特許 7556168 鉄道車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-13

(45)【発行日】2024-09-25

(54)【発明の名称】鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   B61D 17/12 20060101AFI20240917BHJP

   B61D 17/08 20060101ALI20240917BHJP

【ＦＩ】

B61D17/12

B61D17/08

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024032385

(22)【出願日】2024-03-04

【審査請求日】2024-03-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 大輔

(72)【発明者】

【氏名】一ノ瀬 賢太

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 大貴

(72)【発明者】

【氏名】國永 康晴

(72)【発明者】

【氏名】中宇地 真人

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０５０８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１０４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４９２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／２８５４３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｄ １７／１２

Ｂ６１Ｄ １７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

台枠と、前記台枠の枕木方向の両端部に接合される一対の側構体と、一対の前記側構体の上端に接合される屋根構体と、を有する鉄道車両において、
前記屋根構体は、
一対の前記側構体を横架する第１部位と、前記第１部位の枕木方向の外側端部から屈曲して上側に向かって立ち上がる第３部位と、により形成される雨樋部と、
枕木方向の内側端部が前記第３部位に接続すると共に前記第１部位よりも枕木方向の外方に向かって突出し、前記側構体の上端部と接合する第２部位と、
を備え、
前記側構体の上端部と前記屋根構体の前記第２部位との接合部が、前記雨樋部よりも上側の位置に配置されていること、
を特徴とする鉄道車両。

【請求項2】

請求項１の鉄道車両において、
前記側構体は、前記接合部から枕木方向の外方に向かって延伸しつつ、前記鉄道車両の外側に向かって湾曲する湾曲部を備え、
前記湾曲部では、前記接合部側から順に、第１湾曲部、第２湾曲部が形成されており、
前記第１湾曲部の曲げ半径が、前記第２湾曲部の曲げ半径よりも小さいこと、
を特徴とする鉄道車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、台枠と、台枠の枕木方向の両端部に接合される一対の側構体と、一対の側構体の上端に接合される屋根構体と、を有する鉄道車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、屋根構体の突出部の先端部が、溶接により側構体の側外板のフランジ部に接合される鉄道車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－１０６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示される鉄道車両においては、側構体と屋根構体との接合部（すなわち、側構体の側外板のフランジ部と屋根構体の突出部との接合部）は、側構体の側外板の第２湾曲部から屋根構体側に向かって立ち下がる立下り面の下端部の位置であって、かつ、屋根構体における垂木の部位と同じくらいの高さの位置に配置されている。

【0005】

このようにして、側構体と屋根構体との接合部は、側構体の側外板の立下り面と屋根構体における垂木の部位との間に挟まれる位置に配置されている。そのため、鉄道車両の製造時やメンテナンス時において側構体と屋根構体との接合部の溶接を行うときに、側構体の側外板の立下り面や屋根構体における垂木の部位に注意を払いながら作業を行う必要があり、作業性が低下するおそれがある。したがって、側構体と屋根構体との接合部にて、溶接の作業性の低下により、溶接品質が十分に得られないおそれがある。

【0006】

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、側構体と屋根構体との接合部にて、溶接の作業性を向上させて、良好な溶接品質を確保できる鉄道車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の鉄道車両は、以下の構成を備えている。
（１）台枠と、前記台枠の枕木方向の両端部に接合される一対の側構体と、一対の前記側構体の上端に接合される屋根構体と、を有する鉄道車両において、前記屋根構体は、一対の前記側構体を横架する第１部位と、前記第１部位の枕木方向の外側端部から屈曲して上側に向かって立ち上がる第３部位と、により形成される雨樋部と、枕木方向の内側端部が前記第３部位に接続すると共に前記第１部位よりも枕木方向の外方に向かって突出し、前記側構体の上端部と接合する第２部位と、を備え、前記側構体の上端部と前記屋根構体の前記第２部位との接合部が、前記雨樋部よりも上側の位置に配置されていること、を特徴とする。

【0008】

本開示においては、側構体と屋根構体との接合部の溶接を行うときに、側構体や屋根構体（の第１部位）に注意を払う必要性が軽減され、溶接の作業性が向上する。そのため、側構体と屋根構体との接合部において、溶接欠陥が生じることを防ぐことができ、良好な溶接品質を確保できる。したがって、側構体と屋根構体との接合部における水密性を向上させることができる。ゆえに、例えば、トンネル通過時に車内の気圧の変化などが生じたとしても、側構体と屋根構体との接合部から車内へ雨水などが浸入することを防止できる。
また、側構体と屋根構体との接合部が雨樋部よりも上側に配置されているので、雨樋部にある雨水は、側構体と屋根構体との接合部まで到達し難くなる。そのため、雨樋部にある雨水が側構体と屋根構体との接合部から鉄道車両の車内へ浸入することを防止できる。

