鉄道車両及び骨組み溶接方法

【課題】車体外観を損なうことなく外板に骨組みが接合された鉄道車両を提供すること。
【解決手段】縦骨１２及び横骨１７からなる骨組みを接合した外板１１を備えるものであって、縦骨１２及び横骨１７は、接合した外板１１に対して起立した状態になる起立面１２ｂ，１７ｂと、その起立面を挟んで反対方向に折り曲げられた、外板１１に接合される接合面１２ａ，１７ｃと、外板１１から浮いた状態になる継手面１２ｃ，１７ａとを有する骨部材であり、その骨部材の接合面１２ａ，１７ｃが外板１１に接合された骨組みは、横骨１７の端部が縦骨１２の継手面１２ｃと外板１１との間に入り込み、面接触した縦骨１２と横骨１７との継手面１２ｃ，１７ａ同士が接合された鉄道車両。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根構体や側構体などを接合して組み立てられる鉄道車両及び骨組み接合方法に関し、特に側構体などを構成する外板に骨組みを接合する場合、表の仕上げ面に現れる溶接痕が目立たないようにした骨組み溶接方法とその方法によって構成した鉄道車両及び骨組み接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線車両などの高速鉄道車両ではアルミ製車両が採用され、車体全長に対応した２０ｍもの押出型材を接合して鉄道車両が構成されている。一方、在来線を走行する鉄道車両は、メンテナンスの省力化を主目的に無塗装車両が多く使われており、アルミ製構体は傷や汚れの点で劣ることからステンレス製構体の鉄道車両が採用されている。その場合、ステンレス製構体は、押出型材ではなく側構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わせる構造の車両構体が採用されている。
【０００３】
近年、ステンレス製の外板に芯材である骨組みを溶接して一体にした構体ブロックによって組み立てる鉄道車両が開発され、例えば特開２００２−１０４１８０号公報に開示されている。ここで図１４は、同公報に開示された鉄道車両の側構体を示した面図である。
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。
【０００４】
車端窓ブロック１０１や各中間窓ブロック１０２は、幕板部分を含む外板１１０，１２０に骨組みを接合して構成されたものであり、それぞれの外板１１０，１２０は、上部外板と下部外板とに分けられ全体が車体内側に設けられた骨組みより大きく形成されている。また、側入口ブロック１０３は、幕板部分を含む入口枠板１３０が上部枠部材、下部枠部材及び側枠部材で構成された入口用開口部にドアが取り付けられている。そして、こうした２組の車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２、３組の側入口ブロック１０３が図１４に示すように一体になって側構体１００が構成される。
【０００５】
そうした側構体１００を構成するもののうち、例えば中間窓ブロック１０２は図１５に示すように組まれた骨組み２０１が、外板１２０に対して接合されている。骨組み２０１は、縦骨である４本の側柱２１１に、幕帯部材２１２、腰帯部材２１３及び長土台部材２１４の横骨を接合し、窓開口部の上下に腰骨２１５及び幕骨２１６の縦骨を接合して構成されている。そして、外板１２０は、上部外板１２１と下部外板１２２とで骨組み２０１よりも大きく構成され、上部外板１２１は、窓開口部が形成され、腰帯部材２１３から上部の幕板部分と吹き寄せ板部分に貼られ、下部外板１２２は腰板部分に貼られる。また、外板１２０の各骨部材間の内側及び幕帯部材２１２の上部には外板補強骨２１７が取り付けられている。
【特許文献１】特開２００２−１０４１８０号公報（第２−３頁、図２、図４）
【特許文献２】特開２００２−１０３０７４号公報（第３頁、図２）
【特許文献３】特開２００５−２６３１２６号公報（第６−７頁、図７、図８）
【特許文献４】特開平０９−０３０４１４号公報（第３頁、図１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、外板１２０に骨組み２０１を一体に接合する場合、従来はスポット溶接によって接合が行われていたが、最近では上部外板１２１と下部外板１２２との外板同士の接合などの他、骨組み２０１の接合にもレーザ溶接が試みられている。
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。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、車体外観を損なうことなく外板に骨組みが接合された鉄道車両及び、外観を損なうことなく外板に骨組みを接合する骨組み接合方法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】
