JP2021062767A

JP2021062767A - 継手構造及び構体、並びに構造体

Info

Publication number: JP2021062767A
Application number: JP2019188757A
Authority: JP
Inventors: 真田口; Makoto Taguchi; 杉本　直; Sunao Sugimoto; 直杉本; 武石川; Takeshi Ishikawa; 清水　和紀; Kazunori Shimizu; 和紀清水; 正芳小川; Masayoshi Ogawa; 光二上田; Koji Ueda
Original assignee: KINOMOTO SHINSEN KK; Kawasaki Heavy Industries Ltd; Sankyo Tateyama Inc; Japan Transport Engineering Co
Current assignee: KINOMOTO SHINSEN KK; Kawasaki Heavy Industries Ltd; Sankyo Tateyama Inc; Japan Transport Engineering Co
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: JP7361331B2; JP2023133419A

Abstract

【課題】疲労強度が向上した継手構造及びその継手構造を備えた構体、並びに構造体を提供する。【解決手段】第１ダブルスキン構造材と、第１ダブルスキン構造材に接合された第２ダブルスキン構造材と、を備え、第１ダブルスキン構造材は、第１外リブよりも第２ダブルスキン構造材に向けて突出する第１突出部を有し、第２ダブルスキン構造材は、第２外リブよりも第１ダブルスキン構造材に向けて突出し、第１突出部に板厚方向の内側から重ねられる第２突出部を有し、第２突出部は、第１突出部よりも薄肉である。【選択図】図２

Description

本発明は、構体材同士を溶接によって接合して構体を形成するための構体材の継手構造及びその継手構造を備えた構体、並びに構造体に関する。

従来、２つの板状の部材をリブで連結させた複数のダブルスキン構造材同士の継手構造が知られている。そのような継手構造として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１には、複数のダブルスキン構造材同士を溶接によって接続する継手構造の技術について開示されている。

特開２００７−１６７９２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された外面板と内面板とが板厚方向に重なるようにダブルスキン構造材同士を突合せる継手構造においては、その形状から、開先内部の板厚方向における内側の位置（ルート部）まで溶接金属に熱が伝わり難い。従って、開先のルート部で溶接金属の母材への溶け込みが不十分になり、溶接部で十分な疲労強度が得られない可能性がある。また、開先のルート部で溶接金属の溶け込みが不十分であることから、外面板と内面板との間に隙間が生じたときには、母材に溶け込まなかった溶接金属が隙間に流れ込み易く、溶接の行われた部分が応力集中の生じ易い形状となり、十分な疲労強度が得られない可能性がある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、疲労強度が向上した継手構造及びその継手構造を備えた構体、並びに構造体を提供することを目的としている。

本発明の継手構造は、第１ダブルスキン構造材と、前記第１ダブルスキン構造材に接合された第２ダブルスキン構造材と、を備え、前記第１ダブルスキン構造材は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部と、前記一対の第１板部を互いに連結し、前記第２ダブルスキン構造材に対向する第１外リブを含む複数の第１リブと、前記第１外リブよりも前記第２ダブルスキン構造材に向けて突出し、前記板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面を有する第１突出部と、を有し、前記第２ダブルスキン構造材は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部と、前記一対の第２板部を互いに連結し、前記第１ダブルスキン構造材に対向する第２外リブを含む複数の第２リブと、前記第２外リブよりも前記第１ダブルスキン構造材に向けて突出し、前記第１突出部に前記板厚方向の内側から重ねられる第２突出部を有し、前記第２板部は、前記第１テーパ端面との間で開先を形成する第２テーパ端面を有し、前記第２突出部は、前記第１突出部よりも薄肉であり、前記第２突出部の先端は、前記第１外リブから前記第２リブ側に離間している。

上記構成の継手構造は、第２突出部が、第１突出部よりも薄肉であるので、第２突出部の熱容量を小さくすることで、溶接の行われる際に、溶接金属が開先のルート部に良好に溶け込むことができるので、溶接が確実に行われる。また、第１突出部と第２突出部との間に隙間が生じたとしても、溶接金属が溶接部に十分に溶け込むことができるので、溶接金属が隙間に流れ込み難く、溶接部で応力集中を生じ難くすることができる。

また、本発明の継手構造は、第１ダブルスキン構造材と、第２ダブルスキン構造材と、前記第１ダブルスキン構造材及び前記第２ダブルスキン構造材の両方に接合された接続部材と、を備え、前記第１ダブルスキン構造材は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部と、前記一対の第１板部を互いに連結し、前記第２ダブルスキン構造材に対向する第１外リブを含む複数の第１リブと、前記第１外リブよりも前記第２ダブルスキン構造材に向けて突出する第１突出部とを有し、前記第１板部は、前記板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面を有し、前記第２ダブルスキン構造材は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部と、前記一対の第２板部を互いに連結し、前記第１ダブルスキン構造材に対向する第２外リブを含む複数の第２リブと、前記第２外リブよりも前記第１ダブルスキン構造材に向けて突出する第２突出部と、を有し、前記第２板部は、前記板厚方向に対して傾斜した第２テーパ端面を有し、前記接続部材は、前記第１ダブルスキン構造材に対向する端部に設けられ前記第１テーパ端面との間で開先を形成する前記第１接続テーパ端面と、前記第２ダブルスキン構造材に対向する端部に設けられ前記第２テーパ端面との間で開先を形成する前記第２接続テーパ端面と、前記第１突出部の前記板厚方向の外側に重ねられて前記第１突出部と当接する第１当接部と、前記第２突出部の前記板厚方向の外側に重ねられて前記第２突出部と当接する第２当接部と、を有し、前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記接続部材よりも薄肉である。

上記構成の継手構造は、第１突出部及び第２突出部が、接続部材よりも薄肉であるので、第１突出部及び第２突出部の熱容量を小さくすることで、溶接の行われる際に、溶接金属が開先のルート部に良好に溶け込むことができるので、溶接が確実に行われる。また、第１突出部と接続部材との間あるいは第２突出部と接続部材との間に隙間が生じたとしても、溶接金属が母材に十分に溶け込むことができるので、溶接金属が隙間に流れ込み難く、溶接部の形状を応力集中の生じ難い形状とすることができる。

本発明によれば、鉄道車両の構体構造において、溶接金属が開先に良好に溶け込むので、溶接部での疲労強度を向上させることができる。また、溶接部を、応力集中の生じ難い形状にすることができるので、溶接部での疲労強度をさらに向上させることができる。

