(57)【要約】【課題】外板に現れる溶接歪みを抑えることにより、鉄道車両の美観を向上させることができる車両パネル構造体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】鉄道車両の外壁となる外板２０と、外板２０の内側面に当接して配置された骨部材３０と、を備え、予め設定された溶接ラインＡｘ上に形成した溶接部によって外板２０と骨部材３０とを接合してなる車両パネル構造体１０であって、溶接ラインＡｘ上には、外板２０と骨部材３０とが当接する当接領域Ｔと、外板２０と骨部材３０とが当接しない非当接領域Ｓとが存在し、溶接部は、当接領域Ｔにおいて骨部材３０から外板２０に達するように形成された本溶接部Ｗ１と、非当接領域Ｓにおいて外板２０にのみ形成された溶融凝固部Ｚ１と、を有していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の外壁となる外板と、前記外板の内側面に当接して配置された骨部材と、を備え、予め設定された溶接ライン上に形成した溶接部によって前記外板と前記骨部材とを接合してなる車両パネル構造体であって、
前記溶接ライン上には、前記外板と前記骨部材とが当接する当接領域と、前記外板と前記骨部材とが当接しない非当接領域とが存在し、
前記溶接部は、前記当接領域において前記骨部材から前記外板に達するように形成された本溶接部と、前記非当接領域において前記外板にのみ形成された溶融凝固部とを有していることを特徴とする車両パネル構造体。
【請求項２】
前記骨部材は、第一の方向に配置された第一骨部材と、前記第一の方向に交差する第二の方向に配置された第二骨部材とを含み、
前記第二骨部材は、前記第一骨部材との間に前記非当接領域が存在するように所定の間隔をもって配置されている請求項１に記載の車両パネル構造体。
【請求項３】
前記第一及び第二骨部材は、チャネル部と一対のフランジ部とからなるハット材であり、
前記第二骨部材の前記一対のフランジ部と前記外板との当接によって形成される前記当接領域の内側の前記非当接領域には、前記溶融凝固部が形成されている請求項２に記載の車両パネル構造体。
【請求項４】
前記外板の外側面には、前記溶接ラインと略平行な方向に沿った研磨加工が施されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両パネル構造体。
【請求項５】
前記本溶接部及び前記溶融凝固部は、レーザ照射によって形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両パネル構造体。
【請求項６】
鉄道車両の外壁となる外板の内側面において、予め設定された溶接ライン上に骨部材を当接して配置する骨部材配置工程と、
前記外板と前記骨部材とが当接する当接領域において、前記骨部材から前記外板に達する本溶接部を形成する本溶接部形成工程と、
前記外板と前記骨部材とが当接しない非当接領域において、前記外板のみを溶融凝固させることにより溶融凝固部を形成する溶融凝固部形成工程と、を備える車両パネル構造体の製造方法。
【請求項７】
前記骨部材配置工程を実施した後、前記本溶接工程に先立って、前記溶融凝固部形成工程を実施する請求項６に記載の車両パネル構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両パネル構造体及びその製造方法に関する。
【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、２つの骨部材を縦横に配しており、一方の骨部材の端部が、他方の骨部材の側面に対向する関係を有して外板に溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４１８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような骨部材と外板との接合には、例えばレーザ溶接が用いられる。一般に、レーザ溶接を用いる場合では、例えば抵抗スポット溶接で溶接する場合と比較して部材への入熱が少ないので、溶接後の骨部材や外板の溶接歪みを抑えることができる。しかしながら、レーザ溶接であっても完全に溶接歪みを無くすことは困難であり、溶接を行った箇所と溶接を行っていない箇所とでは、多少なりとも表面状態に差が生じることとなる。このように、骨部材と外板とを溶接して得られる車両パネル構造体では、外板に現れる溶接歪みを極力抑えることにより、鉄道車両の美観を向上させる技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、外板に現れる溶接歪みを均一化することにより、鉄道車両の美観を向上させることができる車両パネル構造体及びその製造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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の車両パネル構造体は、鉄道車両の外壁となる外板と、外板の内側面に当接して配置された骨部材と、を備え、予め設定された溶接ライン上に形成した溶接部によって外板と骨部材とを接合してなる車両パネル構造体であって、溶接ライン上には、外板と骨部材とが当接する当接領域と、外板と骨部材とが当接しない非当接領域とが存在し、溶接部は、当接領域において骨部材から外板に達するように形成された本溶接部と、非当接領域において外板にのみ形成された溶融凝固部とを有していることを特徴とする。
