JP4478039B2

JP4478039B2 - 鉄道車両構体

Info

Publication number: JP4478039B2
Application number: JP2005039746A
Authority: JP
Inventors: 一夫玄地; 哲也浅賀; 俊一岩木
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: JP2006224779A

Description

本発明は、複数の外板同士と骨部材とが接合されてなる鉄道車両構体に関する。

外板同士と骨部材とが接合されてなる鉄道車両構体として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。すなわち、図８に示すように、外板６０と外板６２と骨部材６４とのフランジ部６４ａとが３枚重ね合わせられ、スポット溶接６５により接合されている構造である。
特開平０９−３０４１４号公報（段落００１５、図３）

しかし、上記の溶接構造では、スポット溶接用重ね代を設けるため、外板６０のせぎり部（曲げ部）６０ａが外板６０，６２の外面より車両外側方向に突出することとなり、外板の外側表面に段差が生じ、車両の全体外観の平滑感が欠けている。また、スポット溶接により不連続に接合された外板６０と外板６２との接合部は、水密性が低いため、別途にシール処理を施す工程が必要であり、製造コスト上昇の一因となっている。さらに、その接合部には定期的にシールの補修作業が必要であり、メンテナンス費用が嵩むという問題があった。

本発明の目的は、このような問題に鑑みてなされたものであり、外観の平滑化を図ると共に、水密性を向上することを可能にした鉄道車両構体を提供することにある。

本発明に係る鉄道車両構体は、複数の外板同士と骨部材とが接合されてなる鉄道車両構体であって、外板同士は同一平面に位置し、端面同士が突き合わせられて連続溶接により接合されており、骨部材は、一対のフランジ部を有する断面ハット形状をなしており、外板同士の溶接側に配置されており、骨部材の断面ハット形状の部分が外板同士の接合部を覆い、フランジ部がそれぞれ外板同士に接合されていることを特徴とする。

本発明によれば、外板同士は同一平面に位置し、端面同士が突き合わせられて連続溶接により接合されているため、外板同士の接合部に段差が生じることなく、車両構体外観の平滑化を図ることができる。また、連続溶接により外板同士の接合部には溶接金属が充填される状態となり、この溶接金属は水などの接合部への浸入を防止し、接合部の水密性を向上することができる。さらに、外板同士が突き合わせられて連続溶接により接合され、骨部材が溶接側より外板同士の接合部を覆うように外板同士に接合されている構造により、外板同士の接合部の接合強度を高めることができる。

本発明に係る鉄道車両構体において、骨部材は、一対のフランジ部を有する断面ハット形状をなしており、骨部材のフランジ部がそれぞれ外板同士に接合されていることとしてもよい。このようにすれば、外板同士の接合部の接合強度を高めることができる。

また、本発明に係る鉄道車両構体において、骨部材は、一対のウェブ部を有する断面凹形状をなしており、骨部材のウェブ部がそれぞれ外板同士に接合されていることとしてもよい。このようにすれば、外板同士の接合部の接合強度を高めることができる。

さらに、本発明に係る鉄道車両構体において、外板同士は、幕板と吹き寄せ板、または腰板と吹き寄せ板、または妻外板同士のいずれかであることが好適である。このようにすれば、側構体または妻構体の平滑化を図ることができると共に、これらの外板同士の接合部の水密性を向上することができる。

本発明によれば、外観の平滑化を図ると共に、水密性を向上することを可能にした鉄道車両構体を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態であり、ステンレス製鉄道車両構体について詳細に説明する。なお、説明において同一又は同等の構成要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は本発明に係る鉄道車両構体の第１実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、鉄道車両構体１は、内部に乗客を収容する空間を有する略箱型の形状をなしており、台枠２と側構体４と屋根構体６と妻構体８とから構成されている。台枠２は矩形状を有し、車両構体１の底部に位置している。台枠２の周縁には、車両の長手方向に対する両側に位置する側構体４と、車両の前側及び後側に位置する妻構体８とが台枠２を囲むように立設されている。車両構体１の上部にはアーチ状の屋根構体６が配置されている。また、屋根構体６には、車室内の冷暖房を行うためのエアコンディショナー７やパンタグラフが据え付けられている。

