鉄道車両の屋根構体
【課題】空調装置を支持する部材の交換を容易にすると共に防水性を確保できる鉄道車両の屋根構体を提供すること。
【解決手段】空調装置７が吊設される開口部６の周囲の外板３の外面３ａに車体側ブラケット１０が溶接固定される。車体側ブラケット１０に中間ブラケット２０が着脱可能に取着され、中間ブラケット２０に、空調装置７から横方向に延設される延設部８が連結される。車体側ブラケット１０は外板３の外面３ａに溶接固定されるので、車体側ブラケット１０を外板３に固定するときに、外板３に孔を穿設しなくて良い。その結果、外板３の防水性を確保できる。また、中間ブラケット２０に損傷等が生じた場合、車体側ブラケット１０から中間ブラケット２０を取り外すことができるので、中間ブラケット２０の交換を容易にできる。
【解決手段】空調装置７が吊設される開口部６の周囲の外板３の外面３ａに車体側ブラケット１０が溶接固定される。車体側ブラケット１０に中間ブラケット２０が着脱可能に取着され、中間ブラケット２０に、空調装置７から横方向に延設される延設部８が連結される。車体側ブラケット１０は外板３の外面３ａに溶接固定されるので、車体側ブラケット１０を外板３に固定するときに、外板３に孔を穿設しなくて良い。その結果、外板３の防水性を確保できる。また、中間ブラケット２０に損傷等が生じた場合、車体側ブラケット１０から中間ブラケット２０を取り外すことができるので、中間ブラケット２０の交換を容易にできる。
【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に関し、特に、空調装置を支持する部材の交換を容易にすると共に防水性を確保できる鉄道車両の屋根構体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調装置が屋根構体に配置される鉄道車両が知られている。この種の鉄道車両の構造として、空調装置が車両限界の高さを超えないようにするため、屋根板に開口部を形成し、その開口部に空調装置を吊設するものがある（特許文献１）。この場合、開口部の周囲の屋根板の所定箇所に軸状部材を突設し、その軸状部材を用いて、開口部に吊設される空調装置が支持される。屋根板に軸状部材を突設する手段の一つに、屋根板に穿設した孔部に軸状部材の基部を挿着するものがある。この場合、屋根板の防水性を確保するため、屋根板の外面（表面）および内面（裏面）から、孔部と軸状部材との間を水密にするシール材が施工される。
【０００３】
また、屋根板に孔部を穿設せずに軸状部材を屋根板に突設する手段として、軸状部材を屋根板に溶接固定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１１８１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の技術では、ダブルスキン構造（外板および内板が複数の隔壁で連結される）の中空形材により形成された屋根板に軸状部材を突設する場合、外板に穿設した孔部に軸状部材を挿着すると、外板の外面側のシール材の施工は容易であるが、外板の内面側のシール材の施工は、内板や隔壁に遮られるため困難である。施工が困難な外板の内面側のシール材が不足するので、防水性を確保し難いという問題点があった。
【０００６】
加えて、シール材の経年劣化によりシール切れが生じると防水性が低下し、孔部と軸状部材との間から雨水が外板と内板との間に浸入する。雨水が浸入すると外板と内板との間の湿度が高まるので、外板や内板、隔壁が腐食し易くなるという問題点があった。
【０００７】
また、空調装置を支持する軸状部材を屋根板に溶接固定した場合は、軸状部材に損傷等が生じると、軸状部材は屋根板（鉄道車両）に溶接固定されているので、損傷した軸状部材を取り外して新しいものと交換することは困難であった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、空調装置を支持する部材の交換を容易にすると共に防水性を確保できる鉄道車両の屋根構体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および発明の効果】
【０００９】
この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両の屋根構体によれば、外板および内板が複数の隔壁で連結されるダブルスキン構造の中空形材により形成されるものであり、外板および内板に開口部が貫通形成され、その開口部の周囲の外板の外面の所定箇所に車体側ブラケットが溶接固定される。その車体側ブラケットに中間ブラケットが着脱可能に取着される。一方、空調装置から横方向に延設部が延設され、その延設部は外板を下方に臨み中間ブラケットに連結される。これにより空調装置は開口部に吊設される。開口部から車体側ブラケットまでの外板と延設部との間にシール部材が介設されるので、外板と延設部との間に浸入した雨水はシール部材で堰き止められる。これにより、開口部から車内に雨水が浸入することを防止できる。
【００１０】
また、車体側ブラケットは外板の外面に溶接固定されるので、車体側ブラケットを外板に固定するときに、外板に孔を穿設する必要がない。外板に孔を穿設しなくて良いので、外板の防水性を確保できる効果がある。また、孔を塞ぐシール材の施工を不要にできるので、シール材の経年劣化によりシール切れが生じることもなく、長期に亘って外板の防水性を確保できる。
【００１１】
また、車体側ブラケットに中間ブラケットが着脱可能に取着され、その中間ブラケットに延設部を介して空調装置が連結される。中間ブラケットに損傷等が生じた場合、中間ブラケットは空調装置に連結されているので、車体側ブラケットから中間ブラケットを取り外せば、空調装置、延設部および中間ブラケットを屋根構体から取り外すことができる。延設部と中間ブラケットとを分離することで、中間ブラケットを交換できる効果がある。
【００１２】
請求項２記載の鉄道車両の屋根構体によれば、車体側ブラケットの一対の立設部は所定の間隔をあけて外板に立設される。中間ブラケットの基体に延設部が連結され、基体は一対の立設部の間に配置される。基体の両側に形成される対向部は立設部と対向するので、対向部と立設部とが突き当たる方向に鉄道車両（屋根構体）に加速度が生じる場合の対向部と立設部との相対変位は、外板に溶接固定された立設部により規制される。これにより請求項１の効果に加え、対向部（中間ブラケット）の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【００１３】
請求項３記載の鉄道車両の屋根構体によれば、延設部が連結される基体は外板に載置され、対向部は基体に立設されているので、延設部および空調装置による荷重を外板で受けることができ、車体側ブラケットの重力軸方向に作用する荷重を軽減できる。また、中間ブラケットが延設部および空調装置による荷重で変形することを抑制できるので、請求項２の効果に加え、車体側ブラケットや中間ブラケットを軽量化できると共に、それらの寿命を向上できる効果がある。
【００１４】
また、外板に載置される基体に延設部が連結されるので、外板の上方に配置される延設部の高さを低く抑えることができる。これにより、外板の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置や延設部が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、請求項２の効果に加え、外板の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできる効果がある。
【００１５】
請求項４記載の鉄道車両の屋根構体によれば、対向部と立設部とが突き当たる方向と直交方向に加速度が生じる場合の対向部と立設部との相対変位は、立設部および対向部に貫設される第１軸状部材により規制される。これにより請求項２又は３の効果に加え、対向部（中間ブラケット）の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【００１６】
また、第１軸状部材は横方向に配置されているので、第１軸状部材の縦方向の大きさ（高さ）を小さくできる。これにより、第１軸状部材の外板からの高さを低く抑えることができる。その結果、請求項２又は３の効果に加え、外板の上方に配置される延設部の高さを低く抑えられる効果がある。
【００１７】
請求項５記載の鉄道車両の屋根構体によれば、基体に縦方向に配置されると共に延設部に連結される第２軸状部材により、横方向に屋根構体に加速度が生じる場合の基体と延設部との相対変位が規制される。これにより請求項２から４のいずれかの効果に加え、延設部の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体の平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩａで示す部分を拡大して示した鉄道車両の屋根構体の部分拡大図であり、（ｂ）は鉄道車両の屋根構体の側面図であり、（ｃ）は図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における屋根構体の断面図である。
