(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の外壁となる外板と、
前記外板の内面に並設された断面ハット状の第１の補強部材と、
前記外板の端部において前記第１の補強部材と交差する方向に配置され、前記第１の補強部材の頂部に接合された一方のフランジ部と、前記外板の前記内面に接合された他方のフランジ部とを有する第２の補強部材と、を備え、
前記第２の補強部材は、
前記一方のフランジ部と、前記第１の補強部材の頂部の高さ方向に張り出す第１の調節片とを含む第１の分割部材と、
前記他方のフランジ部と、前記第１の補強部材の頂部の高さ方向に張り出すと共に前記第１の調節片に当接する第２の調節片とを含む第２の分割部材と、を有し、
前記第１の分割部材と前記第２の分割部材とは、前記第１の調節片と前記第２の調節片との接合によって一体化されていることを特徴とする車両パネル構造体。
【請求項２】
前記外板の少なくとも前記端部と対向する対向部を有し、前記外板の前記端部と、前記対向部と、隣り合う前記第１の補強部材のウェブ部とによって、前記第１の補強部材の長手方向に中空部が形成されるように前記第１の補強部材の頂部に接合された板状部材を更に備え、
前記一方のフランジ部は、前記板状部材を介して前記第１の補強部材の頂部に接合されていることを特徴とする請求項１記載の車両パネル構造体。
【請求項３】
前記第２の補強部材は、断面ハット状をなしていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両パネル構造体。
【請求項４】
前記一方のフランジ部と前記第１の補強部材の頂部との接合、及び前記他方のフランジ部と前記外板の前記内面との接合は、レーザ溶接によってなされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の車両パネル構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両パネル構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の分野の技術として、例えば特許文献１に記載の鉄道車両構体がある。この従来の鉄道車両構体では、外板に対して断面ハット型の第１の補強部材（ハット型材）が一定のピッチで接合されている。外板の端部には、第１の補強部材と交差する方向に配置された第２の補強部材が第１の補強部材の頂部に接合され、剛性の強化が図られている。外板端部の補強という観点から見ると、ハット型材を第２の補強部材として採用し、この第２の補強部材の一方のフランジ部を第１の補強部材の頂部に接合し、かつ他方のフランジ部を外板に接合することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
ところで、上述したような外板、第１の補強部材、及び第２の補強部材の構造を実現するためには、第２の補強部材における一方のフランジ部と他方のフランジ部との高さの差を第１の補強部材の頂部の高さに一致させる必要がある。特に、各部材の接合をレーザ溶接によって実現する場合、健全な溶接部の形成のためには、部材間の隙間を板厚の１／１０程度以下に抑えておく必要がある。
【０００５】
しかしながら、第１の補強部材及び第２の補強部材は、通常ではいずれもプレス加工によって形成されるので、寸法ばらつきが生じ易く、第２の補強部材における一方のフランジ部と他方のフランジ部との高さの差を第１の補強部材の頂部の高さに一致させることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、補強部材の寸法ばらつきがあっても外板端部の補強構造を実現できる車両パネル構造体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】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明に係る車両パネル構造体は、鉄道車両の外壁となる外板と、外板の内面に並設された断面ハット状の第１の補強部材と、外板の端部において第１の補強部材と交差する方向に配置され、第１の補強部材の頂部に接合された一方のフランジ部と、外板の内面に接合された他方のフランジ部とを有する第２の補強部材と、を備え、第２の補強部材は、一方のフランジ部と、第１の補強部材の頂部の高さ方向に張り出す第１の調節片とを含む第１の分割部材と、他方のフランジ部と、第１の補強部材の頂部の高さ方向に張り出すと共に第１の調節片に当接する第２の調節片とを含む第２の分割部材と、を有し、第１の分割部材と第２の分割部材とは、第１の調節片と第２の調節片との接合によって一体化されていることを特徴としている。
【０００８】