【0009】

（２）（１）の鉄道車両において、前記側構体は、前記接合部から枕木方向の外方に向かって延伸しつつ、前記鉄道車両の外側に向かって湾曲する湾曲部を備え、前記湾曲部では、前記接合部側から順に、第１湾曲部、第２湾曲部が形成されており、前記第１湾曲部の曲げ半径が、前記第２湾曲部の曲げ半径よりも小さいこと、が好ましい。

【0010】

本開示においては、側構体の湾曲部にて、第１湾曲部と第２湾曲部とにより、２段階の曲げ半径を設定している。そして、第１湾曲部の曲げ半径が、第２湾曲部の曲げ半径よりも小さくなっている。そのため、第１湾曲部の剛性が、第２湾曲部の剛性よりも高くなっている。したがって、側構体と屋根構体との接合部の溶接を行うときに側構体の湾曲部に生じる溶接歪みを、第１湾曲部により食い止めることができる。ゆえに、側構体と屋根構体との接合部の溶接を行った後において、側構体の湾曲部にうねりが生じることを抑制できるので、側構体の美観を向上させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示の鉄道車両によれば、側構体と屋根構体との接合部にて、溶接の作業性を向上させて、良好な溶接品質を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態の鉄道車両の側面図である。

【図2】図１の鉄道車両の車両構体を軌道方向から見た断面（Ａ－Ａ断面）を模式的に示す図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ断面において、鉄道車両の枕木方向の両端部のうち、一方の端部における溶接部とその周辺を示す図である。

【図4】図３の部分Ｘの部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示の鉄道車両の実施形態について説明する。

【0016】

［鉄道車両の構成について］
まず、本実施形態に係る鉄道車両１の構成について説明する。

【0017】

図１に示すように、鉄道車両１は、軌道１０１上を走行する車両であり、車両構体１１と台車１２を有する。

【0018】

図１と図２に示すように、車両構体１１は、台枠２１と、一対の切妻構体２２と、一対の側構体２３Ａ，２３Ｂと、屋根構体２４と、により６面体をなすように構成されている。

【0019】

台枠２１は、鉄道車両１の床部を形成している。一対の切妻構体２２は、台枠２１の軌道方向の両端部に立設されることで、鉄道車両１の連結部を形成している。一対の側構体２３Ａ，２３Ｂは、台枠２１の枕木方向の両端部に接合されて立設されることで、車両構体１１の側面１１ａを形成している。屋根構体２４は、切妻構体２２および側構体２３Ａ，２３Ｂの上端部に接合されることで、車両構体１１の屋根面１１ｂを形成している。

【0020】

また、車両構体１１においては、図２に示すように、側面１１ａの上端部から屋根面１１ｂに向かって緩やかに湾曲している。さらに、車両構体１１には、図１に示すように、内部の客室に通じる乗客乗降口３１および窓３２が設けられている。

【0021】

台車１２は、空気ばね１３を介して車両構体１１を支持している。

【0022】

なお、本実施形態の鉄道車両１は、図１に示す例では軌道方向の両端部に連結部が形成される中間車両であるが、これに限定されるものではなく、先頭車両であっても良い。鉄道車両１が先頭車両である場合には、台枠２１の軌道方向の両端部の内の一方に、鉄道車両１の先頭部を形成する先頭妻構体が立設され、他方の端部に、鉄道車両１の連結部を形成する切妻構体２２が立設される。

【0023】

［側構体および屋根構体の構造について］
次に、側構体２３Ａ，２３Ｂおよび屋根構体２４の構造について、説明する。なお、図３と図４は、鉄道車両１の枕木方向の両端部のうち、一方の端部（側構体２３Ａ側の端部）を図示したものであるが、他方の端部（側構体２３Ｂ側の端部）においても同様の構成である。そこで、以下の説明では、側構体２３Ａ側を代表して説明する。