【図３】（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における鉄道車両の屋根構体の断面図であり、（ｂ）は変形例におけるシール部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体１について説明する。図１は本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体１の平面図である。なお、図１では、屋根構体１の長手方向の図示を省略している。
【００２０】
図１に示すように、屋根構体１は、後述するように外板３（図２（ｃ）参照）及び内板４が複数の隔壁５で連結されるダブルスキン構造のアルミニウム製またはアルミニウム合金製の中空形材２により構成されており、長手方向（鉄道車両のレール方向）に沿って長辺が位置するような横長の矩形状に形成された開口部６が厚さ方向に貫通形成されている。開口部６は空調装置７が配置される部位であり、平面視における空調装置７の外形は、開口部６より少し小さめに形成されている。空調装置７の上部側から横方向（図１上下左右）に延設部８が延設されている。平面視における延設部８の外形は、開口部６より大きめの矩形状に形成されている。これにより、延設部８は外板３を下方に臨むことができ、開口部６の周囲で延設部８を外板３との間で支持することにより、空調装置７を開口部６に吊設できる。
【００２１】
なお、開口部６は、屋根構体１の長手方向両端に配置されている。これにより鉄道車両の中央付近は、開口部６に配置される空調装置７や延設部８の影響を受けることなく、車両限界の範囲内で外板３の高さ及び客室の天井高さを大きくできる。客室の天井高さを大きくすることで、乗客の快適性を向上できる。
【００２２】
外板３は、開口部６の全周を囲むシール部材９が上向きに突設されている。シール部材９は、外板３の外面３ａ（図２（ｃ）参照）と延設部８との間に介設されて雨水を遮断するための部材である。外板３の外面３ａと延設部８との間にシール部材９が介設され、シール部材９が圧縮変形することにより、開口部６から雨水が浸入することを防止できる。本実施の形態では、シール部材９はゴム状弾性材により形成されている。
【００２３】
車体側ブラケット１０は、中間ブラケット２０を取着するための部材であり、外板３の外面３ａに溶接固定される。本実施の形態では、屋根構体１の長手方向に沿ってシール部材９の外側の外板３に３箇所ずつ、屋根構体１の左右（図１上下）に合計６箇所配置されている。車体側ブラケット１０は、延設部８の大きさ（空調装置７からの張り出し長さ）に合わせて延設部８の下方に位置する外板３に固定される。
【００２４】
次に図２を参照して、車体側ブラケット１０及び中間ブラケット２０について詳細に説明する。図２（ａ）は図１のＩＩａで示す部分を拡大して示した鉄道車両の屋根構体１の部分拡大図であり、図２（ｂ）は鉄道車両の屋根構体１の側面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における屋根構体１の断面図である。なお、理解を容易にするため、図２（ａ）では延設部８の図示を省略し、図２（ｃ）では連結部３０の図示を省略している。
【００２５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車体側ブラケット１０は、側面視して略Ｌ字状に形成された部材により構成されており、外板３に溶接固定される平板状の固定部１１と、その固定部１１から鉛直方向上向きに立設される立設部１２とを備えている。固定部１１を外板３に溶接固定することによって立設部１２が外板３に立設されるので、外板３との接合面積（溶接面積）を大きくできる。これにより立設部１２を強固に外板３に固定できる。
【００２６】
固定部１１は、対向する一対の立設部１２の対向面（平面）が平行状となるように所定の間隔をあけて外板３に固定される。車体側ブラケット１０は、外板３（中空形材２）と同材質で形成されている。これにより、溶接によって脆弱な中間相が生成されることを抑制して、外板３に溶接固定される車体側ブラケット１０の機械的強度を確保できる。
【００２７】
固定部１１は、対向する立設部１２と相反するように外側を向いて配置されており、対向する立設部１２側に位置しない。これにより、対にして配置される車体側ブラケット１０間の距離を大きくできるので、一対の車体側ブラケット１０間に配置される中間ブラケット２０の大きさ（長さ）を大きくできる。中間ブラケット２０は、後述するように、延設部８に連結される連結部３０（図２（ｂ）参照）が配置されるので、中間ブラケット２０を大きくできれば、連結部３０の軸直角方向（水平方向）における断面積を大きくできる。その結果、連結部３０を座屈し難くでき寿命を向上できる。
【００２８】
立設部１２は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔１２ａが横方向に並設されている。貫通孔１２ａは、ボルトで構成された第１軸状部材３４が挿通される部位であり、その第１軸状部材３４により中間ブラケット２０が立設部１２に取着される。貫通孔１２ａが立設部１２の複数箇所（本実施の形態では２箇所）に形成されており、その貫通孔１２ａに複数の第１軸状部材３４が挿通されるので、車体側ブラケット１０と中間ブラケット２０との接合強度を向上できる。また、貫通孔１２ａが横方向に並設されているので、貫通孔１２ａを縦方向に並設する場合と比較して、立設部１２の高さを低く抑えることができる。
【００２９】
固定部１１は、シール部材９寄りの幅方向縁部（図２（ａ）上側）から長手方向縁部（図２（ａ）左右側）に亘って切欠部１１ａが形成されている。切欠部１１ａが形成された側（屋根構体１の左右の外側（図１上または下）から見て奥側）の貫通孔１２ａに挿通された第１軸状部材３４は、切欠部１１ａが形成されていない側の貫通孔１２ａ（図２（ａ）下側）に挿通された第１軸状部材３４と比較して、固定部１１の厚さの分だけ、第１軸状部材３４（ボルト頭部）の下方空間を広くできる。これにより、屋根構体１の左右の外側から工具を入れて立設部１２に対する第１軸状部材３４の取着作業を行う場合の作業性を向上できる。なお、切欠部１１ａは、立設部１２が立設された側の固定部１１（立設部１２と固定部１１との稜線付近）を残して形成されているので、立設部１２の機械的強度を確保できる。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、中間ブラケット２０は、対向配置される一対の立設部１２間に配置されて車体側ブラケット１０と着脱可能に取着される部材であり、基体２１と、その基体２１の両側に形成され立設部１２と対向する対向部２２とを備えて構成されている。中間ブラケット２０は外板３と溶接されるものではないので、外板３と異種金属（例えば鋼製）にできる。これにより中間ブラケット２０の材質を、機械的強度を優先して設定できる。なお、中間ブラケット２０に異種金属を用いる場合、電食を防止するため、コーティング等の電食防止措置が採用される。
【００３１】
基体２１は、一対の立設部１２の間に配置される部位であり、一対の立設部１２間の距離と略同一の長さ、且つ、立設部１２と略同一幅の平面視で矩形状の横長の板状に形成されている。対向部２２は、基体２１の両側に形成される部位であり、立設部１２と対向配置される。なお、対向部２２の高さは立設部１２の高さと略同一に設定されている。
【００３２】
基体２１は、長手方向が、屋根構体１の長手方向（図１左右方向）に沿うように開口部６の左右（図１上下）に配置されるので、屋根構体１の短手方向（図１上下方向）における配置スペースを小さくできる。これにより開口部６の左右（図１左右）の狭いスペースを利用して、中間ブラケット２０を配置できる。また、開口部６の左右（図１左右）のスペースを利用して、屋根構体１の長手方向に沿って基体２１を長尺にできるので、外板３と基体２１とが接する面積を大きくできる。これにより基体２１の単位面積あたりの荷重を小さくすることができ、基体２１を軽量化できる。
【００３３】
基体２１は、ボルトからなる第２軸状部材２３が縦方向（図２（ｂ）上下方向）に配置され、基部が基体２１に埋設され上向きに突設されている。基体２１からの第２軸状部材２３の突設高さは、対向部２２と略同一の高さに設定されている。これにより、第２軸状部材２３の外板３に対する高さを低く抑えることができる。
【００３４】
連結部３０は、基体２１に突設された第２軸状部材２３に連結されると共に延設部８が載置される部位であり、板状に形成される基盤３１と、その基盤３１の上に配置され延設部８に固定される防振装置３２とを備えている。本実施の形態では、防振装置３２は塊状のゴム状弾性材で形成されている。これにより基盤３１と延設部８とが防振結合される。