【０００７】
この車両パネル構造体では、外板と骨部材とが当接する当接領域において骨部材から外板に達する本溶接部により、外板と骨部材とが強固に接合されている。ここで、外板の表面側において、本溶接部が形成された部分ではその中心部分に向かう引張応力が生じ、引張応力に起因する外板の歪みが生じる。本溶接部が断続的または連続的に形成されている部分では、隣り合う本溶接部間での引張応力の向きが反対となり、応力がキャンセルされる一方で、溶接ラインの端部などのように、隣り合う本溶接部が存在しない部分では、応力がキャンセルされないため、外板の歪み量が不均一となって溶接歪みが目立ち易くなる。これに対し、この車両パネル構造体では、溶接ライン上において、外板と骨部材とが当接しない非当接領域において外板にのみ形成された溶融凝固部を有している。このため、隣り合う本溶接部が存在しない部分においても溶融凝固部によって本溶接部の応力がキャンセルされるので、外板の歪み量が均一化され、溶接歪みの目立ちにくい車両パネル構造体が得られる。従って、この車両パネル構造体を適用すると、良好な美観の鉄道車両を作製できる。
【０００８】
また、上記骨部材は、第一の方向に配置された第一骨部材と、第一の方向に交差する第二の方向に配置された第二骨部材とを含み、第二骨部材は、第一骨部材との間に上記非当接領域が存在するように所定の間隔をもって配置されていることが好ましい。
【０００９】
鉄道車両の外壁となる外板には、骨部材が交差して配置されることが比較的多い。交差して配置された一方の骨部材の端部は、他方の骨部材の側面に対向して配置される。この一方の骨部材の端部には、上述のような溶接に起因する引張応力によって、外板の歪みが生じやすい。そこで、交差して配置された第一骨部材と第二骨部材との間の非当接領域に溶融凝固部を導入することにより、一方の骨部材の端部に生じる応力をキャンセルする応力を意図的に付与することができる。よって、鉄道車両の外壁に多用される骨部材の交差領域に現れる溶接歪みを効果的に抑制できる。
【００１０】
また、第一及び第二骨部材は、チャネル部と一対のフランジ部とからなるハット材であり、第二骨部材の一対のフランジ部と外板との当接によって形成される当接領域の内側の非当接領域には、溶融凝固部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
ハット材である第二骨部材において、一対のフランジ部と外板との当接領域に形成された本溶接部に起因して引張応力が発生する。しかし、当該当接領域の内側の側部では、引張応力がキャンセルされないため、外板の歪み量が不均一となって溶接歪みが目立ち易くなる。そこで、この当接領域の内側の非当接領域に、応力を打ち消すための溶融凝固部を形成することにより、外板の溶接歪みを効果的に抑制できる。
【００１２】
また、外板の外側面には、溶接ラインと略平行な方向に沿った研磨加工が施されていることが好ましい。
【００１３】
外板と骨部材との溶接ラインを外板の外側面の研磨加工方向と平行にすることにより、外板の美観を向上することができる。
【００１４】
また、本溶接部及び溶融凝固部は、レーザ照射によって形成されていることが好ましい。
【００１５】
レーザ照射の場合、例えばアーク放射の場合と比較して、骨部材や外板への入熱が少ないので、外板の歪みの発生をより抑制できる。
【００１６】
また、本発明の車両パネル構造体の製造方法は、鉄道車両の外壁となる外板の内側面であって予め設定された溶接ライン上に骨部材を当接して配置する骨部材配置工程と、外板と骨部材とが当接する当接領域において、骨部材から外板に達する本溶接部を形成する本溶接部形成工程と、外板と骨部材とが当接しない非当接領域において、外板のみを溶融凝固させることにより溶融凝固部を形成する溶融凝固部形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この車両パネル構造体の製造方法によれば、外板と骨部材とが当接する当接領域において骨部材から外板に達する本溶接部により、外板と骨部材とが強固に接合される。ここで、外板の表面側において、本溶接部が形成される部分ではその中心部分に向かう引張応力が生じ、引張応力に起因する外板の歪みが生じる。本溶接部が断続的または連続的に形成されている部分では、隣り合う本溶接部間での引張応力の向きが反対となり、応力がキャンセルされる一方で、溶接ラインの端部などのように、隣り合う本溶接部が存在しない部分では、応力がキャンセルされないため、外板の歪み量が不均一となって溶接歪みが目立ち易くなる。これに対し、この車両パネル構造体の製造方法によれば、溶接ライン上において、外板と骨部材とが当接しない非当接領域において、外板のみを溶融凝固させた溶融凝固部を形成する。このため、隣り合う本溶接部が存在しない部分においても溶融凝固部によって本溶接部の応力がキャンセルされるので、外板の歪み量が均一化され、溶接歪みの目立ちにくい車両パネル構造体が得られる。従って、この車両パネル構造体の製造方法を適用すると、良好な美観の鉄道車両を作製できる。