【0024】

図３と図４に示すように、屋根構体２４は、垂木４１と、屋根外板４２と、桁材４３とを備えている。

【0025】

垂木４１は、炭素鋼、ステンレス鋼やアルミ合金などの金属により、枕木方向の中央部が上方に膨出したアーチ状に形成されており、鉄道車両１の枕木方向に沿って延在することで、一対の側構体２３Ａ，２３Ｂを横架している（すなわち、図２に示すように、横方向に架け渡している）。この垂木４１は、鉄道車両１の軌道方向に所定の間隔（例えば０．４ｍの間隔）を持って、複数本設けられている。

【0026】

屋根外板４２は、ステンレス鋼などにより形成されており、板厚が０．６～２．５ｍｍ程度の板材を用いて、鉄道車両１の軌道方向に沿って長尺に形成されたものであり、車両構体１１の外側の表面である屋根面１１ｂを形成している。この屋根外板４２は、横架部４２１と、突出部４２２と、立設部４２３を備えている。

【0027】

横架部４２１は、枕木方向に切断した断面が、垂木４１の形状に沿ったアーチ状に形成されており、垂木４１に鉄道車両１の内側から支持されている。このようにして、横架部４２１は、垂木４１と同様に、枕木方向の中央部が上方に膨出したアーチ状に形成されており、鉄道車両１の枕木方向に沿って延在することで、一対の側構体２３Ａ，２３Ｂを横架している。なお、垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１は、本開示の「第１部位」の一例である。

【0028】

突出部４２２は、枕木方向の端部に、垂木４１により支持される横架部４２１よりも、枕木方向の外方に向かって略水平に突出している。この突出部４２２は、後述するように、溶接部６１において、側構体２３Ａの側外板５２のフランジ部５２３と接合している。また、突出部４２２は、屋根外板４２の軌道方向の全長に渡って形成されている。なお、突出部４２２は、本開示の「第２部位」の一例である。

【0029】

立設部４２３は、横架部４２１の枕木方向の外側端部と突出部４２２の枕木方向の内側端部との間に、横架部４２１から上側（すなわち、突出部４２２側）に向かって立ち上がるようにして設けられている。なお、立設部４２３は、本開示の「第３部位」の一例である。

【0030】

桁材４３は、ステンレス鋼などにより、鉄道車両１の軌道方向に沿って長尺に形成された部材である。桁材４３は、垂木４１に接合される第１接続片４３１と、屋根外板４２に接合される第２接続片４３２と、を備えている。そして、この第１接続片４３１と第２接続片４３２とが段差を有するように形成されることで、桁材４３の枕木方向に切断した断面は略Ｚ字状となっている。

【0031】

第１接続片４３１は、垂木４１の鉄道車両１の内方の面（すなわち、内面４１１）に、例えばスポット溶接により接合されている。第２接続片４３２は、屋根外板４２の突出部４２２の鉄道車両１の内方の面に、例えばスポット溶接により接合されている。このようにして、桁材４３は、屋根外板４２の突出部４２２を補強している。

【0032】

側構体２３Ａは、縦骨５１と、側外板５２と、横骨５３とを備えている。縦骨５１は、台枠２１（図１参照）の枕木方向の端部に立設されて、鉄道車両１の上下方向に沿って延在している。また、縦骨５１は、軌道方向に所定の間隔（例えば１ｍの間隔）を持って、複数本設けられている。このようにして、縦骨５１は、側外板５２を鉄道車両１の内側から支持している。

【0033】

縦骨５１は、第１骨部材５１１と第２骨部材５１２を備えている。第１骨部材５１１は、炭素鋼、ステンレス鋼やアルミ合金などの金属の板材を、断面ハット状に形成したものである。また、第１骨部材５１１は、その下端（すなわち、図３における下方の下端（不図示））が台枠２１（図１参照）に接合されており、側外板５２が形成する側面１１ａを鉄道車両１の内側から支持するために、側面１１ａに沿うようにして、台枠２１に対して略垂直に立設されている。

【0034】

第２骨部材５１２は、炭素鋼、ステンレス鋼やアルミ合金などの金属の板材を、溝形（断面コの字形）に形成したものである。この第２骨部材５１２は、第１骨部材５１１に対して角度を持った状態で配置されている。

【0035】

第２骨部材５１２の端部には、後述する側外板５２のフランジ部５２３と平行な支持部５１３が設けられている。この支持部５１３は、例えばスポット溶接によりフランジ部５２３と接合されている。