【００３５】
基盤３１は第２軸状部材２３に連結される板状の部材であり、短手方向の幅が基体２１の幅と略同一に形成されている。基盤３１に形成された貫通孔（図示せず）に第２軸状部材２３が挿通され、締結部材２４（ナット）により締結固定される。基体２１と基盤３１との間にはライナー３３が介設される。ライナー３３の厚さを調整することにより連結部３０の下面レベルの調整をすることができる。従って、開口部６の周囲の６箇所に配置される中間ブラケット２０のライナー３３の厚さを調整することにより、空調装置７を開口部６に水平に吊設するよう調整できる。
【００３６】
なお、第２軸状部材２３の先端と延設部８との間には、第２軸状部材２３に締結部材２４を着脱できる程度の隙間が形成されている。これにより第２軸状部材２３に対して基盤３１を着脱可能にできるので、ライナー３３の交換を容易にできる。
【００３７】
対向部２２は、立設部１２の対向面を臨む平面が形成され、その平面が立設部１２の対向面と平行状に対向している。また、対向部２２は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔２２ａが横方向に並設されている。貫通孔２２ａは、立設部１２の貫通孔１２ａに対応する位置に形成されている。貫通孔２２ａは、第１軸状部材３４が挿通される部位であり、貫通孔１２ａ，２２ａにより第１軸状部材３４が立設部１２及び対向部２２に貫設される。対向部２２と立設部１２との間にライナー３５が介設され、締結部材３６（ナット）により締結固定される。ライナー３５の厚さを調整し、ライナー３５の両面を立設部１２及び対向部２２に密着させることにより、一対の立設部１２間に対向部２２（中間ブラケット２０）を拘束できる。
【００３８】
なお、対向部２２は、立設部１２と同様に貫通孔２２ａが横方向に並設されているので、貫通孔２２ａを縦方向に並設する場合と比較して、対向部２２の高さを低く抑えることができる。立設部１２、対向部２２及び第２軸状部材２３の外板３からの突出高さは略同一に形成されているので、立設部１２、対向部２２及び第２軸状部材２３の上方に配置される延設部８（図２（ｂ）参照）の高さを低く抑えることができる。その結果、延設部８が車両限界の高さを超えないようにできる。これにより、外板３の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできるので、乗客の快適性を向上できる。
【００３９】
ここで、一対の立設部１２は屋根構体１の長手方向（鉄道車両のレール方向（図１左右方向））に沿って所定の間隔をあけて配置されているので、鉄道車両が加速または減速した場合に生じる対向部２２と立設部１２との相対変位は、立設部１２により規制される。立設部１２は外板３に溶接固定されているので堅牢にできる。立設部１２によって対向部２２（中間ブラケット２０）の相対変位を規制できるので、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（鉄道車両のレール方向（図１左右方向））の変位を抑制できる。
【００４０】
また、一対の立設部１２の対向面（平面）は平行状に配置され、その対向面と平行な対向部２２の平面は、ライナー３５を介して立設部１２と密着している。そのため、屋根構体１が鉛直軸を中心にして水平方向に旋回（ヨーイング）する場合に生じる車体側ブラケット１０（立設部１２）と中間ブラケット２０（対向部２２）との相対変位は、立設部１２と対向部２２とが干渉するため規制される。これにより開口部６に吊設された空調装置７の水平方向の変位を抑制できる。
【００４１】
なお、屋根構体１の長手方向（第１軸状部材３４の軸方向）に対向部２２と立設部１２との相対変位が生じる場合には、立設部１２が荷重のほとんどを負担するので、第１軸状部材３４が負担する荷重は僅かである。これにより第１軸状部材３４の寿命を向上できる。
【００４２】
一方、走行する鉄道車両にローリングや上下振動、ピッチングが生じる等、屋根構体１の長手方向（鉄道車両のレール方向）と直交方向（第１軸状部材３４の軸直角方向）に生じる対向部２２と立設部１２との相対変位は、立設部１２及び対向部２２に貫設される第１軸状部材３４により規制される。第１軸状部材３４によって対向部２２（中間ブラケット２０）の相対変位を規制できるので、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（鉄道車両の枕木方向）の変位を抑制できる。
【００４３】
なお、鉄道車両の加速や減速によって生じる屋根構体１のレール方向の加速度に比べて、ローリングや上下振動等によって生じる屋根構体１の短手方向の加速度は小さいので、第１軸状部材３４に作用する剪断方向の荷重を抑制できる。これにより第１軸状部材３４の寿命を向上できる。
【００４４】
また、第１軸状部材３４は横方向に配置（横設）されているので、第１軸状部材３４が貫設される立設部１２及び対向部２２の高さ、並びに、第１軸状部材３４の縦方向の大きさ（高さ）を小さくできる。これにより立設部１２及び対向部２２の上方に配置される延設部８の高さを低く抑えることができる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできるので乗客が圧迫感を覚え難く、乗客の快適性を向上できる。
【００４５】
また、第１軸状部材３４は横方向に配置されているので、延設部８が低い位置に配置されていても、締結部材３６を着脱するのに最低限必要な作業空間を、外板３と延設部８との間に確保できる。これにより締結部材の着脱作業性を確保できる。
【００４６】
また、第２軸状部材２３が基体２１に縦方向に配置されると共に延設部８（基盤３１）に連結されるので、屋根構体１のレール方向に生じる基体２１と延設部８との相対変位、並びに、屋根構体１の枕木方向に生じる基体２１と延設部８との相対変位が第２軸状部材２３により規制される。これにより、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（屋根構体１のレール方向および枕木方向）の変位を抑制できる。なお、これらの相対変位は連結部３０（防振装置３２）の変位に起因するものであるから、ごく僅かである。従って、第２軸状部材２３の寿命を向上できる。
【００４７】
また、第２軸状部材２３に固定された締結部材２４により、基体２１に対する基盤３１の上下方向の変位が規制される。なお、基体２１に対する基盤３１の上下方向の変位は連結部３０（防振装置３２）の変位に起因するものであるから、ごく僅かである。従って、第２軸状部材２３の寿命を向上できる。
【００４８】
第２軸状部材２３や締結部材２４にねじ山が潰れる等の損傷が生じた場合には、第１軸状部材３４から締結部材３６を取り外し、第１軸状部材３４を貫通孔１２ａ，２２ａから抜脱することにより、車体側ブラケット１０から中間ブラケット２０を取り外すことができる。次いで、第２軸状部材２３から締結部材２４及び基盤３１を取り外すことにより、基盤３１と中間ブラケット２０とを簡単に分離できる。これにより中間ブラケット２０の交換を容易にできる。
【００４９】
図２（ａ）に戻ってシール部材９について説明する。シール部材９は、互いに所定の間隔をあけて外板に立設された金属製の２本の突条９ａの間に底部側が嵌挿され、上部側が突条９ａから突出して配置されている。図２（ｃ）に示すように、突条９ａの基部側には突条９ａ間を連絡する底部９ｂが配設されており、その底部９ｂによりシール部材９の下方向への移動が規制される。底部９ｂ及び突条９ａによりシール部材９の下部側が拘束されるので、空調装置７から横方向に延設される延設部８によりシール部材９を押圧する場合に、シール部材９の上部側を弾性変形させて所定の潰し代を確保できる。これにより、シール部材９と延設部８との間から雨水が開口部６側に浸入することが確実に防止される。また、開口部６の周囲に金属製の突条９ａが立設されているので、開口部６に向かって外板３を流れる雨水を突条９ａで堰き止めることができる。
【００５０】
図２（ｃ）に示すように、固定部１１（車体側ブラケット１０）が、外板３及び内板４が複数の隔壁５で連結されるダブルスキン構造の中空形材２の外板３の外面３ａに溶接固定されているので、車体側ブラケット１０を外板３に固定するときに、外板３に孔を穿設する必要がない。
【００５１】
ここで、従来は屋根板に孔部を穿設して、その孔部に挿着された軸状部材によって延設部８を支持する手段が採用されていた。中空形材２の外板３に孔部を穿設した場合には、防水性を確保するため、孔部にシール材を施工する必要がある。外板３の外面３ａ側のシール材の施工は容易であるが、外板３の内面３ｂ側のシール材の施工は内板４や隔壁５に遮られるため困難である。施工が困難な外板３の内面３ｂ側のシール材が不足するので、防水性が低下し易いという問題があった。