第１実施形態に係る鉄道車両構体の車両長手方向に垂直な面についての鉛直断面図である。図１の領域Ａ１の断面において第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との溶接が行われる前の状態の第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との継手構造の断面図である。第１実施形態の比較例についての、第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との溶接が行われる前の状態の第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との間の継手構造の断面図である。第２板部の肉厚Ｌ５を第１突出部の肉厚Ｌ２で割った値を横軸に取り、第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材とに繰り返し荷重を作用させたときの開先のルート部に発生する応力の大きさ及び第２ダブルスキン構造材の母材に作用する応力の大きさを縦軸に取ったグラフである。図１の領域Ａ３について、側梁と側構体とを結合させたときの、側梁と側構体との間の継手構造の断面図である。図５の継手構造において、接続部材と第１ダブルスキン構造材との溶接及び接続部材と第２ダブルスキン構造材との溶接が行われる前の状態の継手構造の断面図である。第２実施形態に係る第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との継手構造についての断面図である。第３実施形態に係る第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との継手構造についての断面図である。第３実施形態の比較例の第１ダブルスキン構造材と第２ダブルスキン構造材との間の継手構造についての断面図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る継手構造について、添付図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る継手構造を用いて構成された鉄道車両構体１の車両長手方向に垂直な面についての鉛直断面図である。本実施形態の鉄道車両構体１は、ダブルスキン構造によって構成されている。鉄道車両構体１は、台枠２、一対の側構体３、及び屋根構体４を備える。鉄道車両構体１は軽合金によって構成され、本実施形態では特にマグネシウムを含む軽合金によって構成されている。

台枠２は、一対の側構体３を支持する。台枠２は、一対の側梁２ａと複数の横梁５とを有する。一対の側梁２ａは、台枠２の車幅方向両側に配置されている。一対の側梁２ａは、車両長手方向に延びている。複数の横梁５は、車幅方向に延び、一対の側梁２ａの間で、車両長手方向に間隔をおいて配置されている。横梁５の車幅方向の両端は、一対の側梁２ａと接続されている。横梁５の上方には、床板８が配置されている。

屋根構体４は、側構体３の上方に配置され、一対の側構体３が屋根構体４を支持している。屋根構体４の車幅方向の両端が、側構体３の上端と結合されている。屋根構体４は、鉄道車両の屋根を構成する。一対の側構体３は、台枠２の車幅方向両側に配置されている。側構体３の板面は、上下方向と車両長手方向とに延びている。側構体３の下端は、台枠２の側梁２ａの上部に結合されている。

鉄道車両構体１で用いられている継手構造６について説明する。図１における領域Ａ１の断面の継手構造６において、溶接が行われる前の状態の接合部の断面について拡大した図を図２に示す。

継手構造６は、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが、互いに溶接によって接合されて構成されている。第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８は、軽合金によって構成されている。特に本実施形態では、第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８は、マグネシウムを含む軽合金によって構成されている。第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８は、いずれも一方向に長く延びて構成されている。第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８は、中心線Ｃ１を挟んで対称に構成されている。

第１ダブルスキン構造材７は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部９を有している。一対の第１板部９は、中心線Ｃ１を挟んだ一方の第１板部９ａと他方の第１板部９ｂとによって構成されている。

第１ダブルスキン構造材７は、一対の第１板部９を互いに連結する第１リブを有している。第１リブは、第１板部９の間に複数設けられている。複数の第１リブのうち、第２ダブルスキン構造材８に対向する位置に、第１外リブ１０が設けられている。図２には、複数設けられている第１リブのうち、第１外リブ１０のみが示されている。

第１ダブルスキン構造材７は、第１突出部１１を有している。第１突出部１１は、第１外リブ１０よりも第２ダブルスキン構造材８に向けて突出して構成されている。第１突出部１１は、中心線Ｃ１を挟んだ一方の第１突出部１１ａと他方の第１突出部１１ｂとによって構成されている。第１突出部１１ａ及び１１ｂは、それぞれ板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面１１ｃ及び１１ｄを有して構成されている。

第２ダブルスキン構造材８は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部１２を有している。一対の第２板部１２は、中心線Ｃ１を挟んだ一方の第２板部１２ａと他方の第２板部１２ｂとによって構成されている。

第２ダブルスキン構造材８は、一対の第２板部１２を互いに連結する第２リブを有している。第２リブは、第２板部１２の間に複数設けられている。複数の第２リブのうち、第１ダブルスキン構造材７に対向する位置に、第２外リブ１３が設けられている。図２には、複数設けられている第２リブのうち、第２外リブ１３のみが示されている。

第２ダブルスキン構造材８は、第２外リブ１３よりも第１ダブルスキン構造材７に向けて突出した第２突出部１４を有している。第２突出部１４は、中心線Ｃ１を挟んだ一方の第２突出部１４ａと他方の第２突出部１４ｂとによって構成されている。図２に示されるように、第２突出部１４ａ及び１４ｂは、溶接を行う際の裏当て金として、第１突出部１１ａ及び１１ｂに板厚方向の内側から重ねられて配置されている。

第２突出部１４ａ及び１４ｂは、第１リブ側に向かうにつれて薄肉となる形状を有している。また、第２突出部１４ａ及び１４ｂの先端１４ｅ及び１４ｆは、第１外リブ１０から第２リブ側に離間するように構成されている。

また、本実施形態では、第１突出部１１の板厚方向の内側の面１１ｅ及び１１ｆと第１外リブ１０の第２リブ側の面１０ａとの接続面１５ａ及び１５ｂが湾曲している。第２突出部１４ａ及び１４ｂの先端１４ｅ及び１４ｆは、接続面１５ａ及び１５ｂから第２リブ側に離間している。

第２板部１２ａ及び１２ｂは、それぞれ第２テーパ端面１２ｃ及び１２ｄを有している。第２テーパ端面１２ｃ及び１２ｄは、第１テーパ端面１１ｃ及び１１ｄとの間で開先１６ａ及び１６ｂを形成するように構成されている。従って、第１テーパ端面１１ｃと第２テーパ端面１２ｃとの間の開先１６ａで、開先溶接を行うことができると共に、第１テーパ端面１１ｄと第２テーパ端面１２ｄとの間の開先１６ｂで開先溶接を行うことができる。

溶接が行われる際には、第１突出部１１ａ及び１１ｂと第２突出部１４ａ及び１４ｂとが重ね合わされた状態で、開先１６ａ及び１６ｂで開先溶接が行われることにより、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８との接合が行われる。本実施形態では、開先１６ａ及び１６ｂから溶接金属が上方へ突出するまで開先溶接が行われ、そこで開先１６ａ及び１６ｂから上方へ突出した分についての溶接金属の切削が行われることにより、開先溶接を行った部分が平滑となる。

