JP4732993B2

JP4732993B2 - 車両用パネル構造体

Info

Publication number: JP4732993B2
Application number: JP2006268444A
Authority: JP
Inventors: 一夫玄地; 俊一岩木; 直樹河田; 陽介大塚
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008087547A

Description

本発明は、鉄道車両の側構体、妻構体、屋根構体などに利用される車両用パネル構造体に関する。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載されている技術がある。下記特許文献１に記載されたパネル構造体は、ハット形状の第１の補強部材が外板に対してスポット溶接によって固定され、各第１の補強部材は、外板に並設させた状態でパネルの横骨として機能する。さらに、第１の補強部材の頂部にハット形状の第２の補強部材がスポット溶接により固定され、第２の補強部材は、パネルの縦骨として機能する。そして、このようなパネル構造体では、補強部材が縦と横とでクロスするように配置され、鉄道車両の捩りや撓みに対する強化を図っている。
特開２００５−３２９４１２号公報

しかしながら、前述した従来の車両用パネル構造体は、縦骨として機能する第２の補強部材が外板から離間し、ハット形状の部材によって浮き骨構造のパネルとして構成されている。このような構造は、車両に捩りや撓みが発生した場合に、縦骨から横骨を経由し外板へ至る力の伝達効率や、外板から横骨を経由して縦骨に至る力の伝達効率が悪く、車両の走行時に常に発生し続けている捩り力や撓み力など、不規則に発生し続ける力を効率よく逃がしてやることが難しかった。そして、このようなパネル構造体で剛性や強度のアップを図る場合、縦骨の本数を増やしたり、板厚を厚くしたりする必要があり、その結果としてパネル構造体の重量アップを招来する。

そこで本発明では、軽量化しつつ、剛性や強度アップを可能にした車両用パネル構造体を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために、外板に様々な態様で補強部材を溶接してパネル構造体を作製した。その過程において、複数の補強部材を互いに交わる方向に配置し、外板に溶接することが有効であることを見出した。しかしながら、単に複数の補強部材を異なる方向に配置した場合に、外板の外観面への影響があることも判明した。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。

本発明に係る車両用パネル構造体は、外板と、当該外板に重ね合わされる第１の補強部材と、当該第１の補強部材に重ね合わされる第２の補強部材と、を備える車両用パネル構造体であって、外板と第１の補強部材とは、第１の方向に沿って非貫通溶接によって接合されており、第１の補強部材と第２の補強部材とは、第１の方向と交わる第２の方向に沿って非貫通溶接によって接合されており、第１の方向に沿って非貫通溶接により形成された溶接部と、第２の方向に沿って非貫通溶接により形成された溶接部とが互いに交わっている。

本発明によれば、外板に第１の補強部材と第２の補強部材が順に重ねあわされて、互いに交わる方向に沿って非貫通溶接によって接合されているので、例えば、第１の補強部材と第２の補強部材とが互いに交わる方向に沿って延びていても的確に接合することができる。また、第２の補強部材は第１の補強部材に非貫通溶接によって接合されているので、その痕が外板の外観面に出ることが無い。

本発明によれば、軽量化しつつ、剛性や強度アップを可能にした車両用パネル構造体を提供することができる。更に、外板の外観面への影響を抑えつつ剛性や強度アップを図ることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の実施形態である車両用パネル構造体の製造方法について説明する。尚、この説明においては、外板、第１の補強部材、及び第２の補強部材をそれぞれ簡略化して示す。

図１に示すように、外板１０と、第１の補強部材１１と、第２の補強部材１２とを準備する。外板１０は、外観面となる主面１０１と、主面１０１と対向する裏面１０２とを有している。第１の補強部材１１は、外板１０の裏面１０２に接合される主面１１１と、主面１１１に対向する裏面１１２とを有している。第２の補強部材１２は、第１の補強部材１１の裏面１１２に接合される主面１２１を有している。

続いて図２に示すように、外板１０の裏面１０２に第１の補強部材１１の主面１１１を重ね合わせ、非貫通溶接によって接合する。外板１０及び第１の補強部材１１には、互いに平行な溶接部Ｗ１及び溶接部Ｗ２が形成される。

続いて図３に示すように、第１の補強部材１１の裏面１１２に第２の補強部材１２の主面１２１を重ね合わせ、非貫通溶接によって接合する。第１の補強部材及び第２の補強部材１２には、互いに平行な溶接部Ｗ３及び溶接部Ｗ４が形成される。

溶接部Ｗ１，Ｗ２が沿う方向（第１の方向）と、溶接部Ｗ３，Ｗ４が沿う方向（第２の方向）とは互いに交わっており、本実施形態の場合略直交している。

図４に、図３のＡ−Ａ断面図を示す。図４に示すように、溶接部Ｗ１，Ｗ２は、第１の補強部材１１を貫通し、外板１０は貫通しないように形成されている。また、溶接部Ｗ３（Ｗ４）は、第２の補強部材１２を貫通し、第１の補強部材１１は貫通しないように形成されている。従って、溶接部Ｗ３，Ｗ４における溶接痕が外板１０の主面１０１に現れることがなく、溶接部Ｗ３，Ｗ４を溶接部Ｗ１，Ｗ２とは異なる方向に形成しても、外観面を良好に形成できる。