【０００８】
本発明の鉄道車両は、縦骨及び横骨からなる骨組みを接合した外板を備えるものであって、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、その骨部材の接合面が外板に接合された骨組みは、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となることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の鉄道車両は、縦骨及び横骨からなる骨組みを接合した外板を備えるものであって、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、その骨部材が外板に接合された骨組みは、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となることを特徴とする。
【００１０】
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。
また、本発明の鉄道車両は、前記骨組みが前記外板に対してレーザ溶接されるものであって、前記縦骨は、その接合面又は中間面が前記外板の仕上げ面側の仕上げ目と同じ方向の幅向にレーザビームを送って溶接が行わ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、前記縦骨の接合面又は中間面には、前記外板に対する接合強度が得られる数のレーザ溶接が縦方向に複数行われたものであることが好ましい。
【００１１】
一方、本発明の骨組み溶接方法は、鉄道車両用構体の外板に対し縦骨及び横骨からなる骨組みをレーザ溶接するための方法であって、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の継手面とを有する骨部材であり、縦骨には、外板に面接触した接合面に対して当該外板の仕上げ目に沿って幅方向にレーザビームを送った溶接を行い、横骨には、外板に面接触した接合面に対して当該外板の仕上げ目に沿って長手向にレーザビームを送った溶接を行うことを特徴とする。
また、本発明の骨組み接合方法は、前記縦骨の接合面に対し、前記外板に対する接合強度が得られる数のレーザ溶接を縦方向に複数行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
よって、本発明によれば、例えばハット形をした骨部材の場合、縦骨は、接合面として中間面を外板に当接し、その中間面に外板の仕上げ目に沿ったレーザ溶接が幅方向に行われ、横骨は接合面としてフランジ面を外板に当接し、仕上げ目に沿った長手方向にフランジ面がレーザ溶接される。そのため、骨組みが外板の仕上げ目と同方向にしかレーザ溶接されないため、仕上げ面に現れる溶接痕を目立たなくすることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記と同様に例えばハット形をした骨部材の場合、縦骨は接合面として中間面を外板に当接させれば、横骨の端部が縦骨の継手面となるフランジ面と外板との間に入り込み、縦骨のフランジ面と横骨の継手面となる中間面又はフランジ面とが面接触するため、その面接触した縦骨と横骨との継手面同士がレーザ溶接やスポット溶接などによって接合され、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る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明にかかる鉄道車両及び骨組み接合方法の一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の鉄道車両は、図１４に示すような側構体に屋根構体や妻構体、そして台枠が接合されて構成されるものである。そして、その側構体は、同様に車端や中間の窓ブロックの間に側入口ブロックが配置され、それぞれが接合され一体になったものである。
【００１５】
図１は、そうした側構体を構成する中間窓ブロックと側入口ブロックとが分離した状態を、車体外側から示した斜視図である。なお、側入口ブロック２０は全体が示されているが、中間窓ブロック１０はその半分が示されている。そして、図２は、この中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０とが接合された状態を車体内側から示した図であって、いずれも半分が示されている。
【００１６】
中間窓ブロック１０及び側入口ブロック２０、或いは図示しない車端窓ブロックは、いずれも面外変形を防止するため外板１１に対して車体内側に骨組みが接合されている。本実施形態の鉄道車両は、側構体を構成する中間窓ブロック１０などが、外板に対して骨組みをレーザ溶接によって接合して構成されたものである。そこで、外板に対する骨組みの接合構造及び接合方法について中間窓ブロック１０を例に挙げて説明する。