【００１８】
また、骨部材配置工程を実施した後、本溶接部形成工程に先立って、溶融凝固部形成工程を実施することができる。
【００１９】
このように予め溶融凝固部を形成した後に本溶接部を形成しても、上記と同様に外板の歪みを効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外板に現れる溶接歪みを均一化することにより、鉄道車両の美観を向上させることができる車両パネル構造体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】図２（ａ）は、第一実施形態に係る断続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は、第一実施形態に係る連続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、断続的なレーザ照射による外板歪みの発生機構を示す模式図である。図３（ｂ）は、連続的なレーザ照射による外板歪みの発生機構を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）は、断続的なレーザ照射による外板歪みの調整を説明する図である。図４（ｂ）は、連続的なレーザ照射による外板歪みの調整を説明する図である。
【図５】図５（ａ）は、第二実施形態に係る断続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。図５（ｂ）は、第二実施形態に係る連続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、第三実施形態に係る断続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。図６（ｂ）は、第三実施形態に係る連続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、第四実施形態に係る断続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。図７（ｂ）は、第四実施形態に係る連続的なレーザ照射を用いた車両パネル構造体の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
（第一実施形態）
【００２３】
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とを備える。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。
【００２４】
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を囲むように立設されている。側構体３には、乗客や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ヶ所）設けられている。
【００２５】
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は、乗客や乗員ら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鉄道車両の構体の上部に空間に蓋をするように配置されている。車両の屋根構体４には、上部に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（図示しない）などが備えられている。
【００２６】
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、第一実施形態に係る車両パネル構造体の構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように、車両パネル構造体１０は、鉄道車両の外壁となる外板２０と、外板２０の内側面に当接して配置された第一横骨部材３０と、を備えている。
【００２７】
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の矩形状をなしている。第一横骨部材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一対のフランジ部３３，３３とを有する断面ハット状の部材（ハット材）である。頂部３１とウェブ部３２，３２は、チャネル部３５をなす。第一横骨部材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となっており、ウェブ部３２の高さは例えば３５ｍｍとなっている。
