重量増加を防止すると共に、見栄えを向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の車体の側面図である。 １……車体、1a……枕梁近傍部分、２……側構、2a,2b
……カバー、３……出入り口、５……窓、7a……腰部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 正人 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 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 (56)参考文献 特開 昭61−235261（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−11061（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−4872（ＪＰ，Ｕ)