鉄道車両の構体構造
【課題】簡単な骨構造で且つ部品数を低減して、縦骨と横骨とが均一な品質で安定的に接合された鉄道車両の構体構造を提供する。
【解決手段】外板Ｐｅの内側に、縦横に配した骨ＦＭｈ、ＦＭｖを接合して構成される鉄道車両の側構体構造ＢＳは、開口部Ｄ、Ｗを除き鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向Ｄｈに延在して配され、外板Ｐｅに溶接接合される第１の骨ＦＭｈと、第１の方向Ｄｈに概ね垂直な第２の方向Ｄｖに連続して配される外板Ｐｅに溶接接合される第２の骨ＦＭｖｓとを備え、第２の骨ＦＭｖｓは、第１の方向Ｄｈに所定の長さだけ延在する平板状のガセット部Ｐｇｔが一体的に形成され、ガセット部Ｐｇｔがレーザー溶接Ｗｌによって、第１の骨ＦＭｈに接合されている。
【解決手段】外板Ｐｅの内側に、縦横に配した骨ＦＭｈ、ＦＭｖを接合して構成される鉄道車両の側構体構造ＢＳは、開口部Ｄ、Ｗを除き鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向Ｄｈに延在して配され、外板Ｐｅに溶接接合される第１の骨ＦＭｈと、第１の方向Ｄｈに概ね垂直な第２の方向Ｄｖに連続して配される外板Ｐｅに溶接接合される第２の骨ＦＭｖｓとを備え、第２の骨ＦＭｖｓは、第１の方向Ｄｈに所定の長さだけ延在する平板状のガセット部Ｐｇｔが一体的に形成され、ガセット部Ｐｇｔがレーザー溶接Ｗｌによって、第１の骨ＦＭｈに接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の構体構造、詳しくは、外板の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の側構体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の構体構造は、一般的に、外板の内側に縦横に配した骨が接合されて成る（例えば、特許文献１、２、３参照）。同構体構造においては、溶接による歪みや乗客などの荷重負荷による外板の座屈、面外変形を抑えてその平滑度を確保するために、骨の種々な配し方、接合の仕方に工夫がなされている。
【０００３】
具体的には、特許文献１に記載の構体構造は縦横に配した骨の数を少なくして、それら骨で囲われる外板の内面に横向きまたは縦向きのリブを密に並べて配し、スポット溶接により溶接接合することにより対応している。特許文献２に記載の構体構造は縦横の骨の交差部での一方の骨の分断端部と他方の非分断骨とを、骨間の面内変形を抑える効果を持つガセットと呼ばれる継手板で接続した継手構造を多く採用して対応している。また、図９に示す別の従来例の構体構造では、縦横の骨ａ、ｂの交差とそれによる分断を少なくした配置とし、外板ｃに対する骨ａ、ｂの数ないしは面積比率を高めて対応している。
【０００４】
特許文献１に記載の構体構造は、骨の数は少ないがリブの数が多く、リブの製作や取付の作業に手間が掛かりコスト高と共に車両の重量化も招き、鉄道車両のさらなる高速化と並び省資源化と省エネ化に不利である。特許文献２に記載の構体構造は、骨の数がやや多い上、縦横の骨の交差部での分断による継手板による接続箇所が多く構造が複雑で製作に手間が掛かりコスト高になる。図９に示す構体構造は、縦向きの骨に２連形態のものを用いて見掛け上の骨の数を少なくしている。しかし、実質的には骨の数は多く、外板に対する骨の面積比率が高く、取り付けの手間も含めてコスト高と共に車両の重量化も招き、鉄道車両のさらなる高速化と並び省資源化と省エネ化に対応し難い。
【０００５】
図１０に、上述の問題の解消を図るべく、特許文献３に提案されている構体構造を模式的に示す。図１０に示す構体構造は、外板Ｐｅ（図１１（ａ））の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の構体構造において、複数の横向きの骨（以降、「横骨」）ＦＭｈが、縦向きの骨（以降、「縦骨」）ＦＭｖに優先して窓Ｗや出入口Ｄの開口を除き車両長手方向Ｄｈに延在すると共に、車両長手方向Ｄｈ及び車両床面（図示せず）に垂直な車両高さ方向Ｄｖに互いに隣接して配された状態で、外板に溶接接合されている。縦骨ＦＭｖは、外板に溶接接合された横骨ＦＭｈに溶接接合される。これにより、外板に溶接接合されて連結されている複数の横骨ＦＭｈが、縦骨ＦＭｖによってさらに連結される。なお、横骨ＦＭｈと縦骨ＦＭｖとは、ガセットＧｔを介して連結される。
【０００６】
図１０において、出入口Ｄの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖを縦骨ＦＭｖｄと表し、窓Ｗ部の開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖを縦骨ＦＭｖｗとして表記して識別している。同図において、縦骨ＦＭｖｄ及び縦骨ＦＭｖｗの円Ｙ及び円Ｚで囲まれた部分の詳細な構造をそれぞれ図１１及び図１３に示す。
【０００７】
まず、図１１を参照して、出入口Ｄの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖｄにおける、縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈとのガセットＧｔによる連結について説明する。図１１（ａ）にガセットＧｔを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図１１（ｂ）にガセットＧｔを、車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図１１（ｃ）にガセットＧｔを窓Ｗ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。
【０００８】
外板Ｐｅ上に、横骨ＦＭｈ及び縦骨ＦＭｖｄが、横骨ＦＭｈの先端部が縦骨ＦＭｖｄの下側に位置するように載置されている。つまり、外板Ｐｅに対向する横骨ＦＭｈの上面は、縦骨ＦＭｖｄの上面より低い。この横骨ＦＭｈの上面と縦骨ＦＭｖｄの上面の位置の差を打ち消すように段差が設けられたガセットＧｔが縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈの上面にそれぞれ栓溶接Ｗｐにより連結されている。
【０００９】
図１２を参照して、縦骨ＦＭｖｄとガセットＧｔに対する寸法精度要求について述べる。図１２（ａ）に図１１（ａ）におけるガセットＧｔを示し、図１２（ｂ）に図１１（ａ）における、互いに栓溶接Ｗｐで連結されている横骨ＦＭｈ及び縦骨ＦＭｖｄと外板Ｐｅを拡大して示している。
【００１０】
図１２（ａ）に示すように、ガセットＧｔは所定（本例においては、１０ｍｍ）の段差が設けられている。図１２（ｂ）において、ガセットＧｔ（図１２（ａ））の段差の左右の上面は縦骨ＦＭｖｄの上面及び横骨ＦＭｈの上面にそれぞれ接して栓溶接Ｗｐされる。縦骨ＦＭｖｄも所定の段差（本例においては、４０ｍｍ）を有している。そして、横骨ＦＭｈも所定高さ（本例においては、３０ｍｍ）を有している。そのため、ガセットＧｔを縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、縦骨ＦＭｖｄ、横骨ＦＭｈ及びガセットＧｔの自身及び相互の寸法形状精度を確保する必要がある。
【００１１】