本実施形態では、第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８の板厚方向の外側の位置に開先１６ａ及び１６ｂが形成されるので、第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８がそれぞれダブルスキン構造によって形成されていても、板厚方向の外側から開先１６ａ及び１６ｂにアクセスすることができ、溶接によってこれらの接合を行うことができる。

第１突出部１１ａ及び１１ｂが板厚方向の外側に配置され、第２突出部１４ａ及び１４ｂが板厚方向の内側に配置され、第１突出部１１ａ及び１１ｂと第２突出部１４ａ及び１４ｂとが互いに重ねられて配置されている。また、第１突出部１１ａ及び１１ｂと第２突出部１４ａ及び１４ｂとが重なった部分に、開先１６ａ及び１６ｂが形成されている。

本実施形態では、第２突出部１４ａ及び１４ｂが第１突出部１１ａ及び１１ｂよりも薄肉に形成されている。本実施形態では、第１突出部１１ａ及び１１ｂの板厚方向における最大厚さと、第２突出部１４ａ及び１４ｂの板厚方向における最大厚さとを比較すると、第２突出部１４ａ及び１４ｂが第１突出部１１ａ及び１１ｂよりも薄肉である。本実施形態では、板厚方向の肉厚の大きさの比較は、最大厚さを有する部分同士の比較を行うものとする。

本実施形態では、第２突出部１４ａ及び１４ｂが、第１リブ側に向かうにつれて薄肉になる形状を有している。そのため、第２突出部１４ａ及び１４ｂにおける第２外リブ１３側の根元部１４ｃ及び１４ｄが、第２突出部１４ａ及び１４ｂで最大厚さを有する部分になる。第２突出部１４ａ及び１４ｂにおける根元部１４ｃ及び１４ｄの板厚方向の肉厚をＬ１とする。第１突出部１１ａ及び１１ｂは、第１テーパ端面１１ｃ及び１１ｄ以外の部分が、最大厚さを有する部分になる。第１突出部１１ａ及び１１ｂの第１テーパ端面１１ｃ及び１１ｄ以外の部分の板厚方向の肉厚をＬ２とする。第２突出部１４ａ及び１４ｂの肉厚Ｌ１は、第１突出部１１ａ及び１１ｂの肉厚Ｌ２よりも小さい。なお、肉厚Ｌ２は、開先１６ａ及び開先１６ｂの開先深さと同じである。

第２突出部１４ａ及び１４ｂが第１突出部１１ａ及び１１ｂよりも薄肉に形成されているので、第２突出部１４ａ及び１４ｂの熱容量が小さい。第２突出部１４ａ及び１４ｂの熱容量を小さくすることで、溶接が行われる際に第２突出部１４ａ及び１４ｂが十分に高温になり、溶接金属が開先１６ａ及び開先１６ｂのルート部まで十分に溶け込むことができる。従って、開先１６ａ及び開先１６ｂの全体で溶接金属の溶け込みが良好に行われる。これにより、溶接部の疲労強度を向上させることができる。

また、第１突出部１１ａと第２突出部１４ａとの間に隙間が生じた場合であっても、溶接の際に第２突出部１４ａが高温になっているので、溶接金属が母材に十分に溶け込むことができる。従って、溶接金属が隙間に流れ込むことを抑えることができ、第１突出部１１ａと第２突出部１４ａとの間の部分の形状を、応力集中の生じ難い形状とすることができる。これにより、疲労強度をさらに向上させることができる。

また、第１突出部１１ｂと第２突出部１４ｂとの間についても同様に、第１突出部１１ｂと第２突出部１４ｂとの間に隙間が生じた場合についても、溶接の際に第２突出部１４ｂが高温になっているので、溶接金属が母材に十分に溶け込むことができる。従って、溶接金属が隙間に流れ込むことを抑えることができ、第１突出部１１ｂと第２突出部１４ｂとの間の部分の形状を、応力集中の生じ難い形状とすることができる。これにより、疲労強度をさらに向上させることができる。

また、第２突出部１４ａ及び１４ｂの溶着部の剛性が小さいので、溶接の行われた部分に荷重が作用したときに、溶接部の変形に追随して第２突出部１４ａ及び１４ｂが変形することができる。従って、荷重が溶接部に作用したときの溶接部、第２突出部１４ａ及び１４ｂで発生する応力を低減させることができる。これにより、溶接部の疲労強度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、第２突出部１４ａ及び１４ｂの先端１４ｅ及び１４ｆが、接続面１５ａ及び１５ｂから第２リブ側に離間しているので、第２突出部１４ａ及び１４ｂの先端１４ｅ及び１４ｆが第１外リブ１０から十分に離間している。従って、第２突出部１４ａ及び１４ｂが、接続面１５ａ及び１５ｂに到達しないように、第１外リブ１０に向かって短く構成され、熱容量が十分に小さくなるように構成されている。

また、第2突出部の先端１４ｅ,１４ｆが第1外リブ１０から離間しているので、荷重が加わったときに溶接部の変形に追従して第2突出部１４ａ及び１４ｂが変形でき、接合部への応力集中を抑制できる。さらに図２に示す通り、第1板部９の肉厚が第1突出部１１の肉厚より薄いため、接合部に加わる応力が分散しやすいので応力集中を抑制できる。

比較例として第２突出部が厚く形成された場合について説明する。図３に、比較例における継手構造の断面図を示す。

比較例では、第１ダブルスキン構造材１０７と第２ダブルスキン構造材１０８とを突き合せ、開先１１６の内部で開先溶接が行われることにより、第１ダブルスキン構造材１０７と第２ダブルスキン構造材１０８との接合が行われる。

比較例では、第１ダブルスキン構造材１０７は、一対の第１板部１０９及び一対の第１板部１０９を互いに連結する第１リブ１１０を有している。第１ダブルスキン構造材１０７は、第１突出部１１１を有している。第１突出部１１１は、第１リブ１１０よりも第２ダブルスキン構造材１０８に向けて突出して構成されている。第２ダブルスキン構造材１０８は、一対の第２板部１１２及び一対の第１板部１１２を互いに連結する第２リブ１１３を有している。第２ダブルスキン構造材１０８は、第２突出部１１４を有している。第２突出部１１４は、第２リブ１１３よりも第１ダブルスキン構造材１０７に向けて突出して構成されている。

比較例では、第２突出部１１４における肉厚Ｌ３が第１突出部における肉厚Ｌ４よりも厚くなるように継手構造が構成されている。そのため、第２突出部１１４の体積が大きく、第２突出部１１４の熱容量が大きい。

