特許 6487865 鉄道車両の屋根構体構造及び鉄道車両の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6487865

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】鉄道車両の屋根構体構造及び鉄道車両の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B61D 17/12 20060101AFI20190311BHJP

   B61D 17/00 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   B61D17/12

   B61D17/00 C

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-37914(P2016-37914)

(22)【出願日】2016年2月29日

(65)【公開番号】特開2017-154557(P2017-154557A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2018年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000163372

【氏名又は名称】近畿車輌株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】磯見 謙二

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 俊之

【審査官】 長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−３５２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−９４８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４７−３８３６２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第３４８６２７７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６１Ｄ １７／１２

Ｂ６１Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両の屋根構体構造であり、
車体の周方向に延在し、車両の長手方向に離れて配置された複数の垂木と、
前記複数の垂木の長手方向両端部において、車両の長手方向に延在した少なくとも２つの長桁とを備え、
前記垂木は、
凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、
前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部と、
前記第１直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第１水平部と、
前記第２直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第２水平部とを有し、
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、
前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成され、
前記第１水平部及び前記第２水平部は、前記長桁水平部に沿って配置され、
前記長桁直線部は、前記第１直線部の下面又は前記第２直線部の下面に沿って配置されていることを特徴とする鉄道車両の屋根構体構造。

【請求項2】

前記垂木の両端部が、前記長桁水平部まで延在していることを特徴とする請求項１に記載の屋根構体構造。

【請求項3】

前記垂木は、
前記第１直線部と前記第１水平部との間に形成され、前記第１直線部よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第１壁部と、
前記第２直線部と前記第２水平部との間に形成され、前記第２直線部よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第２壁部とを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の屋根構体構造。

【請求項4】

前記第１壁部及び前記第２壁部は、前記長桁水平部まで延在していることを特徴とする請求項３に記載の屋根構体構造。

【請求項5】

垂木と、前記垂木の長手方向両端部に配置された長桁とを備えた屋根構体を組み立てる屋根構体組立工程と、前記屋根構体組立工程で組み立てた屋根構体を側構体に取り付ける屋根構体取り付け工程とを有した鉄道車両の製造方法であり、
前記垂木は、
凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、
前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部と、
前記第１直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第１水平部と、
前記第２直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第２水平部とを有し、
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、
前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成され、
前記屋根構体組立工程は、
前記垂木の長手方向一端部において、
前記第１直線部の下面が前記長桁直線部に接するように且つ前記第１水平部が前記長桁水平部に接するように前記第１直線部及び前記第１水平部を配置する第１配置工程と、前記長桁水平部と前記第１水平部とを溶接する第１溶接工程とを備え、
前記垂木の長手方向他端部において、前記第２直線部の下面が前記長桁直線部に接するように且つ前記第２水平部が前記長桁水平部に接するように前記第２直線部及び前記第２水平部を配置する第２長桁配置工程と、前記長桁水平部と前記第２水平部とを溶接する第２溶接工程とを備え、
前記屋根構体取り付け工程は、
前記長桁鉛直部が側構体に接するように前記屋根構体を側構体に沿って配置する屋根構体配置工程と、前記長桁鉛直部と側構体とを溶接する第３溶接工程とを備えていることを特徴とする鉄道車両の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造及び鉄道車両の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の屋根構体は、複数の垂木と、垂木の両端部を支持する長桁とを備えている。垂木は、車両の長手方向に所定の間隔で配置されている（特許文献１の図３参照）。

【0003】

垂木３０３は凸状に湾曲し、図１０に示すように、車両内に対向した垂木下面３０３ａと、車両外に面した垂木上面３０３ｂと有している。

【0004】

長桁３０４は、少なくとも３箇所で折り曲げられ、垂木下面３０３ａに沿って配置された内傾斜部３２１と、内傾斜部３２１の下端から車両外に向かって延在した傾斜部３２２と、傾斜部３２２の上端から垂木上面３０３ｂと同一面上に延在した外傾斜部３２３と、外傾斜部３２３の下端から下方向に延在した鉛直部３２４とを有している。鉛直部３２４は側構体に沿って配置されている。

【0005】

垂木３０３と長桁３０４は、第１ガセット３３０を用いて接続されている。

【0006】

第１ガセット３３０は垂木３０３の上面側に配置され、垂木上面３０３ｂと長桁３０４の外傾斜部３２３に跨って配置されている。第１ガセット３３０と垂木上面３０３ｂとが重なった部分、及び、第１ガセット３３０と外傾斜部３２３とが重なった部分でそれぞれ溶接されている。第１ガセット３３０は、垂木上面３０３ｂに沿って湾曲している。

