(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体であって、
前記補強部材は、前記外板に当接される第一補強部品と、前記第一補強部品に当接しながら前記外板と交わる方向に延出する第二補強部品とを有しており、
前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接されると共に前記外板に溶接接合されており、
前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接する複数のコマ部材とを有しており、
前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置され、
前記第二補強部品は、一対の板状部分を有する断面C字状を成しており、
前記板状部分が前記複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、前記板状部分の面部が前記複数のコマ部材の端部に当接し、当該当接部分がアーク溶接にて溶接接合されていることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】
前記第二補強部品は、断面がＣ字状を成しており、
前記板状部分を一対と、当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両構体。
【請求項３】
前記第一補強部品の少なくとも一部は、前記一対の板状部分それぞれに対応し、前記架橋部分の外側にそれぞれが配置されるように一対設けられていることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両構体。
【請求項４】
前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接するコマ部材とを有しており、
前記シート部材と前記コマ部材とは、双方に溶接接合に起因する溶接痕が形成されるように溶接接合される一方で、前記シート部材と前記外板とは当該溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両構体。
【請求項５】
前記コマ部材は、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両構体。
【請求項６】
前記第一補強部品は、複数の前記コマ部材を有しており、
前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の鉄道車両構体。
【請求項７】
前記コマ部材は、前記外板に直交する方向の厚みが前記シート部材よりも厚くなるように構成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の鉄道車両構体。
【請求項８】
その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体の製造方法であって、
前記外板と、前記補強部材を構成する第一補強部品及び第二補強部品とを準備する準備工程と、
前記第一補強部品を前記外板の裏面に当接させると共に、前記外板に溶接接合する第一補強工程と、
前記第二補強部品を前記第一補強部品に当接させながら前記外板と交わる方向に延出させると共に、アーク溶接にて前記第一補強部品に溶接接合する第二補強工程と、を備え、
前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接する複数のコマ部材とを有しており、
前記第一補強工程において、前記複数のコマ部材を、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合し、
前記第二補強部品は、一対の板状部分を有する断面C字状を成しており、
前記第二補強工程において、前記板状部分が前記複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、前記板状部分の面部を前記複数のコマ部材の端部に当接させ、当該当接部分をアーク溶接にて溶接接合することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
前記第二補強部品は、断面がＣ字状を成しており、
前記板状部分を一対と、当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有しており、
前記第一補強工程において、前記第一補強部品を前記外板の裏面に当接させると共に、前記外板に前記第一補強部品を溶接接合し、
前記第二補強工程において、第二補強部品の前記一対の板状部分を前記第一補強部品それぞれに当接させ、前記架橋部分が前記外板から離隔するように配置し、アーク溶接にて前記一対の板状部分を前記第一補強部品に溶接接合することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第一補強工程において、前記第一補強部品の少なくとも一部を、前記一対の板状部分それぞれに対応させ、前記架橋部分の外側にそれぞれを配置することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接するコマ部材とを有しており、
前記第一補強工程において、前記シート部材と前記コマ部材とを、双方に溶接接合に起因する溶接痕が形成されるように溶接接合する一方で、前記シート部材と前記外板とを当該溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記第一補強工程において、前記コマ部材を、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第一補強部品は、複数の前記コマ部材を有しており、
前記第一補強工程において、前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記コマ部材は、前記外板に直交する方向の厚みが前記シート部材よりも厚くなるように構成されており、
前記第二補強工程において、前記板状部分の面部を前記コマ部材の端部に当接させ、当該当接部分をアーク溶接にて溶接接合することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体が広く知られている。このような鉄道車両構体として、外板と骨組みと外板補強部材とからなる構体や、外板と一体プレス成形内板とからなる構体や、いわゆるダブルスキンタイプの構体等が知られている。
【０００３】
そのような鉄道車両構体の一例として、下記特許文献１に記載の技術が開示されている。下記特許文献１に記載の技術は、それ以前の鉄道車両構体に対して、（１）全体座屈及び局部座屈に対する強度低下の課題、（２）応力集中部における永久変形（引張側）又は局部座屈（圧縮側）の課題、（３）水密性の課題、（４）外板の美観性の課題、（５）内部骨組みの煩雑さの課題を解決するものである。
【０００４】
尚、本明細書において、鉄道車両構体とは、鉄道車両のボディを構成するものであって、主に鉄道車両ボディの側面を構成する側構体と、主に鉄道車両ボディの屋根を構成する屋根構体と、主に鉄道車両ボディの端面を構成する妻構体とを備えるものとして説明している。側構体、屋根構体、及び妻構体は、単数又は複数の外板を有しており、その外板に対して適宜補強部材が取り付けられるものである。
【０００５】
下記特許文献１に記載の鉄道車両構体以前の鉄道車両構体では、外板と外板補強部材との接合には、熱歪み低減の観点から、抵抗スポット溶接が多用されていたが、既打点への分流を避けるためにその打点ピッチは通常５０〜８０ｍｍ程度とされていた。
【０００６】
車体自重・乗客により負荷される垂直荷重により、側外板パネル（外板と補強部材とを含むパネルである）は主として面内せん断作用を受ける。また、車両間の前後力（車端圧縮荷重）により、側外板パネルには連結器を通じての荷重により面内軸圧縮・面内曲げ作用も負荷される。強度設計上、第１に留意すべき破壊モードは側外板パネルの座屈であり、これをもとに構造の概要が決定される。
【０００７】