第２突出部１１４の熱容量が大きいので、溶接が行われる際に第２突出部１１４の温度上昇が不十分になり、開先のルート部での溶接金属の溶け込みが不足する可能性がある。そのため、開先のルート部での溶接が不十分になり、溶接部の疲労強度が不十分になる可能性がある。また、第１突出部１１１と第２突出部１１４との間に隙間が生じた場合に、第２突出部１１４の温度上昇が不十分であることから、隙間へ溶接金属が流れ込み易い。隙間に流れ込んだ溶接金属が固化すると、そこで応力集中の発生し易い形状になり易い。これにより、疲労強度が低減する可能性がある。また、第２突出部１１４の剛性が大きいので、第２突出部１１４が変形し難い。従って、溶接部に荷重が作用したときに、溶接部及び第２突出部１１４で発生する応力が大きくなり、溶接部で疲労亀裂の起点が発生する可能性がある。これにより、疲労強度が低減する可能性がある。

また、本実施形態では、図２に示されるように、開先１６ａ及び開先１６ｂの開先深さＬ２が、第１板部９及び第２板部１２における肉厚Ｌ５よりも大きい。本実施形態では、第１板部９及び第２板部１２の肉厚Ｌ５を、開先１６ａ及び開先１６ｂの開先深さＬ２で割った値が、０．７以上０．８以下となるように、継手構造６が構成されている。

第１板部９及び第２板部１２の肉厚Ｌ５を、開先１６ａ及び開先１６ｂの開先深さＬ２で割った値を横軸に取り、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが対向した方向に繰り返し荷重を作用させたときの開先１６のルート部に発生する応力（開先１６の溶接が行われた部分の第２突出部１４と接する部位に発生する応力）及び第１ダブルスキン構造材７の母材に発生する応力（第１ダブルスキン構造材７の第１外リブ１０において、第２ダブルスキン構造材８とは反対側の基部に発生する応力）の大きさを縦軸に取ったときのグラフを図４に示す。

詳細データは省略するが、図４に示されるように、第２板部１２の肉厚Ｌ５を、第１突出部１１の肉厚Ｌ２で割った値が増加していくにつれて、第１ダブルスキン構造材７の母材に発生する応力が低下していくのに対し、開先１６のルート部に発生する応力は増加することが確認できた。ここで、これより得られた応力と、溶接継手の公称応力（溶接部の断面の平均応力）とに基づき検討した結果、母材部の破壊を防ぎつつ溶接部の疲労強度を高めるには、Ｌ５／Ｌ２の値を０．７５とするのが最適であり、それを基準として０．７〜０．８の間で取ると良いという知見が得られた。尚、第２ダブルスキン構造材８の第２外リブ１３において、第１ダブルスキン構造材７とは反対側の基部にも同程度の応力が発生することも確認できた。

次に、図１の鉄道車両構体１における台枠２の側梁２ａと側構体３とを接続する継手構造について説明する。

図１における側梁２ａと側構体３との結合部である領域Ａ３について、側梁２ａと側構体３とを結合させた継手構造の断面図について図５に示す。図５に示されるように、側梁２ａと側構体３との接続部である領域Ａ３においては、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９とが、接続部材２０を介して溶接によって接続されている。第１ダブルスキン構造材１８、第２ダブルスキン構造材１９及び接続部材２０は、軽合金によって構成されている。特に本実施形態では、第１ダブルスキン構造材１８、第２ダブルスキン構造材１９及び接続部材２０は、マグネシウムを含む軽合金によって構成されている。図６に、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９とが接続部材２０を介して接続される継手構造２１について拡大した断面図を示す。図６では、互いに接合の行われる第１ダブルスキン構造材１８、第２ダブルスキン構造材１９及び接続部材２０については、説明のために溶接の行われる前の状態について示されている。

領域Ａ３で結合される第１ダブルスキン構造材１８及び第２ダブルスキン構造材１９のうち、一方の第１ダブルスキン構造材１８については、領域Ａ１の第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８と同様に、中心線Ｃ１を挟んで対称に構成されている。また、第１ダブルスキン構造材１８及び第２ダブルスキン構造材１９のうち、他方の第２ダブルスキン構造材１９については、中心線Ｃ１について対称な形状を有してなく、領域Ａ１の第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８とは異なる構成を有している。接続部材２０は、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９との間に配置され、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９とのそれぞれに当接した状態で、それぞれの当接部で溶接が行われることにより、接続部材２０を介して、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９とが接続されている。

第１ダブルスキン構造材１８は、互いに板厚方向に離間して対向する２つの第１板部２２と、第１板部２２同士を互いに連結する第１リブを有している。複数の第１リブは、第２ダブルスキン構造材１９に対向する第１外リブ２３を含んでいる。図６には、複数設けられている第１リブのうち、第１外リブ２３のみが示されている。

第１ダブルスキン構造材１８は、第１突出部２４を有している。第１突出部２４は、第１外リブ２３よりも第２ダブルスキン構造材１９に向けて突出して構成されている。

また、第１板部２２は、板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面２２ａを有している。第１テーパ端面２２ａは、第１板部２２において、最も第２ダブルスキン構造材１９側の部分に設けられている。第１テーパ端面２２ａは、第２ダブルスキン構造材１９側へ向かうにつれて板厚方向の内側に向かうように延びている。

第２ダブルスキン構造材１９は、互いに板厚方向に離間して対向する２つの第２板部２５と、第２板部２５同士を互いに連結する第２リブを有している。複数の第２リブは、第１ダブルスキン構造材１８に対向する第２外リブ２６を含んでいる。図６には、複数設けられている第２リブのうち、第２外リブ２６のみが示されている。

第２ダブルスキン構造材１９は、第２外リブ２６よりも第１ダブルスキン構造材１８に向けて突出する第２突出部２７を有している。第２突出部２７は、第２外リブ２６よりも第１ダブルスキン構造材１８に向けて突出して構成されている。

また、第２板部２５は、板厚方向に対して傾斜した第２テーパ端面２５ａを有している。第２テーパ端面２５ａは、第２板部２５において、最も第１ダブルスキン構造材１８側の部分に設けられている。第２テーパ端面２５ａは、第１ダブルスキン構造材１８側へ向かうにつれて板厚方向の内側に向かうように延びている。

接続部材２０は、本体部３０とリング部４０とを有している。本体部３０は、板厚方向の内側の面３０ａで第１突出部２４の板厚方向の外側に重ねられて第１突出部２４と当接する。また、本体部３０は、板厚方向の内側の面３０ａで第２突出部２７の板厚方向の外側に重ねられて第２突出部２７と当接する。