【0007】

垂木３０３の下面側では、垂木下面３０３ａと長桁３０４の内傾斜部３２１とが重なり、これらの重なった部分で溶接されている。長桁３０４と側構体は、第２ガセット３４０を用いて接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１−０７３６７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述した既存の構造では、長桁３０４が少なくとも３箇所で折り曲げられた複雑な形状である。

【0010】

また、屋根構体には基準となる水平面（基準面）が存在しない。これは、屋根構体を構成する垂木３０３、長桁３０４、第１ガセット３３０及び第２ガセット３４０に基準面が存在しないためである。例えば、垂木３０３は凸状に湾曲しているため、湾曲面しか存在しない。長桁３０４には水平方向に対して傾斜した傾斜部分と鉛直部しか形成されていない。第１ガセット３３０及び第２ガセット３４０は湾曲したり傾斜したりしている。そのため、屋根構体の組み立ては基準面がない状態で行われている。しかし、基準面が存在しないと、垂木と長桁とガセットとの間で位置ずれが生じるおそれがある。また、屋根構体を側構体に取り付ける際、屋根構体が水平方向に対して傾いた状態で側構体に取り付けられるおそれがある。

【0011】

また、垂木３０３の左右両端部にはそれぞれ長桁３０４が配置され、左右両端部のそれぞれで第１ガセット３３０を用いて垂木３０３と長桁３０４とが接続されている。垂木３０３は車両長手方向に所定の間隔で配置され、各垂木３０３の左右両端部で第１ガセット３３０を用いているため、屋根構体全体で相当な量の第１ガセット３３０が必要である。そのため屋根構体の部品点数が非常に多い。

【0012】

そこで、本発明の目的は、長桁を簡易な形状にしつつ基準面を有する屋根構体構造を提供することである。また、部品点数が少ない屋根構体構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、鉄道車両の屋根構体構造であり、車体の周方向に延在し、車両の長手方向に離れて配置された複数の垂木と、前記複数の垂木の長手方向両端部において、車両の長手方向に延在した少なくとも２つの長桁とを備えている。
前記垂木は、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部と、前記第１直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第１水平部と、前記第２直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第２水平部とを有している。
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成されている。
前記第１水平部及び前記第２水平部は、前記長桁水平部に沿って配置され、前記長桁直線部は、前記第１直線部の下面又は前記第２直線部の下面に沿って配置されている。

【0014】

上記構成では、長桁が第１曲げ部と第２曲げ部の２箇所で曲がり、２つの曲げ部の間に長桁水平部が形成された簡易な形状である。また垂木にも第１水平部及び第２水平部を形成し、第１水平部（第２水平部）を長桁水平部に沿って配置している。車両を製造するときは、第１水平部及び第２水平部と長桁水平部との水平面を基準にできる。また、これらの水平面同士を当接させることで、垂木と長桁との位置ずれが起こりにくいとともに垂木と長桁の接続強度が向上する。さらに、上記水平面で垂木と長桁とを直接接続できるため、垂木と長桁とを接続するために用いていたガセット（図１０の第１ガセット３３０）が不要である。したがって、屋根構体の部品点数を大幅に低減できる。
さらに、垂木に直線状の第１直線部及び第２直線部を形成し、これらの直線部の下面と長桁直線部との平面同士を当接させるとともに、これらの直線部の上面と接続平面部との平面同士を当接させることにより、位置ずれがより起こりにくい。
また、垂木と長桁とを溶接するときは、上述した水平面及び平面で溶接できるため、溶接作業を行いやすい。また溶接時に垂木と長桁との位置ずれが生じにくい。

【0015】

上記構成において、前記垂木の両端部が、前記長桁水平部まで延在していることが好ましい。垂木が長桁水平部まで延在していると、垂木と長桁水平部の下方に配置された側構体との間の距離を短くすることができる。垂木と側構体との間には長桁しか存在しないため強度が弱くなりやすいが、垂木と側構体との距離を短くすることにより屋根構体と側構体の接続強度を向上させることができる。