例えば、側外板パネルが広範囲で圧縮作用を受ける部位（例えば車端圧縮荷重時の車体中央腰板下部）では、所要の面外剛性をもつ補強部材を外板の内側に接合することが行われている。一般に、鉄道車両の側構体は車体長手方向の圧縮作用をより大きく受けるので、車体長手方向に沿って外板の内側に補強部材を設けるのが普通である。また、側外板パネルが広範囲で主としてせん断を受ける部位（例えば垂直荷重時における台車直上の戸袋部）では、補強部材をレール方向に対し４５度の角度で外板に接合するのが理想であるが、そのような角度を持たせて接合することが製造上煩雑であるので、実際には補強部材を水平方向（レール方向）あるいは垂直方向に配置している。
【０００８】
しかしながら、このような鉄道車両構体には、前述したような５つの課題がある。引き続いて、それら５つの課題について詳述する。
【０００９】
まず第１の課題は、全体座屈および局部座屈に対する強度低下の課題である。前述したように、外板と補強部材との接合には、熱歪み低減の観点から、抵抗スポット溶接が多用されるが、既打点への分流を避けるためにその打点ピッチは通常５０〜８０ｍｍ程度である。この場合、補強部材にうまく応力が分散せずに理論どおりの座屈強度を得られないことがある。
【００１０】
つまり、面外曲げ剛性が理論値よりも低下し、想定より低い荷重で全体座屈を引き起こす可能性がある。また、補強部材に平行な方向の圧縮に対してスポット溶接点間で外板が座屈するおそれがあり、このような局部座屈に対しても理論上の座屈強度より劣る。また、圧接によるスポットまわりの歪みにより外板に初期歪みが生じ、これによっても局部の座屈強度が大きく低下する。
【００１１】
第２の課題は、応力集中部における永久変形（引張側）、あるいは局部座屈（圧縮側）の課題である。側外板パネルには、側外板パネルの開口部における隅部において応力集中が生じる。特に通勤車用の側構体には窓、出入口などの開口部が多く、これらの隅部における応力集中が問題となる。
【００１２】
これら応力集中部において引張側では永久変形、圧縮側では座屈変形を起こして最終的に破壊に至る。これに対する対策としては、引張側ではプレート状の補強部材を内側に足して増厚し、応力を軽減することが考えられる。圧縮側も理論上は同様に対処が可能であるが、しかし抵抗スポット溶接で組立てられた従来の鉄道車両構体ではいくつか問題がある。
【００１３】
すなわち、前述したように、抵抗スポット溶接の打点ピッチは通常５０〜８０ｍｍ程度であるが、この場合、補強プレートにうまく応力が分散せずに理論どおりの座屈強度を得られないことがある。また、せっかく補強プレートをあてがっても、これを接合するためのスポット溶接が増え、圧接・入熱によるスポットまわりの歪みにより外板に初期歪みが生じ、かえって局部の座屈強度を低下させることがある。
【００１４】
第３の課題は、水密性の課題である。鉄道車両構体の組立において多用される抵抗スポット溶接は重ね継手しか構成することができないため、外板どうし、あるいは外板と縁部材（窓枠、ドアマスクなど）との接合も重ね継手となる。
【００１５】
ところで、これらの継手では外部からの浸水を防ぐため、水密性を保つ工夫が必要であるが、重ね部で微小な隙間を生じるのに加えスポット溶接は間欠的な接合法であるため、重ね部にあらかじめシール材をはさみ込んで溶接を行うことにより水密性を確保している。あるいは重ね端部に隅肉状にシール材を盛ることにより水密性を確保している。しかし、風雨や洗車に伴うシール材の経年劣化によりシール切れが生じ、車内への浸水が発生することがある。
【００１６】
第４の課題は、外板（側外板、妻外板）の美観性の課題である。鉄道車両構体の組立において多用される抵抗スポット溶接は、施工時にスポット状に押圧を行うため、押圧力と入熱によりその周囲に歪みを生じる。また打点部には凹状の圧痕も生じるため、これらが外板の美観を損ねている。とくに側外板、妻外板の美観を損ねることは製品価値を低下させることになる。
【００１７】
なお、スポット溶接による外板の「焼け」は電解処理により消すことが可能であるが、圧痕は比較的深く、接合後の研磨等によって見えなくすることは困難である。また、カラーバンド（フィルム）により覆うこともできるが、覆っても、見る角度によっては、圧痕はさらに目立つことになりかねない。
【００１８】
第５の課題は、内部骨組の煩雑さの課題である。内装、機器類を構体に取り付ける構造として、従来は主構造あるいは内部骨組（２次構造材）にネジ座を溶接付けしたり、あるいは取付金を別途設けたりすることにより対応していた。
【００１９】
これらの取付金、ネジ座はほとんどが車両毎の個別設計であり、構体への取付場所も車種、部位によってまちまちである。従って、ネジ座、内部骨組、取付金等、部品点数が増し、部品製作、溶接付けに多大な工数を要している。また取付位置が標準化されていないので、取付の寸法管理も煩雑である。
【００２０】
下記特許文献１に記載の鉄道車両構体は、これらの課題を解決するものであって、外板と補強部材との接合に、抵抗スポット溶接に代えて、レーザ溶接を利用するものである。より具体的には、側構体の外板と、その外板の内側に接合され外板を補剛する補強部材とを有し、この補強部材の一部あるいは全部が車体長手方向に配置され、補強部材が外板にほぼ連続なるレーザ溶接にて接合されている鉄道車両構体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００６−２７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記従来の技術は、確かにそれ以前の鉄道車両構体に比べて、（１）全体座屈及び局部座屈に対する強度低下の課題、（２）応力集中部における永久変形（引張側）又は局部座屈（圧縮側）の課題、（３）水密性の課題、（４）外板の美観性の課題、（５）内部骨組みの煩雑さの課題を解決するものであって、その限りにおいては優れた技術ともいえる。
【００２３】
しかしながら、実際に鉄道車両構体を構築するにあたっては、様々な新たな課題が発生するものである。鉄道車両構体において、外板を補強するために内側に取り付けられる補強部材としては、上記特許文献１に記載のようないわゆるハット材が用いられる場合が多い。
【００２４】
ハット材とは、外板に当接されるフランジ部と、そのフランジ部と繋がっており外板から離隔するように形成されるチャネル部とを有するものである。より具体的には、断面が鍔付き帽子形状をなしており、断面がＣ字状のチャネル部と、断面がＣ字状のチャネル部の両端から外側に延びるフランジ部とを有するものである。
【００２５】
ハット材で構成される補強部材を外板に取り付けるには、従来の技術では、外板裏面に対してハット材を位置決めし、ハット材のフランジ部と外板とをレーザ溶接で接合することになる。しかしながら、上述したようにハット材は、断面が鍔付き帽子形状をなしており、断面がＣ字状のチャネル部と、断面がＣ字状のチャネル部の両端から外側に延びるフランジ部とを有するものである。一方、レーザ溶接を行うためにレーザ光線を照射するレーザヘッドは比較的大型のものになりやすいのに対して、レーザ光線の焦点距離を長くすることは困難であり、レーザヘッドとハット材のチャネル部との干渉が起こり易くなる。
【００２６】
このようなレーザヘッドとハット材のチャネル部との干渉を回避するためには、ハット材のチャネル部の高さを制限したり、ハット材のフランジ部のチャネル部からの張り出し量を大きくしてレーザヘッドが入り込む領域を確保したりしなければならない。このように、レーザヘッドを溶接部分に近づけるためだけにハット材の寸法に制約が生じてしまうことは、鉄道車両構体の強度確保や重量低減の観点からは好ましいものではない。
【００２７】
また、ハット材には、外板が湾曲している場合にその内側に沿わせ難く、外板とハット材との間に隙間が空いてしまうという課題もある。このように外板とハット材との間に隙間が空いてしまうと、溶接接合するために焦点が合う前後方向の距離（溶接における焦点深度）が短いレーザ溶接では確実に溶接接合できない場合もある。このようにレーザ溶接を採用するが故にハット材に寸法上の制約が生じ、外板が湾曲している場合の接合性に難が生じかねないという、双方の課題を同時に解決することが求められる。