側構体４は、４個のドアユニット９と５個の側構体ブロック１０とを交互に並設し、接合により構成されている。側構体ブロック１０は、図２示すように、幕板（外板）１２と、窓枠パネル１８と、前後一対の吹き寄せ板（外板）１４と、腰板（外板）１６とが互いに接合されて構成されている。窓枠パネル１８は、側構体ブロック１０の中央部に配置されている。幕板１２は、ドアユニット９，９間の長さを有し、窓枠パネル１８の上方に配置され、幕板１２の上辺端部は屋根構体６に接合されており、幕板１２の下辺端部は窓枠パネル１８及び吹き寄せ板１４の上辺端部に接合されている。腰板１６は、ドアユニット９，９間の長さを有し、窓枠パネル１８の下方に配置されており、腰板１６の上辺端部は窓枠パネル１８及び吹き寄せ板１４の下辺端部に接合されており、腰板１６の下辺端部は台枠２と接合されている。吹き寄せ板１４は、窓枠パネル１８と略同じ高さを有し、幕板１２と腰板１６との間で窓枠パネル１８の両側方に配置されており、吹き寄せ板１４の上辺端部は幕板１２の下辺端部に接合され、吹き寄せ板１４の下辺端部は腰板１６の上辺端部に接合されている。さらに、このような側構体ブロック１０では、腰板１６に裾絞り部１７（図３参照）が形成されている。なお、幕板１２と吹き寄せ板１４と、吹き寄せ板１４と腰板１６との接合部の内側には、骨部材３０と骨部材３４とが車両の長手方向に沿ってそれぞれ配置されている。

図３は、妻構体８の構成を示す正面図である。同図に示すように、妻構体８は、車両連通口２２の両側に配置されている妻外板（外板）２４，２８と、車両連通口２２の上側に配置されている妻外板（外板）２６とから構成されている。なお、妻外板２４と妻外板２８とは車両の側部においてそれぞれ側構体４と接合されており、妻外板２４，２８の上辺端部は屋根構体６と接合されている。妻外板２６は、車両連通口２２の上部に配置され、妻外板２６の上辺端部は屋根構体６と接合されており、妻外板２６の両側はそれぞれ妻外板２４と妻外板２８とに接合されている。なお、妻外板２４と妻外板２６との接合部と、妻外板２６と妻外板２８との接合部の内側には、骨部材３８が車両の鉛直方向に沿ってそれぞれ配置されている。

次に、外板同士と骨部材との接合構造について詳細に説明する。

図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した幕板１２と吹き寄せ板１４との接合構造を示す断面図である。図４に示すように、側構体４の側外板を構成する幕板１２と吹き寄せ板１４とは、それぞれの外面１２ａと外面１４ａとが同一平面に位置し、端面同士が上下に突き合わせられ、幕板１２と吹き寄せ板１４の内側からレーザ溶接により連続に接合されている。幕板１２と吹き寄せ板１４との接合部３１には、隙間なく溶接により形成された溶接金属３２が充填されている。なお、溶接金属３２は完全溶け込みの状態となっている。すなわち、溶接金属３２の溶け込みは幕板１２と吹き寄せ板１４との板厚の全域にわたっており、溶接金属３２の車両の外側における端面３２ａは、幕板１２と吹き寄せ板１４との外面１２ａ，１４ａとほぼ同一平面になっており、車両の内側の部分は幕板１２と吹き寄せ板１４の内面から盛り上がっている。また、幕板１２と吹き寄せ板１４との内側には、一対のフランジ部３０ａ，３０ｂを有する断面ハット形状の骨部材３０が接合部３１を覆うように幕板１２と吹き寄せ板１４とに接合されている。骨部材３０は幕板１２及び吹き寄せ板１４の車両の長手方向に沿って配置されており、その上側のフランジ部３０ａはスポット溶接Ｓ１により幕板１２の内面に重ね接合され、下側のフランジ部３０ｂはスポット溶接Ｓ２により吹き寄せ板１４の内面に重ね接合されている。