【0016】

また、上記構成において、前記垂木は、前記第１直線部と前記第１水平部との間に形成され、前記第１直線部よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第１壁部と、前記第２直線部と前記第２水平部との間に形成され、前記第２直線部よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第２壁部とを有していることが好ましい。第１直線部及び第２直線部より傾斜角度が大きい第１壁部及び第２壁部を形成することにより、第２水平部を長桁水平部の基端（第１曲げ部）に近付けることができる。これにより長桁水平部の長さ（車両幅方向長さ）が長くならないようにすることができるため、屋根構体が幅広形状にならず、様々な車両に設置可能なものとなる。

【0017】

さらに、上記構成において、前記第１壁部及び前記第２壁部は、前記長桁水平部まで延在していることが好ましい。垂木の端部を側構体に近付けることができるため、長桁だけが延在する領域を短くすることができる。これにより屋根構体と側構体の接続強度を向上させることができる。

【0018】

本発明は、鉄道車両の組立方法であり、垂木と、前記垂木の長手方向両端部に配置された長桁とを備えた屋根構体を組み立てる屋根構体組立工程と、前記屋根構体組立工程で組み立てた屋根構体を側構体に取り付ける屋根構体取り付け工程とを有した鉄道車両の製造方法である。
前記垂木は、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部と、前記垂木本体湾曲部の両端からそれぞれ直線状に延在した第１直線部及び第２直線部と、前記第１直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第１水平部と、前記第２直線部の下端部に接続され、水平方向に延在した第２水平部とを有している。
前記長桁は、第１曲げ部及び第２曲げ部で折り曲げられ、前記長桁には、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部の間に水平方向に延在した長桁水平部と、前記第１曲げ部から最も近い前記第１直線部の下面又は第２直線部の下面に平行に延在した直線状の長桁直線部と、前記第２曲げ部から下方向に延在した長桁鉛直部とが形成されている。
前記屋根構体組立工程は、前記垂木の長手方向一端部において、前記第１直線部の下面が前記長桁直線部に接するように且つ前記第１水平部が前記長桁水平部に接するように前記第１直線部及び前記第１水平部を配置する第１配置工程と、前記長桁水平部と前記第１水平部とを溶接する第１溶接工程とを備え、前記垂木の長手方向他端部において、前記第２直線部の下面が前記長桁直線部に接するように且つ前記第２水平部が前記長桁水平部に接するように前記第２直線部及び前記第２水平部を配置する第２長桁配置工程と、前記長桁水平部と前記第２水平部とを溶接する第２溶接工程とを備えている。
前記屋根構体取り付け工程は、前記長桁鉛直部が側構体に接するように前記屋根構体を側構体に沿って配置する屋根構体配置工程と、前記長桁鉛直部と側構体とを溶接する第３溶接工程とを備えている。

【0019】

上記方法では、垂木の第１水平部及び第２水平部と長桁水平部を基準に車両を製造することができるため、垂木と長桁と側構体との間で位置ずれが起こりにくい。また、垂木の第１水平部（第２水平部）と長桁水平部の水平面同士を当接させることにより、垂木と長桁との位置ずれが起こりにくいとともに、垂木と長桁の接続強度が向上する。
さらに、垂木と長桁を水平面同士で直接接続できるため、垂木と長桁とを接続するために用いていたガセット（図１０の第１ガセット３３０）が不要である。したがって、屋根構体の部品点数を低減することができるとともに、ガセットを配置する工程を省略できる。
また、垂木に直線状の第１直線部及び第２直線部を形成し、これらの直線部の下面と長桁直線部との平面同士を当接させるため、位置ずれがより起こりにくい。
さらに、組み立てた屋根構体を側構体に取り付けるとよいため、屋根構体を側構体に簡易に取り付けることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によると、長桁を簡易な形状にしつつ基準となる水平面を有する屋根構体構造が得られる。また、屋根構体構造の部品点数を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態に係る鉄道車両の模式図である。

【図2】（ａ）は屋根構体の断面図（図１のIIA-IIA線に沿った図）であり、（ｂ）は従来の屋根構体の断面図である。

【図3】（ａ）は垂木の第１直線部を長手方向に視た図であり、（ｂ）は垂木端部周辺を上方から視た図であり、（ｃ）は垂木端部周辺の斜視図である。

【図4】第１実施形態の屋根構体の一端部の拡大図（図２のIVの拡大図）である。

【図5】長桁の側面図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の垂木の製造方法を順に示す図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は従来の垂木の製造方法を順に示す図である。

【図7】（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の車両の製造方法を順に示した模式図である。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の車両の製造方法を順に示した模式図である。