【００１７】
中間窓ブロック１０の骨組みは、複数の骨部材が外板１１の車体内側に縦横に組まれて接合されている。具体的には、外板１１に形成された窓開口部１９の縦側の辺に沿って側柱１２が設けられ、更に外板１１の左右端部に位置した側柱１３が設けられている。一方、窓開口部１９の横側の辺に沿って上下に幕帯部材１５と腰帯部材１６が設けられ、その窓開口部１９の中間位置の下に腰骨１４が縦方向に設けられている。そして、縦方向に設けられた側柱１２，１３及び腰骨１４の間には、横向きに配置された複数の補強骨１７，１８が設けられている。
【００１８】
中間窓ブロック１０は、図１に示すように外板１１が上下に分割され、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとが窓開口部１９の高さで接合されたものである。そうした外板１１の車体内側には、前述した側柱１２などからなる骨組みがレーザ溶接によって一体に接合されている。側柱１２，１３、腰骨１４、幕帯部材１５、腰帯部材１６、補強骨１７，１８などの骨部材は、鉄道車両用構体に多用される断面がハット形をした部材である。本実施形態の接合方法では、そうした骨部材からなる骨組みを外板１１に対してレーザ溶接によって接合する。その際、外板１１の仕上げ面にはヘアラインによる仕上げ目等が横向きにはいっているため、これに対して溶接痕が目立たないような方法がとられる。
【００１９】
ここで、図３は、図２のＡ−Ａ断面を示した図である。中間窓ブロック１０から側入口ブロック２０にまたがって切断された部分であり、側入口ブロック２０側の入口開口部２９には、その縦側の辺に沿って入口フレーム２１が配置されている。この入口フレーム２１は、断面がコの字形状をした骨部材である。そして、中間窓ブロック１０側には、入口フレーム２１と平行に側柱１３と側柱１２が設けられ、こうした側柱１２，１３の間には横骨である補強骨１７が配置されている。側柱１２，１３や補強骨１７は、いずれも前述したように断面がコの字部分の両端にフランジ面が形成されたハット形をした骨部材である。
【００２０】
側柱１２，１３に見られるハット形をした骨部材は、例えば側柱１２に示すように、中間面１２ａの幅方向両側に屈曲して形成された起立面１２ｂによって断面がコの字形をした立体形状であって、更に幅方向には外側に広げられたフランジ面１２ｃが形成されている。そして、本実施形態では、こうしたハット形状の骨部材を外板１１にレーザ溶接する場合、特に縦骨である側柱１２，１３は、図３に示すように中間面１２ａ，１３ａが外板１１に当てられる。従って、中間面１２ａ，１３ａが接合面になり、そこにレーザ溶接が行われる。また、図示しない腰骨１４などの縦骨も同様である。一方、横骨である補強骨１７は、図３に示すように、縦骨とは反対のフランジ面１７ｃが外板１１に当てられる。従って、フランジ面１７ｃが接合面になり、そこにレーザ溶接が行われる。そして、図示しない幕帯部材１５、腰帯部材１６、補強骨１８などの横骨も同様である。
【００２１】
ここで図４は、図２に示す中間窓ブロック１０の窓開口部１９右側部分であって、図３のＡ−Ａ断面に対応する部分を抜き出し、更にレーザ溶接によってできる溶接ビードを表した図である。
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。
【００２２】
従って、中間面１２ａ，１３ａには、図４に示すように横向きの溶接ビードＢが縦方向に複数形成される。このとき中間面１２ａ，１３ａに対する溶接は、側柱１２，１３の接合強度を確保するため、所定の間隔で所定の数だけ行われる。
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。
【００２３】
よって、本実施形態の接合方法によれば、側柱１２，１３などの縦骨にできた複数の溶接ビードＢと、補強骨１７などの横骨にできた溶接ビードＢは、いずれも外板１１表面の仕上げ目と同方向になる。そのため、鉄道車両では、レーザ溶接によって外板１１表面に現れる溶接痕が全て仕上げ目に沿ったものとなるので、例えば車体側面の溶接痕を目立たなくすることができるようになった。
【００２４】
ここで図５は、縦骨と横骨の接合部である図３において一点鎖線で囲まれたＰ部を示す拡大断面図である。側柱１２，１３や補強骨１７などの骨部材に照射されるレーザビームは、レーザ照射エネルギーを調整することで、溶接部分の溶け込み深さを外板１１の厚み方向の途中までの領域が加熱溶融して溶接が行われるような制御が行われる。従って、図５の溶接ビードＢ部分に見られるように、レーザビームの照射によって側柱１２の中間面１２ａを超え、外板１１の途中深さまでが溶融して接合部分が形成される。
【００２５】