図５は、図２におけるＶ−Ｖ線に沿って切断した吹き寄せ板１４と腰板１６との接合構造を示す断面図である。図５に示すように、側構体４の側外板を構成する吹き寄せ板１４と腰板１６とは、それぞれの外面１４ａと外面１６ａとが同一平面上に位置し、端面同士が上下に突き合わせられ、吹き寄せ板１４と腰板１６との内側からレーザ溶接により連続に接合されている。吹き寄せ板１４と腰板１６との接合部３５には、隙間なく溶接により形成された溶接金属３６が充填されている。なお、溶接金属３６は完全溶け込みの状態となっている。すなわち、溶接金属３６の溶け込みは吹き寄せ板１４と腰板１６の板厚の全域にわたっており、溶接金属３６の車両の外側における端面３６ａは、吹き寄せ板１４と腰板１６との外面１４ａ，１６ａとほぼ同一平面になっており、車両の内側の部分は吹き寄せ板１４と腰板１６との内面から盛り上がっている。また、吹き寄せ板１４と腰板１６との内側には、一対のフランジ部３４ａ，３４ｂを有する断面ハット形状の骨部材３４が接合部３５を覆うように吹き寄せ板１４と腰板１６とに接合されている。骨部材３４は吹き寄せ板１４及び腰板１６との長手方向に沿って配置されており、その上側のフランジ部３４ａはスポット溶接Ｓ３により吹き寄せ板１４の内面に重ね接合され、下側のフランジ部３４ｂはスポット溶接Ｓ４により腰板１６の内面に重ね接合されている。

図６は、図３におけるＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した妻外板２４と妻外板２６との接合構造を示す断面図である。図６に示すように、妻構体８の外板を構成する妻外板２４と妻外板２６とは、それぞれの外面２４ａと外面２６ａとが同一平面上に位置し、端面同士が左右に突き合わせられ、妻外板２４，２６の内側からレーザ溶接により連続に接合されている。妻外板２４と妻外板２６との接合部３９には、隙間なく溶接により形成された溶接金属４０が充填されている。なお、溶接金属４０は完全溶け込みの状態となっている。すなわち、溶接金属４０の溶け込みは妻外板２４と妻外板２６の板厚の全域にわたっており、溶接金属４０の車両の外側における端面４０ａは、妻外板２４と妻外板２６の外面２４ａ，２６ａとほぼ同一平面になっており、車両の内側の部分は妻外板２４と妻外板２６との内面から盛り上がっている。また、妻外板２４と妻外板２６との内側には、一対のフランジ部３８ａ，３８ｂを有する断面ハット形状の骨部材３８が接合部３９を覆うように、妻外板２４と妻外板２６とに接合されている。骨部材３８は車両の鉛直方向に沿って配置されており、その左側のフランジ部３８ａはスポット溶接Ｓ５により妻外板２４の内面に重ね接合され、右側のフランジ部３８ｂはスポット溶接Ｓ６により妻外板２６の内面に重ね接合されている。なお、図３における妻外板２６と妻外板２８との接合構造については、妻外板２４と妻外板２６との接合構造と同様である。

ここで、外板同士と骨部材との接合方法について、幕板１２と吹き寄せ板１４と骨部材３０とを用いた場合を例として説明する。

まず、幕板１２の外面１２ａと吹き寄せ板１４の外面１４ａとが同一平面上に位置するように、これらの外板を例えば加工テーブルの上に載せて、端面同士を密着に突き合わせる。次に、拘束治具等を用いて幕板１２と吹き寄せ板１４とをそれぞれ位置固定させて、これらの外板の内側（外面１２ａと外面１４ａとの反対側）より突き合わせ部分に向けてレーザビームを照射し、幕板１２と吹き寄せ板１４との端面の突き合わせ部分に沿って連続に溶接する。このため、レーザにより照射された幕板１２と吹き寄せ板１４の突き合わせ部分が加熱され、溶融状態となり、冷却後この溶融部分が固まり、溶接金属３２が形成される。これによって、幕板１２と吹き寄せ板１４とが接合されることとなる。なお、レーザ溶接する際に、形成される溶接金属３２が完全溶け込みの状態となるように、且つ、溶接金属３２の車両の外側における端面３２ａと、幕板１２と吹き寄せ板１４の外面１２ａと外面１４ａとが同一平面になるように、レーザの出力や溶接速度等で溶接金属３２の溶け込みを制御する。

次に、骨部材３０のフランジ部３０ａを幕板１２側に、フランジ３０ｂを吹き寄せ板１４側に配置するように、骨部材３０を幕板１２及び吹き寄せ板１４の長手方向に沿って接合された２枚の外板の上に載せ、これらを密着させる。次に、拘束治具などを用いてこれらを固定させて、骨部材３０のフランジ部３０ａと幕板１２の内面とをスポット溶接Ｓ１で、フランジ部３０ｂと吹き寄せ板１４の内面とをスポット溶接Ｓ２でそれぞれ接合する。これにより接合された幕板１２と吹き寄せ板１４との接合部３１が骨部材３０に覆われている構造となる。