【0036】

また、第２骨部材５１２の端部には、桁受５１４が設けられている。桁受５１４は、垂木４１の枕木方向の端部を、桁材４３を介して、下方から支持している。さらに、桁受５１４は、溶接により、桁材４３と接合している。なお、垂木４１の鉄道車両１の軌道方向における位置は、縦骨５１の鉄道車両１の軌道方向における位置と、一致していても良いし、一致していなくても良い。一致していない場合でも、桁材４３は軌道方向に長尺に形成されているため、桁受５１４は、桁材４３に接合されることで、桁材４３を介して垂木４１を支持することが可能である。

【0037】

側外板５２は、ステンレス鋼等からなる、板厚１．０～２．５ｍｍの板材であり、車両構体１１の外側の表面である車両構体１１の側面１１ａを形成している。

【0038】

側外板５２には、縦骨５１の第１骨部材５１１と略平行で、車両構体１１の側面１１ａを形成する垂直部５２１が形成されている。この垂直部５２１は、横骨５３を介して、縦骨５１（の第１骨部材５１１）により、鉄道車両１の内側から支持されている。

【0039】

さらに、側外板５２は、溶接部６１から枕木方向の外方（鉄道車両１の外側）に向かって延伸しつつ、徐々に下方へと湾曲する湾曲部５２２（即ち、車両外側に向かって凸形状に形成された部分）を備えている。この湾曲部５２２は、垂直部５２１の上端に繋がっている。

【0040】

さらに、側外板５２には、屋根構体２４の屋根外板４２の突出部４２２と平行なフランジ部５２３が形成されている。このフランジ部５２３は、突出部４２２を下方から支持している。そして、溶接部６１において、フランジ部５２３と突出部４２２の先端部とが、溶接（例えば、アーク溶接や、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接など）により接合されている。この溶接は、鉄道車両１の軌道方向に沿って行われる連続溶接であり、突出部４２２は、その軌道方向の全長において、フランジ部５２３と接合される。なお、フランジ部５２３は、本開示の「側構体の上端部」の一例である。また、溶接部６１は、本開示の「接合部」の一例である。

【0041】

また、屋根外板４２は、横架部４２１と突出部４２２との段差により形成される、すなわち、横架部４２１と立設部４２３とにより形成される雨樋部６２を備えており、屋根構体２４に降った雨を受けることが可能となっている。上記した通り、突出部４２２は、突出部４２２の軌道方向の全長にわたって、連続溶接によってフランジ部５２３に接合されており、また、雨樋部６２とは異なる位置に溶接部６１が形成されるため、突出部４２２とフランジ部５２３との間の水密性が確保されている。

【0042】

横骨５３は、炭素鋼、ステンレス鋼やアルミ合金などの金属の板材により、断面ハット状にかつ、鉄道車両１の軌道方向に沿って長尺に形成されている。この横骨５３は、側外板５２の鉄道車両１の内側の面に接合されており、側外板５２は、横骨５３を介して、縦骨５１に接合および支持されている。具体的には、側外板５２の垂直部５２１は、横骨５３を介して、縦骨５１の第１骨部材５１１に接合および支持されている。

【0043】

［側構体と屋根構体との溶接部およびその周辺の構造について］
本実施形態では、図２に示すように、側構体２３Ａ，２３Ｂと屋根構体２４との溶接部６１が、車両構体１１における最上位の位置に配置されている。具体的には、図３と図４に示すように、溶接部６１は、側構体２３Ａの上端部の位置であって、かつ、屋根構体２４の垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１よりも鉄道車両１の上側の位置に配置されている。

【0044】

このようにして溶接部６１が車両構体１１の最上位の位置に配置されていることにより、溶接部６１の溶接を行うときに、側構体２３Ａの側外板５２や屋根構体２４の屋根外板４２の横架部４２１に注意を払う必要性が軽減され、溶接の作業性が向上する。そのため、溶接部６１にて、溶接欠陥が生じることを防ぐことができ、良好な溶接品質を確保できる。したがって、溶接部６１における水密性を向上させることができる。ゆえに、例えば、トンネル通過時に車内の気圧の変化などが生じたとしても、溶接部６１から車内へ雨水などが浸入することを防止できる。

【0045】

また、溶接部６１は連続溶接により形成できるので、溶接部６１における水密性を向上させることができ、溶接部６１から車内へ雨水などが浸入し難くなる。そのため、溶接部６１に水密用のシール材を施工する必要がなくなるので、部品点数を減らすことができるとともに、水密用のシール材のメンテナンスを行う手間を省くことができる。