ところで、本実施形態では、例えば図５に示すように、縦骨である側柱１２においてハット形状の骨部材を反転して中間面１２ａを接合する構成は、仕上げ目に沿ってレーザ溶接することによる前述した効果が得られたが、こうした構成は更に別の新たな効果も奏することになった。すなわち、縦骨のフランジ面１２ｃが外板１１から浮き、その間に横骨が入り込むようになったため、縦骨と横骨との継手部材を省略することができるようになった。
【００２６】
従来、縦骨と横骨との接合部は、例えば図１６に示す特開平９−３０４１４号公報に開示されもののように構成されている。ハット形の縦骨３０１と横骨３０２が交差する接合部では、その縦骨３０１に対して直交する横骨３０２の端部が突き当てられるようにして配置されている。そして、そこには図示するような立体継手３０３が、縦骨３０１と横骨３０２に対してスポット溶接などによって接合されている。
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。
【００２７】
縦骨である側柱１２は、図５に示すように中間面１２ａが外板１１に接合され、その両端に張り出したフランジ面１２ｃが外板１１から浮いた状態になっている。一方、横骨である補強骨１７は、側柱１２とは反対にフランジ面１７ｃが外板１１に接合される。そのため、補強骨１７の端部が側柱１２のフランジ面１２ｃと外板１１との隙間に入り込み、フランジ面１２ｃと補強骨１７の中間面１７ａとが面接触する。そのため、この面接触したフランジ面と中間面とを直接接合することにより、側柱１２と補強骨１７とを継手部材を用いることなく十分な接合強度を得ることができる。
【００２８】
ところで、本実施形態は、主に骨組みをレーザ溶接する際仕上げ面に現れる溶接痕を目立たなくする効果の面から述べたが、以上のように縦骨の中間面を接合する構成は、骨組みの継手部材を省略して車体軽量化の効果を奏するものとしてもとらえることができる。そうした場合、側柱１２などからなる骨組みを接合する手段としては、レーザ溶接に限定されることはなく、その他のスポット溶接やアークプラグ溶接、或いはネジや鋲釘類での接合又はこれらの組み合わせであっても良い。
【００２９】
そこで次に、こうした縦骨と横骨との接合構造に着目し、継手部材を省略した接合構造の各形態について説明する。ただし、接合方法は前述したように特定のものに限定されないが、ここではレーザ溶接を使用した場合について説明する。
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。
【００３０】
先ず、図６に示す接合構造を説明する。図３に示すものと同様に、縦骨３１は、中間面３１ａが外板１１にレーザ溶接され、横骨４１は、フランジ面４１ｃ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３１の起立面３１ｂが横骨４１の起立面４１ｂよりも高いため、縦骨３１のフランジ面３１ｃが横骨４１端部の中間面４１ａに上から重なり合っている。そのため、このフランジ面３１ｃと中間面４１ａ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３１と横骨４１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。
【００３１】
次に、図７に示す接合構造について説明する。縦骨３２は、これまでと同様に中間面３２ａが外板１１にレーザ溶接される。そして、本形態では、横骨４２が縦骨３２と同様に反転し、フランジ面４２ｃが外板１１から浮いて中間面４２ａが外板１１に当接され、その中間面４２ａがレーザ溶接され、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３２の起立面３２ｂが横骨４２の起立面４２ｂよりも高いため、縦骨３２のフランジ面３２ｃが横骨４２端部のフランジ面４２ｃに上から重なり合っている。そのため、このフランジ面３２ｃ，４２ｃ同士がレーザ溶接され、図示するように溶接ビードＢができる。こうして、縦骨３２と横骨４２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。
【００３２】
次に、図８に示す接合構造について説明する。これまでは縦骨及び横骨にハット形状の骨部材を使用したが、本形態では全体にわたって断面がコの字の骨部材とし、縦骨３３と横骨４３との接合位置に、それぞれ短フランジ３３ｃ，４３ｃが形成されている。すなわち、縦骨３３には、横骨４３が位置する箇所に短フランジ３３ｃが形成され、横骨４３には、その端部に短フランジ４３ｃが形成されている。
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。
【００３３】