【００２８】
外板２０と第一横骨部材３０とは、予め設定された溶接ラインＡｘ上に形成した溶接部によって接合されている。溶接ラインＡｘ上には、外板２０と第一横骨部材３０とが当接する当接領域Ｔと、外板２０と第一横骨部材３０とが当接しない非当接領域Ｓとが存在している。なお、図２に示す例では、非当接領域Ｓは、外板２０の一端部２０ａに存在している。本実施形態では、第一横骨部材３０は、外板２０に対して横方向に配置されている。すなわち、図２の例では、溶接ラインＡｘの延在方向は横方向である。
【００２９】
溶接部は、本溶接部Ｗ１と溶融凝固部Ｚ１とを有している。本溶接部Ｗ１は、当接領域Ｔにおいて、外板２０及び第一横骨部材３０が溶接されたものであり、第一横骨部材３０から外板２０に達するように形成されている。本溶接部Ｗ１及び溶融凝固部Ｚ１は、溶接ラインＡｘに沿って形成されている。本溶接部Ｗ１は、例えばレーザ溶接、アーク溶接などにより形成されている。本溶接部Ｗ１は、例えば、図２（ａ）に示すように、断続的なレーザ照射による複数のスポット溶接によって点列に形成されている。本溶接部Ｗ１がスポット溶接から形成されている場合、隣り合う本溶接部Ｗ１のピッチ間隔は、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍであり、スポット径は、例えば０．８ｍｍ〜１．６ｍｍである。本溶接部Ｗ１は、あるいは図２（ｂ）に示すように、連続的なレーザ照射による連続溶接によって線状に形成されている。
【００３０】
第一横骨部材３０は、頂部３１が車両の内側に向いた状態で、フランジ部３３，３３に沿って形成された本溶接部Ｗ１によって、外板２０に強固に接合されている。この構成により、第一横骨部材３０と外板２０との間には、第一横骨部材３０の長手方向に沿って中空部３４が形成されている。なお、本実施形態では、第一横骨部材３０の長手方向は、溶接ラインＡｘに平行である。
【００３１】
溶融凝固部Ｚ１は、非当接領域Ｓにおいて、外板２０を構成する材料のみが溶融凝固して外板２０にのみ形成されており、外板２０及び第一横骨部材３０の接合そのものには寄与していない。溶融凝固部Ｚ１は、例えば図２（ａ）に示すように、断続的なレーザ照射によって点状に形成されている。なお、図２（ａ）の例では、溶融凝固部Ｚ１が、非当接領域Ｓに、溶接ラインＡｘに沿って６つ形成されているが、溶融凝固部Ｚ１の数は特に限定されない。あるいは、溶融凝固部Ｚ１は、図２（ｂ）に示すように、連続的なレーザ照射によって線状に形成されている。この場合、本溶接部Ｗ１と溶融凝固部Ｚ１とは、線状に連続して形成されている。
【００３２】
次に、本実施形態の車両パネル構造体の製造方法について、図２を用いて説明する。まず、鉄道車両の外壁となる外板２０の内側面であって予め設定された溶接ラインＡｘ上に、第一の方向に配置される第一横骨部材３０を当接して配置する骨部材配置工程を行う。図２に示す例では、第一の方向は外板２０に対して横方向である。
【００３３】
次いで、外板２０と第一横骨部材３０とが当接する当接領域Ｔにおいて、第一横骨部材３０から外板２０に達する本溶接部Ｗ１を形成する本溶接部形成工程を行う。これにより、第一横骨部材３０と外板２０とが溶接接合される。溶接方法として、外板２０の内側面から例えばレーザ照射やアーク放射を行う。溶接は、溶接ラインＡｘに沿って行う。本溶接部Ｗ１形成用のレーザ溶接には、例えば図２（ａ）に示すような断続的なレーザ照射、あるいは図２（ｂ）に示すような連続的なレーザ照射を用いる。断続的なレーザ照射を用いる場合、隣り合う本溶接部Ｗ１のピッチ間隔は、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍとする。
【００３４】
続いて、外板２０と第一横骨部材３０とが当接しない非当接領域Ｓにおいて、外板２０のみを溶融凝固させることにより溶融凝固部Ｚ１を形成する溶融凝固部形成工程を行う。この外板２０の溶融凝固には、例えばレーザ照射やアーク照射を用いる。溶融凝固部Ｚ１の形成には、例えば図２（ａ）に示すように、断続的なレーザ照射を用いることができる。断続的なレーザ照射の場合、隣り合う溶融凝固部Ｚ１のピッチ間隔は、例えば５ｍｍとする。あるいは、図２（ｂ）に示すように、溶融凝固部Ｚ１の形成には、連続的なレーザ照射を用いることができる。連続的なレーザ照射の場合、本溶接部Ｗ１形成用のレーザ照射と溶融凝固部Ｚ１形成用のレーザ照射とを連続して行うことができる。
【００３５】
本溶接部Ｗ１及び溶融凝固部Ｚ１形成用のレーザには、例えばＹＡＧレーザやファイバレーザを用いることができる。本溶接部Ｗ１を形成するときのレーザの出力強度は、例えば４０００Ｗとする。また、溶融凝固部Ｚ１を形成するときのレーザの出力強度は、例えば３２００Ｗとする。以上により、本実施形態の車両パネル構造体を得る。
【００３６】
図３を用いて、外板歪みについて説明する。図３（ａ）は、断続的なレーザ照射による外板歪みの発生機構を模式的に示す図である。図３（ｂ）は、連続的なレーザ照射による外板歪みの発生機構を模式的に示す図である。