【００５２】
また、シール材の経年劣化によりシール切れが生じると防水性が低下し、孔部と軸状部材との隙間から雨水が外板３と内板４との間に浸入する。雨水が浸入すると外板３と内板４との間の湿度が高まるので、外板３や内板４、隔壁５が腐食し易くなるという問題があった。
【００５３】
これに対し、外板３の外面３ａに固定部１１（車体側ブラケット１０）を溶接することで、外板３に孔を穿設しなくて良いので、外板３の防水性を確保できる。また、孔を塞ぐシール材の施工を不要にできるので、シール材の経年劣化によりシール切れが生じることもなく、外板３の防水性を確保できる。
【００５４】
次に図３を参照して、屋根構体１についてさらに説明する。図３（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における鉄道車両の屋根構体１の断面図である。図３（ａ）に示すように、屋根構体１を構成する中空形材２は、幅方向の中央部分（開口部６の付近）が屈曲線２ａで一段低くなるように外板３及び内板４が長手方向に亘って屈曲されている。低くした分だけ、延設部８及び空調装置７の高さを低く抑えることができる。これにより、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界Ｗの高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定することができ、空調装置７が配置されない車両の中央付近の天井を高くできる。
【００５５】
シール部材９の潰し代は、シール部材９の保持高さが規定される底部９ｂの位置、シール部材９の高さの他、連結部３０の高さによって決定される。外板３から延設部８までの高さは、連結部３０の高さによって設定され、その高さによってシール部材９の潰し代が決まるからである。
【００５６】
本実施の形態では、基体２１（図２（ｂ）参照）は外板３に載置され、対向部２２は基体２１に立設されている。外板３に載置される基体２１の位置は最も低位置である。その基体２１に連結部３０を介して延設部８が連結されるので、延設部８の高さを低く抑えることができる。そのため、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界Ｗの高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定することができる。その結果、客室の天井を高くできる。
【００５７】
また、基体２１が外板３に載置されることで、基体２１から延設部８までの距離を最大限確保できる。そのため、延設部８の高さを抑えたとしても、防振装置３２の容積を最大限確保できる。そのため防振装置３２の防振性能や耐久性を確保することができる。
【００５８】
また、基体２１が外板３に載置されるので、延設部８及び空調装置７による荷重を外板３で受けることができ、車体側ブラケット１０の重力軸方向に作用する荷重を軽減できる。また、延設部８及び空調装置７による重力軸方向に作用する荷重で中間ブラケット２０が変形することを抑制できるので、車体側ブラケット１０や中間ブラケット２０を軽量化できると共に、それらの寿命を向上できる。
【００５９】
次に図３（ｂ）を参照して、シール部材９の取付構造の変形例について説明する。図３（ｂ）は変形例におけるシール部材９の断面図である。なお、本発明の一実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００６０】
図３（ｂ）に示すようにシール部材９は、底部９ｂとシール部材９との間に合成樹脂製のライナー４０が介設されている。ライナー４０が介設されることにより、ライナー４０の厚さの分だけシール部材９の高さを高くできる。ライナー４０によりシール部材９の高さを調整することで、シール部材９の潰し代を調整できる。
【００６１】
また、シール部材９は、突条９ａの先端とシール部材９の側面との間にシール材４１が施工されている。シール材４１は、突条９ａの全周（開口部６の全周）に亘って塗布形成されており、突条９ａとシール部材９との間を水密にするための部材である。シール材４１が施工されることにより、突条９ａとシール部材９との間に雨水が浸入することが防止される。突条９ａとシール部材９との間に雨水が浸入すると、突条９ａから底部９ｂを伝って反対側の突条９ａから開口部６へ雨水が浸入するおそれがある。シール材４１を施工することにより、これを防止できる。
【００６２】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣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容易に推察できるものである。
【００６３】
また、上記各実施の形態で挙げた数値や形状は一例であり、他の数値や形状を採用することは当然可能である。例えば、開口部６の周囲に配置される車体側ブラケット１０の数、立設部１２や対向部２２に形成される貫通孔１２ａ，２２ａの数は適宜設定することが可能である。
【００６４】
上記実施の形態では、車体側ブラケット１０の立設部１２及び中間ブラケット２０の対向部２２を対向させると共に、それらに貫通孔１２ａ，２２ａを設けて第１軸状部材３４及び締結部材３６で締結固定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、車体側ブラケット１０の立設部１２及び中間ブラケット２０の対向部２２を対向させ、それらによって、その対向する方向（以下「軸方向」と称す）の相対移動を規制する一方、軸方向と直交する軸直角方向の相対移動を規制するための固定は、車体側ブラケット及び中間ブラケットの形状に応じて、立設部１２及び対向部２２以外の部位を用いて行うことが可能である。例えば、立設部１２及び対向部２２以外の部位を対向させ、その対向する部位に貫通孔を連穿し、その貫通孔に軸状部材を挿通することで軸直角方向の相対移動を規制することは当然可能である。
【００６５】
また、上記実施の形態では、車体側ブラケット１０及び中間ブラケット２０の軸直角方向の相対移動を規制するための固定を、立設部１２及び対向部２２に貫設された第１軸状部材３４（軸状部材）を用いて行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の部材を用いて相対移動を規制することは当然可能である。他の部材としては、例えば、鉤状に形成された係止部材、クランプ等の締め具が挙げられる。
【００６６】
上記実施の形態では、連結部３０が防振装置３２を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、防振装置３２を省略して、連結部３０を剛体で構成することは当然可能である。防振装置３２を省略した場合であっても、連結部３０で延設部８を支持して空調装置７を吊設できる。
【００６７】
上記実施の形態では、シール部材９が外板３から突設される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、シール部材を延設部８から下向きに突設することは当然可能である。この場合もシール部材９に所定の潰し代を設けることで、雨水の浸入を防止できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 屋根構体
２ 中空形材
３ 外板
３ａ 外面
４ 内板
５ 隔壁
６ 開口部
７ 空調装置
８ 延設部
９ シール部材
１０ 車体側ブラケット
１２ 立設部
２０ 中間ブラケット
２１ 基体
２２ 対向部
２３ 第２軸状部材
３４ 第１軸状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両の屋根構体に関し、特に、空調装置を支持する部材の交換を容易にすると共に防水性を確保できる鉄道車両の屋根構体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調装置が屋根構体に配置される鉄道車両が知られている。この種の鉄道車両の構造として、空調装置が車両限界の高さを超えないようにするため、屋根板に開口部を形成し、その開口部に空調装置を吊設するものがある（特許文献１）。この場合、開口部の周囲の屋根板の所定箇所に軸状部材を突設し、その軸状部材を用いて、開口部に吊設される空調装置が支持される。屋根板に軸状部材を突設する手段の一つに、屋根板に穿設した孔部に軸状部材の基部を挿着するものがある。この場合、屋根板の防水性を確保するため、屋根板の外面（表面）および内面（裏面）から、孔部と軸状部材との間を水密にするシール材が施工される。
【０００３】