そして、縦骨３３の起立面３３ｂが横骨４３の起立面４３ｂよりも高いため、縦骨３３の短フランジ３３ｃが横骨４３端部の短フランジ４３ｃに上から重なり合っている。そのため、この短フランジ３３ｃ，４３ｃ同士がレーザ溶接され、図示するように溶接ビードＢができる。こうして、縦骨３３と横骨４３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、骨部材のフランジを接合部のみの短フランジ３３ｃ，４３ｃとしたことにより、骨部材を軽量化することで更なる車体の軽量化が図られる。
【００３４】
次に、図９に示す接合構造について説明する。本形態の縦骨３４は、全体にわたって断面がコの字であって接合位置に短フランジ３４ｃが形成された骨部材であり、横骨４４はハット形状の骨部材である。縦骨３４は、これまでと同様に中間面３４ａが外板１１にレーザ溶接され、横骨４４は、フランジ面４４ｃ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３４の起立面３４ｂが横骨４４の起立面４４ｂよりも高いため、縦骨３４の短フランジ３４ｃが横骨４４端部の中間面４４ａに上から重なり合っている。そのため、この短フランジ３４ｃと中間面４４ａ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３４と横骨４４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３４の接合部を短フランジ３４ｃとしたことにより、骨部材を軽量化することで更なる車体の軽量化が図られる。
【００３５】
次に、図１０に示す接合構造について説明する。本形態の縦骨３５は、全体にわたって断面がコの字であって接合位置に短フランジ３５ｃが形成された骨部材であり、横骨４５はハット形状の骨部材である。縦骨３５と横骨４５は、ともに中間面３５ａ，４５ａ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３５の起立面３５ｂが横骨４５の起立面４５ｂよりも高いため、縦骨３５の短フランジ３５ｃが横骨４５端部のフランジ面４５ｃに上から重なり合っている。特に、本形態では、縦骨３５の短フランジ３５ｃを片側ずつ、横骨４５の２つのフランジ面４５ｃと重なる部分にのみ設けた形状になっている。この短フランジ３５ｃとフランジ面４５ｃ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３５と横骨４５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３５の接合部を短フランジ３５ｃとしたことにより、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。
【００３６】
更に、骨部材の形態を変えた次のようなものであってもよい。図１１に示す接合構造は、縦骨３６に断面がＺ形をした骨部材が使用され、横骨４６にはハット形の骨部材が使用される。縦骨３６は、外板１１に当接して接合される接合面３６ａと、外板１１に対して起立した状態になる起立面３６ｂ、そしてその起立面３６ｂを挟んで接合面３６ａと反対方向に折り曲げられた継手面３６ｃからなる。
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。
【００３７】
次に、図１２に示す接合構造は、縦骨３７に断面がコ字形をした骨部材が使用され、接合箇所に短フランジ３７ｃが形成されたものであり、横骨４７に断面がＺ形をした骨部材が使用される。縦骨３７は、外板１１に対して中間面３７ａがレーザ溶接され、横骨４７は接合面４７ａがレーザ溶接され、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３７の起立面３７ｂが横骨４７の起立面４７ｂよりも高いため、縦骨３７の短フランジ３７ｃが横骨４７端部の継手面４７ｃに上から重なり合っている。そのため、この短フランジ３７ｃと継手面４７ｃ同士がレーザ溶接され、図示するように溶接ビードＢができる。こうして、縦骨３７と横骨４７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３７の接合部を短フランジ３７ｃとし、横骨４７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。
【００３８】
よって、本実施形態の鉄道車両及び骨組み接合方法によれば、例えばハット形の縦骨では、接合面として中間面を外板に当接し、その中間面に外板の仕上げ目に沿ったレーザ溶接を行うため、骨組みが外板の仕上げ目と同方向にしかレーザ溶接されないため、仕上げ面に現れる溶接痕を目立たなくすることができるようになった。
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。
【００３９】
以上、本発明の鉄道車両及び骨組み接合方法について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】鉄道車両の側構体を構成する中間窓ブロックと側入口ブロックとが分離した状態を、車体外側から示した斜視図である。