【図9】（ａ）は本実施形態の屋根構体の平面図であり、（ｂ）は従来の屋根構体の平面図である。

【図10】従来の屋根構体の一端部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0023】

鉄道車両１の屋根構体２は、複数の垂木３と、図中の垂木３の右端部に配置された長桁４と、図中の垂木３の左端部に配置された長桁５とを備えている。垂木３の上には、外板６が配置されている。垂木３は、車両長手方向に所定の間隔で配置されている。長桁４及び長桁５は、車両長手方向に延在している。なお、図示していないが、垂木３の右端部には複数の長桁４が車両長手方向に並んでいる。隣り合う２つの長桁４は金属板（図示せず）で接続されている。また、垂木３の左端部には複数の長桁５が車両長手方向に並んでいる。隣り合う２つの長桁５は金属板（図示せず）で接続されている。屋根構体２は、図中の右側の側構体７及び左側の側構体８の上に配置されている。

【0024】

（垂木）
垂木３は、図２（ａ）に示すように、凸状に湾曲した垂木本体湾曲部１１と、垂木本体湾曲部１１の両端から斜め下方向に直線状に延在した第１直線部１２及び第２直線部１３とを有している。第１直線部１２と第２直線部１３は、垂木本体湾曲部１１から離れる方向へ延在している。垂木３は、垂木本体湾曲部１１、第１直線部１２及び第２直線部１３の全体で凸形状となっている。

【0025】

図中の垂木３の右端部において、第１直線部１２の下端部から下方向に第１壁部１４が延在し、第１壁部１４の下端から水平方向に第１水平部１５が延在している。また、図中の垂木３の左端部において、第２直線部１３の下端部から下方向に第２壁部１６が延在し、第２壁部１６の下端から水平方向に第２水平部１７が延在している。

【0026】

従来の垂木３０３は、図２（ｂ）に示すように、垂木本体湾曲部１１からなる。本実施形態の垂木３は第１直線部１２と第２直線部１３を有しているため、従来の垂木３０３よりも第１直線部１２の長さ分及び第２直線部１３の長さ分だけ長い。また従来の垂木３０３は全て湾曲しているが、本実施形態の垂木３には直線状の領域がある。

【0027】

垂木３は平板を折り曲げて形成され、断面形状がいわゆるＺ形の垂木である（図３(ａ)参照）。垂木３を長手方向にみたとき、垂木３は階段状に形成され、第１段部３Ａと、第１段部３Ａよりも高位置にある第２段部３Ｂと、第１段部３Ａと第２段部３Ｂとの間に上下方向（鉛直方向）に延在した接続部３Ｃとを有している。第１段部３Ａと第２段部３Ｂは平行である。図３（ａ）には垂木３の第１直線部１２を示している。第１直線部１２では、第１段部３Ａと第２段部３Ｂがいずれも平板状である。図３（ａ）では、第１直線部１２の第１段部３Ａの下面を１２ａとし、第１直線部１２の第２段部３Ｂの上面を１２ｂとしている。下面１２ａ及び上面１２ｂは平面であり、下面１２ａ及び上面１２ｂは平行である。第１段部３Ａは第２段部３Ｂよりも車両内に近い位置に配置されている（図４参照）。図４には、図２のIVの拡大図を示している。

【0028】

図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、第１直線部１２の第２段部３Ｂの側端部から下方向に第１壁部１４が延在している。第１壁部１４は、長桁４の水平面（後述する長桁水平部２３）まで延在している。第１壁部１４の下端からは水平方向に第１水平部１５が延在している。第１水平部１５は長桁４の水平面（長桁水平部２３）に当接している。第１水平部１５と長桁水平部２３は水平面同士で当接し、当接した部分で溶接されている（図３(ｂ)参照）。水平面では溶接しやすい。

【0029】

第１水平部１５は第２段部３Ｂの先にあるため、第１水平部１５と長桁水平部２３とを接続することにより、第２段部３Ｂが長桁水平部２３に接続されたときと同様な効果が得られる。

【0030】

第１壁部１４の水平方向に対する角度θ₁は９０度であり、第１直線部１２の水平方向に対する傾斜角度θ₂は９０度未満（例えば４５度）である（図３(ｃ)参照）。第１壁部１４は第１直線部１２よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい。