図１３を参照して、窓Ｗの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖｗにおける縦骨ＦＭｖと横骨ＦＭｈとのガセットＧｔによる連結について説明する。図１３（ａ）にガセットＧｔを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図１３（ｂ）にガセットＧｔを、車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図１３（ｃ）にガセットＧｔを出入口Ｄ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。同図に示すように、窓Ｗの下部に位置する一本の横骨ＦＭｈの上下に配された２本の縦骨ＦＭｖｗと、横骨ＦＭｈとがガセットＧｔによって互いに連結されている。なお、外板Ｐｅに対向する横骨ＦＭｈの上面は、縦骨ＦＭｖｗの上面より低い。この横骨ＦＭｈの上面と縦骨ＦＭｖｗの上面の位置の差を打ち消すように段差が設けられたガセットＧｔが縦骨ＦＭｖｗと横骨ＦＭｈとの上面にそれぞれ栓溶接Ｗｐにより連結されている。縦骨ＦＭｖｗ及びガセットＧｔの形状は、図１１に示した縦骨ＦＭｖｄおよびガセットＧｔの形状とは若干異なるものの、栓溶接Ｗｐによる溶接に関する要求は基本的に同じである。
【００１２】
上述のように、特許文献３に記載の構造では、横骨ＦＭｈと縦骨ＦＭｖとは別体の簡単な形状のガセットＧｔを用い、栓溶接Ｗｐによって接合されている。結果、リブの数（特許文献１）や、縦横の骨の交差部での分断による継手板による接続箇所（特許文献２）や、外板に対する骨の面積比率（図９）を抑えることで、製造コスト及び車両重量の増大の防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２６２２２８号公報
【特許文献２】特開平９−３０４１４号公報
【特許文献３】特許第４４４０８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献３に記載の構体構造においては、栓溶接の接合力は強く、かつ溶接（接合）対象である縦骨ＦＭｖ、横骨ＦＭｈ、及びガセットＧｔの個々の形状や相互の位置関係などの状態に応じて作業者が工夫することによって、適切に溶接できる。つまり、縦骨ＦＭｖ、横骨ＦＭｈ、ガセットＧｔ、及び外板Ｐｅの個々のばらつきや、構体構造の組み立て現場での状態を、栓溶接作業者によって吸収或いは調整できるという利点がある。
【００１５】
しかしながら、このような作業者による現場合わせ作業の品質は、作業者の熟練度や能力に負う度合いが高い。作業者が変われば栓溶接の品質がばらつき、ガセットＧｔによる縦骨ＦＭｖ及び横骨ＦＭｈの接合強度がばらつき、構体構造の強度のばらつき、しいては車両構体の強度を損なうことにもなる。なお、このような場合、構体構造の組み立て後の構体の強度補正作業を必要とする。なお、同一の作業者によっても、程度の差はあるにしても、栓溶接の品質のばらつきは生じることは言うまでも無い。
【００１６】
よって、上述の問題に鑑みて、本発明は、簡単な骨構造で且つ部品数を低減して、縦骨と横骨とが均一な品質で安定的に接合された鉄道車両の構体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決する為に、本発明は、外板の内側に、縦横に配した骨を接合して構成される鉄道車両の側構体構造であって、
開口部を除き前記鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向に延在して配され、前記外板に溶接接合される第１の骨と、
前記第１の方向に概ね垂直な第２の方向に連続して配される前記外板に溶接接合される第２の骨とを備え、
前記第２の骨は、前記第１の方向に所定の長さだけ延在する平板状のガセット部が一体的に形成され、当該ガセット部がレーザー溶接によって、前記第１の骨に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、鉄道車両用の側構体において、部品点数を低減すると共に縦骨と横骨とを均一な品質で安定的に接合できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る側構体構造を示す正面図である。
【図２】図１において、ガセット一体型縦骨の円Ａで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図３】図２のガセット一体型縦骨におけるガセット部の寸法精度要求の説明図である。
【図４】図１において、ガセット一体型縦骨の円Ｂで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図５】本発明に係るガセット一体型縦骨のガセット部におけるレーザー溶接位置の説明図である。
【図６】本発明に係るガセット一体型縦骨のガセット部におけるレーザー溶接長と、従来の栓溶接との関係を表す図である。
【図７】図１の側構体構造の変形例を示す正面図である。
【図８】図７において、ガセット一体型縦骨の円Ｃで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図９】従来の側構体構造の一例を示す正面図である。
【図１０】特許文献３に記載の側構体構造を示す正面図である。
【図１１】図１０において、縦骨の円Ｙで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図１２】図１１における縦骨、ガセット、及び横骨に対する寸法精度要求の説明図である。
【図１３】図１０において、縦骨の円Ｚで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の構体構造について説明する。まず、図１に、本発明の実施の形態に係る構体構造を模式的に示す。同図は、上述の図１０と同様に、但し本発明の実施の形態に係る側構体構造を、車両長手方向Ｄｈ及び車両高さ方向Ｄｖに垂直な、車両の幅方向に見た状態を示している。本実施の形態に係る側構体構造ＢＳは、図１０における縦骨ＦＭｖｄとガセットＧｔ及び縦骨ＦＭｖｗとガセットＧｔが、それぞれガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ及びガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗに交換されている。
【００２１】
基本的に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄは、従来の縦骨ＦＭｖに所定数のガセットＧｔが一体的に形成されている。つまり縦骨ＦＭｖに相当する縦骨部Ｐｆｍｖｄの側部（出入口Ｄの開口端部側より離間した側面）より所定数のガセット部Ｐｇｔｄが、出入口Ｄより離間するように車両長手方向Ｄｈ方向に連続的に延在している。一方、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、縦骨ＦＭｖに相当する縦骨部Ｐｆｍｖｗの側部（窓Ｗに隣接する側面）より、１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗが窓Ｗ側に向かって連続的に延在している。なお、図１において、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ及びガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗの円Ａ及び円Ｂで囲まれた部分の詳細な構造をそれぞれ図２及び図４に示す。
【００２２】
