JP4280261B2 - 鉄道車両 - Google Patents
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Description
鉄道車両は、この側構体と屋根構体、妻構体及び台枠を接合した鉄道車両用構体にて構成される。そうした鉄道車両を構成する一方の面の側構体100は、2組の車端窓ブロック101と2組の中間窓ブロック102、そして各窓ブロック101,102の間に位置する3組の側入口ブロック103からなっている。
しかし、低出力のレーザビームで行ったとしても、側柱211や外板補強骨217などの縦骨を溶接した場合、車体表側の仕上げ面に現れる溶接痕が目立ってしまう。一般にステンレス鋼板である外板120の表面には車体長手方向、すなわち横方向にヘアライン仕上げ等が行われている。従って、そうした外板120に幕帯部材212などの横骨をレーザ溶接する場合、その溶接痕はヘアラインなどの仕上げ目の方向と一致するため目立たないが、側柱211などの縦骨をレーザ溶接してできる溶接痕は仕上げ目と交差する方向に現れるため微妙な膨らみであっても目立ってしまう。従って、外板に対して骨組みをレーザ溶接する場合、溶接痕が車体外観を悪くしてしまい、鉄道車両の外観が意匠的に好ましいものではなかった。
また、本発明の鉄道車両は、前記骨組みが、縦骨の中間面が外板に接合され、横骨は、その端部が縦骨のフランジ面と外板との間に入り込み、フランジ面又は中間面が外板に接合され、面接触した縦骨のフランジ面と横骨の中間面又はフランジ面が接合されたものであることが好ましい。
また、本発明の鉄道車両は、前記縦骨及び/又は横骨が、互いに接合される接合部分にのみ前記継手面又はフランジ面が形成されたものであることが好ましい。
縦骨である側柱12,13は、外板11の反対面にある仕上げ目の方向とは交差する縦方向に配置され、外板11に当接した中間面12a,13aにレーザビームが照射される。中間面12a,13aは、フランジ面12c,13cと比べて幅方向に広いため、レーザビームは、その中間面12a,13aに対して幅方向、すなわち仕上げ目と平行な横方向に送られる。そして、こうした幅方向に送るレーザ溶接は、側柱12,13の長手方向にわたって断続的に行われる。
一方、横骨である補強骨17は、外板11の仕上げ目の方向と平行な横方向に配置され、外板11に当接したフランジ面17cにレーザビームが照射される。レーザビームは、仕上げ目に沿った補強骨17の長手方向に連続的に送られ、上下両方のフランジ面17cには図4に示すような溶接ビードBが1本ずつ形成される。
立体継手303などの継手部材は、縦骨と横骨との交差部分毎に必要になるため部品点数が多くなってしまいコストを上げる他、特に車両全体で使用される継手部材を合計した重量が車両の軽量化にとって大きな影響を与えるものであった。この点、本実施形態の鉄道車両では以下に示すように継手部材を省略することができ、それによってコストの低下と車体軽量化が可能になった。
ここで図6乃至図10は、骨部材の継手構造に着目した接合構造の各形態を示した図であり、図(a)は縦骨を長手方向に見た断面図、図(b)は平面図、そして図(c)は横骨を長手方向に見た断面図である。いずれも外板に接合された骨組みであって、縦骨の左右両側から横骨が突き当てられるように配置された状態を示している。
縦骨33は、これまでと同様に中間面33aが外板11にレーザ溶接され、横骨43は、縦骨33と同様に中間面43aが外板11に当接されて、その中間面43aがレーザ溶接される。そのため、それぞれ中間面33a,43aに二点鎖線で示す溶接ビードBが形成される。
縦骨31は、接合面36aが外板11にレーザ溶接され、横骨46は、フランジ面46cが外板11にレーザ溶接され、それぞれ二点鎖線で示すように溶接ビードBが形成される。そして、縦骨36の起立面36bが横骨46の起立面46bよりも高いため、縦骨36の継手面36cが横骨46端部の接合面46aに上から重なり合っている。そのため、この継手面36cと接合面46aとがレーザ溶接され、図示するように溶接ビードBができる。こうして、縦骨36と横骨46とが継手を設けることなく接合でき、接合部における継手を省略したことで車体軽量化が図れる。更に、縦骨36は断面がZ形状の全体面積が小さいものであるため、骨部材を軽量化することで更なる車体軽量化が図られる。
また、本実施形態では、縦骨のフランジ面や短フランジなどの継手面が外板との間に隙間を設けて配置されるため、横骨の端部が継手面と面接触し、そこを接合することによって継手部材を省略することができ、コストの低下と車体軽量化が可能になった。
例えば、前述したように継手の省略による車体軽量化を目的とした場合、骨組みの接合にはレーザ溶接の他にもスポット溶接などを使用するものであってもよい。
また、本発明は、縦骨と横骨との全ての接合箇所において必ず継手部材を省略するわけではなく、強度を必要とする場合には、図13に示すように前記実施形態の接合構造に加えて継手50を接合するようにしてもよい。
12,13 側柱
14 腰骨
15 幕帯部材
16 腰帯部材
17,18 補強骨
12a,17a 中間面
12b,17b 起立面
12c,17c フランジ面
B 溶接ビード
Claims (5)
- 縦骨及び横骨からなる骨組みをレーザ溶接によって接合した外板を備える鉄道車両において、
前記縦骨及び横骨は、接合した前記外板に対して起立した状態になる起立面と、その起立面を挟んで反対方向に折り曲げられた、前記外板に接合される接合面と、前記外板から浮いた状態になる継手面とを有する骨部材であり、
その骨部材からなる車体縦方向に配置した縦骨は、幅広の接合面に対して、前記外板の仕上げ面側の仕上げ目と同じ横方向に送られたレーザビームによって縦方向に複数のレーザ溶接が行われ、車体横方向に配置した横骨は、その接合面に対して長手方向に沿ってレーザ溶接が行われたものであることを特徴とする鉄道車両。 - 縦骨及び横骨からなる骨組みをレーザ溶接によって接合した外板を備える鉄道車両において、
前記縦骨及び横骨は、中間面と、その中間面の幅方向両端で折り曲げられた起立面と、更に起立面から外側に折り曲げられたフランジ面とが形成された骨部材であり、
その骨部材からなる車体縦方向に配置した縦骨は、幅広の中間面が前記外板に当てられ、その中間面に対して前記外板の仕上げ面側の仕上げ目と同じ横方向に送られたレーザビームによって縦方向に複数のレーザ溶接が行われ、車体横方向に配置した横骨は、そのフランジ面又は中間面が前記外板に当てられ、そのフランジ面又は中間面に対して長手方向に送られたレーザビームによってレーザ溶接が行われたものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項1に記載する鉄道車両において、
前記骨組みは、横骨の端部が縦骨の継手面と外板との間に入り込み、面接触した縦骨と横骨との継手面同士が接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項2に記載する鉄道車両において、
前記骨組みは、縦骨の中間面が外板に接合され、横骨は、その端部が縦骨のフランジ面と外板との間に入り込み、フランジ面又は中間面が外板に接合され、面接触した縦骨のフランジ面と横骨の中間面又はフランジ面が接合されたものであることを特徴とする鉄道車両。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記縦骨及び/又は横骨は、互いに接合される接合部分にのみ前記継手面又はフランジ面が形成されたものであることを特徴とする鉄道車両。
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