この車両パネル構造体では、外板の端部において第２の補強部材の一方のフランジ部が第１の補強部材の頂部に接合され、他方のフランジ部が外板の内面に接合されている。このような第２の補強部材の接合により、外板の端部の剛性が十分に確保される。また、この車両パネル構造体では、第２の補強部材が第１の分割部材と第２の分割部材とに分割されている。第１の分割部材と第２の分割部材とは、第１の補強部材の頂部の高さ方向に張り出す第１の調節片と第２の調節片とを有しており、互いに当接させた第１の調節片と第２の調節片との接合によって一体化されている。
【０００９】
このような第２の補強部材の構成によれば、第１の調節片と第２の調節片とが当接可能な範囲で第１の分割部材の位置と第２の分割部材の位置とを第１の補強部材の頂部の高さ方向に調節できる。したがって、第１の補強部材及び第２の補強部材の寸法ばらつきがあっても、第２の補強部材における一方のフランジ部と他方のフランジ部との高さの差を第１の補強部材の頂部の高さに一致させることができ、上述した外板端部の補強構造を容易に実現できる。
【００１０】
また、外板の少なくとも端部と対向する対向部を有し、外板の端部と、対向部と、隣り合う第１の補強部材のウェブ部とによって、第１の補強部材の長手方向に中空部が形成されるように第１の補強部材の頂部に接合された板状部材を更に備え、一方のフランジ部は、板状部材を介して第１の補強部材の頂部に接合されていることが好ましい。この場合、中空部によって外板端部の剛性を更に高めることが可能となる。また、本構成は、板状部材を追加するだけの簡単な構成で実現できるので、部品点数の増加や重量の増加も抑えられる。
【００１１】
また、第２の補強部材は、断面ハット状をなしていることが好ましい。この場合、第２の補強部材のチャネル部によって外板端部の剛性が一層高められる、また、上記の板状部材と組み合わせる場合、板状部材と第２の補強部材のチャネル部とによって第２の補強部材の長手方向に中空部が形成される。これにより、外板端部には中空部の交差構造が形成されるので、更なる剛性の向上が図られる。
【００１２】
また、一方のフランジ部と第１の補強部材の頂部との接合、及び他方のフランジ部と外板の内面との接合は、レーザ溶接によってなされていることが好ましい。部材間の隙間は、第１の分割部材の位置及び第２の分割部材の位置を第１の補強部材の頂部の高さ方向に調節することで、レーザ溶接の実施に十分な程度以下に抑えることができる。レーザ溶接では、部材への入熱量を抑えられるので、部材の変形を抑えた強固な接合を実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、補強部材の寸法ばらつきがあっても外板端部の補強構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る車両パネル構造体を適用してなる鉄道車両構体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示した車両パネル構造体の分解斜視図である。
【図４】図２に示した車両パネル構造体を第２の補強部材の長手方向から見た場合の側面図である。
【図５】第１の分割部材及び第２の分割部材による高さ調節の様子を示した図である。
【図６】第２実施形態に係る車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示した車両パネル構造体の分解斜視図である。
【図８】第２の補強部材を取り除いた状態で図６に示した車両パネル構造体を第１の補強部材の長手方向から見た場合の側面図である。
【図９】図６に示した車両パネル構造体を第２の補強部材の長手方向から見た場合の側面図である。
【図１０】変形例に係る車両パネル構造体を示す図である。
【図１１】別の変形例に係る車両パネル構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る車両パネル構造体の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る車両パネル構造体を適用してなる鉄道車両構体の一実施形態を示す斜視図である。同図に示すように、鉄道車両構体１は、床構体２と、側構体３と、屋根構体４と、妻構体５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。
【００１７】
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３及び妻構体５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立設されている。側構体３には、乗客・乗員が乗り降りするためのドア部６が等間隔に複数（例えば３箇所）設けられている。