本体部３０は、第１ダブルスキン構造材１８に対向する端部に、第１接続テーパ端面３０ｂを有している。第１接続テーパ端面３０ｂは、板厚方向に対して傾斜して設けられ、第１ダブルスキン構造材１８側に向かうにつれて内側に向かうように傾斜している。また、第１接続テーパ端面３０ｂは、第１テーパ端面２２ａとの間で開先２８を形成する。従って、開先２８で、開先溶接を行うことができる。

また、本体部３０は、第２ダブルスキン構造材１９に対向する端部に、第２接続テーパ端面３０ｃを有している。第２接続テーパ端面３０ｃは、板厚方向に対して傾斜して設けられ、第２ダブルスキン構造材１９側に向かうにつれて内側に向かうように傾斜している。また、第２接続テーパ端面３０ｃは、第２テーパ端面２５ａとの間で開先２９を形成する。従って、開先２９で、開先溶接を行うことができる。

接続部材２０が、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９との間に配置され、第１突出部材２４と第２突出部材２７とのそれぞれに当接した状態で、開先２８及び開先２９で開先溶接が行われる。これにより、接続部材２０を介して、第１ダブルスキン構造材１８と第２ダブルスキン構造材１９とが接続される。

第１突出部２４及び第２突出部２７は、本体部３０よりも薄肉である。つまり、第１突出部２４の板厚方向の最大厚さと、第２突出部２７の板厚方向の最大厚さと、本体部３０の板厚方向における最大厚さとを比較すると、第１突出部２４の板厚方向の最大厚さ及び第２突出部２７の板厚方向の最大厚さが、本体部３０の板厚方向における最大厚さよりも薄肉である。

本実施形態では、第１突出部２４が第２リブ側に向かうにつれて薄肉になる形状を有し、第２突出部２７が第１リブ側に向かうにつれて薄肉になる形状を有している。そのため、第１突出部２４における第１外リブ２３側の根元部２４ａが、第１突出部２４で最大厚さを有する部分になる。第１突出部２４における根元部２４ａの板厚方向の肉厚をＬ６とする。また、第２突出部２７における第２外リブ２６側の根元部２７ａが、第２突出部２７で最大厚さを有する部分になる。第２突出部２７における根元部２７ａの板厚方向の肉厚をＬ７とする。また、本体部３０における、第１接続テーパ端面３０ｂ及び第２接続テーパ端面３０ｃ以外の部分の板厚方向の肉厚をＬ８とする。第１突出部２４の肉厚Ｌ６及び第２突出部２７の肉厚Ｌ７が、本体部３０の肉厚Ｌ８よりも薄肉となるように、第１突出部２４、第２突出部２７及び接続部材２０が構成されている。

第１突出部２４及び第２突出部２７が本体部３０よりも薄肉であるので、第１突出部２４及び第２突出部２７の熱容量が小さい。従って、溶接が行われる際に第１突出部２４及び第２突出部２７が十分に高温になり、溶接金属が開先２８及び開先２９のルート部まで十分に溶け込むことができる。従って、開先２８及び開先２９の全体で、溶接金属の母材への溶け込みが良好に行われる。これにより、溶接部の疲労強度を向上させることができる。

また、第１突出部２４と接続部材２０の本体部３０との間あるいは第２突出部２７と接続部材２０の本体部３０との間に隙間が生じたとしても、溶接金属が母材に十分に溶け込むので、溶接金属が隙間に流れ込み難い。従って、第１突出部２４と本体部３０との間の部分の形状あるいは第２突出部２７と本体部３０との間の部分の形状を、応力集中の生じ難い形状とすることができる。これにより、溶接部の疲労強度をさらに向上させることができる。

また、第１突出部２４及び第２突出部２７の溶着部の剛性が小さいので、荷重が溶接部に作用したときに、溶接部の変形に追随して第１突出部２４及び第２突出部２７が変形することができる。従って、荷重が溶接部に作用したときの溶接部、第１突出部２４及び第２突出部２７で発生する応力を低減させることができる。これにより、溶接部の疲労強度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、接続部材２０は、第１突出部２４と第２突出部２７との間で、環状の部分を形成するリング部４０を有している。接続部材２０がリング部４０を有しているので、接続部材２０は、本体部３０とリング部４０との間に閉断面を有するように構成される。接続部材２０が閉断面を有して構成されるので、接続部材２０を、捩じりに対して強い構成にすることができる。

本実施形態では、リング部４０は、本体部３０の板厚方向の内側の面３０ａにおいて、第１ダブルスキン構造材１８及び第２ダブルスキン構造材１９が互いに対向する方向の異なる２つの位置から板厚方向の内側に向かって突出した部分同士が板厚方向の内側で合流することで環状に形成されるように構成されている。そのため、開先２８または開先２９の内部で開先溶接が行われる際に、接続部材２０に、図１の鉄道車両構体１の延びる方向に直交する面内において回転する方向（図６の紙面に対し直交する方向を中心とした回転方向）への捩じりが作用したとしても、継手構造２１を、その方向についての捩じりに対して強い構成とすることができる。従って、継手構造２１を、溶接歪の少ない継手構造とすることができる。さらに、接続部材２０は、部材の大きさが、第１ダブルスキン構造材１８及び第２ダブルスキン構造材１９に比べて小さいので、接続部材２０の熱容量は、第１ダブルスキン構造材１８及び第２ダブルスキン構造材１９の熱容量に比べて小さい。従って、仮に接続部材２０がリング部４０を有していない場合には、溶接が行われる際に、接続部材２０が融け過ぎてしまう虞がある。本実施形態では、接続部材２０がリング部４０を有しているので、接続部材２０は、熱容量が大きく構成されている。従って、溶接の際に、接続部材２０が融け過ぎてしまうことを防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、接続部材２０がリング部４０を有している構成について説明したが、接続部材２０は、リング部４０を有してなくてもよい。リング部４０がなくても中心線Ｃ１を中心とした捩じりに対し十分な強度を継手構造２１が有していれば、接続部材２０は、リング部４０の無い構成であってもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る継手構造３１について説明する。なお、上記第１実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、第１外リブ１０と第２外リブ１３とがほぼ平行となるように構成されているのに対し、第２実施形態では、第２外リブ３２が、第１リブの延びる方向に対し傾斜した傾斜部３２ａ、３２ｂを有している点で第１実施形態と異なる。

