JP4915787B2

JP4915787B2 - 鉄道車両構体

Info

Publication number: JP4915787B2
Application number: JP2006268437A
Authority: JP
Inventors: 直樹河田; 一夫玄地; 俊一岩木; 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: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008087546A

Description

本発明は、複数の外板パネルを備えた鉄道車両構体に関する。

複数の外板パネルを備えた鉄道車両構体として、例えば特許文献１に記載された鉄道車両の構体構造がある。この従来の鉄道車両の構体構造には、外板の内側に断面ハット型の補強部材を複数接合した外板パネルが用いられている。外板と各補強部材との接合にあたっては、ＹＡＧレーザ等の照射によるスポット溶接或いは連続溶接が実施される。また、鉄道車両構体の外面において溶接の痕が目立ちにくくなるように、溶接部は外板に対して非貫通となっており、外板の外側面には研磨加工が施されている。
特開２００５−３２９４１２号公報

しかしながら、上述した従来の鉄道車両の構体構造では、レーザ溶接時の金属の溶融・凝固に伴う溶接歪みの影響が依然として残っている。そのため、溶接部を非貫通としても、鉄道車両の外壁部分となる外板パネルの外側面に、溶接部の形成部分に対応した溶接歪みが生じ、鉄道車両の外観が損なわれてしまうという問題があった。また、溶接歪みが生じた部分では、汚れが付着しやすく且つ除去しにくい。そのため、汚れによって溶接歪みの輪郭が目立つようになり、鉄道車両を使用していくうちに、外観が一層損なわれてしまうことも考えられる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接歪みの発生を抑止でき、良好な外観を得ることが可能な鉄道車両構体を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る鉄道車両構体は、複数の外板パネルを備えた鉄道車両構体であって、外板パネルは、車両の外面側に配置される外板と、当該外板の内側に配置される補強部材とを有し、外板と補強部材とは、ロウ付け部によって接合されていることを特徴としている。

この鉄道車両構体では、外板パネルを構成する外板と補強部材とをロウ付け部によって接合している。このようなロウ付けを行う場合、外板と補強部材とをレーザ溶接によって接合する場合と比較して入熱量が小さくて済むので、外板での金属の溶融・凝固に伴う溶接歪みの発生を抑止できる。したがって、この鉄道車両構体では、車両の外壁部分となる外板パネルの外側面を平滑化でき、良好な外観を得ることが可能となる。また、外板パネルの外側面が平滑化された結果、外板パネルに汚れが付着しにくくなり、仮に汚れが付着しても除去が容易となる。したがって、鉄道車両の使用が長期間にわたっても、良好な外観を維持できる。

また、補強部材は、外板の長手方向に沿って延在する本体部と、本体部の縁部に沿って延在し、外板の内側面に密着するフランジ部とを有し、外板の内側面とフランジ部とがロウ付け部によって連続接合されていることが好ましい。この場合、外板と補強部材とがロウ付け部で連続接合される結果、十分な剛性を確保することが可能となる。

また、ロウ付け部は、レーザロウ付けによって形成されていることが好ましい。レーザロウ付けでは、レーザ照射による入熱量の制御が容易となる。したがって、外板への入熱量を制御することで、外板における溶接歪みの発生をより確実に抑止できると共に、ロウ付け部を均一に形成できる。

本発明に係る鉄道車両構体によれば、溶接歪みの発生を抑え、良好な外観を得ることが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る鉄道車両構体の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体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、床構体２と、側構体４と、妻構体６と、屋根構体８とを備え、これらの各構体が相互に接合されることにより、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。

床構体２は、車両の床部を構成する構体として鉄道車両構体１の底部に配置されている。側構体４及び妻構体６は、車両の側部を構成する構体として、床構体２の左右の縁部及び前後の縁部にそれぞれ配置されている。屋根構体８は、車両の屋根部を構成する構体として鉄道車両構体１の上部に配置されている。屋根構体８には、車内の温度を調整するためのエアコンディショナー９や、パンタグラフ（図示しない）などが取り付けられている。