【００２８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体であって、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能な鉄道車両構体を提供することにある。また、そのような鉄道車両構体を製造するための製造方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために本発明に係る鉄道車両構体は、その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体であって、前記補強部材は、前記外板に当接される第一補強部品と、前記第一補強部品に当接しながら前記外板と交わる方向に延出する第二補強部品とを有しており、前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接されると共に前記外板に溶接接合されており、前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接する複数のコマ部材とを有しており、前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置され、前記第二補強部品は、一対の板状部分を有する断面C字状を成しており、前記板状部分が前記複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、前記板状部分の面部が前記複数のコマ部材の端部に当接し、当該当接部分がアーク溶接にて溶接接合されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る鉄道車両構体においては、補強部材を第一補強部品と第二補強部品とで構成している。第一補強部品は外板に当接されるものであり、第二補強部品は第一補強部品に当接しながら外板と交わる方向に延出するものである。従って、第一補強部品は外板と当接するために好適な形態となし、第二補強部品は補強部材の強度を担うために好適な形態となすことができ、結果として補強部材による補強強度を十分に確保しつつ外板との当接性を高めることができる。
【００３１】
第一補強部品は、外板の裏面に当接されると共に外板に溶接接合されており、第一補強部品と前記第二補強部品とがアーク溶接にて溶接接合されることで補強部材を形成している。従って、第一補強部品は、外板の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合することができる。
【００３２】
一方、補強部材は、第二補強部品を第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合されることで形成される。従って、アーク溶接という対象ワーク間のギャップが空いていてもレーザ溶接よりは確実に溶接接合することが可能であって、レーザヘッドと補強部材との干渉といった制約条件が多いレーザ溶接に比べ、装置がコンパクトで、溶接姿勢の自由度も高い溶接手法を採用することで、補強部材の設計上の自由度を確保することと外板と補強部材との間に隙間が空いている場合への対応とを両立することができる。
【００３３】
第二補強部品は、外板に別途溶接接合されている第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合されるので、第一補強部品を緩衝部材としてアーク溶接による外板表面への影響を最小限のものとすることができる。また、外板が湾曲している場合であっても、第一補強部品のみを外板に沿わせるように接合することが可能となる。更に、第二補強部品は、このように外板に接合された第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合するので、第二補強部品自体は外板の湾曲に沿っていなくても、第一補強部品に確実に溶接接合することで補強部材全体としての強度を保つことができる。従って、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能な鉄道車両構体を提供することができる。また、板状部分が複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、板状部分の面部を複数のコマ部材の端部に当接させているので、この状態では第二補強部品である板状部分を適切な位置に保持することができる。更に、このような状態を保ったまま、板状部分の面部と複数のコマ部材とをアーク溶接にて溶接接合するので、第二補強部品自体は外板の湾曲に沿っていなくても、複数のコマ部材に確実に溶接接合することで、補強部材全体としての強度を保つことができる。更に、第一補強部品が複数のコマ部材を有するように構成され、それら複数のコマ部材が少なくとも一つの列を成すように配置されているので、第二補強部品をアーク溶接にて溶接接合する際に必要な部分のみにコマ部材を配置することができ、強度確保と鉄道車両構体の軽量化とを両立することができる。
【００３６】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記第二補強部品は、断面がＣ字状を成しており、前記板状部分を一対と、当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有することも好ましい。
【００３７】
この好ましい態様では、第二補強部品が、板状部分を一対と当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有する断面Ｃ字状のものとして構成されるので、一対の板状部分を第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合することができる。従って、第一補強部品と第二補強部品とをアーク溶接にて溶接接合した後には、第一補強部品がハット材のフランジ部に相当し、第二補強部品がハット材のチャネル部に相当するように構成することができる。そのため、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能なものを提供しつつ、ハット材と同等の補強部材を提供することができる。
【００３８】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記第一補強部品の少なくとも一部は、前記一対の板状部分それぞれに対応し、前記架橋部分の外側にそれぞれが配置されるように一対設けられていることも好ましい。
【００３９】
この好ましい態様では、第一補強部品の少なくとも一部を、一対の板状部分それぞれに対応するように配置すると共に、架橋部分の外側に配置するので、一対の板状部分それぞれに対して第一補強部品を近接させて配置することができ、溶接接合に当たっての作業空間も確保することができる。従って、第一補強部品と第二補強部品とをアーク溶接によってより確実に溶接接合することができる。
【００４０】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接するコマ部材とを有しており、前記シート部材と前記コマ部材とは、双方に溶接接合に起因する溶接痕が形成されるように溶接接合される一方で、前記シート部材と前記外板とは当該溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合されていることも好ましい。
【００４１】
この好ましい態様では、第一補強部品を構成するシート部材とコマ部材とは、互いに溶接接合によって接合され、溶接接合に起因する溶接痕が形成されている。このように、シート部材とコマ部材との双方に溶接接合に起因する溶接痕（シート部材とコマ部材とを挟み込んで保持した結果生じる保持痕や、シート部材とコマ部材とを溶接した際の溶融痕といった痕）が形成されるように接合するので、シート部材とコマ部材とを挟み込むように確実に保持した溶接が可能となり、シート部材とコマ部材とを確実に溶接接合することができる。従って、第二補強部品との接合強度を担うためのコマ部材と外板との当接性を担うためのシート部材とを確実に一体化した第一補強部品とすることができる。
【００４２】
更に、このように形成されてなる第一補強部品のシート部材と外板とは、シート部材とコマ部材とを接合した溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合されている。シート部材とコマ部材との接合とは独立して、シート部材を外板に接合するために適切な部分及び手法によって、外板の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合することができる。