【0031】

上記では垂木３の右端部について説明したが、垂木３は左右対称の形状であるため（図２(ａ)参照）、垂木３の左端部も右端部と同様な形状である。第２直線部１３の側端部からは、下方向に第２壁部１６が延在している。第２壁部１６は、長桁５の長桁水平部２３まで延在している。第２壁部１６の下端からは水平方向に第２水平部１７が延在している。第２水平部１７は長桁５の長桁水平部２３に当接している。第２水平部１７と長桁水平部２３は水平面同士で当接し、当接した部分で溶接されている。

【0032】

第２壁部１６の水平方向に対する角度は９０度であり、第２直線部１３の水平方向に対する傾斜角度は９０度未満（例えば４５度）である。第２壁部１６は第２直線部１３よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい。

【0033】

（長桁）
長桁４は、図５に示すように、平板を第１曲げ部２１及び第２曲げ部２２の２箇所で折り曲げて形成されている。第１曲げ部２１と第２曲げ部２２との間には、水平方向に延在した長桁水平部２３が形成され、第１曲げ部２１から図中の左上方向に長桁直線部２４が延在している。また、第２曲げ部２２から図中の下方向に長桁鉛直部２５が延在している。

【0034】

長桁水平部２３には、図３（ｃ）及び図４に示すように垂木３の第１水平部１５が当接している。

【0035】

長桁直線部２４は、図４に示すように、最も近い垂木３の第１直線部１２の下面１２ａに略平行である。長桁直線部２４は下面１２ａに沿って配置されている。長桁直線部２４と下面１２ａは平面同士で当接し、当接した部分で溶接されている。平面では溶接しやすい。

【0036】

長桁鉛直部２５は、側構体７の外面７ａに沿って配置されている（図４参照）。長桁鉛直部２５を側構体７の外面７ａに沿って上下方向に移動させることにより、屋根構体２を各種車両に合った位置へ配置することができる。長桁水平部２３を側構体７に近付けることにより、垂木３と側構体７とを近接させることができ、屋根構体２と側構体７との結合部分を強化できる。

【0037】

上記では、垂木３の右端部に配置された長桁４について説明したが、垂木３の左端部に配置された長桁５も長桁４と同様な形状である。長桁４と長桁５は左右対称となるように配置されている（図２(ａ)参照）。長桁５は、垂木３の左端部に形成された第２直線部１３の下面及び側構体８の外面に沿って配置されている。

【0038】

屋根構体２と側構体７（側構体８）は、ガセット４０を用いて接続されている（図２(ａ)参照）。屋根構体２の右端部では、長桁４と側構体７とがガセット４０を用いて接続されている。屋根構体２の左端部では、長桁５と側構体８とがガセット４０を用いて接続されている。

【0039】

（ガセット）
ガセット４０は、図４に示すように垂木３の下面側に配置されている。ガセット４０は、長桁直線部２４に略平行な接続傾斜部４１と、接続傾斜部４１の下端から下方向に延在した接続鉛直部４２とを有している。

【0040】

長桁直線部２４と接続傾斜部４１は平面同士で当接し、当接した部分で溶接されている。接続鉛直部４２は、側構体７の内面７ｂに沿って配置されている（図４参照）。

【0041】

続いて、屋根構体２の製造方法及び屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付ける方法を、図６〜図９を参照しつつ説明する。

【0042】

先ず、垂木３の製造方法について説明する。平板状の板材１００を幅方向に曲げ、図３（ａ）に示すようなＺ形にする。この段階では、板材１００は直線状である。次に、金型５０を用いて板材１００を曲げる。金型５０には、図６（ａ）に示すように上面が凸状に湾曲したものを用いる。板材１００の長手方向長さは、金型５０の湾曲面の長さよりも長い。

【0043】

板材１００の長手方向両端部を保持しながら、板材１００を金型５０の上面に沿って曲げる（図６(ｂ)参照）。これにより垂木本体湾曲部１１が形成される。曲げ時に保持していた部分は直線状である。この部分が第１直線部１２及び第２直線部１３となる。第１直線部１２の先端部を裁断や屈曲する等して、第１直線部１２の先に第１壁部１４及び第１水平部１５を形成する。また、第２直線部１３の先端部を裁断や屈曲する等して、第２直線部１３の先に第２壁部１６及び第２水平部１７を形成する。これにより垂木３が得られる。