【００１８】
また、ドア部６，６間と側構体３の両端部とには、窓部７が設けられている。妻構体５には、乗員・乗客が車両間を行き来するための出入口部８が設けられている。屋根構体４は、車両の屋根部を構成する構体として配置されている。屋根構体４の上部には、車内の温度を調整するためのエアコンディショナーやパンタグラフなどが設置される。
【００１９】
次に、側構体３に適用された車両パネル構造体の構成について更に詳細に説明する。図２は、第１実施形態に係る車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。また、図３は、その分解斜視図である。同図においては、車両パネル構造体の一方の端部のみを図示しているが、他方の端部についても同様の構成である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、車両パネル構造体１０は、外板２０と、第１の補強部材３０と、第２の補強部材４０とを備えている。外板２０は、車両の外壁を構成する部材である。外板２０は、例えば厚さ１．２ｍｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ３０１Ｌ）からなり、長さ９４０ｍｍ程度の矩形状をなしている。
【００２１】
第１の補強部材３０は、長方形状の頂部３１と、頂部３１の幅方向の両側部から起立するウェブ部３２，３２と、ウェブ部３２，３２の先端から外側に突出するフランジ部３３，３３とを有する断面ハット状の部材（ハット型材）である。第１の補強部材３０は、例えば厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０１Ｌ）からなり、外板２０の長さに対応する長尺状をなしている。また、頂部３１の幅は例えば５０ｍｍ程度となっており、ウェブ部３２の高さは、例えば３５ｍｍ程度となっている。
【００２２】
第１の補強部材３０は、頂部３１が車両の内側を向くようにして例えば２００ｍｍピッチで車両の高さ方向に並列配置され、フランジ部３３，３３に沿ってスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ１によって外板２０の内面に強固に接合されている。これにより、第１の補強部材３０と外板２０との間には、第１の補強部材３０の長手方向に沿って中空部が形成されている。
【００２３】
第２の補強部材４０は、第１の補強部材３０と同様に、長方形状の頂部４１と、頂部４１の幅方向の両側部から起立するウェブ部４２，４２と、ウェブ部４２，４２の先端から外側に突出するフランジ部４３，４３とを有する断面ハット状の部材（ハット型材）である。また、頂部４１の幅は例えば５０ｍｍ程度となっている。
【００２４】
一方、第２の補強部材４０では、図４に示すように、ウェブ部４２，４２の高さが互いに異なっており、一方のウェブ部４２の高さは例えば３５ｍｍ程度、他方のウェブ部４２の高さは例えば７０ｍｍ程度となっている。これにより、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３の高さと他方のフランジ部４３の高さとの差は３５ｍｍとなっており、第１の補強部材３０の頂部３１の高さに一致するようになっている。
【００２５】
この第２の補強部材４０は、外板２０の端部２０ａにおいて、頂部４１が車両の内側に向くようにして第１の補強部材３０と直交して配置されている。そして、第２の補強部材４０は、一方のフランジ部４３が第１の補強部材３０の頂部３１に当接し、かつ他方のフランジ部４３が外板２０の内面に当接した状態で、フランジ部４３，４３に沿ってスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ２によって、外板２０及び第１の補強部材３０に強固に接合されている。
【００２６】
また、第２の補強部材４０における他方のウェブ部４２の内側面には、第１の補強部材３０の端部３０ａが当接した状態となっている。他方のウェブ部４２と第１の補強部材３０の端部３０ａとは、スポット状のレーザ溶接部Ｗ３によって互いに強固に接合されている。
【００２７】
以上のように、車両パネル構造体１０では、外板２０の端部２０ａにおいて、第１の補強部材３０に直交する向きに第２の補強部材４０が配置され、第２の補強部材４０の一方のフランジ部４３が第１の補強部材３０の頂部３１に接合され、他方のフランジ部４３が外板２０の内面に接合されている。このような第２の補強部材４０の接合により、外板２０の端部２０ａの剛性が十分に確保される。また、各部材の接合にレーザ溶接を用いることで、部材への入熱量を抑えられるので、部材の変形を抑えた強固な接合を実現できる。
【００２８】