まず、図２を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄと横骨ＦＭｈとの連結について説明する。図２（ａ）に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図２（ｂ）にガセット部Ｐｇｔｄを上から車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図２（ｃ）にガセット部Ｐｇｔｄを窓Ｗ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。
【００２３】
図２に示すように、ガセット部Ｐｇｔｄの下面に、横骨ＦＭｈの上面が接した状態で、ガセット部Ｐｇｔｄの上面から横骨ＦＭｈの上面に向かってレーザー溶接Ｗｌが施されて、連結される。レーザー溶接Ｗｌは、必要とされる接合強度を得るために所定の方向に所定の長さに渡って行われる。なお、図２（ｂ）に示す例においては、ガセット部Ｐｇｔｄの延在方向（車両長手方向Ｄｈ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｈが２本、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの延在方向（車両高さ方向Ｄｖ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｖが１本施されている。本発明においては、従来の栓溶接Ｗｐにレーザー溶接Ｗｌが置き換えられるものであり、この観点より、必要とされるレーザー溶接Ｗｌの長さ等の条件について、後ほど図６を参照して詳しく説明する。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈの高さよりも大きい所定の段差を有する。縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈに近接する方向にほぼ直角に折り曲げられて、横骨ＦＭｈの上面に接するガセット部Ｐｇｔｄに繋がっている。なお、縦骨部Ｐｆｍｖｄはこれ以外の形状を有してもよく、例えば、横骨ＦＭｈに近接する方向に傾斜して、ガセット部Ｐｇｔｄに繋がってもよい。
【００２５】
次に、図３を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄに対する寸法精度要求について説明する。図３（ａ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄには、２段に渡って所定の段差が設けられている。ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの下面（外板Ｐｅの内面に接する面）と、ガセット部Ｐｇｔｄの下面（横骨ＦＭｈの上面に接する面）とは、所定の段差（本例においては、３０ｍｍ）を有している。そして、横骨ＦＭｈも所定高さ（本例においては、３０ｍｍ）を有している。
【００２６】
そのため、ガセット部Ｐｇｔｄを横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄにおいて、図３（ｂ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの下面とガセット部Ｐｇｔｄの下面との段差の寸法形状精度のみを確保すればよい。さらに、上述したように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈに近接する方向にほぼ直角に折り曲げられて、あるいは傾斜して、ガセット部Ｐｇｔｄに繋がっている。上記段差の寸法形状や横骨ＦＭｈの高さに誤差があっても、縦骨部Ｐｆｍｖｄの直角に折り曲げられた部分、あるいは傾斜した部分の変形によって、誤差を吸収することが可能である。
【００２７】
次に、図４を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗと横骨ＦＭｈとの連結について説明する。図４（ａ）に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図４（ｂ）にガセット部Ｐｇｔｗを車両幅方向Ｄｗに見た様子を示す。
【００２８】
上述した通り、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄが所定数のガセット部Ｐｇｔｄを含む。そして、所定数のガセット部Ｐｇｔｄのそれぞれは、出入口Ｄより離間するように車両長手方向Ｄｈ方向に連続的に延在している。これに対し、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗを含む。具体的には、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおいて、縦骨部Ｐｆｍｖｗの側部（窓Ｗに隣接する側面）より、１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗが窓Ｗ側に向かって連続的に延在している。図４（ａ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、いわゆるハット形状の断面を有し、車両の内部に向かって開口する凹部を形成している。この開口は、電線などのケーブル類を収容するダクトとして用いられる。
【００２９】
図４に示すように、ガセット部Ｐｇｔｗの下面に、横骨ＦＭｈの上面が接した状態で、ガセット部Ｐｇｔｗの上面から横骨ＦＭｈの上面に向かってレーザー溶接Ｗｌが施されて、連結される。レーザー溶接Ｗｌは、必要とされる接合強度を得るために所定の方向に所定の長さに渡って行われる。なお、図４（ｂ）に示す例においては、ガセット部Ｐｇｔｗの延在方向（車両長手方向Ｄｈ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｈが２本施されている。本発明においては、従来の栓溶接Ｗｐがレーザー溶接Ｗｌに置き換えられるものである。この観点より、必要とされるレーザー溶接Ｗｌの長さ等の条件について、後ほど図６を参照して説明する。
【００３０】
次に、図４（ａ）を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗに対する寸法精度要求について説明する。ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、そのガセット部Ｐｇｔｗの下面が横骨ＦＭｈの上面に接した状態で、レーザー溶接により連結される。ガセット部Ｐｇｔｗを横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおいて、ガセット部Ｐｇｔｗの下面の寸法形状精度のみを確保すればよい。
【００３１】
次に、図５を参照して、レーザー溶接Ｗｌの施工箇所について説明する。レーザー溶接には、接合される２つの部材（ガセット部Ｐｇｔと横骨ＦＭｈ）の接合面での平面度および離間距離の管理が重要である。本発明に係るガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄのガセット部Ｐｇｔは、縦骨部Ｐｆｍｖと一体的に形成されているが、図５に示すように、縦骨部Ｐｆｍｖから屈曲された後に横骨ＦＭｈと接するようにして、レーザー溶接される。この意味において、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの板厚をｔとした、屈曲部の曲率半径を２．５ｔとすると、ガセット部Ｐｇｔのハット形状の頭頂の平坦部は、それぞれ端から２．５ｔが屈曲している。そのために、安全をみて、ガセット部Ｐｇｔの頭頂の平坦部の両端からそれぞれ４ｔ以上内部の領域がレーザー溶接に適していると判断される。