図７に、第２実施形態の継手構造３１についての断面図を示す。図７には、説明のために、溶接が行われる前の状態の断面図について示されている。

第２実施形態においても、第１ダブルスキン構造材７は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部９ａ及び９ｂと、一対の第１板部９ａ及び９ｂを互いに連結する複数の第１リブを有している。複数の第１リブのうち、第２ダブルスキン構造材８に対向する位置に、第１外リブ１０が設けられている。また、第２ダブルスキン構造材８は、互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部１２ａ及び１２ｂと、一対の第１板部１２ａ及び１２ｂを互いに連結する複数の第２リブを有している。複数の第２リブのうち、第１ダブルスキン構造材７に対向する位置に、第２外リブ３２が設けられている。

本実施形態では、第１外リブ１０は、２つの第１板部９ａ及び９ｂのそれぞれに直交する方向に延びるように構成されている。これに対し、第２外リブ３２は、第１外リブ１０の延びる方向に対し傾斜した傾斜部３２ａ、３２ｂを有するように構成されている。また、第２外リブ３２は、板厚方向の内側の位置で、第１外リブ１０と同じ方向に延びる直交部３２ｃを有するように構成されている。

第２外リブ３２は、板厚方向の外側の位置の傾斜部３２ａ、３２ｂで、第２板部１２ａ及び１２ｂに直交する方向に対し、傾斜した方向に延びるように構成されている。本実施形態では、傾斜部３２ａ及び３２ｂは、板厚方向の内側に向かうにつれて第１ダブルスキン構造材７から遠ざかる方向に延びるように構成されている。第２外リブ３２は、一対の第２板部１２ａ及び１２ｂに対し、傾斜部３２ａ、３２ｂによって接続されるように構成されている。

対向するダブルスキン構造材に近い位置にあるリブについては、板厚方向に直交する方向に対し傾斜した傾斜部がある方が、開先溶接の行われた開先のルート部で発生する応力が小さいことが確認できた。従って、第２外リブ３２が、傾斜部３２ａ及び３２ｂを有するように構成されることにより、開先１６ａ及び１６ｂに形成されるルート部の内部で発生する応力を小さく抑えることができる。これにより、疲労強度の高い継手構造３１とすることができる。

（第３実施形態）
次に、図８を参照して第３実施形態に係る継手構造３３について説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第３実施形態では、第１板部９ａ及び９ｂが、内側に向かって増厚された第１増厚部３５を有し、第２板部１２ａ及び１２ｂが、内側に向かって増厚された第２増厚部３７を有している点で、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。

第３実施形態では、複数の第１リブは、第１内リブ３４を含んでいる。第１内リブ３４は、第１外リブ１０に隣り合う位置に配置されている。第１内リブ３４は、第１外リブ１０よりも第２ダブルスキン構造材８に向かう側とは逆側に隣り合って配置され、一対の第１板部９ａ及び９ｂを互いに連結している。

第１板部９ａ及び９ｂは、第１内リブ３４よりも第２ダブルスキン構造材８側とは反対側において肉厚が板厚方向の内側に向かって増厚された第１増厚部３５を有している。第１板部９ａ及び９ｂは、中心線Ｃ１を挟んで板厚方向に対称に構成され、第１増厚部３５は、中心線Ｃ１の一方の側に配置された第１増厚部３５ａと、中心線Ｃ１の他方の側に配置された第１増厚部３５ｂとを有している。

第３実施形態では、複数の第２リブは、第２内リブ３６を含んでいる。第２内リブ３６は、第２外リブ１３に隣り合う位置に配置されている。第２内リブ３６は、第２外リブ１３よりも第１ダブルスキン構造材７に向かう側とは逆側に隣り合って配置され、一対の第２板部１２ａ及び１２ｂを互いに連結している。

第２板部１２ａ及び１２ｂは、第２内リブ３６よりも第１ダブルスキン構造材７側とは反対側において肉厚が板厚方向の内側に向かって増厚された第２増厚部３７を有している。第２板部１２ａ及び１２ｂは、中心線Ｃ１を挟んで板厚方向に対称に構成され、第２増厚部３７は、中心線Ｃ１の一方の側に配置された第１増厚部３７ａと、中心線Ｃ１の他方の側に配置された第１増厚部３７ｂとを有している。

第１板部９ａ及び９ｂの板厚方向の肉厚をＬ９とし、第１増厚部３５ａ及び３５ｂの板厚方向の肉厚をＬ１０とすると、第１増厚部３５ａ及び３５ｂの肉厚Ｌ１０が、第１板部９ａ及び９ｂの肉厚Ｌ９よりも厚くなるように構成されている。ここでは、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが向かい合う方向についての、第１外リブ１０と第１内リブ３４との間の位置での第１板部９ａ及び９ｂの板厚方向の肉厚をＬ９とする。

第２板部１２ａ及び１２ｂの板厚方向の肉厚をＬ１１とし、第２増厚部３７ａ及び３７ｂの板厚方向の肉厚をＬ１２とすると、第２増厚部３７ａ及び３７ｂの肉厚Ｌ１２が、第２板部１２ａ及び１２ｂの肉厚Ｌ１１よりも厚くなるように構成されている。ここでは、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが向かい合う方向についての、第２外リブ１３と第２内リブ３６との間の位置での第２板部１２ａ及び１２ｂの板厚方向の肉厚をＬ１１とする。

このように、第１増厚部３５ａ及び３５ｂと、第２増厚部３７ａ及び３７ｂとが、板厚方向の内側に向かって増厚されるように構成されているので、鉄道車両構体１に引っ張り力が作用したときに、第１突出部１１及び第２突出部１４に対し閉じる方向の力が作用する。

図８の上側の部分を用いて、第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８に引っ張り力が作用したときの第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８の変形について説明する。

第１ダブルスキン構造材７の第１板部９ａの板厚方向の中心線をＣ２とし、第１増厚部３５ａの板厚方向の中心線をＣ３とする。第１板部９ａにおける中心線Ｃ２と、第１増厚部３５ａにおける中心線Ｃ３とは、板厚方向において位置が互いに異なる。そのため、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させた場合には、板厚が変化する第１内リブ３４の位置で第１ダブルスキン構造材７の変形する方向が、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが互いに向かい合う方向からずれる。このことから、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、第１ダブルスキン構造材７の変形は、図８の破線のＢ１に示されるように波を打つような形状になる。

そして、第２ダブルスキン構造材８の第２板部１２ａにおける板厚方向の中心線をＣ４とし、第２増厚部３７ａにおける板厚方向の中心線をＣ５とする。第２ダブルスキン構造材８についても同様に、第２板部１２ａにおける中心線Ｃ４と、第２増厚部３７ａの中心線Ｃ５とは、板厚方向において位置が互いに異なる。そのため、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させた場合には、板厚が変化する第２内リブ３６の位置で第２ダブルスキン構造材８の変形する方向が、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とが互いに向かい合う方向からずれる。このことから、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、第２ダブルスキン構造材８の変形は、図８の破線のＢ２に示されるように破線Ｂ１に連続した波を打つような形状になる。

