铁道车辆的骨架结构及具备该铁道车辆的骨架结构的侧构体的制作方法

本发明涉及铁道车辆的骨架结构及具备该铁道车辆的骨架结构的侧构体。

背景技术：

铁道车辆中，考虑到正面冲撞，要求对车身的车辆长度方向的负荷有足够的强度。例如，专利文献1的侧构体中，在窗开口的下侧及上侧，多个横骨与外板接合，在该横骨之上接合有多个纵骨，且在一对窗开口之间的窗间壁板上接合有该纵骨的突缘部。如此，能不截断横骨即改善窗间壁板的外板的强度。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2014-83982号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

然而，根据行驶条件等，有时会进一步提高如前所述的针对负荷的车身强度要求。但若单纯增加侧构体的加强构件，则车身重量变大从而并不理想。

因此本发明的目的在于提供一种在有效改善铁道车辆的侧构体的外板的强度的同时，也易谋求车身的轻量化的结构。

解决问题的手段：

根据本发明的一形态的铁道车辆的骨架结构是与具有一对窗开口、所述一对窗开口之间的窗间壁板和在所述一对窗开口及所述窗间壁板的下侧向车辆长度方向延伸的裙板的外板接合的骨架结构；具备：配置于所述裙板的车宽方向内侧，在车辆长度方向延伸并与所述裙板接合的一对第一横骨；以及配置于所述窗间壁板的车宽方向内侧，在车辆上下方向延伸并与所述第一横骨交叉的侧柱；所述侧柱具有与所述窗间壁板接合的至少一个第一突缘部，且在与所述裙板对应的位置上具有所述一对第一横骨分别在车辆长度方向上所通过的一对缺口部、及配置于所述一对第一横骨之间并与所述裙板接合的至少一个第二突缘部。

根据所述结构，与裙板接合的第一横骨通过侧柱的缺口部并在车辆长度方向连续延伸，并且，与窗间壁板接合的侧柱通过配置于第一横骨间的第二突缘部也与裙板接合，因此能以简单的结构提高外板的强度。尤其是，由于铁道车辆的正面冲撞时产生的车辆长度方向的负荷经由车身的底架而向侧构体传递，所以在提高窗间壁板的强度的同时提高裙板的强度，从而外板的强度有效改善，也易谋求车身的轻量化。

发明效果：

根据本发明，能提供一种在有效改善铁道车辆的侧构体的外板的强度的同时，也易谋求车身的轻量化的结构。

附图说明

图1是从车宽方向内侧观察根据实施形态的铁道车辆的侧构体的图；

图2是图1所示的侧构体的立体图；

图3是图1的iii-iii线剖视图；

图4是图1的iv-iv线剖视图；

图5是从车宽方向外侧观察图4的位置上的侧柱及加强板的立体图；

图6是图1的vi-vi线剖视图；

图7是图1的vii处的放大图；

图8是图1的viii-viii线剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施形态。另，以下的说明中，以铁道车辆行驶的方向且车身延伸的方向为车辆长度方向，以与其正交的横方向为车宽方向进行定义。车辆长度方向也称为前后方向，车宽方向也称为左右方向。

［侧构体］

如图1及2所示，侧构体1是在铁道车辆的车身连接底架（未图示）与顶构体（未图示）的结构体。侧构体1具备外板2、和配置于外板2的车宽方向内侧并与外板2接合的骨架结构3。外板2及骨架结构3由金属（例如不锈钢或铝合金）构成。骨架结构3相对于外板2的接合例如通过电阻焊来进行。另，骨架结构3相对于外板2的接合也可以通过激光焊接等其它焊接来进行，还可以通过摩擦搅拌接合来进行。

［外板］

外板2具有窗开口4、窗间壁板5、裙板6和挡板7。窗间壁板5是外板2上一对窗开口4之间的部分。裙板6在窗开口4及窗间壁板5的下侧向车辆长度方向延伸。裙板6从车辆长度方向观察具有向车宽方向内方弯曲的弯曲部6a。裙板6的下端部与车身的底架（未图示）接合。挡板7在窗开口4及窗间壁板5的上侧向车辆长度方向延伸。挡板7的上端部与车身的顶构体（未图示）接合。

［骨架结构的概要］

如图1~5所示，骨架结构3具备第一横骨10、11；第二横骨12、13；第三横骨14；侧柱15；加强板16；第一中间柱17；以及第二中间柱18。

第一~第三横骨10~14在车辆长度方向延伸，第一横骨10、11及第二横骨12、13与裙板6接合，第三横骨14与挡板7接合。第二横骨12、13在第一横骨10、11与窗开口4之间与裙板6接合。下侧的第二横骨12对应于弯曲部6a地配置，上侧的第二横骨13沿窗开口4的下缘配置。