ところで、上述した外板２０の端部２０ａの補強構造を実現するにあたっては、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差を第１の補強部材３０の頂部３１の高さに一致させる必要がある。本実施形態では、一方のフランジ部４３と頂部３１との接合、及び他方のフランジ部４３と外板２０との接合にレーザ溶接を用いているため、健全な溶接部の形成のためには、部材間の隙間を板厚の１／１０程度以下に抑えておくことが要求される。
【００２９】
しかしながら、第１の補強部材３０及び第２の補強部材４０は、通常ではいずれもプレス加工によって形成されるので、寸法ばらつきが生じ易いという問題があった。したがって、外板２０の端部２０ａに第２の補強部材４０を配置した際に、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差が第１の補強部材３０の頂部３１の高さに一致せず、部材間の隙間が必ずしもレーザ溶接で要求される条件を満足できない場合があった。
【００３０】
これに対し、上述した第２の補強部材４０は、図４に示すように、第１の分割部材５１と第２の分割部材５２とによって頂部４１で幅方向に２分割されている。第１の分割部材５１は、一方のフランジ部４３と、一方のウェブ部４２と、頂部４１の一方側の半分部分４１ａと、半分部分４１ａの先端に形成された第１の調節片５３とを有している。第１の調節片５３は、第１の分割部材５１の長手方向に延在しており、第１の補強部材３０の頂部３１の高さ方向に沿ってウェブ部４２と反対方向に張り出している。
【００３１】
第２の分割部材５２は、他方のフランジ部４３と、他方のウェブ部４２と、頂部４１の他方側の半分部分４１ｂと、半分部分４１ｂの先端に形成された第２の調節片５４とを有している。第２の調節片５４は、第２の分割部材５２の長手方向に延在しており、第１の補強部材３０の頂部の高さ方向に沿って第１の調節片５３と同方向に張り出している。
【００３２】
そして、第１の分割部材５１と第２の分割部材５２とは、第１の調節片５３と第２の調節片５４とを当接させた状態で、第１の調節片５３及び第２の調節片５４の長手方向に沿ってスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ４によって互いに強固に接合されている。
【００３３】
このような第２の補強部材４０の構成によれば、第１の調節片５３と第２の調節片５４とが当接可能な範囲で第１の分割部材５１の位置と第２の分割部材５２の位置とを第１の補強部材３０の頂部３１の高さ方向に調節できる。例えば図５（ａ）に示すように、第１の調節片５３と第２の調節片５４とを当接させたまま、第２の分割部材５２に対する第１の分割部材５１の位置を第２の調節片５４の基端側にずらすことにより、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差を小さくできる。
【００３４】
また、例えば図５（ｂ）に示すように、第１の調節片５３と第２の調節片５４とを当接させたまま、第２の分割部材５２に対する第１の分割部材５１の位置を第２の調節片５４の先端側にずらすことにより、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差を大きくできる。
【００３５】
したがって、第１の補強部材３０及び第２の補強部材４０の寸法ばらつきがあっても、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差を第１の補強部材３０の頂部３１の高さに一致させることができ、上述した外板２０の端部２０ａの補強構造を容易に実現できる。
【００３６】
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。また、図７は、その分解斜視図である。
【００３７】
図６及び図７に示すように、第２実施形態に係る車両パネル構造体６０は、第１の補強部材３０と第２の補強部材４０との間に板状部材７０を介在させている点で第１実施形態と異なっている。板状部材７０は、例えば厚さ０．８ｍｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ３０１Ｌ）からなる。板状部材７０は、略長方形状の本体部７１と、本体部７１の一側から例えば２００ｍｍピッチで張り出す複数の張出部７２とを有している。
【００３８】
この板状部材７０は、本体部７１が外板２０の端部２０ａと対向し（以下、本体部７１を対向部７３と称す）、かつ張出部７２のそれぞれが第１の補強部材３０の頂部３１に当接するように配置され、対向部７３及び張出部７２にスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ５によって第１の補強部材３０の頂部３１に強固に接合されている。なお、張出部７２の長さは、例えば１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度となっている。また、対向部７３と張出部７２とがなす隅部は、例えばφ３０ｍｍの凹状に加工されている。