【００４３】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記コマ部材は、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置されていることも好ましい。
【００４４】
この好ましい態様では、コマ部材を一つのシート部材に対して複数の列を成すように配置しているので、複数の列状配置されたコマ部材を一つのシート部材にまとめて溶接接合することができ、第二補強部品が板状部分を複数備える場合や第二補強部品を複数取り付ける場合に、より効率的な作業が可能となる。
【００４５】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記第一補強部品は、複数の前記コマ部材を有しており、前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置されていることも好ましい。
【００４６】
この好ましい態様では、第一補強部品が複数のコマ部材を有するように構成し、それら複数のコマ部材が少なくとも一つの列を成すように配置しているので、第二補強部品をアーク溶接にて溶接接合する際に必要な部分のみにコマ部材を配置することができ、強度確保と鉄道車両構体の軽量化とを両立することができる。
【００４７】
また本発明に係る鉄道車両構体では、前記コマ部材は、前記外板に直交する方向の厚みが前記シート部材よりも厚くなるように構成されていることも好ましい。
【００４８】
この好ましい態様では、コマ部材の厚みをシート部材よりも厚くなるように構成しているので、コマ部材の厚みを十分に確保することができ、アーク溶接による外板表面への影響を確実に排除することができる。
【００４９】
上記課題を解決するために本発明に係る鉄道車両構体の製造方法は、その表面が鉄道車両の外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部材とを備える鉄道車両構体の製造方法であって、前記外板と、前記補強部材を構成する第一補強部品及び第二補強部品とを準備する準備工程と、前記第一補強部品を前記外板の裏面に当接させると共に、前記外板に溶接接合する第一補強工程と、前記第二補強部品を前記第一補強部品に当接させながら前記外板と交わる方向に延出させると共に、アーク溶接にて前記第一補強部品に溶接接合する第二補強工程と、を備え、前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接する複数のコマ部材とを有しており、前記第一補強工程において、前記複数のコマ部材を、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合し、前記第二補強部品は、一対の板状部分を有する断面C字状を成しており、前記第二補強工程において、前記板状部分が前記複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、前記板状部分の面部が前記複数のコマ部材の端部に当接し、当該当接部分をアーク溶接にて溶接接合することを特徴とする。
【００５０】
本発明に係る鉄道車両構体の製造方法においては、補強部材を第一補強部品と第二補強部品とで構成している。第一補強部品は外板に当接させられるものであり、第二補強部品は第一補強部品に当接させられながら外板と交わる方向に延出させられるものである。従って、第一補強部品は外板と当接するために好適な形態となし、第二補強部品は補強部材の強度を担うために好適な形態となすことができ、結果として補強部材による補強強度を十分に確保しつつ外板との当接性を高めることができる。
【００５１】
第一補強工程において第一補強部品は、外板の裏面に当接させられると共に外板に溶接接合されており、第二補強工程において第一補強部品と前記第二補強部品とがアーク溶接にて溶接接合されることで補強部材を形成している。従って、第一補強工程において第一補強部品は、外板の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合させられている。
【００５２】
一方、補強部材は、第二補強工程において第二補強部品を第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合されることで形成される。従って、第二補強工程においては、アーク溶接という対象ワーク間のギャップが空いていてもレーザ溶接よりは確実に溶接接合することが可能であって、レーザヘッドと補強部材との干渉といった制約条件が多いレーザ溶接に比べ、装置がコンパクトで、溶接姿勢の自由度も高い溶接手法を採用することで、補強部材の設計上の自由度を確保することと外板と補強部材との間に隙間が空いている場合への対応とを両立することができる。
【００５３】
第二補強工程において第二補強部品は、外板に別途溶接接合されている第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合されるので、第一補強部品を緩衝部材としてアーク溶接による外板表面への影響を最小限のものとすることができる。また、外板が湾曲している場合であっても、第一補強部品のみを外板に沿わせるように接合することが可能となる。更に、第二補強部品は、このように外板に接合された第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合させられるので、第二補強部品自体は外板の湾曲に沿っていなくても、第一補強部品に確実に溶接接合することで補強部材全体としての強度を保つことができる。従って、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能な鉄道車両構体の製造方法を提供することができる。また、板状部分が複数のコマ部材の間に位置するように配置されると共に、板状部分の面部を複数のコマ部材の端部に当接させているので、この状態では第二補強部品である板状部分を適切な位置に保持することができる。更に、このような状態を保ったまま、板状部分の面部と複数のコマ部材とをアーク溶接にて溶接接合するので、第二補強部品自体は外板の湾曲に沿っていなくても、複数のコマ部材に確実に溶接接合することで、補強部材全体としての強度を保つことができる。更に、第一補強部品が複数のコマ部材を有するように構成し、第一補強工程においてそれら複数のコマ部材が少なくとも一つの列を成すように配置しているので、第二補強部品をアーク溶接にて溶接接合する際に必要な部分のみにコマ部材を配置することができ、強度確保と鉄道車両構体の軽量化とを両立することができる。
【００５６】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記第二補強部品は、断面がＣ字状を成しており、前記板状部分を一対と、当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有しており、前記第一補強工程において、前記第一補強部品を前記外板の裏面に当接させると共に、前記外板に前記第一補強部品を溶接接合し、前記第二補強工程において、第二補強部品の前記一対の板状部分を前記第一補強部品それぞれに当接させ、前記架橋部分が前記外板から離隔するように配置し、アーク溶接にて前記一対の板状部分を前記第一補強部品に溶接接合することも好ましい。
【００５７】
この好ましい態様では、第二補強部品が、板状部分を一対と当該一対の板状部分を繋ぐ架橋部分とを有する断面Ｃ字状のものとして構成されるので、第二補強工程において一対の板状部分を第一補強部品に対してアーク溶接にて溶接接合することができる。従って、第一補強部品と第二補強部品とをアーク溶接にて溶接接合した後には、第一補強部品がハット材のフランジ部に相当し、第二補強部品がハット材のチャネル部に相当するように構成することができる。そのため、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能なものを提供しつつ、ハット材と同等の補強部材を提供することができる。
【００５８】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記第一補強工程において、前記第一補強部品の少なくとも一部を、前記一対の板状部分それぞれに対応させ、前記架橋部分の外側にそれぞれを配置することも好ましい。