従って、例えば図５に示すように、第２の補強部材１２において溶接部Ｗ３が延びる方向とは異なる方向に溶接部Ｗ５を形成することも好ましい。また、図６に示すように、第２の補強部材１２において、互いに交差するように溶接部Ｗ６と溶接部Ｗ７とを形成することも好ましい。

尚、第１の補強部材１１と第２の補強部材１２との接合に際し、溶接部Ｗ１，Ｗ２の表面を酸化させない溶接法を採用することが望ましい。また、溶接部Ｗ１，Ｗ２の表面を研削などの手法によって裏面１１２を平滑化し、第１の補強部材１１と第２の補強部材１２との密着性を向上させることが望ましい。

引き続いて、本発明の実施形態である車両用パネル構造体を具体的に車両構体に用いる形態としたものを説明する。図７に示すように、車両用パネル構造体１は、鉄道車両の側構体、妻構体、及び屋根構体に適用可能である。このパネル構造体１は、外面側が車両から露出することを予定したステンレス製の外板２と、この外板２の内面側で所定枚数の断面Ｃ字状のチャンネル部材３を並設して、外板２に溶接されるパネル４と、チャンネル部材３の並設方向に延在してパネル４に溶接される縦骨５とを備えている。

パネル４の構成要素であるステンレス製のチャンネル部材３は、長方形の面板部６と、この面板部６の長手側における両端に設けられた立ち上げ部７とで断面Ｃ字状を形成している。そして、強度アップを図るために、立ち上げ部７の遊端側には、面板部６と平行に延在し且つ長手方向にも延在するリップ部７ａが設けられている。このような構成のチャンネル部材３の立ち上げ部７同士を外板２上で密着させることにより、パネル４には、長手方向に延在する断面Ｔ字状のリブ部８が形成されることになる。そして、このリブ部８が、車両用パネル構造体１自体の横骨を構成する。

ステンレス鋼からなる縦骨５は、断面コ字状の本体部９と、この本体部９の長手側における両端から直交して突出するフランジ部１０ａとでハット形状をなす。このフランジ部１０ａは、チャンネル部３の並設方向（リブ部８に対して直交する方向）に延在してパネル４に溶接される。縦骨５がハット形状をなすことで、縦骨５の強度アップを図ると共に、溶接面の確保を容易にしている。

更に、車両用パネル構造体１では、パネル４のリブ部８と縦骨５とが直交するように交差する。そこで、パネル４の面板部６と縦骨５のフランジ部１０ａとを、密着させた状態で溶接することを容易にするために、交差部分Ｃにおいて、リブ部８と縦骨５との少なくとも一方に切り込み部が設けられている。

車両用パネル構造体１を製造するにあたっては、外板２上にチャンネル部材３の並設後、外板２とパネル４とは、クランプ用治具等によって位置固定された状態で、リブ部８と平行に延在する第１の溶接部Ａによって接合される。この第１の溶接部Ａは、レーザによる直線的な連続溶接部であり、この溶接は、リブ部８側から施工されると共に、面板部６上をリブ部８に対して平行にレーザを走査させながら行われる。更に、第１の溶接部Ａは、外板２の外表面にまで達していない。このような半貫通溶接（非貫通溶接）によって、外板２は、外観に溶接跡の無い化粧板として機能する。

外板２とパネル４との溶接後、パネル４の面板部６と縦骨５のフランジ部１０ａは、クランプ用治具等によって位置固定された状態で、リブ部８に対して直交して延在する第２の溶接部Ｂによって接合される。この第２の溶接部Ｂは、レーザによる直線的な連続溶接部であり、この溶接は、リブ部８側から施工されると共に、フランジ部１０ａ上をリブ部８に対して直交する方向にレーザを走査させながら行われる。更に、第２の溶接部Ｂは、外板２の外表面まで達していない。このような半貫通溶接（非貫通溶接）によって、外板２は、外観に溶接跡の無い化粧板として機能する。

上述したように、第１の溶接部Ａと第２の溶接部Ｂとは互いに直交するように形成されている。従って、パネル４が第１の補強部材として、縦骨５が第２の補強部材として機能している。

尚、溶接の形態は連続溶接であっても、不連続溶接であっても構わず、また、溶接によって得られる接合面積は求められる構造体の剛性と強度に応じて変化させることが望ましい。

本発明の実施形態である車両用パネル構造体の製造方法を説明するための図である。本発明の実施形態である車両用パネル構造体の製造方法を説明するための図である。本発明の実施形態である車両用パネル構造体を説明するための図である。図３のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態である車両用パネル構造体の変形例を説明するための図である。本発明の実施形態である車両用パネル構造体の変形例を説明するための図である。本発明の実施形態である車両用パネル構造体の具体例を説明するための図である。

符号の説明

１０…外板、１１…第１の補強部材、１２…第２の補強部材、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…溶接部。

Claims

外板と、当該外板に重ね合わされる第１の補強部材と、当該第１の補強部材に重ね合わされる第２の補強部材と、を備える車両用パネル構造体であって、
前記外板と前記第１の補強部材とは、第１の方向に沿って非貫通溶接によって接合されており、
前記第１の補強部材と前記第２の補強部材とは、前記第１の方向と交わる第２の方向に沿って非貫通溶接によって接合されており、
前記第１の方向に沿って前記非貫通溶接により形成された溶接部と、前記第２の方向に沿って前記非貫通溶接により形成された溶接部とが互いに交わっている、車両用パネル構造体。