上記の幕板１２と吹き寄せ板１４との接合は、レーザ溶接方法を用いたが、ＭＩＧ溶接等の溶接方法を用いてもよい。また、骨部材３０と幕板１２と吹き寄せ板１４との接合はスポット溶接を用いたが、レーザ溶接やハイブリッドレーザ溶接、タンデムＭＩＧ等を用いてもよい。

また、吹き寄せ板１４と腰板１６と骨部材３４との接合方法及び妻外板２４と妻外板２６と骨部材３８との接合方法は、幕板１２と吹き寄せ板１４と骨部材３０との接合方法と同様のため、説明を省略する。

本実施形態によれば、外板同士（幕板１２と吹き寄せ板１４と、吹き寄せ板１４と腰板１６と、妻外板２４と妻外板２６と）は同一平面に位置し、端面同士が突き合わせられて連続溶接により接合されており、且つ接合部３１，３５，３９の溶接金属３２，３６，４０が完全溶け込みの状態となり、溶接金属３２，３６，４０の端面３２ａ，３６ａ，４０ａがそれぞれ外板の外面１２ａと１４ａ、外面１４ａと１６ａ、外面２４ａと２６ａとほぼ同一平面となっているため、十分な接合強度が得られると共に、車両構体の外観の平滑化を図ることができる。また、連続溶接により外板同士の接合部３１，３５，３９には溶接金属３２，３６，４０が隙間なく充填される状態となり、この溶接金属３２，３６，４０は水などの接合部３１，３５，３９への浸入を防止し、水密性を向上する効果をもたらす。このため、接合部３１，３５，３９のシール処理工程が不要となり、作業の簡単化を図ることが可能となる。さらに、シールの定期補修作業がなくなり、車両のメンテナンス費用を削減することができる。

また、外板同士（幕板１２と吹き寄せ板１４と、吹き寄せ板１４と腰板１６と、妻外板２４と妻外板２６と）が突き合わせられて連続溶接により接合され、骨部材３０，３４，３８がその外板同士の接合部３１，３５，３９を覆うように外板同士に接合されていることにより、外板同士の接合部３１，３５，３９の接合強度を高めることができ、接合される外板同士の曲げ剛性を強化する効果を奏する。

さらに、外板同士（幕板１２と吹き寄せ板１４と、吹き寄せ板１４と腰板１６と、妻外板２４と妻外板２６と）が突き合わせられて連続溶接により接合され、骨部材３０，３４，３８が外板同士の接合部３１，３５，３９における溶接金属３２，３６，４０を覆うように、外板同士に接合されていることにより、特許文献１のように外板同士と骨部材との３枚重ね溶接代を設ける必要性がなくなり、車両の軽量化を図ることが可能となる。しかも、特許文献１のように外板におけるせぎり部を加工する必要性もなくなり、工数を削減することができる。

次に、本発明に係る鉄道車両構体の第２実施形態を説明する。この実施形態に係る接合構造が第１実施形態との相違点は、一対のフランジ部を有する断面ハット形状の骨部材に代えて、一対のウェブ部を有する断面凹形状をなす骨部材を用いることである。