また、屋根板に孔部を穿設せずに軸状部材を屋根板に突設する手段として、軸状部材を屋根板に溶接固定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１１８１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の技術では、ダブルスキン構造（外板および内板が複数の隔壁で連結される）の中空形材により形成された屋根板に軸状部材を突設する場合、外板に穿設した孔部に軸状部材を挿着すると、外板の外面側のシール材の施工は容易であるが、外板の内面側のシール材の施工は、内板や隔壁に遮られるため困難である。施工が困難な外板の内面側のシール材が不足するので、防水性を確保し難いという問題点があった。
【０００６】
加えて、シール材の経年劣化によりシール切れが生じると防水性が低下し、孔部と軸状部材との間から雨水が外板と内板との間に浸入する。雨水が浸入すると外板と内板との間の湿度が高まるので、外板や内板、隔壁が腐食し易くなるという問題点があった。
【０００７】
また、空調装置を支持する軸状部材を屋根板に溶接固定した場合は、軸状部材に損傷等が生じると、軸状部材は屋根板（鉄道車両）に溶接固定されているので、損傷した軸状部材を取り外して新しいものと交換することは困難であった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、空調装置を支持する部材の交換を容易にすると共に防水性を確保できる鉄道車両の屋根構体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および発明の効果】
【０００９】
この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両の屋根構体によれば、外板および内板が複数の隔壁で連結されるダブルスキン構造の中空形材により形成されるものであり、外板および内板に開口部が貫通形成され、その開口部の周囲の外板の外面の所定箇所に車体側ブラケットが溶接固定される。その車体側ブラケットに中間ブラケットが着脱可能に取着される。一方、空調装置から横方向に延設部が延設され、その延設部は外板を下方に臨み中間ブラケットに連結される。これにより空調装置は開口部に吊設される。開口部から車体側ブラケットまでの外板と延設部との間にシール部材が介設されるので、外板と延設部との間に浸入した雨水はシール部材で堰き止められる。これにより、開口部から車内に雨水が浸入することを防止できる。
【００１０】
また、車体側ブラケットは外板の外面に溶接固定されるので、車体側ブラケットを外板に固定するときに、外板に孔を穿設する必要がない。外板に孔を穿設しなくて良いので、外板の防水性を確保できる効果がある。また、孔を塞ぐシール材の施工を不要にできるので、シール材の経年劣化によりシール切れが生じることもなく、長期に亘って外板の防水性を確保できる。
【００１１】
また、車体側ブラケットに中間ブラケットが着脱可能に取着され、その中間ブラケットに延設部を介して空調装置が連結される。中間ブラケットに損傷等が生じた場合、中間ブラケットは空調装置に連結されているので、車体側ブラケットから中間ブラケットを取り外せば、空調装置、延設部および中間ブラケットを屋根構体から取り外すことができる。延設部と中間ブラケットとを分離することで、中間ブラケットを交換できる効果がある。
【００１２】
請求項２記載の鉄道車両の屋根構体によれば、車体側ブラケットの一対の立設部は所定の間隔をあけて外板に立設される。中間ブラケットの基体に延設部が連結され、基体は一対の立設部の間に配置される。基体の両側に形成される対向部は立設部と対向するので、対向部と立設部とが突き当たる方向に鉄道車両（屋根構体）に加速度が生じる場合の対向部と立設部との相対変位は、外板に溶接固定された立設部により規制される。これにより請求項１の効果に加え、対向部（中間ブラケット）の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【００１３】
請求項３記載の鉄道車両の屋根構体によれば、延設部が連結される基体は外板に載置され、対向部は基体に立設されているので、延設部および空調装置による荷重を外板で受けることができ、車体側ブラケットの重力軸方向に作用する荷重を軽減できる。また、中間ブラケットが延設部および空調装置による荷重で変形することを抑制できるので、請求項２の効果に加え、車体側ブラケットや中間ブラケットを軽量化できると共に、それらの寿命を向上できる効果がある。
【００１４】
また、外板に載置される基体に延設部が連結されるので、外板の上方に配置される延設部の高さを低く抑えることができる。これにより、外板の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置や延設部が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、請求項２の効果に加え、外板の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできる効果がある。
【００１５】
請求項４記載の鉄道車両の屋根構体によれば、対向部と立設部とが突き当たる方向と直交方向に加速度が生じる場合の対向部と立設部との相対変位は、立設部および対向部に貫設される第１軸状部材により規制される。これにより請求項２又は３の効果に加え、対向部（中間ブラケット）の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【００１６】
また、第１軸状部材は横方向に配置されているので、第１軸状部材の縦方向の大きさ（高さ）を小さくできる。これにより、第１軸状部材の外板からの高さを低く抑えることができる。その結果、請求項２又は３の効果に加え、外板の上方に配置される延設部の高さを低く抑えられる効果がある。
【００１７】
請求項５記載の鉄道車両の屋根構体によれば、基体に縦方向に配置されると共に延設部に連結される第２軸状部材により、横方向に屋根構体に加速度が生じる場合の基体と延設部との相対変位が規制される。これにより請求項２から４のいずれかの効果に加え、延設部の相対変位を規制できるので、開口部に吊設された空調装置の横方向の変位を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体の平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩａで示す部分を拡大して示した鉄道車両の屋根構体の部分拡大図であり、（ｂ）は鉄道車両の屋根構体の側面図であり、（ｃ）は図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における屋根構体の断面図である。
【図３】（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における鉄道車両の屋根構体の断面図であり、（ｂ）は変形例におけるシール部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体１について説明する。図１は本発明の一実施の形態における鉄道車両の屋根構体１の平面図である。なお、図１では、屋根構体１の長手方向の図示を省略している。
【００２０】
図１に示すように、屋根構体１は、後述するように外板３（図２（ｃ）参照）及び内板４が複数の隔壁５で連結されるダブルスキン構造のアルミニウム製またはアルミニウム合金製の中空形材２により構成されており、長手方向（鉄道車両のレール方向）に沿って長辺が位置するような横長の矩形状に形成された開口部６が厚さ方向に貫通形成されている。開口部６は空調装置７が配置される部位であり、平面視における空調装置７の外形は、開口部６より少し小さめに形成されている。空調装置７の上部側から横方向（図１上下左右）に延設部８が延設されている。平面視における延設部８の外形は、開口部６より大きめの矩形状に形成されている。これにより、延設部８は外板３を下方に臨むことができ、開口部６の周囲で延設部８を外板３との間で支持することにより、空調装置７を開口部６に吊設できる。
【００２１】
なお、開口部６は、屋根構体１の長手方向両端に配置されている。これにより鉄道車両の中央付近は、開口部６に配置される空調装置７や延設部８の影響を受けることなく、車両限界の範囲内で外板３の高さ及び客室の天井高さを大きくできる。客室の天井高さを大きくすることで、乗客の快適性を向上できる。
【００２２】
外板３は、開口部６の全周を囲むシール部材９が上向きに突設されている。シール部材９は、外板３の外面３ａ（図２（ｃ）参照）と延設部８との間に介設されて雨水を遮断するための部材である。外板３の外面３ａと延設部８との間にシール部材９が介設され、シール部材９が圧縮変形することにより、開口部６から雨水が浸入することを防止できる。本実施の形態では、シール部材９はゴム状弾性材により形成されている。
【００２３】
車体側ブラケット１０は、中間ブラケット２０を取着するための部材であり、外板３の外面３ａに溶接固定される。本実施の形態では、屋根構体１の長手方向に沿ってシール部材９の外側の外板３に３箇所ずつ、屋根構体１の左右（図１上下）に合計６箇所配置されている。車体側ブラケット１０は、延設部８の大きさ（空調装置７からの張り出し長さ）に合わせて延設部８の下方に位置する外板３に固定される。