【００５９】
この好ましい態様では、第一補強工程において第一補強部品の少なくとも一部を、一対の板状部分それぞれに対応するように配置すると共に、架橋部分の外側に配置するので、一対の板状部分それぞれに対して第一補強部品を近接させて配置することができ、第二補強工程における溶接接合に当たっての作業空間も確保することができる。従って、第一補強部品と第二補強部品とをアーク溶接によってより確実に溶接接合することができる。
【００６０】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記第一補強部品は、前記外板の裏面に当接するシート部材と、前記シート部材が前記外板に当接する当接面とは反対側の裏面に当接するコマ部材とを有しており、前記第一補強工程において、前記シート部材と前記コマ部材とを、双方に溶接接合に起因する溶接痕が形成されるように溶接接合する一方で、前記シート部材と前記外板とを当該溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合することも好ましい。
【００６１】
この好ましい態様では、第一補強部品を構成するシート部材とコマ部材とは、第一補強工程において互いに溶接接合によって接合され、溶接接合に起因する溶接痕が形成されている。このように、シート部材とコマ部材との双方に溶接接合に起因する溶接痕（シート部材とコマ部材とを挟み込んで保持した結果生じる保持痕や、シート部材とコマ部材とを溶接した際の溶融痕といった痕）が形成されるように接合するので、シート部材とコマ部材とを挟み込むように確実に保持した溶接が可能となり、シート部材とコマ部材とを確実に溶接接合することができる。従って、第二補強部品との接合強度を担うためのコマ部材と外板との当接性を担うためのシート部材とを確実に一体化した第一補強部品とすることができる。
【００６２】
更に、このように形成されてなる第一補強部品のシート部材と外板とは、シート部材とコマ部材とを接合した溶接痕が形成されている部分以外で溶接接合されている。シート部材とコマ部材との接合とは独立して、シート部材を外板に接合するために適切な部分及び手法によって、外板の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合することができる。
【００６３】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記第一補強工程において、前記コマ部材を、一つの前記シート部材に対して複数の列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合することも好ましい。
【００６４】
この好ましい態様では、第一補強工程においてコマ部材を一つのシート部材に対して複数の列を成すように配置しているので、複数の列状配置されたコマ部材を一つのシート部材にまとめて溶接接合することができ、第二補強部品が板状部分を複数備える場合や第二補強部品を複数取り付ける場合に、より効率的な作業が可能となる。
【００６５】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記第一補強部品は、複数の前記コマ部材を有しており、前記第一補強工程において、前記複数のコマ部材が、少なくとも一つの列を成すように配置し、前記シート部材に対して溶接接合することも好ましい。
【００６６】
この好ましい態様では、第一補強部品が複数のコマ部材を有するように構成し、第一補強工程においてそれら複数のコマ部材が少なくとも一つの列を成すように配置しているので、第二補強部品をアーク溶接にて溶接接合する際に必要な部分のみにコマ部材を配置することができ、強度確保と鉄道車両構体の軽量化とを両立することができる。
【００６７】
また本発明に係る鉄道車両構体の製造方法では、前記コマ部材は、前記外板に直交する方向の厚みが前記シート部材よりも厚くなるように構成されており、前記第二補強工程において、前記板状部分の面部を前記コマ部材の端部に当接させ、当該当接部分をアーク溶接にて溶接接合することも好ましい。
【００６８】
この好ましい態様では、コマ部材の厚みをシート部材よりも厚くなるように構成し、第二補強工程において、板状部分の面部をコマ部材の端部に当接させ、当該当接部分をアーク溶接にて溶接接合しているので、十分に厚みを確保したコマ部材を用いて、アーク溶接による外板表面への影響を確実に排除することができる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明によれば、補強部材の設計上の自由度を確保しつつ外板への溶接接合が容易であって、外板が湾曲しているような場合であっても外板の適切な位置に補強部材を確実に取り付けることが可能な鉄道車両構体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る鉄道車両構体の製造方法を示すフロー図である。
【図３】図２の外板形成工程において形成される外板を示す平面図である。
【図４】図２の準備工程において準備される補強部材を示す斜視図である。
【図５】図２の第一補強工程において形成される第一補強部品を示す斜視図である。
【図６】図２の第一補強工程において形成される第一補強部品を外板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図７】図２の第二補強工程において第二補強部品を第一補強部品に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図８】図７のＡ矢視図である。
【図９】図８の変形例を示す図である。
【図１０】図３に示す外板に第一補強工程及び第二補強工程によって補強部材を取り付けた状態を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す外板及び補強部材に対して、縦骨を取り付ける際の第一補強工程の状態を示す平面図である。
【図１２】図１０に示す外板及び補強部材に対して、縦骨を取り付ける際の第二補強工程の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の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。
【００７２】
図１は、本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ＢＤは、床構体ＦＢと、屋根構体ＣＢと、側構体ＳＢと、妻構体ＥＢとが互いに接合されて構成されている。床構体ＦＢは、鉄道車両構体ＢＤの床部を構成する部分である。屋根構体ＣＢは、鉄道車両構体ＢＤの屋根部を構成する部分である。側構体ＳＢは、鉄道車両構体ＢＤの側部を構成する部分であって、左右対称に一対設けられている。妻構体ＥＢは、鉄道車両構体ＢＤの端部を構成する部分であって、前方の端部と後方の端部とに一対設けられている。
【００７３】
側構体ＳＢは、ドアユニットＤＵと、ドア上部パネルＤＵＰと、側構体ブロックＳＢａと、側構体ブロックＳＢｂと、窓ユニットＷＵａと、窓ユニットＷＵｂとを有している。ドアユニットＤＵは、鉄道車両構体ＢＤの出入り口を構成するユニットであって、片側に（一つの側構体ＳＢにおいて）４個設けられている。ドア上部パネルＤＵＰは、ドアユニットＤＵの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体ＣＢと接合される部分である。
【００７４】
側構体ブロックＳＢａは、妻構体ＥＢとドアユニットＤＵとの間に配置される部分であって、片側に（一つの側構体ＳＢにおいて）２個設けられている。側構体ブロックＳＢａは、幕パネルＵＰａと、吹寄パネルＭＰａと、吹寄パネルＭＰｂと、腰パネルＬＰａとを備えている。窓ユニットＷＵａは、側構体ブロックＳＢａに配置される窓を構成するユニットである。
【００７５】
幕パネルＵＰａは、窓ユニットＷＵａの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体ＣＢと接合されるパネルである。吹寄パネルＭＰａは、妻構体ＥＢと窓ユニットＷＵａとの間に配置されるパネルである。吹寄パネルＭＰｂは、ドアユニットＤＵと窓ユニットＷＵａとの間に配置されるパネルである。腰パネルＬＰａは、窓ユニットＷＵａの下縁部よりも下側に位置し、床構体ＦＢと接合されるパネルである。従って、窓ユニットＷＵａは、幕パネルＵＰａと、吹寄パネルＭＰａと、吹寄パネルＭＰｂと、腰パネルＬＰａとによって囲まれている。