【００３２】
次に図６を参照して、レーザー溶接Ｗｌの長さに対する要求について説明する。図６は、所定の接合強度を得るために必要な溶接面積を、レーザー溶接（溶接長）及び従来の栓溶接（断面積）それぞれについて示す図である。同図より、栓溶接に取って代わるために必要なレーザー溶接長を知ることができる。なお、レーザー溶接の強度は、栓溶接とは異なり、溶接線長によって決定される。また、レーザー溶接は、同一の線長であっても、その向きや場所によっても、ガセット部Ｐｇｔと横骨ＦＭｈとの溶接強度は異なる。よって、レーザ溶接する場所や方向に基づいて、図６より読み取れるレーザー溶接長を適宜修正して決定されるものである。
【００３３】
次に図７及び図８を参照して、図１に示した側構体構造の変形例について説明する。同図に示すように、本変形例に係る側構体構造ＢＳ’は、側構体構造ＢＳにおいて、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗがガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’に交換されている。なお、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’は、上述のガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄと概ね同様の形状に構成されている。但し、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄが出入口Ｄの開口端部に、縦骨部Ｐｆｍｖｄが隣接して、ガセット部Ｐｇｔｄが同開口（出入口Ｄ）端部より離間する（窓Ｗに向う）方向に延在している。これに対して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’では、縦骨部Ｐｆｍｖｗ’が窓Ｗの開口端部に隣接して、ガセット部Ｐｇｔｗ’が同開口（窓Ｗ）端部より離間する（出入口Ｄに向かう）方向に延在している。
【００３４】
このように、ガセット部Ｐｇｔ（Ｐｇｔｄ、Ｐｇｔｗ、及びＰｇｔｗ’を総称）が開口端部の他方側に延在する点に関しては、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓ（ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ、ＦＭｖｓｗ、及びＦＭｖｓｗ’を総称）とも同じである。つまり、開口端部においては、ガセット部Ｐｇｔは、一体的に形成されている縦骨部Ｐｆｍｖ（縦骨部Ｐｆｍｖｄ、Ｐｆｍｖｗ、及びＰｆｍｖｗ’を総称）を横骨ＦＭｈの一端にレーザー溶接により接続している。
【００３５】
なお、図８に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’においては、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおけるのと同様に、ガセット部Ｐｇｔｗ’の一部が、出入口Ｄの開口端部から窓Ｗの下部に渡って延在する横骨ＦＭｈをレーザー溶接Ｗｌｈで縦骨部Ｐｆｍｖｗ’に接続している。
【００３６】
上述のように、従来は横骨と縦骨とを接合するのに、側構体の組み立て現場で、別体のガセットを横骨と縦骨とにまたがって載置させ（現場合わせ）、ガセットを横骨と縦骨との両方に栓溶接している。本発明では、ガセット部と縦骨部とが一体的に形成されたガセット一体型縦骨を用いて、ガセット部を横骨にレーザー溶接して側構体を構成している。これにより、従来必須であるガセットの縦骨への栓溶接を不要とし、ガセットの作成、準備、管理、及びガセットの栓溶接に要する工数低減を実現している。つまり、本発明においては、ガセット部には従来のガセットでは必須であった縦骨との溶接に供される部分を不要として、その分の軽量化、省資源化を実現している。
【００３７】
また、実施形態に示したように、ガセット部は接合する横骨の個々に対応して個々に縦骨部より車両長手方向に延在させても良いし、変形例に示すように接合する横骨の個々に対応するのではなく、車両長手方向に所定の長さだけ延在させてもよい。変形例の場合は、実施の形態の場合に比べてガセット部の量が多くなるが、ガセット一体型縦骨つまり側構体の構造強度はより強くなる。なお、実施の形態及び変形例の何れの場合においても、従来は個別に分離していたガセットが車両高さ方向に連続したガセット部として縦骨部と一体的に構成されているために、従来のガセットを用いた側構体構造にくらべて、より強い構造強度を得る。
【００３８】
また、ガセット部と横骨との接合は、従来の作業者の手作業による栓溶接の代わりに、レーザー溶接装置により自動化されたレーザー溶接が用いられる。これにより、現場合わせ及び作業者の熟練度、また作業者の状態に起因する溶接品質のバラツキを抑えて、側構体構造としての品質を向上すると共に安定できる。また、レーザー溶接（機械化）により工数も削減でき、省資源化及び省エネ化も実現できる。なお、上述の実施の形態及び変形例においては、ガセット一体型縦骨は、その縦骨部を開口部の端部に近接して用いる例が示されている。しかしながら、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓは、図４或いは図５に示す形状に構成した場合には、縦骨部を開口部の端部ではなく、横骨上の任意の位置に配置して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、鉄道車両の構体、つまり、外板の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の側構体の製造に利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
ＢＳ、ＢＳ’ 側構体構造
Ｐｅ 外板
Ｄ 出入口
Ｗ 窓
ＦＭｖｓｄ、ＦＭｖｓｗ、ＦＭｖｓｗ’ ガセット一体型縦骨
Ｐｆｍｖｄ、Ｐｆｍｖｗ、Ｐｆｍｖｗ’ 縦骨部
Ｐｇｔｄ、Ｐｇｔｗ、Ｐｇｔｗ’ ガセット部
ＦＭｈ 横骨
Ｗｌ、Ｗｌｖ、Ｗｌｈ レーザー溶接
ＦＭｖ、ＦＭｖｄ、ＦＭｖｗ 縦骨
Ｇｔ ガセット
Ｗｐ 栓溶接
Ｄｈ 車両長手方向
Ｄｖ 車両高さ方向
Ｄｗ 車両幅方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の構体構造、詳しくは、外板の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の側構体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の構体構造は、一般的に、外板の内側に縦横に配した骨が接合されて成る（例えば、特許文献１、２、３参照）。同構体構造においては、溶接による歪みや乗客などの荷重負荷による外板の座屈、面外変形を抑えてその平滑度を確保するために、骨の種々な配し方、接合の仕方に工夫がなされている。
【０００３】
具体的には、特許文献１に記載の構体構造は縦横に配した骨の数を少なくして、それら骨で囲われる外板の内面に横向きまたは縦向きのリブを密に並べて配し、スポット溶接により溶接接合することにより対応している。特許文献２に記載の構体構造は縦横の骨の交差部での一方の骨の分断端部と他方の非分断骨とを、骨間の面内変形を抑える効果を持つガセットと呼ばれる継手板で接続した継手構造を多く採用して対応している。また、図９に示す別の従来例の構体構造では、縦横の骨ａ、ｂの交差とそれによる分断を少なくした配置とし、外板ｃに対する骨ａ、ｂの数ないしは面積比率を高めて対応している。