【００２４】
次に図２を参照して、車体側ブラケット１０及び中間ブラケット２０について詳細に説明する。図２（ａ）は図１のＩＩａで示す部分を拡大して示した鉄道車両の屋根構体１の部分拡大図であり、図２（ｂ）は鉄道車両の屋根構体１の側面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における屋根構体１の断面図である。なお、理解を容易にするため、図２（ａ）では延設部８の図示を省略し、図２（ｃ）では連結部３０の図示を省略している。
【００２５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、車体側ブラケット１０は、側面視して略Ｌ字状に形成された部材により構成されており、外板３に溶接固定される平板状の固定部１１と、その固定部１１から鉛直方向上向きに立設される立設部１２とを備えている。固定部１１を外板３に溶接固定することによって立設部１２が外板３に立設されるので、外板３との接合面積（溶接面積）を大きくできる。これにより立設部１２を強固に外板３に固定できる。
【００２６】
固定部１１は、対向する一対の立設部１２の対向面（平面）が平行状となるように所定の間隔をあけて外板３に固定される。車体側ブラケット１０は、外板３（中空形材２）と同材質で形成されている。これにより、溶接によって脆弱な中間相が生成されることを抑制して、外板３に溶接固定される車体側ブラケット１０の機械的強度を確保できる。
【００２７】
固定部１１は、対向する立設部１２と相反するように外側を向いて配置されており、対向する立設部１２側に位置しない。これにより、対にして配置される車体側ブラケット１０間の距離を大きくできるので、一対の車体側ブラケット１０間に配置される中間ブラケット２０の大きさ（長さ）を大きくできる。中間ブラケット２０は、後述するように、延設部８に連結される連結部３０（図２（ｂ）参照）が配置されるので、中間ブラケット２０を大きくできれば、連結部３０の軸直角方向（水平方向）における断面積を大きくできる。その結果、連結部３０を座屈し難くでき寿命を向上できる。
【００２８】
立設部１２は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔１２ａが横方向に並設されている。貫通孔１２ａは、ボルトで構成された第１軸状部材３４が挿通される部位であり、その第１軸状部材３４により中間ブラケット２０が立設部１２に取着される。貫通孔１２ａが立設部１２の複数箇所（本実施の形態では２箇所）に形成されており、その貫通孔１２ａに複数の第１軸状部材３４が挿通されるので、車体側ブラケット１０と中間ブラケット２０との接合強度を向上できる。また、貫通孔１２ａが横方向に並設されているので、貫通孔１２ａを縦方向に並設する場合と比較して、立設部１２の高さを低く抑えることができる。
【００２９】
固定部１１は、シール部材９寄りの幅方向縁部（図２（ａ）上側）から長手方向縁部（図２（ａ）左右側）に亘って切欠部１１ａが形成されている。切欠部１１ａが形成された側（屋根構体１の左右の外側（図１上または下）から見て奥側）の貫通孔１２ａに挿通された第１軸状部材３４は、切欠部１１ａが形成されていない側の貫通孔１２ａ（図２（ａ）下側）に挿通された第１軸状部材３４と比較して、固定部１１の厚さの分だけ、第１軸状部材３４（ボルト頭部）の下方空間を広くできる。これにより、屋根構体１の左右の外側から工具を入れて立設部１２に対する第１軸状部材３４の取着作業を行う場合の作業性を向上できる。なお、切欠部１１ａは、立設部１２が立設された側の固定部１１（立設部１２と固定部１１との稜線付近）を残して形成されているので、立設部１２の機械的強度を確保できる。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、中間ブラケット２０は、対向配置される一対の立設部１２間に配置されて車体側ブラケット１０と着脱可能に取着される部材であり、基体２１と、その基体２１の両側に形成され立設部１２と対向する対向部２２とを備えて構成されている。中間ブラケット２０は外板３と溶接されるものではないので、外板３と異種金属（例えば鋼製）にできる。これにより中間ブラケット２０の材質を、機械的強度を優先して設定できる。なお、中間ブラケット２０に異種金属を用いる場合、電食を防止するため、コーティング等の電食防止措置が採用される。
【００３１】
基体２１は、一対の立設部１２の間に配置される部位であり、一対の立設部１２間の距離と略同一の長さ、且つ、立設部１２と略同一幅の平面視で矩形状の横長の板状に形成されている。対向部２２は、基体２１の両側に形成される部位であり、立設部１２と対向配置される。なお、対向部２２の高さは立設部１２の高さと略同一に設定されている。
【００３２】
基体２１は、長手方向が、屋根構体１の長手方向（図１左右方向）に沿うように開口部６の左右（図１上下）に配置されるので、屋根構体１の短手方向（図１上下方向）における配置スペースを小さくできる。これにより開口部６の左右（図１左右）の狭いスペースを利用して、中間ブラケット２０を配置できる。また、開口部６の左右（図１左右）のスペースを利用して、屋根構体１の長手方向に沿って基体２１を長尺にできるので、外板３と基体２１とが接する面積を大きくできる。これにより基体２１の単位面積あたりの荷重を小さくすることができ、基体２１を軽量化できる。
【００３３】
基体２１は、ボルトからなる第２軸状部材２３が縦方向（図２（ｂ）上下方向）に配置され、基部が基体２１に埋設され上向きに突設されている。基体２１からの第２軸状部材２３の突設高さは、対向部２２と略同一の高さに設定されている。これにより、第２軸状部材２３の外板３に対する高さを低く抑えることができる。
【００３４】
連結部３０は、基体２１に突設された第２軸状部材２３に連結されると共に延設部８が載置される部位であり、板状に形成される基盤３１と、その基盤３１の上に配置され延設部８に固定される防振装置３２とを備えている。本実施の形態では、防振装置３２は塊状のゴム状弾性材で形成されている。これにより基盤３１と延設部８とが防振結合される。
【００３５】
基盤３１は第２軸状部材２３に連結される板状の部材であり、短手方向の幅が基体２１の幅と略同一に形成されている。基盤３１に形成された貫通孔（図示せず）に第２軸状部材２３が挿通され、締結部材２４（ナット）により締結固定される。基体２１と基盤３１との間にはライナー３３が介設される。ライナー３３の厚さを調整することにより連結部３０の下面レベルの調整をすることができる。従って、開口部６の周囲の６箇所に配置される中間ブラケット２０のライナー３３の厚さを調整することにより、空調装置７を開口部６に水平に吊設するよう調整できる。
【００３６】
なお、第２軸状部材２３の先端と延設部８との間には、第２軸状部材２３に締結部材２４を着脱できる程度の隙間が形成されている。これにより第２軸状部材２３に対して基盤３１を着脱可能にできるので、ライナー３３の交換を容易にできる。
【００３７】
対向部２２は、立設部１２の対向面を臨む平面が形成され、その平面が立設部１２の対向面と平行状に対向している。また、対向部２２は、厚さ方向に貫通形成される貫通孔２２ａが横方向に並設されている。貫通孔２２ａは、立設部１２の貫通孔１２ａに対応する位置に形成されている。貫通孔２２ａは、第１軸状部材３４が挿通される部位であり、貫通孔１２ａ，２２ａにより第１軸状部材３４が立設部１２及び対向部２２に貫設される。対向部２２と立設部１２との間にライナー３５が介設され、締結部材３６（ナット）により締結固定される。ライナー３５の厚さを調整し、ライナー３５の両面を立設部１２及び対向部２２に密着させることにより、一対の立設部１２間に対向部２２（中間ブラケット２０）を拘束できる。
【００３８】
なお、対向部２２は、立設部１２と同様に貫通孔２２ａが横方向に並設されているので、貫通孔２２ａを縦方向に並設する場合と比較して、対向部２２の高さを低く抑えることができる。立設部１２、対向部２２及び第２軸状部材２３の外板３からの突出高さは略同一に形成されているので、立設部１２、対向部２２及び第２軸状部材２３の上方に配置される延設部８（図２（ｂ）参照）の高さを低く抑えることができる。その結果、延設部８が車両限界の高さを超えないようにできる。これにより、外板３の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできるので、乗客の快適性を向上できる。
【００３９】