図８に示されるように、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときには、溶接部において、第１突出部１１と第２突出部１４とが互いに近接する方向への力が作用する。従って、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、溶接部が閉じられる方向への力が作用する。そのため、第１ダブルスキン構造材７と第２ダブルスキン構造材８とに対し引っ張り力が繰り返し作用したとしても、それによって開先のルート部で亀裂が発生することを抑えることができる。従って、引っ張り力に対し、疲労強度の高い継手構造３３とすることができる。

また、継手構造３３を単位幅（幅１ｍｍ）の継手構造とすると、継手構造３３に引張荷重Ｆを負荷したとき、開先深さＤ１の溶接部に発生する応力の大きさは、
σ１＝Ｆ／Ｄ１
となる。このとき、第１突出部１１と第２突出部１４とが互いに閉じる方向に変形するので、開先のルート部では、この変形による圧縮の曲げ応力−σ２が発生する。従って、開先のルート部で発生する応力σＲは、
σＲ＝σ１−σ２
となる。このように、逆方向への応力σ１とσ２とによって打ち消し合うことにより、応力の絶対値が低減される。

なお、継手構造３３に圧縮荷重が負荷されたときにも、開先のルート部に発生する応力の絶対値が低減される。単位幅の継手構造３３に圧縮荷重−Ｆを負荷したとき、溶接部にはそれによって−σ１の応力が発生するが、このとき第１突出部１１と第２突出部１４とが互いに開く方向に変形するので、開先のルート部では、この変形による圧縮の曲げ応力σ２が発生する。従って、開先のルート部で発生する応力σＲは、
σＲ＝σ２−σ１
となる。このように、逆方向への応力σ１とσ２とによって打ち消し合うことにより、応力の絶対値が低減される。

図９を用いて比較例について説明する。図９に、比較例の継手構造２３３についての断面図を示す。図９には、説明のために、溶接が行われる前の状態の断面図について示されている。

第１ダブルスキン構造材２０７は、第１内リブ２３４を備えている。第１内リブ２３４は、第１外リブ２１０よりも第２ダブルスキン構造材２０８に向かう側とは逆側の位置に配置され、一対の第１板部２０９ａ及び２０９ｂを互いに連結している。

第１板部２０９ａ及び２０９ｂは、第１内リブ２３４よりも第２ダブルスキン構造材８に向かう側とは逆側の位置で、肉厚が板厚方向の外側に向かって増厚された第１増厚部２３５を有している。第１板部２０９ａ及び２０９ｂは、中心線Ｃ１を挟んで板厚方向に対称に構成され、第１増厚部２３５は、中心線Ｃ１の一方の側に配置された第１増厚部２３５ａと、中心線Ｃ１の他方の側に配置された第１増厚部２３５ｂとを有している。

第２ダブルスキン構造材２０８は、第２内リブ２３６を備えている。第２内リブ２３６は、第２外リブ２１３よりも第１ダブルスキン構造材２０７に向かう側とは逆側の位置に配置され、一対の第２板部２１２ａ及び２１２ｂを互いに連結している。

第２板部２１２ａ及び２１２ｂは、第２内リブ２３６よりも第１ダブルスキン構造材２０７に向かう側とは逆側の位置で肉厚が板厚方向の外側に向かって増厚された第２増厚部２３７を有している。第２板部２１２ａ及び２１２ｂは、中心線Ｃ１を挟んで板厚方向に対称に構成され、第２増厚部２３７は、中心線Ｃ１の一方の側に配置された第１増厚部２３７ａと、中心線Ｃ１の他方の側に配置された第１増厚部２３７ｂとを有している。

第１板部２０９ａにおける板厚方向の肉厚をＬ１３とし、第１増厚部２３５ａの板厚方向の肉厚をＬ１４とすると、第１増厚部２３５ａの肉厚Ｌ１４が、第１板部２０９ａの肉厚Ｌ１３よりも厚くなるように構成されている。また、第２板部２１２ａにおける板厚方向の肉厚をＬ１５とし、第２増厚部２３７ａの板厚方向の肉厚をＬ１６とすると、第２増厚部２３７ａの肉厚Ｌ１６が、第２板部２１２ａの肉厚Ｌ１５よりも厚くなるように構成されている。

比較例では、第１増厚部２３５ａと、第２増厚部２３７ａとが、板厚方向の外側に向かって増厚されるように構成されているので、鉄道車両構体１に引っ張り力が作用したときに、第１突出部２１１及び第２突出部２１４に対し開く方向の力が作用する。

第１ダブルスキン構造材２０７の第１板部２０９ａの板厚方向の中心線をＣ６とし、第１増厚部２３５ａの板厚方向の中心線をＣ７とする。第１板部２０９ａにおける中心線Ｃ６と、第１増厚部２３５ａにおける中心線Ｃ７とは、板厚方向において位置が互いに異なる。そのため、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させた場合には、板厚が変化する第１内リブ２３４の位置で第１ダブルスキン構造材２０７の変形する方向が、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とが互いに向かい合う方向からずれる。このことから、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、第１ダブルスキン構造材２０７の変形は、図９の破線のＢ３に示されるように波を打つような形状になる。

そして、第２ダブルスキン構造材２０８の第２板部２１２ａにおける板厚方向の中心線をＣ８とし、第２増厚部２３７ａにおける板厚方向の中心線をＣ９とする。第２ダブルスキン構造材２０８についても同様に、第２板部２１２ａにおける中心線Ｃ８と、第２増厚部２３７ａの中心線Ｃ９とは、板厚方向において位置が互いに異なる。そのため、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させた場合には、板厚が変化する第２内リブ２３６の位置で第２ダブルスキン構造材２０８の変形する方向が、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とが互いに向かい合う方向からずれる。このことから、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、第２ダブルスキン構造材２０８の変形は、図９の破線のＢ４に示されるように波を打つような形状になる。図９の破線Ｂ３及びＢ４で示される第１ダブルスキン構造材２０７及び第２ダブルスキン構造材２０８の変形は、図８の破線Ｂ１及びＢ２で示される第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８の変形とは逆の関係になる。

図９に示されるように、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときには、溶接部において、第１突出部２１１と第２突出部２１４とが互いに離間する方向への力が作用する。従って、第１ダブルスキン構造材２０７と第２ダブルスキン構造材２０８とに対し互いに引っ張り力を作用させたときに、溶接部が開く方向への力が作用する。そのため、図９に示される比較例の継手構造２３３は、ルート部で亀裂が発生する可能性があり、疲労強度に対し不利になる。