【図２】鉄道車両を構成する側構体の一部について、外板に接合された骨組み構造を示した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図４】図２にＡ−Ａ周辺を拡大し、レーザ溶接によってできる溶接ビードを表した図である。
【図５】縦骨と横骨の接合部である図３において一点鎖線で囲まれたＰ部を示す拡大断面図である。
【図６】骨部材の接合構造の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）、平面図（ｂ）そして横骨を長手方向に見た断面図（ｃ）である。
【図７】骨部材の接合構造の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）、平面図（ｂ）そして横骨を長手方向に見た断面図（ｃ）である。
【図８】骨部材の接合構造の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）、平面図（ｂ）そして横骨を長手方向に見た断面図（ｃ）である。
【図９】骨部材の接合構造の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）、平面図（ｂ）そして横骨を長手方向に見た断面図（ｃ）である。
【図１０】骨部材の接合構造の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）、平面図（ｂ）そして横骨を長手方向に見た断面図（ｃ）である。
【図１１】骨部材の接合構造の他の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１２】骨部材の接合構造の他の一形態を示した図であり、縦骨を長手方向に見た断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図１３】骨部材の接合部において継手部材を用いたものを示した斜視図である。
【図１４】鉄道車両の側構体を示した面図である。
【図１５】外板に接合した骨組みを示した図である。
【図１６】縦骨と横骨との従来の接合構造を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１外板
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

【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦骨及び横骨からなる骨組みを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、その骨部材の接合面が外板に接合された骨組みは、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となることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
縦骨及び横骨からなる骨組みを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、その骨部材が外板に接合された骨組みは、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となることを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する鉄道車両において、
前記骨組みが前記外板に対してレーザ溶接されるものであって、前記縦骨は、その接合面又は中間面が前記外板の仕上げ面側の仕上げ目と同じ方向の幅向にレーザビームを送って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５】
請求項４に記載する鉄道車両において、
前記縦骨の接合面又は中間面には、前記外板に対する接合強度が得られる数のレーザ溶接が縦方向に複数行われたものであることを特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
鉄道車両用構体の外板に対し縦骨及び横骨からなる骨組みをレーザ溶接するための骨組み溶接方法において、
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の継手面とを有する骨部材であり、
縦骨には、外板に面接触した接合面に対して当該外板の仕上げ目に沿って幅方向にレーザビームを送った溶接を行い、横骨には、外板に面接触した接合面に対して当該外板の仕上げ目に沿って長手向にレーザビームを送った溶接を行うことを特徴とする骨組み接合方法。
【請求項７】
請求項６に記載する骨組み接合方法において、
前記縦骨の接合面に対し、前記外板に対する接合強度が得られる数のレーザ溶接を縦方向に複数行うようにしたことを特徴とする骨組み接合方法。

【図１】