【０００４】
特許文献１に記載の構体構造は、骨の数は少ないがリブの数が多く、リブの製作や取付の作業に手間が掛かりコスト高と共に車両の重量化も招き、鉄道車両のさらなる高速化と並び省資源化と省エネ化に不利である。特許文献２に記載の構体構造は、骨の数がやや多い上、縦横の骨の交差部での分断による継手板による接続箇所が多く構造が複雑で製作に手間が掛かりコスト高になる。図９に示す構体構造は、縦向きの骨に２連形態のものを用いて見掛け上の骨の数を少なくしている。しかし、実質的には骨の数は多く、外板に対する骨の面積比率が高く、取り付けの手間も含めてコスト高と共に車両の重量化も招き、鉄道車両のさらなる高速化と並び省資源化と省エネ化に対応し難い。
【０００５】
図１０に、上述の問題の解消を図るべく、特許文献３に提案されている構体構造を模式的に示す。図１０に示す構体構造は、外板Ｐｅ（図１１（ａ））の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の構体構造において、複数の横向きの骨（以降、「横骨」）ＦＭｈが、縦向きの骨（以降、「縦骨」）ＦＭｖに優先して窓Ｗや出入口Ｄの開口を除き車両長手方向Ｄｈに延在すると共に、車両長手方向Ｄｈ及び車両床面（図示せず）に垂直な車両高さ方向Ｄｖに互いに隣接して配された状態で、外板に溶接接合されている。縦骨ＦＭｖは、外板に溶接接合された横骨ＦＭｈに溶接接合される。これにより、外板に溶接接合されて連結されている複数の横骨ＦＭｈが、縦骨ＦＭｖによってさらに連結される。なお、横骨ＦＭｈと縦骨ＦＭｖとは、ガセットＧｔを介して連結される。
【０００６】
図１０において、出入口Ｄの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖを縦骨ＦＭｖｄと表し、窓Ｗ部の開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖを縦骨ＦＭｖｗとして表記して識別している。同図において、縦骨ＦＭｖｄ及び縦骨ＦＭｖｗの円Ｙ及び円Ｚで囲まれた部分の詳細な構造をそれぞれ図１１及び図１３に示す。
【０００７】
まず、図１１を参照して、出入口Ｄの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖｄにおける、縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈとのガセットＧｔによる連結について説明する。図１１（ａ）にガセットＧｔを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図１１（ｂ）にガセットＧｔを、車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図１１（ｃ）にガセットＧｔを窓Ｗ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。
【０００８】
外板Ｐｅ上に、横骨ＦＭｈ及び縦骨ＦＭｖｄが、横骨ＦＭｈの先端部が縦骨ＦＭｖｄの下側に位置するように載置されている。つまり、外板Ｐｅに対向する横骨ＦＭｈの上面は、縦骨ＦＭｖｄの上面より低い。この横骨ＦＭｈの上面と縦骨ＦＭｖｄの上面の位置の差を打ち消すように段差が設けられたガセットＧｔが縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈの上面にそれぞれ栓溶接Ｗｐにより連結されている。
【０００９】
図１２を参照して、縦骨ＦＭｖｄとガセットＧｔに対する寸法精度要求について述べる。図１２（ａ）に図１１（ａ）におけるガセットＧｔを示し、図１２（ｂ）に図１１（ａ）における、互いに栓溶接Ｗｐで連結されている横骨ＦＭｈ及び縦骨ＦＭｖｄと外板Ｐｅを拡大して示している。
【００１０】
図１２（ａ）に示すように、ガセットＧｔは所定（本例においては、１０ｍｍ）の段差が設けられている。図１２（ｂ）において、ガセットＧｔ（図１２（ａ））の段差の左右の上面は縦骨ＦＭｖｄの上面及び横骨ＦＭｈの上面にそれぞれ接して栓溶接Ｗｐされる。縦骨ＦＭｖｄも所定の段差（本例においては、４０ｍｍ）を有している。そして、横骨ＦＭｈも所定高さ（本例においては、３０ｍｍ）を有している。そのため、ガセットＧｔを縦骨ＦＭｖｄと横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、縦骨ＦＭｖｄ、横骨ＦＭｈ及びガセットＧｔの自身及び相互の寸法形状精度を確保する必要がある。
【００１１】
図１３を参照して、窓Ｗの開口端部に隣接する縦骨ＦＭｖｗにおける縦骨ＦＭｖと横骨ＦＭｈとのガセットＧｔによる連結について説明する。図１３（ａ）にガセットＧｔを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図１３（ｂ）にガセットＧｔを、車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図１３（ｃ）にガセットＧｔを出入口Ｄ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。同図に示すように、窓Ｗの下部に位置する一本の横骨ＦＭｈの上下に配された２本の縦骨ＦＭｖｗと、横骨ＦＭｈとがガセットＧｔによって互いに連結されている。なお、外板Ｐｅに対向する横骨ＦＭｈの上面は、縦骨ＦＭｖｗの上面より低い。この横骨ＦＭｈの上面と縦骨ＦＭｖｗの上面の位置の差を打ち消すように段差が設けられたガセットＧｔが縦骨ＦＭｖｗと横骨ＦＭｈとの上面にそれぞれ栓溶接Ｗｐにより連結されている。縦骨ＦＭｖｗ及びガセットＧｔの形状は、図１１に示した縦骨ＦＭｖｄおよびガセットＧｔの形状とは若干異なるものの、栓溶接Ｗｐによる溶接に関する要求は基本的に同じである。
【００１２】
上述のように、特許文献３に記載の構造では、横骨ＦＭｈと縦骨ＦＭｖとは別体の簡単な形状のガセットＧｔを用い、栓溶接Ｗｐによって接合されている。結果、リブの数（特許文献１）や、縦横の骨の交差部での分断による継手板による接続箇所（特許文献２）や、外板に対する骨の面積比率（図９）を抑えることで、製造コスト及び車両重量の増大の防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−２６２２２８号公報
【特許文献２】特開平９−３０４１４号公報
【特許文献３】特許第４４４０８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献３に記載の構体構造においては、栓溶接の接合力は強く、かつ溶接（接合）対象である縦骨ＦＭｖ、横骨ＦＭｈ、及びガセットＧｔの個々の形状や相互の位置関係などの状態に応じて作業者が工夫することによって、適切に溶接できる。つまり、縦骨ＦＭｖ、横骨ＦＭｈ、ガセットＧｔ、及び外板Ｐｅの個々のばらつきや、構体構造の組み立て現場での状態を、栓溶接作業者によって吸収或いは調整できるという利点がある。
【００１５】
しかしながら、このような作業者による現場合わせ作業の品質は、作業者の熟練度や能力に負う度合いが高い。作業者が変われば栓溶接の品質がばらつき、ガセットＧｔによる縦骨ＦＭｖ及び横骨ＦＭｈの接合強度がばらつき、構体構造の強度のばらつき、しいては車両構体の強度を損なうことにもなる。なお、このような場合、構体構造の組み立て後の構体の強度補正作業を必要とする。なお、同一の作業者によっても、程度の差はあるにしても、栓溶接の品質のばらつきは生じることは言うまでも無い。