第一~第三横骨10~14中最下的第一横骨10从车辆长度方向观察具有z形截面。具体而言，第一横骨10具有在车宽方向内侧与外板2相隔开并沿外板2延伸的顶部10a、从顶部10a的车辆上下方向的一端（例如上端）向外板2延伸的腹板（web）部10b、和从腹板部10b的外板2侧的端部沿外板2向顶部10a的相反侧突出的突缘部10c。第一横骨10在突缘部10c与外板2接合。

最下的第一横骨10以外的横骨、即第一~第三横骨11~14从车辆长度方向观察具有帽形截面。具体而言，第一横骨11具有在车宽方向内侧与外板2相隔开并沿外板2延伸的顶部11a、从顶部11a的车辆上下方向的两端向外板2延伸的一对腹板部11b、从一对腹板部11b的外板2侧的端部沿外板2向相互背离的方向突出的一对突缘部11c。第一横骨11在一对突缘部11c与外板2接合。另，第二横骨12~14各自也具有同样的截面，在一对突缘部与外板2接合。

侧柱15在与窗间壁板5同样的车辆长度方向位置上于车辆上下方向延伸，与外板2接合。另，本实施形态中，窗间壁板5和侧柱15为大致同一宽度，但不限为大致相同。侧柱15和第一横骨10、11以第一横骨10、11在车辆长度方向贯通侧柱15的形式相互交叉。第二及第三横骨12~14在侧柱15的配置处中断，详情见后述。侧柱15在与裙板6的弯曲部6a接合的位置上，具有沿弯曲部6a向车宽方向内方弯曲的弯曲部15a。

在由侧柱15和外板2形成的内部空间s配置有后述的多个加强板16（参照图5）。多个加强板16包括：在与第二横骨12、13同样的车辆上下方向位置上与裙板6接合的加强板、在上下方向上隔开规定的间隔并与窗间壁板5接合的加强板、和在与第三横骨14同样的车辆上下方向位置上与挡板7接合的加强板。第一中间柱17以在窗开口4的下侧与第一及第二横骨10~13交叉的形式在车辆上下方向延伸，如后所述在横骨10、11、13的顶部临时固定后，与裙板6接合。第二中间柱18以在窗开口4的上侧与第三横骨14交叉的形式在车辆上下方向延伸，与挡板7接合。

［骨架结构的详情］

如图1~4所示，侧柱15具备顶部21；一对腹板部22；一对第一突缘部23；三对缺口部24、25；以及两对第二突缘部26。

顶部21在车宽方向内侧与外板2相隔开并沿外板2延伸。顶部21具有分别与一对腹板部22相连的一对第一区域21a、配置于一对第一区域21a之间且比第一区域21a接近外板2的第二区域21b、和使一对第一区域21a分别与第二区域21b相连的一对第三区域21c。第一区域21a及第二区域21b相对于外板2大致平行，第三区域21c相对于外板2大致垂直。在外板2的法线方向上，第三区域21c的长度比腹板部22的长度短。即，第三区域21c相对于外板2为非接触，第三区域21c与外板2之间有间隙形成。

一对腹板部22从顶部21的车辆长度方向两端向外板2延伸。即，一方的腹板部22从一方的第一区域21a中的第二区域21b相反侧的端部向外板2突出，另一方的腹板部22从另一方的第一区域21a中的第二区域21b相反侧的端部向外板2突出。

一对第一突缘部23设置于与窗间壁板5、裙板6的上侧部分、及挡板7对应的位置，例如通过电阻焊与外板2接合。一对第一突缘部23从一对腹板部22上的外板2侧的端部沿外板2向相互背离的方向突出。一方的第一突缘部23与窗间壁板5的车辆长度方向的一端部接合，另一方的第一突缘部23与窗间壁板5的车辆长度方向的另一端部接合。侧柱15的车辆长度方向的宽度与窗间壁板5的车辆长度方向的宽度大致相同。第一突缘部23的下端部以沿着裙板6的弯曲部6a的形式弯曲并与弯曲部6a接合。