【００７６】
側構体ブロックＳＢｂは、ドアユニットＤＵとドアユニットＤＵとの間に配置される部分であって、片側に（一つの側構体ＳＢにおいて）３個設けられている。側構体ブロックＳＢｂは、幕パネルＵＰｂと、吹寄パネルＭＰｃ，ＭＰｃと、腰パネルＬＰｂとを備えている。窓ユニットＷＵｂは、側構体ブロックＳＢｂに配置される窓を構成するユニットである。
【００７７】
幕パネルＵＰｂは、窓ユニットＷＵｂの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体ＣＢと接合されるパネルである。吹寄パネルＭＰｃは、ドアユニットＤＵと窓ユニットＷＵｂとの間に配置されるパネルである。腰パネルＬＰｂは、窓ユニットＷＵｂの下縁部よりも下側に位置し、床構体ＦＢと接合されるパネルである。従って、窓ユニットＷＵｂは、幕パネルＵＰｂと、吹寄パネルＭＰｃ，ＭＰｃと、腰パネルＬＰｂとによって囲まれている。
【００７８】
続いて、鉄道車両構体ＢＤを構成する側構体ブロックＳＢａについて説明する。側構体ブロックＳＢａの説明にあたっては、その製造方法も併せて説明する。図２は、側構体ブロックＳＢａ及び鉄道車両構体ＢＤの製造方法を示すフロー図である。図２に示すように、側構体ブロックＳＢａ及び鉄道車両構体ＢＤの製造方法は、準備工程Ｓ０１と、外板形成工程Ｓ０２と、第一補強工程Ｓ０３と、第二補強工程Ｓ０４と、構体形成工程Ｓ０５とを備えている。
【００７９】
準備工程Ｓ０１では、床構体ＦＢ、屋根構体ＣＢ、側構体ＳＢ、及び妻構体ＥＢをそれぞれ構成するための部材を準備する。側構体ＳＢを例にとると、ドアユニットＤＵと、ドア上部パネルＤＵＰと、側構体ブロックＳＢａと、側構体ブロックＳＢｂと、窓ユニットＷＵａと、窓ユニットＷＵｂとを構成するための部材を準備する。側構体ブロックＳＢｂを構成する部材は、形状は若干異なるものの側構体ブロックＳＢｂを構成する部材とほぼ同等なのでその説明を省略する。また、ドアユニットＤＵ、ドア上部パネルＤＵＰ、窓ユニットＷＵａ、及び窓ユニットＷＵｂの構成は公知の構成であるので、それらの説明についても省略する。
【００８０】
上述したように側構体ブロックＳＢａは、幕パネルＵＰａと、吹寄パネルＭＰａと、吹寄パネルＭＰｂと、腰パネルＬＰａとを備えている。側構体ブロックＳＢａを構成する部材として、幕パネルＵＰａ、吹寄パネルＭＰａ、吹寄パネルＭＰｂ、及び腰パネルＬＰａを構成する外板と、それら外板の裏側に設けられる補強部材を構成する部材とを準備する。
【００８１】
外板形成工程Ｓ０２では、幕パネルＵＰａ、吹寄パネルＭＰａ、吹寄パネルＭＰｂ、及び腰パネルＬＰａを構成する外板を形成する。図３に、その外板８の平面図を示す。図３に示すように、外板８は、外板部材１０と、外板部材１２と、外板部材１４と、外板部材１６とを備えている。
【００８２】
外板部材１０は、ステンレス製の板状部材であって、幕パネルＵＰａに対応するものである。外板部材１２は、ステンレス製の板状部材であって、腰パネルＬＰａに対応するものである。外板部材１４は、ステンレス製の板状部材であって、吹寄パネルＭＰａに対応するものである。外板部材１６は、ステンレス製の板状部材であって、吹寄パネルＭＰｂに対応するものである。
【００８３】
外板部材１０と、外板部材１２と、外板部材１４と、外板部材１６とを図３に示すような所定の位置に配置し、互いに溶接接合することで外板８を形成する。
【００８４】
図２に戻り、外板形成工程Ｓ０２に続く第一補強工程Ｓ０３では、外板８の裏面に第一補強部品を当接させて、その第一補強部品を外板８に溶接接合する。第一補強工程Ｓ０３に続く第二補強工程Ｓ０４では、第一補強部品に第二補強部品を当接させて、その第二補強部品を第一補強部品に溶接接合する。
【００８５】
図４に、第一補強部品及び第二補強部品からなる補強部材の斜視図を示す。図４に示す補強部材２０は、第一補強部品を構成するシート部材２０１と、第一補強部品を構成するコマ部材２０３と、第二補強部品２０２とを有している。第二補強部品２０２は、長手方向においてシート部材２０１よりも短くなるように形成されている。
【００８６】
第一補強部品を構成するシート部材２０１は、外板８に当接されるものであって、外板８に当接される当接面２０１ａと、当接面２０１ａとは反対側の裏面２０１ｂとを有している。シート部材２０１は、外板８に当接されて、外板８とレーザ溶接によって溶接接合される。本実施形態の場合、シート部材２０１は、ステンレス製の板状部材であって、その厚みは１ｍｍ程度である。
【００８７】
第一補強部品を構成するコマ部材２０３は、シート部材２０１に当接されるものであって、シート部材２０１の裏面２０１ｂに当接される当接面２０３ａと、第二補強部品２０２に当接される端部２０３ｂとを有している。本実施形態の場合、コマ部材２０３は８個準備されている。８個のコマ部材２０３は、４個で一列を構成するように並べられている。８個のコマ部材２０３は、二列を成すように配置されている。コマ部材２０３は、ステンレス製のブロック状部材であって、その厚みは１ｍｍ程度である。コマ部材２０３の当接面２０３ａの寸法は、２０ｍｍ×５０ｍｍ程度である。
【００８８】
第二補強部品２０２は、シート部材２０１が外板８と当接される当接面２０１ａとは反対側の裏面２０１ｂにおいてシート部材２０１に当接されるものである。第二補強部品２０２は、二列を成すように配置されている８個のコマ部材２０３全てに当接するように配置される。第二補強部品２０２は、Ｃ字状の断面を有するように構成され、一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂと、それら一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂを繋ぐ架橋部分２０２ａとを有している。
【００８９】
架橋部分２０２ａも板状を成す部分であって、対向する一対の辺それぞれから同じ方向に板状部分２０２ｂ，２０２ｂが延出している。板状部分２０２ｂ，２０２ｂの、架橋部分２０２ａに繋がっている端とは反対側の端部２０２ｃ，２０２ｃは、シート部材２０１の裏面２０１ｂに当接する部分である。板状部分２０２ｂ，２０２ｂの架橋部分２０２ａから延出する面である面部２０２ｄは、コマ部材２０３の端部２０３ｂに当接する部分である。
【００９０】
第一補強工程Ｓ０３（図２参照）では、シート部材２０１とコマ部材２０３とを溶接接合する。シート部材２０１とコマ部材２０３との接合状態を図５に示す。図５に示すように、コマ部材２０３は４個を一列として二列に分配され、シート部材２０１の所定の位置に配置される。コマ部材２０３の当接面２０３ａはシート部材２０１の裏面２０１ｂに当接され、シート部材２０１側とコマ部材２０３側とから挟み込むように保持し、それぞれのコマ部材２０３に対応してスポット溶接する。
【００９１】
従って、シート部材２０１とコマ部材２０３との双方には、溶接接合に起因する溶接痕ＷＭａが形成される。この溶接痕ＷＭａは、シート部材２０１とコマ部材２０３とを挟み込むように保持した際にチャック等によって高い保持圧がかけられた結果生じる保持痕や、溶接によってシート部材２０１及びコマ部材２０３が溶融した結果生じる溶融痕である。このように溶接痕ＷＭａが、シート部材２０１とコマ部材２０３との双方に残ることを許容できる構成とすることで、シート部材２０１とコマ部材２０３とのを確実に接合させることができる。
【００９２】
続いて、図６に示すように、シート部材２０１とコマ部材２０３とからなる第一補強部品を外板８の裏面に当接させ、第一補強部品であるシート部材２０１及びコマ部材２０３と外板８とを溶接接合する。具体的には、シート部材２０１を外板８に対してレーザ溶接にて溶接接合する。この場合のレーザ溶接部分は、コマ部材２０３が存在していない領域であればどこでも選択することができ、レーザ溶接方向も任意に選択することができる。従って、必ずしもシート部材２０１の長手方向（横方向）に沿ってレーザ溶接する必要はなく、シート部材２０１の短手方向（縦方向）に沿ってレーザ溶接することも好ましい。
【００９３】