次に、側構体４の構成について更に詳細に説明する。

側構体４は、４個のドアユニット１０及び５個の窓ユニット１２を備えると共に、ドアユニット１０を境界として５個のブロック４Ａ〜４Ｅに分割され、ブロック４Ａ〜４Ｅとドアユニット１０とを交互に接合して構成されている。各ブロック４Ａ〜４Ｅは、それぞれ略同等の構成を有しており、後述する外板パネル２２からなる腰パネル１４と、吹寄パネル１６と、幕パネル１８と、窓ユニット１２とによって構成されている。また、ドアユニット１０の上部にはドア上パネル２０が設けられている。

腰パネル１４は、窓ユニット１２の下縁部よりも下側に位置し、床構体２と接合されるパネルである。吹寄パネル１６は、ドアユニット１０と窓ユニット１２との間、及び妻構体６と窓ユニット１２との間に位置するパネルである。幕パネル１８は、窓ユニット１２の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体８と接合されるパネルである。ドア上パネル２０は、ドアユニット１０の上縁部よりも上側に位置し、屋根構体８と接合されるパネルである。なお、吹寄パネル１６は、側構体４の種類によっては、窓ユニット１２と窓ユニット１２の間を繋ぐように設けられる場合もある。

次に、腰パネル１４、吹寄パネル１６、及び幕パネル１８について説明する。各パネル１４，１６，１８には、図２及び図３に示すように、外板パネル２２が用いられている。

まず、腰パネル１４について説明する。腰パネル１４では、外板パネル２２は、車両の外側に配置される腰板（外板）２４と、腰板２４の内側に配置される複数の骨部材（補強部材）２６とによって構成されている。腰板２４は、例えばステンレス鋼板ＳＵＳ３０１Ｌによって矩形に形成され、長さは約３．６ｍ、高さは約１．１ｍとなっている。また、腰板２４の厚さは約２ｍｍとなっている。

また、骨部材２６は、腰板２４と同じくステンレス鋼材ＳＵＳ３０１Ｌによって形成されている。骨部材２６は、断面凸状の本体部２６ａと、本体部２６ａの両縁部から側方に突出する平坦なフランジ部２６ｂとによって断面ハット形状をなしている。骨部材２６の厚さは約１ｍｍ、高さは約２０ｍｍ、長さは約３．２ｍとなっている。また、骨部材２６の全幅は約６０ｍｍであり、このうち、フランジ幅は約１５ｍｍとなっている。

図３に示すように、腰パネル１４では、腰板２４の内側に例えば７本の骨部材２６が上下に配列されている。各骨部材２６は、本体部２６ａが車両の内側に突出する向きに配置され、車両の長手方向に沿って延在している。各骨部材２６の両端は、ドアユニット１０の側端部に立設されたドア支柱２８（図２参照）に接合され、各骨部材２６のフランジ部２６ｂは、腰板２４の内側面２４ａに密着した状態で接合されている。これにより、腰板２４の内側には、骨部材２６における断面凸状の本体部２６ａが所定のピッチで位置することとなり、腰パネル１４の強度が十分に確保されている。

また、腰板２４と各骨部材２６との接合にあたっては、図３及び図４に示すように、ロウ付け部Ｗが形成されている。ロウ付け部Ｗは、フランジ部２６ｂの先端部分と腰板２４の内側面２４ａとによって形成される段差部分に沿って骨部材２６の長手方向に延在している。このようなロウ付け部Ｗによる連続接合により、腰板２４と各骨部材２６とは互いに強固に接合されている。このようなロウ付け部Ｗは、例えばＮｉロウや銀ロウ等のステンレス用ロウ材をレーザビームの照射によって溶融・凝固させる、いわゆるレーザロウ付けによって形成される。

吹寄パネル１６を構成する外板パネル２２は、図２に示すように、車両の外側に配置される吹寄板（外板）３０と、吹寄板３０の内側に配置される複数の骨部材（補強部材）３２とによって構成されている。また、幕パネル１８を構成する外板パネル２２についても、車両の外側に配置される幕板（外板）３４と、腰板２４の内側に配置される複数の骨部材（補強部材）３６とによって構成されている。吹寄パネル１６及び幕パネル１８の外板パネル２２は、外板の形状寸法や補強部材の本数が腰パネル１４の外板パネル２２と相違しているが、その接合方法は腰パネル１４の外板パネル２２と同様であるので、詳細な説明は省略する。