如图2、3及6所示，三对缺口部24、25设置于与裙板6的比弯曲部6a靠近下侧的部分对应的位置。配置在最下的一对缺口部24通过将一对腹板部22从外板2侧及下侧开槽从而形成，向外板2及下方开放。两对缺口部25配置于弯曲部15a的下侧，通过将一对腹板部22从外板2侧开槽从而形成，向外板2开放。具有z型截面的第一横骨10在车辆长度方向上通过缺口部24，具有帽形截面的第一横骨11在车辆长度方向上通过缺口部25。侧柱15在缺口部24、25上与第一横骨10、11隔开间隙。侧柱15和第一横骨10、11相互为非接触。

两对第二突缘部26设置于与裙板6的比弯曲部6a靠近下侧的部分对应的位置，例如通过电阻焊与外板2接合。第二突缘部26的车辆长度方向的位置与第一突缘部23的车辆长度方向的位置相同。第二突缘部26从腹板部22上的位于上下排列的缺口部24、25之间的部分的端部沿外板2向相互背离的方向突出。下侧的第二突缘部26配置于第一横骨10与其上的第一横骨11之间，上侧的第二突缘部26配置于一对第一横骨11之间。

第二横骨12的车辆长度方向的端面在侧柱15的弯曲部15a处与腹板部22的外表面接近并相向。第二横骨13及第三横骨14的车辆长度方向的端面也同样地，与侧柱15的腹板部22的外表面接近并相向。即，第二横骨12、13及第三横骨14未在车辆长度方向上贯通侧柱15。如图7所示，第二横骨12的一对突缘部12c中的一方的突缘部12c（本实施形态中为下侧的突缘部）在车辆上下方向具有较宽的扩宽部12ca。第二横骨12在扩宽部12ca预先临时焊接（y1）于侧柱15的第一突缘部23，由此，在与外板2的接合前，预装配于侧柱15。然后，在将侧柱15及第二横骨12焊接在外板2上时，在扩宽部12ca上的不同于临时焊接处y1的位置上进行正式焊接（y2）。

如图3所示，在与外板2正交的方向上，第一突缘部23的位置上的侧柱15的高度h1与第二突缘部26上的侧柱15的高度h2相同。即，突缘部23所在的位置上从侧柱15上最接近外板2的部位到最远离外板的部位为止的距离与第二突缘部26所在的位置上从侧柱15上最接近外板2的部位到最远离外板的部位为止的距离相同。本实施形态中，侧柱15整体的在与外板2正交的方向上的高度是一定的。

如图4及5所示，在由侧柱15和窗间壁板5（外板2）形成的内部空间s配置有加强板16。加强板16在使侧柱15与外板2接合前预装配于侧柱15。作为一例，加强板16从车辆长度方向观察具有包含一对突缘部16a的帽形截面。加强板16其车辆长度方向的两端部通过焊接与侧柱15的腹板部22的内表面接合。在此，如图5所示，加强板16的一对突缘部16a和侧柱15的突缘部23的下表面大致齐平。如图1及4所示，在窗间壁板5、和裙板6的上部，侧柱15的顶部21的第一区域21a及第二区域21b中，在与加强板16的一对突缘部16a对应的位置上形成有作业用的开口p1。开口p1配置在通过加强板16与外板2的预定接合处并在与外板2正交的方向上延伸的设想直线vl1上。而且，焊接电极e插入开口p1，从而加强板16通过电阻焊与外板2接合。另，本实施形态中，加强板16不仅设置于窗间壁板5，也设置在裙板6上与第二横骨12、13相同的车辆上下方向位置，还设置于挡板7。

又，如图2及6所示，在裙板6的下部附近，侧柱15的顶部21的第一区域21a及第二区域21b中，也在与第一横骨10、11的突缘部10c、11c对应的位置上设置作业用的开口p2。开口p2配置在通过第一横骨10、11的突缘部与裙板6的预定接合处并在与裙板6正交的方向上延伸的设想直线vl2上。而且，焊接电极e插入开口p2，从而第一横骨10、11通过电阻焊与裙板6接合。

如图1、2及8所示，第一中间柱17及第二中间柱18从车辆上下方向观察具有帽形截面。与裙板6接合的第一中间柱17具有第一横骨10、11及第二横骨12、13分别在车辆长度方向上所通过的缺口部17a，从车宽方向观察与第一横骨10、11及第二横骨12、13交叉。与挡板7接合的第二中间柱18具有第三横骨14分别在车辆长度方向上所通过的缺口部18a，从车宽方向观察与第三横骨14交叉。第一中间柱17具有与第一横骨10、11及第二横骨13的顶部接合的突缘部17b，但不与第二横骨12的顶部接合。