【００３７】
レーザ照射によって溶接した金属が固まる際、レーザ照射点の中心に収縮しようとする力が働く。つまり、金属の溶融凝固により、溶接箇所には引張応力に起因する歪みが発生する。図３において、引張応力を矢印で示す。
【００３８】
図３（ａ）は、第一横骨部材３０を外板２０にスポット溶接した例である。この例では、本溶接部Ｗ１が、予め設定された溶接ラインＡｘ方向に沿って、点列に形成されている。この場合、点列に形成された本溶接部Ｗ１の個々では、溶接中心に向かう向きに引張応力が生じる（図３（ａ）中の矢印参照）。理想的には、互いに逆向きで等しい応力が存在すれば打ち消しあって相殺される。つまり、点列に形成された本溶接部Ｗ１の個々では、対向する方向に応力が存在すれば外板２０の歪みは目立ちにくい。しかし、応力に起因する外板の歪みは、溶接ラインＡｘ上に形成される当接領域Ｔの中央付近と端部とでは一様とはならない。当接領域Ｔの中央付近においては、隣り合う本溶接部Ｗ１同士では互いに逆向きの応力が存在するため、引張応力が打ち消されるので、本溶接部Ｗ１間の外板２０の歪みは目立ちにくい。一方、当接領域Ｔの端部、すなわち第一横骨部材３０の一端部３０ａにおいては、引張応力を打ち消すための溶接部が隣に存在しないため、歪みが目立ってしまう。
【００３９】
図３（ｂ）は、第一横骨部材３０を外板２０に連続溶接した例である。この例では、本溶接部Ｗ１が、予め設定された溶接ラインＡｘ方向に沿って、線状に形成されている。この場合、引張応力は、線状の本溶接部Ｗ１の周囲に発生する（図３（ｂ）中の矢印参照）。本溶接部Ｗ１の形成された当接領域Ｔの中央付近においては、互いに対向する応力が一様に存在するので、引張応力が打ち消されて、外板２０の歪みは目立ちにくい。一方、本溶接部Ｗ１の形成された当接領域Ｔの端部、すなわち第一横骨部材３０の一端部３０ａでは、一端部３０ａを囲うように引張応力が発生するものの、その応力を打ち消す応力が存在しない。よって、線状に形成された本溶接部Ｗ１の一端部３０ａでの歪みが目立ってしまう。
【００４０】
そこで、本発明では、非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を導入する。図４（ａ）は、断続的なレーザ照射における外板歪みの抑制を説明する図である。図４（ｂ）は、連続的なレーザ照射における外板歪みの抑制を説明する図である。図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、第一横骨部材３０の一端部３０ａに隣接する非当接領域Ｓには、外板２０のみを溶融凝固させた溶融凝固部Ｚ１が形成されている。この非当接領域Ｓに導入された溶融凝固部Ｚ１により、本溶接部Ｗ１の形成された当接領域Ｔの端部に生じる応力をキャンセルするような応力を意図的に付与することができる。よって、外板２０の歪み量が均一化され、溶接歪みの目立ちにくい車両パネル構造体が得られる。従って、この車両パネル構造体を適用すると、良好な美観の鉄道車両を作製できる。
【００４１】
また、溶融凝固部Ｚ１は、本来、外板２０と第一横骨部材３０とを溶接しない非当接領域Ｓに意図的に形成される。このように意図的に存在する非当接領域Ｓは、圧延や熱処理により耐力や強度を高められた材料では溶融凝固によりその耐力や強度が低くなるので、衝撃を吸収する衝撃緩衝部としても有効である。
【００４２】
また、溶融凝固部Ｚ１を断続的なレーザ照射によって形成する場合、第一横骨部材３０の一端部３０ａの本溶接部Ｗ１と、最も近距離の溶融凝固部Ｚ１との間隔を、本溶接部Ｗ１のピッチ間隔と同じにすると、より外板の歪みを目立ちにくくできる。
【００４３】
また、外板２０の外側面は、溶接ラインＡｘと略平行な方向に沿った研磨加工が施されていることが好ましい。溶接ラインＡｘを研磨加工の方向Ｋと平行にすることにより、外板の美観を一層向上することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、骨部材として、外板２０に対して横方向に配置されている第一横骨部材３０である例を示したが、本発明は、骨部材として、外板２０に対して縦方向に配置されている縦骨部材であってもよく、この場合も同様の効果を奏する。
【００４５】
なお、上記の製造方法では、骨部材配置工程の後、溶融凝固部形成工程に先立って、本溶接部形成工程を実施する例を示した。しかし、骨部材配置工程の後、本溶接部形成工程に先立って、溶融凝固部形成工程を実施しても良い。このように予め溶融凝固部を形成した後に本溶接部を形成しても、上記と同様に外板の歪みを効果的に抑制できる。
（第二実施形態）
【００４６】
第二実施形態に係る車両パネル構造体が、第一実施形態に係る車両パネル構造体と異なるのは、第二横骨部材４０を更に備える点である。図５は、第二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。
【００４７】