図７は、一対のウェブ部５０ａ，５０ｂを有する断面凹形状をなす骨部材５０と幕板１２と吹き寄せ板１４との接合構造を示す断面図である。同図に示すように、幕板１２と吹き寄せ板１４とは、それぞれの外面１２ａと外面１４ａとが同一平面上に位置し、端面同士が上下に突き合わせられ、幕板１２と吹き寄せ板１４の内側からレーザ溶接により連続に接合されている。幕板１２と吹き寄せ板１４との接合部３１には、隙間なく溶接により形成された溶接金属３２が充填されている。なお、溶接金属３２は完全溶け込みの状態となっている。つまり、溶接金属３２の溶け込みは幕板１２と吹き寄せ板１４との板厚の全域にわたっており、溶接金属３２の車両の外側における端面３２ａはが幕板１２と吹き寄せ板１４の外面１２ａと外面１４ａと同一平面になっており、車両の内側の部分は幕板１２と吹き寄せ板１４の内面から盛り上がっている。また、幕板１２と吹き寄せ板１４との内側には、一対のウェブ部５０ａ，５０ｂを有する断面凹形状をなす骨部材５０が、接合部３１を覆うように幕板１２と吹き寄せ板１４とに接合されている。骨部材５０は幕板１２及び吹き寄せ板１４の車両の長手方向に沿って配置されており、その上側のウェブ５０ａは幕板１２の内面と垂直に突き当たって、突き当たり部分ですみ肉溶接Ｓ７により幕板１２と接合されており、下側のウェブ５０ｂは吹き寄せ板１４の内面と突き当たって、突き当たり部分ですみ肉溶接Ｓ８により吹き寄せ板１４と接合されている。同様に、吹き寄せ板１４と腰板１６と、妻外板２４と妻外板２６と、妻外板２６と妻外板２８との接合部には凹状断面を有する骨部材５０を用いてもよい。

第２実施形態に係る幕板１２と吹き寄せ板１４と骨部材５０との接合方法については、骨部材５０のウェブ５０ａとウェブ部５０ｂとがそれぞれ幕板１２と吹き寄せ板１４との内面に垂直に突き当たった状態で、突き当たり部分をすみ肉溶接することが第１実施形態の溶接方法と相違しているが、その他は上述した第１実施形態の溶接方法と同様のため、説明を省略する。なお、突き当たり部分のすみ肉溶接はアーク溶接、レーザ溶接などを用いてもよい。

本実施形態によれば、上記の第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、幕板１２と吹き寄せ板１４とが同一平面に位置し、端面同士が突き合わせられて連続溶接により接合されているため、接合部３１に段差が生じることなく、車両構体外観の平滑化を図ることができると共に、接合部３１の水密性を向上することができる。また、接合部３１のシール処理工程が不要となり、作業の簡単化を図ることが可能となる。従って、シールの定期補修作業がなくなり、車両のメンテナンス費用を削減することができる。また、幕板１２と吹き寄せ板１４とは突き合わせられて連続溶接により接合され、骨部材５０が接合部３１を覆うように幕板１２と吹き寄せ板１４と接合されていることにより、接合部３１の接合強度を高めることができ、接合される外板同士の曲げ剛性を強化する効果を奏する。さらに、特許文献１のように外板同士と骨部材との３枚重ね溶接代を設ける必要性がなくなり、車両の軽量化を図ることが可能となる。外板におけるせぎり部を加工する必要性もなくなり、工数を削減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、鉄道車両構体の材質をステンレス鋼としたが、アルミ合金、高張力鋼、その他の一般鋼、あるいはこれらの組み合わせとしてもよい。また、上記の実施形態では、外板同士の接合は幕板と吹き寄せ板と、吹き寄せ板と腰板と、妻外板同士としたが、屋根外板等の外板同士の接合としてもよい。

第１実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。側構体ブロックの構成を示す側面図である。妻構体の構成を示す正面図である。図２に示した幕板と吹き寄せ板との接合構造を示す断面図である。図２に示した吹き寄せ板と腰板との接合構造を示す断面図である。図３に示した妻外板同士の接合構造を示す断面図である。第２実施形態の接合構造を示す断面図である。スポット溶接の接合構造を示す断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、１２…幕板（外板）、１４…吹き寄せ板（外板）、１６…腰板（外板）、２４，２６，２８…妻外板（外板）、３０，３４，３８，５０…骨部材、３０ａ，３０ｂ，３４ａ，３４ｂ，３８ａ，３８ｂ…フランジ部、３１，３５，３９…接合部、５０ａ，５０ｂ…ウェブ部。

Claims

複数の外板同士と骨部材とが接合されてなる鉄道車両構体であって、
前記外板同士は同一平面に位置し、端面同士が突き合わせられて連続溶接により接合されており、
前記骨部材は、一対のフランジ部を有する断面ハット形状をなしており、前記外板同士の溶接側に配置されており、
前記骨部材の断面ハット形状の部分が前記外板同士の接合部を覆い、前記フランジ部がそれぞれ前記外板同士に接合されていることを特徴とする鉄道車両構体。
前記外板同士は、幕板と吹き寄せ板、または腰板と吹き寄せ板、または妻外板同士のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。