【００３９】
そして、車両パネル構造体６０では、第２の補強部材４０は、一方のフランジ部４３が板状部材７０に当接し、かつ他方のフランジ部４３が外板２０の内面に当接した状態となっている。そして、第２の補強部材４０は、フランジ部４３，４３に沿ってスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ２によって、外板２０、第１の補強部材３０、及び板状部材７０に強固に接合されている。
【００４０】
このような車両パネル構造体６０についても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、第１の補強部材３０及び第２の補強部材４０の寸法ばらつきがあっても、第２の補強部材４０における一方のフランジ部４３と他方のフランジ部４３との高さの差を第１の補強部材３０の頂部３１の高さに一致させることができ、外板２０の端部２０ａの補強構造を容易に実現できる。
【００４１】
また、車両パネル構造体６０では、外板２０、第１の補強部材３０、第２の補強部材４０、及び板状部材７０の接合により、図８に示すように、外板２０の端部２０ａと、板状部材７０の対向部７３と、隣り合う第１の補強部材３０のウェブ部３２，３２とによって、第１の補強部材３０の長手方向に延びる第１の中空部Ｓ１が形成されている。
【００４２】
さらに、車両パネル構造体６０では、外板２０、第１の補強部材３０、第２の補強部材４０、及び板状部材７０の接合により、図９に示すように、第２の補強部材４０の頂部４１と、ウェブ部４２，４２と、板状部材７０の対向部７３とによって、第１の中空部Ｓ１と直交する方向に第２の中空部Ｓ２が形成されている。第２の中空部Ｓ２は、対向部７３に仕切られることによって、第１の中空部Ｓ１に対して連通しない状態で立体交差している。
【００４３】
このような第１の中空部Ｓ１及び第２の中空部Ｓ２の交差構造により、車両パネル構造体６０では、外板２０の端部２０ａの剛性を一層高めることができる。本構成は、骨部材同士を交差方向に配置した従来の構成と比較して、板状部材７０を追加するだけで実現できるので、部品点数の増加も避けられ、重量の増加も抑えられる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、第２の補強部材４０の他方のフランジ部４３が直接的に外板２０の内面に接合されているが、図１０に示す車両パネル構造体８０のように、外板２０と他方のフランジ部４３との間にドアフレーム８１の側縁部８２を挟み込み、レーザ溶接部Ｗ２によって外板２０、フランジ部４３、及び側縁部８２を一体的に接合してもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、第１の分割部材５１の第１の調節片５３と第２の分割部材５２の第２の調節片５４とは、いずれもウェブ部３２と反対方向に張り出しているが、第１の調節片５３と第２の調節片５４とは、第１の補強部材３０の頂部の高さ方向に沿って張り出すものであればよく、ウェブ部３２側に張り出していてもよい。
【００４６】
さらに、例えば図１１に示す車両パネル構造体９０のように、第２の補強部材４０の分割位置を、頂部４１ではなく他方のウェブ部４２としてもよい。この場合、第１の分割部材９１における他方のウェブ部４２ａの先端部分が第１の調節片９３となり、第２の分割部材９２における他方のウェブ部４２ｂの先端部分が第２の調節片９４となる。したがって、上述した実施形態と同様に、第１の調節片９３と第２の調節片９４とを当接させ、第１の調節片９３及び第２の調節片９４の長手方向に沿ってスポット状に形成されたレーザ溶接部Ｗ５によって第１の分割部材９１と第２の分割部材９２とを接合すればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…鉄道車両、１０，６０，８０，９０…車両パネル構造体、２０…外板、２０ａ…端部、３０…第１の補強部材、３１…頂部、３２…ウェブ部、４０…第２の補強部材、４１…頂部、４３…フランジ部、５１，９１…第１の分割部材、５２，９２…第２の分割部材、５３，９３…第１の調節片、５４，９４…第２の調節片、７０…板状部材、７３…対向部、Ｓ１…第１の中空部、Ｓ２…第２の中空部。
【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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