続いて、上述した外板パネル２２の製造方法について説明する。ここでは、腰パネル１４を製造する場合を例示する。

まず、腰板２４の内側面２４ａが上側を向くようにして腰板２４を載置し、所定の本数の骨部材２６を腰板２４上に配列する。次に、骨部材２６の本体部２６ａが上向きに突出するように向けた状態で、フランジ部２６ｂを腰板の内側面２４ａに密着させ、拘束治具（図示しない）等を用いてこれらを固定する。

腰板２４と骨部材２６とを固定した後、フランジ部２６ｂの先端部分と腰板２４の内側面２４ａとによって形成される段差部分（図４参照）の近傍に、例えば直径１ｍｍ程度のステンレス用ロウ材を配置する。そして、この段差部分に毎分約２．２ｍｍの供給速度でステンレス用ロウ材を供給しながら、出力約２ｋＷの半導体レーザビームを照射し、毎分約２ｍの速度でステンレス用ロウ材を溶融させる。溶融したステンレス用ロウ材が冷却して凝固すると、段差部分に沿って骨部材２６の長手方向に延在するロウ付け部Ｗが形成され、腰板２４と骨部材２６とが強固に接合される。以下、同様の手順を繰り返し、全ての骨部材２６を腰板２４に接合すると、腰パネル１４の製造が完了する。

以上説明したように、鉄道車両構体１では、外板パネル２２を構成する外板（腰板２４、吹寄板３０、幕板３４）と補強部材（骨部材２６，３２，３６）とをロウ付け部Ｗによって接合している。ロウ付けを用いる場合、外板を直接的に溶融・凝固させないので、レーザ溶接などと比較して外板への入熱量は非常に小さくて済み、外板での金属の溶融・凝固に伴う溶接歪みの発生を抑止できる。

したがって、この鉄道車両構体１では、歪み取りといった余分な工程を経ることなく、車両の外壁部分となる外板パネル２２の外側面２４ｂを平滑化でき、良好な外観を得ることが可能となる。また、外板パネル２２の外側面２４ｂが平滑化された結果、外側面２４ｂには汚れが付着しにくくなり、仮に汚れが付着しても除去が容易となる。したがって、鉄道車両構体１の使用が長期間にわたっても、良好な外観を維持できる。

また、鉄道車両構体１では、ロウ付け部Ｗの形成にあたってレーザロウ付けを用いている。レーザロウ付けでは、レーザ照射による入熱量の制御が容易となる。したがって、外板への入熱量を制御することで、外板における溶接歪みの発生をより確実に抑止できると共に、ロウ付け部Ｗを均一に形成できる。さらに、均一なロウ付け部Ｗによって外板と補強部材とを連続接合した結果、外板と補強部材との接合強度を十分に確保でき、鉄道車両構体１の剛性を十分に確保できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、側構体４の各パネル１４，１６，１８について、外板と補強部材とをロウ付けによって接合しているが、例えば一部のパネルについてのみ、外板と補強部材とをロウ付けによって接合し、他のパネルについては外板と補強部材とをレーザ溶接等によって接合してもよい。側構体４に限られず、床構体２、妻構体６、及び屋根構体８についても、外板と補強部材とをロウ付けによって接合してもよい。また、ロウ付けに用いる熱源は、レーザに限られず、例えばアーク放電や抵抗加熱であってもよい。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。側構体を構成する外板パネルを示す図である。図２に示した外板パネルをＩＩＩ−ＩＩＩ線で切ったときの斜視図である。図３におけるＡ部の拡大断面図である。

符号の説明

１…鉄道車両構体、２２…外板パネル、２４ａ…内側面、２４…腰板（外板）、３０…吹寄板（外板）、３４…幕板（外板）、２６，３２，３６…骨部材（補強部材）、２６ｂ…フランジ部、Ｗ…ロウ付け部。

Claims

複数の外板パネルを備えた鉄道車両構体であって、
前記外板パネルは、車両の外面側に配置される外板と、当該外板の内側に配置される補強部材とを有し、
前記補強部材は、前記外板の長手方向に沿って延在する本体部と、前記本体部の縁部に沿って延在し、外板の内側面に密着するフランジ部とを有し、
前記外板の内側面と前記フランジ部とは、前記外板の内側面と前記フランジ部の先端部分とによって形成される段差部分に沿って前記補強部材の長手方向に延在するロウ付け部により連続接合されていることを特徴とする鉄道車両構体。
前記ロウ付け部は、レーザロウ付けによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体。