【００１６】
よって、上述の問題に鑑みて、本発明は、簡単な骨構造で且つ部品数を低減して、縦骨と横骨とが均一な品質で安定的に接合された鉄道車両の構体構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決する為に、本発明は、外板の内側に、縦横に配した骨を接合して構成される鉄道車両の側構体構造であって、
開口部を除き前記鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向に延在して配され、前記外板に溶接接合される第１の骨と、
前記第１の方向に概ね垂直な第２の方向に連続して配される前記外板に溶接接合される第２の骨とを備え、
前記第２の骨は、前記第１の方向に所定の長さだけ延在する平板状のガセット部が一体的に形成され、当該ガセット部がレーザー溶接によって、前記第１の骨に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、鉄道車両用の側構体において、部品点数を低減すると共に縦骨と横骨とを均一な品質で安定的に接合できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る側構体構造を示す正面図である。
【図２】図１において、ガセット一体型縦骨の円Ａで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図３】図２のガセット一体型縦骨におけるガセット部の寸法精度要求の説明図である。
【図４】図１において、ガセット一体型縦骨の円Ｂで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図５】本発明に係るガセット一体型縦骨のガセット部におけるレーザー溶接位置の説明図である。
【図６】本発明に係るガセット一体型縦骨のガセット部におけるレーザー溶接長と、従来の栓溶接との関係を表す図である。
【図７】図１の側構体構造の変形例を示す正面図である。
【図８】図７において、ガセット一体型縦骨の円Ｃで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図９】従来の側構体構造の一例を示す正面図である。
【図１０】特許文献３に記載の側構体構造を示す正面図である。
【図１１】図１０において、縦骨の円Ｙで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【図１２】図１１における縦骨、ガセット、及び横骨に対する寸法精度要求の説明図である。
【図１３】図１０において、縦骨の円Ｚで囲まれた部分の詳細構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態に係る鉄道車両の構体構造について説明する。まず、図１に、本発明の実施の形態に係る構体構造を模式的に示す。同図は、上述の図１０と同様に、但し本発明の実施の形態に係る側構体構造を、車両長手方向Ｄｈ及び車両高さ方向Ｄｖに垂直な、車両の幅方向に見た状態を示している。本実施の形態に係る側構体構造ＢＳは、図１０における縦骨ＦＭｖｄとガセットＧｔ及び縦骨ＦＭｖｗとガセットＧｔが、それぞれガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ及びガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗに交換されている。
【００２１】
基本的に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄは、従来の縦骨ＦＭｖに所定数のガセットＧｔが一体的に形成されている。つまり縦骨ＦＭｖに相当する縦骨部Ｐｆｍｖｄの側部（出入口Ｄの開口端部側より離間した側面）より所定数のガセット部Ｐｇｔｄが、出入口Ｄより離間するように車両長手方向Ｄｈ方向に連続的に延在している。一方、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、縦骨ＦＭｖに相当する縦骨部Ｐｆｍｖｗの側部（窓Ｗに隣接する側面）より、１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗが窓Ｗ側に向かって連続的に延在している。なお、図１において、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ及びガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗの円Ａ及び円Ｂで囲まれた部分の詳細な構造をそれぞれ図２及び図４に示す。
【００２２】
まず、図２を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄと横骨ＦＭｈとの連結について説明する。図２（ａ）に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図２（ｂ）にガセット部Ｐｇｔｄを上から車両高さ方向Ｄｖ及び車両長手方向Ｄｈに垂直な車両幅方向Ｄｗ（図示せず）に見た様子を示し、図２（ｃ）にガセット部Ｐｇｔｄを窓Ｗ側から車両長手方向Ｄｈ方向に見た様子を示す。
【００２３】
図２に示すように、ガセット部Ｐｇｔｄの下面に、横骨ＦＭｈの上面が接した状態で、ガセット部Ｐｇｔｄの上面から横骨ＦＭｈの上面に向かってレーザー溶接Ｗｌが施されて、連結される。レーザー溶接Ｗｌは、必要とされる接合強度を得るために所定の方向に所定の長さに渡って行われる。なお、図２（ｂ）に示す例においては、ガセット部Ｐｇｔｄの延在方向（車両長手方向Ｄｈ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｈが２本、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの延在方向（車両高さ方向Ｄｖ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｖが１本施されている。本発明においては、従来の栓溶接Ｗｐにレーザー溶接Ｗｌが置き換えられるものであり、この観点より、必要とされるレーザー溶接Ｗｌの長さ等の条件について、後ほど図６を参照して詳しく説明する。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈの高さよりも大きい所定の段差を有する。縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈに近接する方向にほぼ直角に折り曲げられて、横骨ＦＭｈの上面に接するガセット部Ｐｇｔｄに繋がっている。なお、縦骨部Ｐｆｍｖｄはこれ以外の形状を有してもよく、例えば、横骨ＦＭｈに近接する方向に傾斜して、ガセット部Ｐｇｔｄに繋がってもよい。
【００２５】
次に、図３を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄに対する寸法精度要求について説明する。図３（ａ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄには、２段に渡って所定の段差が設けられている。ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの下面（外板Ｐｅの内面に接する面）と、ガセット部Ｐｇｔｄの下面（横骨ＦＭｈの上面に接する面）とは、所定の段差（本例においては、３０ｍｍ）を有している。そして、横骨ＦＭｈも所定高さ（本例においては、３０ｍｍ）を有している。