図２に戻り、第一補強工程Ｓ０３に続く第二補強工程Ｓ０４では、第二補強部品２０２を第一補強部品であるコマ部材２０３に対してアーク溶接にて溶接接合する。第二補強部品２０２とコマ部材２０３との接合状態を図７に示す。図７に示すように、第二補強部品２０２の板状部分２０２ｂ，２０２ｂの端部２０２ｃ，２０２ｃをシート部材２０１の裏面２０１ｂに当接させると共に、板状部分２０２ｂ，２０２ｂが、二列に配置されたコマ部材２０３，２０３の間に位置するように配置する。このように、板状部分２０２ｂ，２０２ｂの面部２０２ｄ，２０２ｄを、コマ部材２０３，２０３の端部２０３ｂ，２０３ｂに当接させる。その後、板状部分２０２ｂ，２０２ｂとコマ部材２０３，２０３とをアーク溶接にて溶接接合する。
【００９４】
従って、板状部分２０２ｂとコマ部材２０３との間には、アーク溶接に起因する溶接痕ＷＭｂが形成される。溶接痕ＷＭａ及び溶接痕ＷＭｂを説明するために、図７のＡ矢視図を図８に示す。
【００９５】
図８に示すように、シート部材２０１とコマ部材２０３とをスポット溶接した際に発生する溶接痕ＷＭａは、シート部材２０１及びコマ部材２０３にのみ発生する。シート部材２０１とコマ部材２０３とを溶接接合して一体化した後に外板８に溶接するので、シート部材２０１とコマ部材２０３とを溶接した際に発生する溶接痕ＷＭａは、外板８には生じることがない。また、シート部材２０１及びコマ部材２０３からなる第一補強部材を外板８に溶接接合する際には、シート部材２０１のみを外板８に溶接すれば足りるので、外板８の表面側に極力影響を与えないような溶接態様が選択可能である。
【００９６】
また図８に示すように、第二補強部品２０２とコマ部材２０３とをアーク溶接した際の溶接痕ＷＭｂは、第二補強部品２０２及びコマ部材２０３にのみ発生する。コマ部材２０３の厚みは、第二補強部品２０２をコマ部材２０３にアーク溶接した際の溶接痕ＷＭｂが、シート部材２０１に極力影響を与えず、万が一シート部材２０１に影響を与えた場合であっても外板８の表面側に影響を与えないような厚みに設定されている。
【００９７】
本実施形態のように、第二補強部品２０２をコマ部材２０３に対してアーク溶接することが可能であれば、第二補強部品２０２の取り得る形態はより自由なものとなる。第二補強部品２０２の変形例である第二補強部品４０２の例を図９に示す。
【００９８】
図９に示すように、第二補強部品４０２は、板状部分４０２ｂ，４０２ｂと、架橋部分４０２ａとを有している。架橋部分４０２ａは、第二補強部品２０２の架橋部分２０２ａと同様のものである。板状部分４０２ｂは、第二補強部品２０２の板状部分２０２ｂよりも外板８に交わる方向の長さが長く、板状部分２０２ｂの略２倍の長さとなっている。このように第二補強部品４０２の嵩が高くなっても、アーク溶接でコマ部材２０３に溶接接合するので、確実に接合することができる。
【００９９】
また、板状部分４０２ｂの外側であって、コマ部材２０３に近接する部分には補強板４０３を設けることも好ましい態様である。このように構成することで、アーク溶接による入熱量が増大しても、第二補強部品４０２が肉痩せしてしまい強度が低下してしまうようなことを確実に回避することができる。
【０１００】
続いて、外板８に対して、シート部材２０１、コマ部材２０３及び第二補強部品２０２をどのように配置するかの具体例を、図１０を参照しながら説明する。図１０に示すように、外板８（図３参照）に、補強部材２０及び補強部材２２を取り付ける。補強部材２０は、外板８の外板部材１６に相当する領域（図３参照）に取り付けられている。補強部材２２は、外板８の外板部材１０及び外板部材１２に相当する領域（図３参照）に取り付けられている。
【０１０１】
補強部材２２は、シート部材２０４と、第二補強部品２０２，２０６と、コマ部材２０３とからなるものである。シート部材２０４は、補強部材２０を構成するシート部材２０１よりも長く、その幅は略同一である。第二補強部品２０６は、補強部材２０を構成する第二補強部品２０２よりも長く、その幅は略同一である。
【０１０２】
一つのシート部材２０４に対して、一つの第二補強部品２０２と、一つの第二補強部品２０６とが直列に並んで互いに離隔するように配置される。それぞれの第二補強部品２０２，２０６に対して、第二補強部品２０２，２０６を固定するのに必要な数のコマ部材２０３が配置されている。シート部材２０４と、コマ部材２０３と、第二補強部品２０２，２０６とによって補強部材２２を構築する手法は、補強部材２０を第一補強工程Ｓ０３及び第二補強工程Ｓ０４によって構築した手法と同等であるのでその説明を省略する。
【０１０３】
補強部材２０，２２は、鉄道車両構体ＢＤの長手方向（図１参照）に沿うように、すなわち鉄道車両が走行するレールが延伸する方向に沿うように取り付けられる。補強部材２０，２２を外板８に取り付けるにあたっては、補強部材２０を構成する第二補強部品２０２と、補強部材２２を構成する第二補強部品２０２とが略同じ位置になるように取り付けるものとする。
【０１０４】
続いて図１１に示すように、外板８にシート部材２６，２８を取り付ける。シート部材２６，２８は、シート部材２０１，２０４と略同一の厚みを有する板状部材である。シート部材２６は、外板部材１０に相当する領域（図３参照）の最下方に取り付けられた補強部材２２と、外板部材１２に相当する領域（図３参照）の最上方に取り付けられた補強部材２２との間に配置され、レーザ溶接にて外板８に溶接接合される。シート部材２６は、縦方向に配置される一方で、レーザ溶接は横方向に沿って適宜決められる間隔において溶接接合される。
【０１０５】
シート部材２６には、一対のコマ部材２０５，２０５が取り付けられている。コマ部材２０５は、コマ部材２０３よりも長手方向に長く、シート部材２６よりもやや短い程度の長さで構成されている。シート部材２６とコマ部材２０５，２０５とは、スポット溶接にて溶接接合されている。
【０１０６】
シート部材２８は、補強部材２０と補強部材２０との間、補強部材２０と補強部材２２との間、補強部材２２と補強部材２２との間に配置され、レーザ溶接にて外板８に溶接接合される。シート部材２８は、縦方向に配置される一方で、レーザ溶接は横方向に沿って適宜決められる間隔において溶接接合される。
【０１０７】
シート部材２８には、一対のコマ部材２０３，２０３が取り付けられている。シート部材２８とコマ部材２０３，２０３とは、スポット溶接にて溶接接合されている。
【０１０８】
続いて図１２に示すように、第二補強部品３０を取り付ける。第二補強部品３０は、補強部材２０，２２に対して、シート部材２０１，２０４が露出している部分に縦方向に沿って取り付けられる。また、シート部材２６，２８は、このように取り付けられる第二補強部品３０に対応する位置に取り付けられるものである。第二補強部品３０は、外板８に既に取り付けられているシート部材２６，２８に対してアーク溶接によって溶接接合される。
【０１０９】
図２に戻り、構体形成工程Ｓ０５では、上述したように形成した側構体ブロックＳＢａ等を利用して側構体ＳＢを組み立てる。最終的には、床構体ＦＢ、屋根構体ＣＢ、側構体ＳＢ、及び妻構体ＥＢを用いて鉄道車両構体ＢＤを組み立てる。
【０１１０】
上述した本実施形態においては、補強部材２０を第一補強部品であるシート部材２０１及びコマ部材２０３と第二補強部品２０２とで構成している。第一補強部品であるシート部材２０１は外板８に当接されるものであり、第二補強部品２０２は第一補強部品であるシート部材及びコマ部材２０３に当接しながら外板８と交わる方向に延出するものである。従って、第一補強部品であるシート部材２０１は外板８と当接するために好適な形態となし、第二補強部品２０２は補強部材２０の強度を担うために好適な形態となすことができ、結果として補強部材２０による補強強度を十分に確保しつつ外板８との当接性を高めることができる。
【０１１１】
第一補強部品であるシート部材２０１は、外板８の裏面に当接されると共に外板８に溶接接合されており、第一補強部品であるコマ部材２０３と第二補強部品２０２とがアーク溶接にて溶接接合されることで補強部材２０を形成している。従って、第一補強部品であるシート部材２０１は、外板８の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合することができる。
【０１１２】