ここで、一対の立設部１２は屋根構体１の長手方向（鉄道車両のレール方向（図１左右方向））に沿って所定の間隔をあけて配置されているので、鉄道車両が加速または減速した場合に生じる対向部２２と立設部１２との相対変位は、立設部１２により規制される。立設部１２は外板３に溶接固定されているので堅牢にできる。立設部１２によって対向部２２（中間ブラケット２０）の相対変位を規制できるので、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（鉄道車両のレール方向（図１左右方向））の変位を抑制できる。
【００４０】
また、一対の立設部１２の対向面（平面）は平行状に配置され、その対向面と平行な対向部２２の平面は、ライナー３５を介して立設部１２と密着している。そのため、屋根構体１が鉛直軸を中心にして水平方向に旋回（ヨーイング）する場合に生じる車体側ブラケット１０（立設部１２）と中間ブラケット２０（対向部２２）との相対変位は、立設部１２と対向部２２とが干渉するため規制される。これにより開口部６に吊設された空調装置７の水平方向の変位を抑制できる。
【００４１】
なお、屋根構体１の長手方向（第１軸状部材３４の軸方向）に対向部２２と立設部１２との相対変位が生じる場合には、立設部１２が荷重のほとんどを負担するので、第１軸状部材３４が負担する荷重は僅かである。これにより第１軸状部材３４の寿命を向上できる。
【００４２】
一方、走行する鉄道車両にローリングや上下振動、ピッチングが生じる等、屋根構体１の長手方向（鉄道車両のレール方向）と直交方向（第１軸状部材３４の軸直角方向）に生じる対向部２２と立設部１２との相対変位は、立設部１２及び対向部２２に貫設される第１軸状部材３４により規制される。第１軸状部材３４によって対向部２２（中間ブラケット２０）の相対変位を規制できるので、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（鉄道車両の枕木方向）の変位を抑制できる。
【００４３】
なお、鉄道車両の加速や減速によって生じる屋根構体１のレール方向の加速度に比べて、ローリングや上下振動等によって生じる屋根構体１の短手方向の加速度は小さいので、第１軸状部材３４に作用する剪断方向の荷重を抑制できる。これにより第１軸状部材３４の寿命を向上できる。
【００４４】
また、第１軸状部材３４は横方向に配置（横設）されているので、第１軸状部材３４が貫設される立設部１２及び対向部２２の高さ、並びに、第１軸状部材３４の縦方向の大きさ（高さ）を小さくできる。これにより立設部１２及び対向部２２の上方に配置される延設部８の高さを低く抑えることができる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界の高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界近くに設定することができ、ひいては客室の天井を高くできるので乗客が圧迫感を覚え難く、乗客の快適性を向上できる。
【００４５】
また、第１軸状部材３４は横方向に配置されているので、延設部８が低い位置に配置されていても、締結部材３６を着脱するのに最低限必要な作業空間を、外板３と延設部８との間に確保できる。これにより締結部材の着脱作業性を確保できる。
【００４６】
また、第２軸状部材２３が基体２１に縦方向に配置されると共に延設部８（基盤３１）に連結されるので、屋根構体１のレール方向に生じる基体２１と延設部８との相対変位、並びに、屋根構体１の枕木方向に生じる基体２１と延設部８との相対変位が第２軸状部材２３により規制される。これにより、開口部６に吊設された空調装置７の横方向（屋根構体１のレール方向および枕木方向）の変位を抑制できる。なお、これらの相対変位は連結部３０（防振装置３２）の変位に起因するものであるから、ごく僅かである。従って、第２軸状部材２３の寿命を向上できる。
【００４７】
また、第２軸状部材２３に固定された締結部材２４により、基体２１に対する基盤３１の上下方向の変位が規制される。なお、基体２１に対する基盤３１の上下方向の変位は連結部３０（防振装置３２）の変位に起因するものであるから、ごく僅かである。従って、第２軸状部材２３の寿命を向上できる。
【００４８】
第２軸状部材２３や締結部材２４にねじ山が潰れる等の損傷が生じた場合には、第１軸状部材３４から締結部材３６を取り外し、第１軸状部材３４を貫通孔１２ａ，２２ａから抜脱することにより、車体側ブラケット１０から中間ブラケット２０を取り外すことができる。次いで、第２軸状部材２３から締結部材２４及び基盤３１を取り外すことにより、基盤３１と中間ブラケット２０とを簡単に分離できる。これにより中間ブラケット２０の交換を容易にできる。
【００４９】
図２（ａ）に戻ってシール部材９について説明する。シール部材９は、互いに所定の間隔をあけて外板に立設された金属製の２本の突条９ａの間に底部側が嵌挿され、上部側が突条９ａから突出して配置されている。図２（ｃ）に示すように、突条９ａの基部側には突条９ａ間を連絡する底部９ｂが配設されており、その底部９ｂによりシール部材９の下方向への移動が規制される。底部９ｂ及び突条９ａによりシール部材９の下部側が拘束されるので、空調装置７から横方向に延設される延設部８によりシール部材９を押圧する場合に、シール部材９の上部側を弾性変形させて所定の潰し代を確保できる。これにより、シール部材９と延設部８との間から雨水が開口部６側に浸入することが確実に防止される。また、開口部６の周囲に金属製の突条９ａが立設されているので、開口部６に向かって外板３を流れる雨水を突条９ａで堰き止めることができる。
【００５０】
図２（ｃ）に示すように、固定部１１（車体側ブラケット１０）が、外板３及び内板４が複数の隔壁５で連結されるダブルスキン構造の中空形材２の外板３の外面３ａに溶接固定されているので、車体側ブラケット１０を外板３に固定するときに、外板３に孔を穿設する必要がない。
【００５１】
ここで、従来は屋根板に孔部を穿設して、その孔部に挿着された軸状部材によって延設部８を支持する手段が採用されていた。中空形材２の外板３に孔部を穿設した場合には、防水性を確保するため、孔部にシール材を施工する必要がある。外板３の外面３ａ側のシール材の施工は容易であるが、外板３の内面３ｂ側のシール材の施工は内板４や隔壁５に遮られるため困難である。施工が困難な外板３の内面３ｂ側のシール材が不足するので、防水性が低下し易いという問題があった。
【００５２】
また、シール材の経年劣化によりシール切れが生じると防水性が低下し、孔部と軸状部材との隙間から雨水が外板３と内板４との間に浸入する。雨水が浸入すると外板３と内板４との間の湿度が高まるので、外板３や内板４、隔壁５が腐食し易くなるという問題があった。
【００５３】
これに対し、外板３の外面３ａに固定部１１（車体側ブラケット１０）を溶接することで、外板３に孔を穿設しなくて良いので、外板３の防水性を確保できる。また、孔を塞ぐシール材の施工を不要にできるので、シール材の経年劣化によりシール切れが生じることもなく、外板３の防水性を確保できる。
【００５４】
次に図３を参照して、屋根構体１についてさらに説明する。図３（ａ）は図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線における鉄道車両の屋根構体１の断面図である。図３（ａ）に示すように、屋根構体１を構成する中空形材２は、幅方向の中央部分（開口部６の付近）が屈曲線２ａで一段低くなるように外板３及び内板４が長手方向に亘って屈曲されている。低くした分だけ、延設部８及び空調装置７の高さを低く抑えることができる。これにより、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界Ｗの高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定することができ、空調装置７が配置されない車両の中央付近の天井を高くできる。
【００５５】
シール部材９の潰し代は、シール部材９の保持高さが規定される底部９ｂの位置、シール部材９の高さの他、連結部３０の高さによって決定される。外板３から延設部８までの高さは、連結部３０の高さによって設定され、その高さによってシール部材９の潰し代が決まるからである。
【００５６】
本実施の形態では、基体２１（図２（ｂ）参照）は外板３に載置され、対向部２２は基体２１に立設されている。外板３に載置される基体２１の位置は最も低位置である。その基体２１に連結部３０を介して延設部８が連結されるので、延設部８の高さを低く抑えることができる。そのため、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定した場合でも、空調装置７や延設部８が車両限界Ｗの高さを超えることを抑制できる。その結果、外板３の高さを車両限界Ｗ近くに設定することができる。その結果、客室の天井を高くできる。
【００５７】
また、基体２１が外板３に載置されることで、基体２１から延設部８までの距離を最大限確保できる。そのため、延設部８の高さを抑えたとしても、防振装置３２の容積を最大限確保できる。そのため防振装置３２の防振性能や耐久性を確保することができる。