【００２６】
そのため、ガセット部Ｐｇｔｄを横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄにおいて、図３（ｂ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの下面とガセット部Ｐｇｔｄの下面との段差の寸法形状精度のみを確保すればよい。さらに、上述したように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの縦骨部Ｐｆｍｖｄは、横骨ＦＭｈに近接する方向にほぼ直角に折り曲げられて、あるいは傾斜して、ガセット部Ｐｇｔｄに繋がっている。上記段差の寸法形状や横骨ＦＭｈの高さに誤差があっても、縦骨部Ｐｆｍｖｄの直角に折り曲げられた部分、あるいは傾斜した部分の変形によって、誤差を吸収することが可能である。
【００２７】
次に、図４を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗと横骨ＦＭｈとの連結について説明する。図４（ａ）に、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗを車両高さ方向Ｄｖに上から見た様子を示し、図４（ｂ）にガセット部Ｐｇｔｗを車両幅方向Ｄｗに見た様子を示す。
【００２８】
上述した通り、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄが所定数のガセット部Ｐｇｔｄを含む。そして、所定数のガセット部Ｐｇｔｄのそれぞれは、出入口Ｄより離間するように車両長手方向Ｄｈ方向に連続的に延在している。これに対し、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗを含む。具体的には、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおいて、縦骨部Ｐｆｍｖｗの側部（窓Ｗに隣接する側面）より、１枚の矩形状のガセット部Ｐｇｔｗが窓Ｗ側に向かって連続的に延在している。図４（ａ）に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、いわゆるハット形状の断面を有し、車両の内部に向かって開口する凹部を形成している。この開口は、電線などのケーブル類を収容するダクトとして用いられる。
【００２９】
図４に示すように、ガセット部Ｐｇｔｗの下面に、横骨ＦＭｈの上面が接した状態で、ガセット部Ｐｇｔｗの上面から横骨ＦＭｈの上面に向かってレーザー溶接Ｗｌが施されて、連結される。レーザー溶接Ｗｌは、必要とされる接合強度を得るために所定の方向に所定の長さに渡って行われる。なお、図４（ｂ）に示す例においては、ガセット部Ｐｇｔｗの延在方向（車両長手方向Ｄｈ）に平行にレーザー溶接Ｗｌｈが２本施されている。本発明においては、従来の栓溶接Ｗｐがレーザー溶接Ｗｌに置き換えられるものである。この観点より、必要とされるレーザー溶接Ｗｌの長さ等の条件について、後ほど図６を参照して説明する。
【００３０】
次に、図４（ａ）を参照して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗに対する寸法精度要求について説明する。ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗは、そのガセット部Ｐｇｔｗの下面が横骨ＦＭｈの上面に接した状態で、レーザー溶接により連結される。ガセット部Ｐｇｔｗを横骨ＦＭｈに正しく接合させるためには、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおいて、ガセット部Ｐｇｔｗの下面の寸法形状精度のみを確保すればよい。
【００３１】
次に、図５を参照して、レーザー溶接Ｗｌの施工箇所について説明する。レーザー溶接には、接合される２つの部材（ガセット部Ｐｇｔと横骨ＦＭｈ）の接合面での平面度および離間距離の管理が重要である。本発明に係るガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄのガセット部Ｐｇｔは、縦骨部Ｐｆｍｖと一体的に形成されているが、図５に示すように、縦骨部Ｐｆｍｖから屈曲された後に横骨ＦＭｈと接するようにして、レーザー溶接される。この意味において、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄの板厚をｔとした、屈曲部の曲率半径を２．５ｔとすると、ガセット部Ｐｇｔのハット形状の頭頂の平坦部は、それぞれ端から２．５ｔが屈曲している。そのために、安全をみて、ガセット部Ｐｇｔの頭頂の平坦部の両端からそれぞれ４ｔ以上内部の領域がレーザー溶接に適していると判断される。
【００３２】
次に図６を参照して、レーザー溶接Ｗｌの長さに対する要求について説明する。図６は、所定の接合強度を得るために必要な溶接面積を、レーザー溶接（溶接長）及び従来の栓溶接（断面積）それぞれについて示す図である。同図より、栓溶接に取って代わるために必要なレーザー溶接長を知ることができる。なお、レーザー溶接の強度は、栓溶接とは異なり、溶接線長によって決定される。また、レーザー溶接は、同一の線長であっても、その向きや場所によっても、ガセット部Ｐｇｔと横骨ＦＭｈとの溶接強度は異なる。よって、レーザ溶接する場所や方向に基づいて、図６より読み取れるレーザー溶接長を適宜修正して決定されるものである。
【００３３】
次に図７及び図８を参照して、図１に示した側構体構造の変形例について説明する。同図に示すように、本変形例に係る側構体構造ＢＳ’は、側構体構造ＢＳにおいて、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗがガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’に交換されている。なお、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’は、上述のガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄと概ね同様の形状に構成されている。但し、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄが出入口Ｄの開口端部に、縦骨部Ｐｆｍｖｄが隣接して、ガセット部Ｐｇｔｄが同開口（出入口Ｄ）端部より離間する（窓Ｗに向う）方向に延在している。これに対して、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’では、縦骨部Ｐｆｍｖｗ’が窓Ｗの開口端部に隣接して、ガセット部Ｐｇｔｗ’が同開口（窓Ｗ）端部より離間する（出入口Ｄに向かう）方向に延在している。
【００３４】
このように、ガセット部Ｐｇｔ（Ｐｇｔｄ、Ｐｇｔｗ、及びＰｇｔｗ’を総称）が開口端部の他方側に延在する点に関しては、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓ（ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｄ、ＦＭｖｓｗ、及びＦＭｖｓｗ’を総称）とも同じである。つまり、開口端部においては、ガセット部Ｐｇｔは、一体的に形成されている縦骨部Ｐｆｍｖ（縦骨部Ｐｆｍｖｄ、Ｐｆｍｖｗ、及びＰｆｍｖｗ’を総称）を横骨ＦＭｈの一端にレーザー溶接により接続している。