【0046】

また、溶接部６１が、側構体２３Ａの上端部の位置であって、かつ、屋根構体２４の垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１よりも鉄道車両１の上側の位置に配置されているので、側構体２３Ａと屋根構体２４の段差部（すなわち、屋根外板４２の立設部４２３）が車両構体１１の側面１１ａ側から見えないようにすることができる。そのため、鉄道車両１の美観を向上させることができる。

【0047】

また、溶接部６１を屋根絶縁材（すなわち、屋根面１１ｂにおける絶縁材）の塗布範囲内の位置に配置すれば、溶接部６１における水密性を向上させることができるので、溶接部６１から車内へ雨水などが浸入することを防止できる。

【0048】

また、図３と図４に示すように、側構体２３Ａの側外板５２の湾曲部５２２では、溶接部６１側から順に、第１湾曲部５２２Ａ、第２湾曲部５２２Ｂが形成されている。そして、第１湾曲部５２２Ａの曲げ半径（例えば、５０ｍｍ）が、第２湾曲部５２２Ｂの曲げ半径（例えば、２００ｍｍ）よりも小さくなっている。

【0049】

このようにして、溶接部６１に繋がる湾曲部５２２にて、第１湾曲部５２２Ａと第２湾曲部５２２Ｂとにより、２段階の曲げ半径を設定している。そして、第１湾曲部５２２Ａの曲げ半径が、第２湾曲部５２２Ｂの曲げ半径よりも小さくなっている。そのため、第１湾曲部５２２Ａの剛性が、第２湾曲部５２２Ｂの剛性よりも高くなっている。

【0050】

したがって、溶接部６１の溶接を行うときに生じる溶接歪み(すなわち、湾曲部５２２に生じるうねり)を、第１湾曲部５２２Ａにより食い止めて、第２湾曲部５２２Ｂまで達しないようにすることができる。ゆえに、溶接部６１の溶接を行った後において、湾曲部５２２にうねりが生じることを抑制できるので、車両構体１１の側面１１ａ（すなわち、側構体２３Ａの側外板５２）の美観を向上させることができる。

【0051】

また、側構体２３Ａの側外板５２は、垂直部５２１と、この垂直部５２１の上端に繋がる湾曲部５２２とからなるものであるので、側外板５２を単一方向に曲げるだけで湾曲部５２２を形成できる。したがって、側構体２３Ａの形状が単純で加工が容易になる。

【0052】

また、屋根構体２４の屋根外板４２は、横架部４２１と突出部４２２との間に、立設部４２３を備えている。そして、突出部４２２は、立設部４２３を介して、横架部４２１よりも鉄道車両１の上側の位置に配置されている。また、屋根外板４２の横架部４２１と立設部４２３とにより、雨樋部６２が形成されている。そして、溶接部６１は、雨樋部６２よりも上側の位置に配置されている。

【0053】

このように、溶接部６１が雨樋部６２よりも上側の位置に配置されているので、雨樋部６２にある雨水は、溶接部６１まで到達し難くなる。そのため、雨樋部６２にある雨水が溶接部６１から鉄道車両１の車内へ浸入することを防止できる。

【0054】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0055】

１ 鉄道車両
１１ 車両構体
２１ 台枠
２３Ａ，２３Ｂ 側構体
２４ 屋根構体
４１ 垂木
４２ 屋根外板
４２１ 横架部
４２２ 突出部
４２３ 立設部
４３ 桁材
５１ 縦骨
５２ 側外板
５２２ 湾曲部
５２２Ａ 第１湾曲部
５２２Ｂ 第２湾曲部
５２３ フランジ部
５３ 横骨
６１ 溶接部
６２ 雨樋部

【要約】

【課題】側構体と屋根構体との接合部にて、溶接の作業性を向上させて、良好な溶接品質を確保できる鉄道車両を提供すること。
【解決手段】本開示の一態様は、台枠２１と、台枠２１の枕木方向の両端部に接合される一対の側構体２３Ａ，２３Ｂと、一対の側構体２３Ａ，２３Ｂの上端に接合される屋根構体２４と、を有する鉄道車両１において、屋根構体２４は、一対の側構体２３Ａ，２３Ｂを横架する垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１と、垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１よりも枕木方向の外方に向かって突出し、側構体２３Ａ，２３Ｂと接合する突出部４２２と、を備え、側構体２３Ａ，２３Ｂの上端部と屋根構体２４の突出部４２２との溶接部６１が、屋根構体２４の垂木４１および屋根外板４２の横架部４２１よりも上側の位置に配置されている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】