如以上，与裙板6接合的第一横骨10、11通过多个侧柱15的缺口部24、25并在车辆长度方向上连续延伸。且配置于第一横骨10、11间的侧柱15的第二突缘部26也与裙板6接合。根据这些结构，能以简单的结构提高外板2的强度。即，由于铁道车辆的正面冲撞时产生的车辆长度方向的负荷经由车身的底架向侧构体1传递，所以使裙板6上，尤其是比弯曲部6a下方部分的车辆长度方向的强度提高。又，侧柱15通过第二突缘26也与裙板6接合，以此也能充分确保裙板6的面外方向的刚性。此外，在窗间壁部，使窗间壁板5和大致同宽度的侧柱15与加强板16一道相互接合，以此能提高车身的扭转负荷时的针对剪切变形的强度。另，挡板与窗间壁板同样地，相比于对压缩变形的贡献，通常对剪切变形、面外变形的贡献较大。因此是在挡板上也与窗间壁板同样地在侧柱的内部设置加强板并截断横骨的结构。但根据所要求的设计条件（负荷条件），也可以是与上述的裙板一样，不截断横骨而是在侧柱设置缺口从而使横骨连续延伸的结构。

又，在与外板2正交的方向上，第一突缘部23的位置上的侧柱15的高度h1与第二突缘部26上的侧柱15的高度h2相同，所以侧柱15上对应于窗间壁板5的部分、与侧柱15上对应于裙板6的部分之间，截面系数之差得以抑制。因此，能在挡板7、窗间壁板5及裙板6上确保一定的面外刚性，且也在用于形成弯曲部15a的侧柱15的弯曲加工中改善扭曲等的加工精度。

又，侧柱15的弯曲部15a具有与第二横骨12、13的车辆长度方向的端面相向的面（腹板部22的外表面），侧柱15不具有第二横骨12、13在车辆长度方向所通过的缺口部，所以弯曲部15a上的侧柱15的截面系数的变动得以抑制，改善侧柱15的弯曲加工的加工精度。

又，一对第一突缘部23的一方与窗间壁板5的车辆长度方向的一端部接合，一对第一突缘部23的另一方与窗间壁板5的车辆长度方向的另一端部接合，所以一个侧柱15与一个窗间壁板5接合，从连续作业性的观点来看能降低接合作业的工时。而且，尽管侧柱15具有从窗间壁板5的车辆长度方向的一端部到另一端部为止的宽幅，但由于侧柱15的顶部21具有第一~三区域21a~c，所以能通过其顶部21的截面形状来充分确保侧柱15的弯曲强度。

又，由于侧柱15的顶部21具有第一~第三区域21a~c因而顶部21的强度保持良好，所以，能在将配置于由侧柱15和外板2形成的内部空间s内的加强板16焊接于外板2时，在顶部21形成供焊接电极e通过的开口p1。此时，开口p1形成于通过加强板16与外板2的接合处并与外板2正交的方向的设想直线vl1上，所以不将焊接电极e复杂化而使用单一的电极即可，从而可实现焊接的自动化。又，预先将加强板16预装配于侧柱15，由此，以一个工序完成将侧柱15和加强板16焊接于外板2的作业，从而改善装配作业性。

又，侧柱15在缺口部24、25处与第一横骨10、11空出间隙，所以即便是将侧柱15的第二突缘部26接合于裙板6的结构，侧柱15也不干扰与侧柱15交叉的第一横骨10、11。因此，对侧柱15及第一横骨10、11的尺寸误差的容许度上升，能改善侧柱15及第一横骨10、11的加工作业性，能削减不良品等。

另，本发明不限于前述实施形态，可对其结构进行变更、追加或删除。例如，关于为了将加强板16、第一横骨10、11接合于外板2而通过开口p1、p2之物，也可以代替焊接电极e而为激光焊接用的激光或摩擦搅拌接合用的工具。又，横骨、缺口部及突缘部的数量不限于前述而为任意。第一区域21a及第二区域21b也可以不与外板2平行，第三区域21c也可以不与外板2垂直。第一~第三横骨10~14的截面形状不限于前述而为任意。骨架结构3上，除图示的开口外，也可为了轻量化而设置开口。

符号说明：

1　侧构体；

2　外板；

3　骨架结构；

4　窗开口；

5　窗间壁板；

6　裙板；

10、11　第一横骨；

12、13　第二横骨；

15　侧柱；

15a　弯曲部；

16　加强板；

21　顶部；

21a　第一区域；

21b　第二区域；

21c　第三区域；

22　腹板部；

23　第一突缘部；

24、25　缺口部；

26　第二突缘部；

p1、p2　开口；

s　内部空间；

vl1、vl2　设想直线。