【００３５】
なお、図８に示すように、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗ’においては、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓｗにおけるのと同様に、ガセット部Ｐｇｔｗ’の一部が、出入口Ｄの開口端部から窓Ｗの下部に渡って延在する横骨ＦＭｈをレーザー溶接Ｗｌｈで縦骨部Ｐｆｍｖｗ’に接続している。
【００３６】
上述のように、従来は横骨と縦骨とを接合するのに、側構体の組み立て現場で、別体のガセットを横骨と縦骨とにまたがって載置させ（現場合わせ）、ガセットを横骨と縦骨との両方に栓溶接している。本発明では、ガセット部と縦骨部とが一体的に形成されたガセット一体型縦骨を用いて、ガセット部を横骨にレーザー溶接して側構体を構成している。これにより、従来必須であるガセットの縦骨への栓溶接を不要とし、ガセットの作成、準備、管理、及びガセットの栓溶接に要する工数低減を実現している。つまり、本発明においては、ガセット部には従来のガセットでは必須であった縦骨との溶接に供される部分を不要として、その分の軽量化、省資源化を実現している。
【００３７】
また、実施形態に示したように、ガセット部は接合する横骨の個々に対応して個々に縦骨部より車両長手方向に延在させても良いし、変形例に示すように接合する横骨の個々に対応するのではなく、車両長手方向に所定の長さだけ延在させてもよい。変形例の場合は、実施の形態の場合に比べてガセット部の量が多くなるが、ガセット一体型縦骨つまり側構体の構造強度はより強くなる。なお、実施の形態及び変形例の何れの場合においても、従来は個別に分離していたガセットが車両高さ方向に連続したガセット部として縦骨部と一体的に構成されているために、従来のガセットを用いた側構体構造にくらべて、より強い構造強度を得る。
【００３８】
また、ガセット部と横骨との接合は、従来の作業者の手作業による栓溶接の代わりに、レーザー溶接装置により自動化されたレーザー溶接が用いられる。これにより、現場合わせ及び作業者の熟練度、また作業者の状態に起因する溶接品質のバラツキを抑えて、側構体構造としての品質を向上すると共に安定できる。また、レーザー溶接（機械化）により工数も削減でき、省資源化及び省エネ化も実現できる。なお、上述の実施の形態及び変形例においては、ガセット一体型縦骨は、その縦骨部を開口部の端部に近接して用いる例が示されている。しかしながら、ガセット一体型縦骨ＦＭｖｓは、図４或いは図５に示す形状に構成した場合には、縦骨部を開口部の端部ではなく、横骨上の任意の位置に配置して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、鉄道車両の構体、つまり、外板の内側に縦横に配した骨を接合した鉄道車両の側構体の製造に利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
ＢＳ、ＢＳ’ 側構体構造
Ｐｅ 外板
Ｄ 出入口
Ｗ 窓
ＦＭｖｓｄ、ＦＭｖｓｗ、ＦＭｖｓｗ’ ガセット一体型縦骨
Ｐｆｍｖｄ、Ｐｆｍｖｗ、Ｐｆｍｖｗ’ 縦骨部
Ｐｇｔｄ、Ｐｇｔｗ、Ｐｇｔｗ’ ガセット部
ＦＭｈ 横骨
Ｗｌ、Ｗｌｖ、Ｗｌｈ レーザー溶接
ＦＭｖ、ＦＭｖｄ、ＦＭｖｗ 縦骨
Ｇｔ ガセット
Ｗｐ 栓溶接
Ｄｈ 車両長手方向
Ｄｖ 車両高さ方向
Ｄｗ 車両幅方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板の内側に、縦横に配した骨を接合して構成される鉄道車両の側構体構造であって、
開口部を除き前記鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向に延在して配され、前記外板に溶接接合される第１の骨と、
前記第１の方向に概ね垂直な第２の方向に連続して配される前記外板に溶接接合される第２の骨とを備え、
前記第２の骨は、前記第１の方向に所定の長さだけ延在する平板状のガセット部が一体的に形成され、当該ガセット部がレーザー溶接によって、前記第１の骨に接合されていることを特徴とする側構体構造。
【請求項２】
前記第２の骨は、前記開口部の端部に隣接して配され、前記ガセット部は前記開口部の端部より離間するように延在することを特徴とする請求項１に記載の側構体構造。
【請求項３】
前記第２の骨は、前記開口部の端部及び前記第１の骨の端部に隣接して配されていることを特徴とする請求項２に記載の側構体構造。
【請求項４】
前記開口部は、前記鉄道車両の出入口であることを特徴とする、請求項３に記載の側構体構造。
【請求項５】
前記開口部は、前記鉄道車両の窓であることを特徴とする、請求項２に記載の側構体構造。
【請求項６】
前記ガセット部は、前記第１の骨に対応して、部分的に突出した形状であることを特徴とする、請求項２及び請求項３の何れか１項に記載の側構体構造。
【請求項７】
前記ガセット部は、前記第１の骨に関係なく全体的に突出形状であることを特徴とする、請求項１及び請求項５の何れか一項に記載の側構体構造。
【請求項１】
外板の内側に、縦横に配した骨を接合して構成される鉄道車両の側構体構造であって、
開口部を除き前記鉄道車両の長手方向に平行な第１の方向に延在して配され、前記外板に溶接接合される第１の骨と、
前記第１の方向に概ね垂直な第２の方向に連続して配される前記外板に溶接接合される第２の骨とを備え、
前記第２の骨は、前記第１の方向に所定の長さだけ延在する平板状のガセット部が一体的に形成され、当該ガセット部がレーザー溶接によって、前記第１の骨に接合されていることを特徴とする側構体構造。
【請求項２】
前記第２の骨は、前記開口部の端部に隣接して配され、前記ガセット部は前記開口部の端部より離間するように延在することを特徴とする請求項１に記載の側構体構造。
【請求項３】
前記第２の骨は、前記開口部の端部及び前記第１の骨の端部に隣接して配されていることを特徴とする請求項２に記載の側構体構造。
【請求項４】
前記開口部は、前記鉄道車両の出入口であることを特徴とする、請求項３に記載の側構体構造。
【請求項５】
前記開口部は、前記鉄道車両の窓であることを特徴とする、請求項２に記載の側構体構造。
【請求項６】
前記ガセット部は、前記第１の骨に対応して、部分的に突出した形状であることを特徴とする、請求項２及び請求項３の何れか１項に記載の側構体構造。
【請求項７】
前記ガセット部は、前記第１の骨に関係なく全体的に突出形状であることを特徴とする、請求項１及び請求項５の何れか一項に記載の側構体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１８３６９（Ｐ２０１３−１８３６９Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３３２２（Ｐ２０１１−１５３３２２）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００１６３３７２）近畿車輌株式会社 (108)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００１６３３７２）近畿車輌株式会社 (108)
【Ｆターム（参考）】
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