一方、補強部材２０は、第二補強部品２０２を第一補強部品であるコマ部材２０３に対してアーク溶接にて溶接接合されることで形成される。従って、アーク溶接という対象ワーク間のギャップが空いていてもレーザ溶接よりは確実に溶接接合することが可能であって、電極と対象ワークとの距離をレーザ溶接におけるレーザヘッドと対象ワークとの距離よりは広く取れる溶接手法を採用することで、補強部材２０の設計上の自由度を確保することと外板８と補強部材２０との間に隙間が空いている場合への対応とを両立することができる。
【０１１３】
第二補強部品２０２は、外板８に別途溶接接合されている第一補強部品であるシート部材２０１に更に溶接接合されているコマ部材２０３に対してアーク溶接にて溶接接合されるので、第一補強部品であるシート部材２０１を緩衝部材としてアーク溶接による外板表面への影響を最小限のものとすることができる。また、外板８が湾曲している場合であっても、第一補強部品であるシート部材２０１のみを先に外板８に沿わせるように接合することが可能となる。更に、第二補強部品２０２は、このように外板８に接合された第一補強部品であるシート部材に更に溶接接合されているコマ部材２０３に対してアーク溶接にて溶接接合するので、第二補強部品２０２自体は外板８の湾曲に完全には沿っていなくても、第一補強部品であるコマ部材２０３に確実に溶接接合することで補強部材２０全体としての強度を保つことができる。従って、補強部材２０の設計上の自由度を確保しつつ外板８への溶接接合が容易であって、外板８が湾曲しているような場合であっても外板８の適切な位置に補強部材２０を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能な鉄道車両構体ＢＤを提供することができる。
【０１１４】
尚、本実施形態では、第一補強部品をシート部材２０１とコマ部材２０３とによって構成したけれども、コマ部材２０３のみによって構成することも好ましい態様である。この場合、外板８の裏面の所定の位置にコマ部材２０３を溶接接合する。上述したようなシート部材２０１が存在することによる作用効果は奏さないものの、シート部材２０１を省略することで軽量化を図ることができる。
【０１１５】
また本実施形態では、第二補強部品２０２における板状部分２０２ｂの端部２０２ｃが外板８に対して相対的に位置変化しないように、板状部分２０２ｂの面部２０２ｄを第一補強部品であるコマ部材２０３の端部２０３ｂに当接させているので、この状態では第一補強部品及び外板８に対して第二補強部品２０２を適切な位置に保持することができる。更に、このような状態を保ったまま、板状部分２０２ｂの面部２０２ｄとコマ部材２０３の端部２０３ｂ近傍とをアーク溶接にて溶接接合するので、第二補強部品２０２自体は外板８の湾曲に沿っていなくても、第一補強部品であるコマ部材２０３に確実に溶接接合することで補強部材２０全体としての強度を保つことができる。
【０１１６】
また本実施形態では、第二補強部品２０２が、板状部分２０２ｂを一対と当該一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂを繋ぐ架橋部分２０２ａとを有する断面Ｃ字状のものとして構成されるので、一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂを第一補強部品であるコマ部材２０３に対してアーク溶接にて溶接接合することができる。従って、第一補強部品と第二補強部品２０２とをアーク溶接にて溶接接合した後には、第一補強部品のコマ部材２０３がハット材のフランジ部に相当し、第二補強部品２０２がハット材のチャネル部に相当するように構成することができる。そのため、補強部材２０の設計上の自由度を確保しつつ外板８への溶接接合が容易であって、外板８が湾曲しているような場合であっても外板８の適切な位置に補強部材２０を確実に取り付けることが可能であり、外板表面に対する溶接接合による影響を抑制することが可能なものを提供しつつ、ハット材と同等の補強部材２０を提供することができる。
【０１１７】
また本実施形態では、第一補強部品であるコマ部材２０３を、一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂそれぞれに対応するように配置すると共に、架橋部分２０２ａの外側に配置するので、一対の板状部分２０２ｂ，２０２ｂそれぞれに対してコマ部材２０３を近接させて配置することができ、溶接接合に当たっての作業空間も確保することができる。従って、コマ部材２０３と第二補強部品２０２とをアーク溶接によってより確実に溶接接合することができる。
【０１１８】
また本実施形態では、第一補強部品を構成するシート部材２０１とコマ部材２０３とは、互いに溶接接合によって接合され、溶接接合に起因する溶接痕ＷＭａが形成されている。このように、シート部材２０１とコマ部材２０２との双方に溶接接合に起因する溶接痕ＷＭａ（シート部材２０１とコマ部材２０２とを挟み込んで保持した結果生じる保持痕や、シート部材２０１とコマ部材２０２とを溶接した際の溶融痕といった痕）が形成されるように接合するので、シート部材２０１とコマ部材２０３とを挟み込むように確実に保持した溶接が可能となり、シート部材２０１とコマ部材２０３とを確実に溶接接合することができる。従って、第二補強部品２０２との接合強度を担うためのコマ部材２０３と外板８との当接性を担うためのシート部材２０１とを確実に一体化した第一補強部品とすることができる。
【０１１９】
更に、このように形成されてなる第一補強部品のシート部材２０１と外板８とは、シート部材２０１とコマ部材２０３とを接合した溶接痕ＷＭａが形成されている部分以外で溶接接合されている。シート部材２０１とコマ部材２０３との接合とは独立して、シート部材２０１を外板８に接合するために適切な部分及び手法によって、外板８の表面に極力溶接痕が出ないか、出たとしても外観上問題のないレベルのものとするように溶接接合することができる。
【０１２０】
また本実施形態では、コマ部材２０３を一つのシート部材２０１に対して複数の列を成すように配置しているので、複数の列状配置されたコマ部材２０３を一つのシート部材２０１にまとめて溶接接合することができ、第二補強部品２０２が板状部分２０２ｂ，２０２ｂを複数備える場合や第二補強部品２０２を複数取り付ける場合に、より効率的な作業が可能となる。
【０１２１】
また本実施形態では、第一補強部品は複数のコマ部材２０３によって構成し、それら複数のコマ部材２０３が少なくとも一つの列を成すように配置しているので、第二補強部品２０２をアーク溶接にて溶接接合する際に必要な部分のみにコマ部材２０３を配置することができ、強度確保と鉄道車両構体ＢＤの軽量化とを両立することができる。
【０１２２】
また本実施形態では、コマ部材２０３の厚みをシート部材２０１よりも厚くなるように構成することも好ましいものである。このようにコマ部材２０３の厚みをシート部材２０１よりも厚くなるように構成することで、コマ部材２０３の厚みを十分に確保することができ、アーク溶接による外板表面への影響を確実に排除することができる。
【０１２３】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１２４】
８：外板
１０：外板部材
１２：外板部材
１４：外板部材
１６：外板部材
２０：補強部材
２２：補強部材
２６：シート部材
２８：シート部材
３０：第二補強部品
２０１：シート部材
２０１ａ：当接面
２０１ｂ：裏面
２０２：第二補強部品
２０２ａ：架橋部分
２０２ｂ：板状部分
２０２ｃ：端部
２０２ｄ：面部
２０３：コマ部材
２０３ａ：当接面
２０３ｂ：端部
２０４：シート部材
２０５：コマ部材
２０６：第二補強部品
４０２：第二補強部品
４０２ａ：架橋部分
４０２ｂ：板状部分
４０３：補強板
ＢＤ：鉄道車両構体
ＣＢ：屋根構体
ＤＵ：ドアユニット
ＤＵＰ：ドア上部パネル
ＥＢ：妻構体
ＦＢ：床構体
ＬＰａ：腰パネル
ＬＰｂ：腰パネル
ＭＰａ：吹寄パネル
ＭＰｂ：吹寄パネル
ＭＰｃ：吹寄パネル
ＳＢ：側構体
ＳＢａ：側構体ブロック
ＳＢｂ：側構体ブロック
ＵＰａ：幕パネル
ＵＰｂ：幕パネル
ＷＭａ：溶接痕
ＷＭｂ：溶接痕
ＷＵａ：窓ユニット
ＷＵｂ：窓ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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