以上から、第１板部９及び第２板部１２を増厚させる場合には、図８の継手構造３３のように、第１板部９及び第２板部１２における増圧した部分を、板厚方向の内側に向かって突出するように増厚させることが望ましい。

設計の際に、鉄道車両構体１の強度を向上させるために、第１ダブルスキン構造材７及び第２ダブルスキン構造材８における母材の厚さを増厚させる必要性が生じる場合がある。その場合、第１板部９及び第２板部１２を増厚させる場合には、増厚部を、厚さ方向の内側に向けて増厚させることが望ましい。こうすることにより、疲労強度の高い継手構造とすることができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。鉄道車両構体の継手構造に限らず、物流に用いる荷物を載せるためのパレット等の継手構造であってもよい。

１鉄道車両構体
６、２１、３１、３３継手構造
７第１ダブルスキン構造材
８第２ダブルスキン構造材
９第１板部
１０第１外リブ
１１第１突出部
１１ｃ第１テーパ端面
１２第２板部
１２ｃ第２テーパ端面
１３第２外リブ
１４第２突出部
１５ａ、１５ｂ接続面
１６開先
２２ａ第１テーパ端面
２５ａ第２テーパ端面
２８、２９開先
３０本体部
３０ｂ第１接続テーパ端面
３０ｃ第２接続テーパ端面
３２ａ、３２ｂ傾斜部
３４第１内リブ
３５ａ、３５ｂ第１増厚部
３６第２内リブ
３７ａ、３７ｂ第２増厚部
４０リング部

Claims

第１ダブルスキン構造材と、前記第１ダブルスキン構造材に接合された第２ダブルスキン構造材と、を備え、
前記第１ダブルスキン構造材は、
互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部と、
前記一対の第１板部を互いに連結し、前記第２ダブルスキン構造材に対向する第１外リブを含む複数の第１リブと、
前記第１外リブよりも前記第２ダブルスキン構造材に向けて突出し、前記板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面を有する第１突出部と、を有し、
前記第２ダブルスキン構造材は、
互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部と、
前記一対の第２板部を互いに連結し、前記第１ダブルスキン構造材に対向する第２外リブを含む複数の第２リブと、
前記第２外リブよりも前記第１ダブルスキン構造材に向けて突出し、前記第１突出部に前記板厚方向の内側から重ねられる第２突出部と、を有し、
前記第２板部は、前記第１テーパ端面との間で開先を形成する第２テーパ端面を有し、
前記第２突出部は、前記第１突出部よりも薄肉であり、
前記第２突出部の先端は、前記第１外リブから前記第２リブ側に離間している、継手構造。
前記第２突出部は、前記第１リブ側に向かうにつれて薄肉になる形状を有している、請求項１に記載の継手構造。
前記第１突出部の前記板厚方向の内側の面と前記第１外リブの前記第２リブ側の面との接続面が湾曲し、
前記第２突出部の先端は、前記接続面から前記第２リブ側に離間している、請求項１または２に記載の継手構造。
前記第１突出部の肉厚は、前記第２板部の肉厚よりも厚い、請求項１から３のいずれか１項に記載の継手構造。
前記第２板部の肉厚を前記開先の開先深さで割った値が、０．７以上０．８以下である、請求項４に記載の継手構造。
前記第２外リブは、前記第１外リブの延びる方向に対し傾斜した傾斜部を有している、
請求項１から５のいずれか１項に記載の継手構造。
前記複数の第１リブは、前記第１外リブに隣り合う第１内リブを含み、
前記複数の第２リブは、前記第２外リブに隣り合う第２内リブを含み、
前記第１板部は、前記第１内リブよりも前記第２ダブルスキン構造材側とは反対側において肉厚が内側に向かって増厚された第１増厚部を有し、
前記第２板部は、前記第２内リブよりも前記第１ダブルスキン構造材側とは反対側において肉厚が内側に向かって増厚された第２増厚部を有している、請求項１から６のいずれか１項に記載の継手構造。
第１ダブルスキン構造材と、第２ダブルスキン構造材と、前記第１ダブルスキン構造材及び前記第２ダブルスキン構造材の両方に接合された接続部材と、を備え、
前記第１ダブルスキン構造材は、
互いに板厚方向に離間して対向する一対の第１板部と、
前記一対の第１板部を互いに連結し、前記第２ダブルスキン構造材に対向する第１外リブを含む複数の第１リブと、
前記第１外リブよりも前記第２ダブルスキン構造材に向けて突出する第１突出部と、を有し、
前記第１板部は、前記板厚方向に対して傾斜した第１テーパ端面を有し、
前記第２ダブルスキン構造材は、
互いに板厚方向に離間して対向する一対の第２板部と、
前記一対の第２板部を互いに連結し、前記第１ダブルスキン構造材に対向する第２外リブを含む複数の第２リブと、
前記第２外リブよりも前記第１ダブルスキン構造材に向けて突出する第２突出部と、を有し、
前記第２板部は、前記板厚方向に対して傾斜した第２テーパ端面を有し、
前記接続部材は、前記第１突出部の前記板厚方向の外側に重ねられて前記第１突出部と当接すると共に、前記第２突出部の前記板厚方向の外側に重ねられて前記第２突出部と当接する本体部を有し、
前記本体部は、前記第１テーパ端面との間で開先を形成する第１接続テーパ端面と、前記第２テーパ端面との間で開先を形成する第２接続テーパ端面と、を有し、
前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記本体部よりも薄肉である、継手構造。
前記接続部材は、前記本体部との間で環状の部分を形成するリング部を有している、請求項８に記載の継手構造。
第１構造材と、前記第１構造材に接合された第２構造材とを備え、
前記第１構造材は、一対の第１板部と、前記一対の第１板部を互いに連結する第１リブと、第１テーパ端面を有する第１突出部とを有し、
前記第２構造材は、一対の第２板部と、前記一対の第２板部を互いに連結する第２リブと、第２突出部とを有し、
第２板部は、前記第１テーパ端面との間で開先を形成する第２テーパ端面を有し、
前記第２突出部は、前記第１突出部の内側に当接して裏当てとなるものであり、
前記第２突出部の先端が、前記第１構造材の前記第１リブと離間している、継手構造。
前記第２突出部の肉厚が前記第１突出部の肉厚よりも薄い、請求項１０に記載の継手構造。
第１板部の肉厚が前記第１突出部の肉厚よりも薄い、請求項１０または１１に記載の継手構造。
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の継手構造を備える、継手構造体。
請求項１から１２のいずれか１項に記載の継手構造を備える、構体。