【0044】

従来は、金型５０を用いて板材１００を曲げた後（図６(ｃ)参照）、板材１００の長手方向両端部（本実施形態の第１直線部１２及び第２直線部１３に相当する部分）を切り落とし、垂木本体湾曲部１１を垂木としていた（図６(ｄ)参照）。しかし、本実施形態では、垂木本体湾曲部１１の両側の第１直線部１２及び第２直線部１３を残すことにより、垂木３に直線部を形成するとともに従来よりも垂木長さを長くしている。

【0045】

本実施形態では第１直線部１２及び第２直線部１３を残しているため、第１直線部１２及び第２直線部１３を全て切り落としていた従来よりも、歩留まりが向上する。また、本実施形態では、第１直線部１２及び第２直線部１３を切り落とす工程が不要であるため、垂木の製造工程数を少なくすることができる。

【0046】

次に、垂木３を用いて屋根構体を組み立てる方法を説明する（屋根構体組立工程）。図７（ａ）に示すように、垂木３を長桁４及び長桁５の上に配置する。このとき、垂木３の右端部において、垂木３の第１直線部１２の下面１２ａが長桁直線部２４に接するように且つ垂木３の第１水平部１５が長桁水平部２３に接するように、第１直線部１２及び第１水平部１５を配置する（第１配置工程）。また、垂木３の左端部において、垂木３の第２直線部１３の下面１３ａが長桁直線部２４に接するように且つ垂木３の第２水平部１７が長桁水平部２３に接するよう、第２直線部１３及び第２水平部１７を配置する（第２配置工程）。

【0047】

そして、垂木３の右端部において、長桁直線部２４と垂木３の下面１２ａとを溶接する。また、長桁水平部２３と第１水平部１５とを溶接する（第１溶接工程、図７(ｂ)参照）。

【0048】

さらに、垂木３の左端部において、長桁直線部２４と垂木３の下面１３ａとを溶接する。また、長桁水平部２３と垂木３の第２水平部１７とを溶接する（第２溶接工程）。これにより屋根構体２が組み立てられる。

【0049】

続いて、屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付ける。

【0050】

屋根構体２の右端部において長桁鉛直部２５が側構体７の外面７ａに接するように、また、屋根構体２の左端部において長桁鉛直部２５が側構体８の外面８ａに接するように（図７(ｃ)参照）、屋根構体２を配置する（屋根構体配置工程、図８(ａ)参照）。屋根構体２の右端部において長桁鉛直部２５と側構体７の外面７ａとを溶接し、屋根構体２の左端部において長桁鉛直部２５と側構体８の外面８ａとを溶接する。

【0051】

そして、屋根構体２の右端部において、ガセット４０の接続傾斜部４１が長桁直線部２４に接するように且つガセット４０の接続鉛直部４２が側構体７の内面７ｂに接するように、ガセット４０を配置する。ガセット４０の接続傾斜部４１と長桁直線部２４とを溶接し、ガセット４０の接続鉛直部４２と側構体７の内面７ｂとを溶接する（第３溶接工程、図８(ｂ)参照）。これにより屋根構体２が側構体７に取り付けられる。

【0052】

また、屋根構体２の左端部において、ガセット４０の接続傾斜部４１が長桁直線部２４に接するように且つガセット４０の接続鉛直部４２が側構体８の内面８ｂに接するように、ガセット４０を配置する。ガセット４０の接続傾斜部４１と長桁直線部２４とを溶接し、ガセット４０の接続鉛直部４２と側構体８の内面８ｂとを溶接する（第３溶接工程、図８(ｂ)参照）。これにより屋根構体２が側構体８に取り付けられる。

【0053】

続いて、本実施形態の屋根構体と従来の屋根構体との相違について説明する。図９（ａ）には本実施形態の屋根構体を図示し、図９（ｂ）には従来の屋根構体を図示している。本実施形態と従来とでは、１)垂木の長手方向長さ、２)長桁の構成、及び３)垂木と長桁とを接続するガセットの有無の点で異なる。なお図９（ａ）及び図９（ｂ）では、垂木の上に配置された外板を省略している。

【0054】

本実施形態の垂木３の長さＬは、従来の垂木３０３の長さｌよりも長い。これは、本実施形態の垂木３には第１直線部１２及び第２直線部１３が形成されているが、従来の垂木３０３には第１直線部１２及び第２直線部１３が形成されていないためである（図２(ａ)及び図２(ｂ)参照）。したがって、本実施形態の垂木３は従来の垂木３０３よりも第１直線部１２の長さ分及び第２直線部１３の長さ分だけ長く、その分、本実施形態の垂木３は従来の垂木３０３よりも垂木重量が重い。