【００５８】
また、基体２１が外板３に載置されるので、延設部８及び空調装置７による荷重を外板３で受けることができ、車体側ブラケット１０の重力軸方向に作用する荷重を軽減できる。また、延設部８及び空調装置７による重力軸方向に作用する荷重で中間ブラケット２０が変形することを抑制できるので、車体側ブラケット１０や中間ブラケット２０を軽量化できると共に、それらの寿命を向上できる。
【００５９】
次に図３（ｂ）を参照して、シール部材９の取付構造の変形例について説明する。図３（ｂ）は変形例におけるシール部材９の断面図である。なお、本発明の一実施の形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００６０】
図３（ｂ）に示すようにシール部材９は、底部９ｂとシール部材９との間に合成樹脂製のライナー４０が介設されている。ライナー４０が介設されることにより、ライナー４０の厚さの分だけシール部材９の高さを高くできる。ライナー４０によりシール部材９の高さを調整することで、シール部材９の潰し代を調整できる。
【００６１】
また、シール部材９は、突条９ａの先端とシール部材９の側面との間にシール材４１が施工されている。シール材４１は、突条９ａの全周（開口部６の全周）に亘って塗布形成されており、突条９ａとシール部材９との間を水密にするための部材である。シール材４１が施工されることにより、突条９ａとシール部材９との間に雨水が浸入することが防止される。突条９ａとシール部材９との間に雨水が浸入すると、突条９ａから底部９ｂを伝って反対側の突条９ａから開口部６へ雨水が浸入するおそれがある。シール材４１を施工することにより、これを防止できる。
【００６２】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣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容易に推察できるものである。
【００６３】
また、上記各実施の形態で挙げた数値や形状は一例であり、他の数値や形状を採用することは当然可能である。例えば、開口部６の周囲に配置される車体側ブラケット１０の数、立設部１２や対向部２２に形成される貫通孔１２ａ，２２ａの数は適宜設定することが可能である。
【００６４】
上記実施の形態では、車体側ブラケット１０の立設部１２及び中間ブラケット２０の対向部２２を対向させると共に、それらに貫通孔１２ａ，２２ａを設けて第１軸状部材３４及び締結部材３６で締結固定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、車体側ブラケット１０の立設部１２及び中間ブラケット２０の対向部２２を対向させ、それらによって、その対向する方向（以下「軸方向」と称す）の相対移動を規制する一方、軸方向と直交する軸直角方向の相対移動を規制するための固定は、車体側ブラケット及び中間ブラケットの形状に応じて、立設部１２及び対向部２２以外の部位を用いて行うことが可能である。例えば、立設部１２及び対向部２２以外の部位を対向させ、その対向する部位に貫通孔を連穿し、その貫通孔に軸状部材を挿通することで軸直角方向の相対移動を規制することは当然可能である。
【００６５】
また、上記実施の形態では、車体側ブラケット１０及び中間ブラケット２０の軸直角方向の相対移動を規制するための固定を、立設部１２及び対向部２２に貫設された第１軸状部材３４（軸状部材）を用いて行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の部材を用いて相対移動を規制することは当然可能である。他の部材としては、例えば、鉤状に形成された係止部材、クランプ等の締め具が挙げられる。
【００６６】
上記実施の形態では、連結部３０が防振装置３２を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、防振装置３２を省略して、連結部３０を剛体で構成することは当然可能である。防振装置３２を省略した場合であっても、連結部３０で延設部８を支持して空調装置７を吊設できる。
【００６７】
上記実施の形態では、シール部材９が外板３から突設される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、シール部材を延設部８から下向きに突設することは当然可能である。この場合もシール部材９に所定の潰し代を設けることで、雨水の浸入を防止できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 屋根構体
２ 中空形材
３ 外板
３ａ 外面
４ 内板
５ 隔壁
６ 開口部
７ 空調装置
８ 延設部
９ シール部材
１０ 車体側ブラケット
１２ 立設部
２０ 中間ブラケット
２１ 基体
２２ 対向部
２３ 第２軸状部材
３４ 第１軸状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板および内板が複数の隔壁で連結されるダブルスキン構造の中空形材により形成される鉄道車両の屋根構体において、
前記外板および前記内板に貫通形成される開口部と、
その開口部の周囲の前記外板の外面の所定箇所に溶接固定される車体側ブラケットと、
その車体側ブラケットに着脱可能に取着されると共に、前記開口部に吊設される空調装置から横方向に延設されつつ前記外板を下方に臨む延設部に連結される中間ブラケットと、
前記開口部から前記車体側ブラケットまでの前記外板と前記延設部との間に介設されるシール部材とを備えていることを特徴とする鉄道車両の屋根構体。
【請求項２】
前記車体側ブラケットは、
所定の間隔をあけて前記外板に立設される一対の立設部を備え、
前記中間ブラケットは、
前記一対の立設部の間に配置されると共に前記延設部が連結される基体と、
その基体の両側に形成され前記立設部と対向する対向部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項３】
前記基体は、前記外板に載置されるものであり、
前記対向部は、前記基体に立設されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項４】
前記立設部および前記対向部に貫設され横方向に配置される第１軸状部材を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項５】
前記基体に縦方向に配置されると共に前記延設部に連結される第２軸状部材を備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項１】
外板および内板が複数の隔壁で連結されるダブルスキン構造の中空形材により形成される鉄道車両の屋根構体において、
前記外板および前記内板に貫通形成される開口部と、
その開口部の周囲の前記外板の外面の所定箇所に溶接固定される車体側ブラケットと、
その車体側ブラケットに着脱可能に取着されると共に、前記開口部に吊設される空調装置から横方向に延設されつつ前記外板を下方に臨む延設部に連結される中間ブラケットと、
前記開口部から前記車体側ブラケットまでの前記外板と前記延設部との間に介設されるシール部材とを備えていることを特徴とする鉄道車両の屋根構体。
【請求項２】
前記車体側ブラケットは、
所定の間隔をあけて前記外板に立設される一対の立設部を備え、
前記中間ブラケットは、
前記一対の立設部の間に配置されると共に前記延設部が連結される基体と、
その基体の両側に形成され前記立設部と対向する対向部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項３】
前記基体は、前記外板に載置されるものであり、
前記対向部は、前記基体に立設されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項４】
前記立設部および前記対向部に貫設され横方向に配置される第１軸状部材を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄道車両の屋根構体。
【請求項５】
前記基体に縦方向に配置されると共に前記延設部に連結される第２軸状部材を備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の鉄道車両の屋根構体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８２２７７（Ｐ２０１３−８２２７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２６２５（Ｐ２０１１−２２２６２５）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
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