【0055】

一方、本実施形態の長桁４の幅Ｗ及び長桁５の幅Ｗは従来の長桁３０４の幅ｗ及び長桁３０５の幅ｗよりも狭い。これは、本実施形態の長桁４（長桁５）では２箇所で折り曲げることにより長桁直線部２４、長桁水平部２３及び長桁鉛直部２５を有した簡易な構成であるのに対し（図５参照）、従来の長桁３０４（長桁３０５）では少なくとも３箇所で折り曲げることにより内傾斜部３２１、傾斜部３２２、外傾斜部３２３及び鉛直部３２４が形成された複雑な形状であり（図１０参照）、本実施形態の長桁４（長桁５）が従来の長桁３０４（長桁３０５）よりも小型であるためである。したがって、本実施形態の長桁４（長桁５）は、従来の長桁３０４（長桁３０５）よりも長桁重量が軽い。

【0056】

ここで垂木３及び垂木３０３は長手方向に所定の間隔で配置されているが、長桁４,５及び長桁３０４,３０５は車両の長手方向全体に配置されている。そのため屋根構体２全体でみると、垂木総重量の増加量よりも長手方向全体に配置された長桁総重量の減少量の方が大きい。よって、本実施形態と従来とで屋根構体の重量を比較すると、本実施形態の方が従来よりも軽い

【0057】

また、本実施形態では垂木３が長桁水平部２３まで延在し（図４参照）、従来よりも垂木３と側構体７（側構体８）とが近接している。長桁水平部２３を側構体７及び側構体８に近づけることにより、垂木３を側構体７（側構体８）にさらに近づけることができる。一方、従来の構成では垂木３０３と側構体との間に距離がある（図１０参照）。垂木３０３と側構体との間には長桁３０４が延在しているが、長桁３０４だけでは強度が弱い。本実施形態では、長桁だけが存在する領域を殆どなくすことができるため、従来よりも屋根構体と側構体との接続強度を強化することができる。これにより屋根構体の強度がより強化されるため、側面衝突等が起こっても屋根構体が側構体から外れにくい。

【0058】

さらに、本実施形態では、図４に示すように、基準面となる水平部（長桁水平部２３及び第１水平部１５）が形成されているため、水平部を側構体７及び側構体８に近付けることにより、垂木３を側構体７（側構体８）により近付けることができる。これにより屋根構体と側構体との接続強度をより強化できるため、側面衝突等が起こっても屋根構体が側構体から外れにくい。

【0059】

また、本実施形態では、垂木３と長桁４（長桁５）とを直接接続しているため（図３(ｃ)参照）、これらを接続するガセットが不要である。従来は、各垂木３０３の左右両端部で長桁４（長桁５）との接続にガセット３３０を用いていた。垂木３０３は車両長手方向に多数配置されているため、相当な数のガセット３３０が必要であった。本実施形態ではこれらのガセット３３０が不要であるため、従来よりも屋根構体２の部品点数を大幅に少なくすることができる。

【0060】

以上に述べたように、本実施形態の屋根構体構造によると以下の効果を奏する。長桁４及び長桁５が第１曲げ部２１と第２曲げ部２２の２箇所で曲がり、２つの曲げ部（２１,２２）の間に長桁水平部２３が形成された簡易な形状である。また垂木３の先端部に第１水平部１５（第２水平部１７）を形成し、第１水平部１５（第２水平部１７）を長桁水平部２３に沿って配置している。車両を製造するときは、第１水平部１５及び第２水平部１７と長桁水平部２３との水平面を基準にできる。また、これらの水平面同士を当接させることで、垂木３と長桁４（長桁５）との位置ずれが起こりにくくなるとともに、垂木３と長桁４（長桁５）の接続強度が向上する。さらに、上記水平面で垂木３と長桁４（長桁５）とを直接接続できるため、従来、垂木３と長桁４（長桁５）とを接続するために用いていたガセット（図１０の第１ガセット３３０）が不要である。したがって、屋根構体２の部品点数を低減することができるとともに、ガセットを配置する工程を省略できる。

【0061】

さらに、垂木３に直線状の第１直線部１２及び第２直線部１３を形成し、これらの直線部の下面１２ａ（１３ａ）と長桁直線部２４との平面同士を当接させるため、位置ずれがより起こりにくい。

【0062】

また、上記当接した部分は水平部または平面部であるため、溶接作業を行いやすい。また溶接時に垂木３と長桁４（長桁５）との位置ずれが生じにくい。

【0063】

さらに、垂木３の右端部には、第１直線部１２と第１水平部１５との間に第１壁部１４が形成されている（図３(ｂ)及び図３(ｃ)参照）。第１直線部１２の先に、第１直線部１２よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第１壁部１４を形成することにより、第１水平部１５を長桁水平部２３の基端（第１曲げ部２１）に近付けることができる。これにより長桁水平部２３の長さ（車両幅方向長さ）が長くならないようにすることができるため、車体幅が広くならず、様々な車両に設置可能なものとなる。

【0064】

垂木３の左端部でも、垂木３の右端部のように、第２直線部１３と第２水平部１７との間に第２壁部１６が形成されている（図２(ａ)参照）。第２直線部１３の先に、第２直線部１３よりも水平方向に対する傾斜角度が大きい第２壁部１６を形成することにより、長桁水平部２３の長さ（車両幅方向長さ）が長くならないようにすることができる。

【0065】

また、垂木３の第１壁部１４及び第２壁部１６が長桁水平部２３まで延在しているため（図２(ａ)参照）、垂木３の端部を側構体７（側構体８）に近付けることができる。これにより長桁だけが存在する領域を短くすることができるため、屋根構体２と側構体７（側構体８）の接続強度を向上させることができる。

【0066】

さらに、組み立てた屋根構体２を側構体７及び側構体８に取り付けるときは、屋根構体２を側構体７（側構体８）の外面７ａ（外面８ａ）及び内面７ｂ（内面８ｂ）に取り付けるとよいため、屋根構体２を側構体７（側構体８）に簡易に取り付けることができる。また、長桁４（長桁５）の長桁鉛直部２５を側構体７（側構体８）の外面７ａ（外面８ａ）に沿って上下方向に移動させることで、屋根構体の形状や車体幅が異なる車両にも本実施形態の屋根構体を利用できる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0068】

例えば、上述の第１実施形態では、第１直線部１２及び第２直線部１３が垂木本体湾曲部１１の両端から斜め下方向に延在しているが（図２参照）、第１直線部１２及び第２直線部１３は垂木本体湾曲部１１の両端から下方向に延在していてもよい。この場合、長桁４（長桁５）において長桁直線部２４が第１曲げ部２１から上方に延在した構成とする。これにより第１直線部１２（第２直線部１３）と長桁直線部２４が当接する。平面同士が当接した部分では溶接しやすい。

【0069】

また、上述の第１実施形態では、垂木３に断面形状がＺ形の垂木を用いたが、他の断面形状の垂木を用いてもよい。例えば、断面形状がハット形の垂木を用いてもよい。

【0070】

さらに、上述の実施形態では、垂木３の右端部において、第１壁部１４の水平方向に対する角度θ₁は９０度であるが、角度θ₁は９０度未満でもよい。また、垂木３の左端部において、第２壁部１６の水平方向に対する角度は９０度であるが、この角度は９０度未満でもよい。

【0071】

また、上述の実施形態では、垂木３の右端部において、第１直線部１２と第１水平部１５との間に第１壁部１４が形成されているが（図３(ｃ)参照）、第１壁部１４が形成されていなくてもよい。例えば、第１直線部１２が長桁水平部２３まで延在し、第１直線部１２の先端から第１水平部１５が延在していてもよい。また、垂木３の左端部においても、上述の実施形態では、第２直線部１３と第２水平部１７との間に第２壁部１６が形成されているが（図２(ａ)参照）、第２壁部１６が形成されていなくてもよい。例えば、第２直線部１３が長桁水平部２３まで延在し、第２直線部１３の先端から第２水平部１７が延在していてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 鉄道車両
２ 屋根構体
３,３０３ 垂木
３Ａ 第１段部
３Ｂ 第２段部
４,５,３０４ 長桁
７,８ 側構体
１１ 垂木本体湾曲部
１２ 第１直線部
１２ａ 下面
１２ｂ 上面
１３ 第２直線部
１４ 第１壁部
１５ 第１水平部
１６ 第２壁部
１７ 第２水平部
２１ 第１曲げ部
２２ 第２曲げ部
２３ 長桁水平部
２４ 長桁直線部
２５ 長桁鉛直部
４０ ガセット
３３０ 第１ガセット
３４０ 第２ガセット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】