本実施形態では、第二横骨部材４０は、第一横骨部材３０と所定の間隔をもって、外板２０に対して横方向に配置されている。第二横骨部材４０は、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一対のフランジ部４３，４３とを有する断面ハット状の部材（ハット材）である。頂部４１とウェブ部４２，４２は、チャネル部４５をなす。第二横骨部材４０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４１の幅は例えば５０ｍｍとなっており、ウェブ部３２の高さは例えば３５ｍｍとなっている。
【００４８】
溶接ラインＡｘ上には、外板２０と第一横骨部材３０とが当接する当接領域Ｔと、外板２０と骨部材とが当接しない非当接領域Ｓと、外板２０と第二横骨部材４０とが当接する当接領域Ｔとが存在している。非当接領域Ｓは、外板２０と第一横骨部材３０とが当接する当接領域Ｔと外板２０と第二横骨部材４０とが当接する当接領域Ｔとの間に存在している。
【００４９】
本実施形態では、溶接部は、当接領域Ｔにおいて、第一横骨部材３０から外板２０に達して形成された本溶接部Ｗ１及び第二横骨部材４０から外板２０に達して形成された本溶接部Ｗ２と、非当接領域Ｓにおいて外板２０にのみ形成された溶融凝固部Ｚ１とを有している。なお、図４の例では、溶融凝固部Ｚ１が非当接領域Ｓに４つ形成されているが、溶融凝固部Ｚ１の数は特に限定されない。また、溶融凝固部Ｚ１は、外板２０及び第一横骨部材３０の接合、あるいは外板２０及び第二横骨部材４０の接合には寄与しない。
【００５０】
本溶接部Ｗ２は、例えば図４（ａ）に示すように、断続的なレーザ照射によって点状に形成されている。あるいは本溶接部Ｗ２は、図４（ｂ）に示すように、連続的なレーザ照射によって線状に形成されている。本溶接部Ｗ２が断続的なレーザ照射で形成されている場合、隣り合う本溶接部Ｗ２のピッチ間隔は、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍであり、スポット径は、例えば０．８ｍｍ〜１．６ｍｍである。
【００５１】
第二横骨部材４０のフランジ部４３，４３には、外板２０及び第二横骨部材４０が溶接された本溶接部Ｗ２が、溶接ラインＡｘに沿って形成されている。第二横骨部材４０は、頂部４１が鉄道車両の内側に向いた状態で、フランジ部４３，４３に沿って形成された本溶接部Ｗ２によって、外板２０に強固に接合されている。この構成により、第二横骨部材４０と外板２０との間には、第二横骨部材４０の長手方向に沿って中空部４４が形成されている。なお、本実施形態では、第二横骨部材４０の長手方向は、溶接ラインＡｘに平行である。
【００５２】
次に、第二実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法について説明する。第二実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法では、第一実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法において、溶融凝固部Ｚ１を形成する溶融凝固部形成工程の前に、外板２０の内側面に溶接ラインＡｘに沿って、第一横骨部材３０と所定の間隔をもって、第二横骨部材４０を配置する骨部材配置工程を行う。これにより、外板２０と第一横骨部材３０とが当接する当接領域Ｔと、外板２０と骨部材とが当接しない非当接領域Ｓと、外板２０と第二横骨部材４０とが当接する当接領域Ｔとが存在することとなる。
【００５３】
第二横骨部材４０を配置する骨部材配置工程の後、外板２０と第二横骨部材４０とが当接する当接領域Ｔにおいて、第二横骨部材４０から外板２０に達する本溶接部Ｗ２を形成する本溶接部形成工程を行う。これにより、第二横骨部材４０と外板２０とが、溶接ラインＡｘに沿って溶接接合される。
【００５４】
溶接には、例えばレーザ溶接、アーク溶接を用いる。例えば図５（ａ）に示すように、本溶接部Ｗ１，Ｗ２及び溶融凝固部Ｚ１を断続的なレーザ照射によって形成する場合、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０の骨部材配置工程の後、外板２０と第一横骨部材３０との当接領域Ｔ、非当接領域Ｓ、外板２０と第二横骨部材４０との当接領域Ｔの順に、溶接ラインＡｘに沿って、断続的なレーザ照射を行う。あるいは、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０の骨部材配置工程の後、例えば、外板２０と第一横骨部材３０との当接領域Ｔ、外板２０と第二横骨部材４０との当接領域Ｔにそれぞれ断続的なレーザ照射を溶接ラインＡｘに沿って行い、その後、外板２０の非当接領域Ｓに断続的なレーザ照射を行ってもよい。
【００５５】
また、図５（ｂ）に示すように、本溶接部Ｗ１，Ｗ２及び溶融凝固部Ｚ１を連続的なレーザ照射によって形成する場合、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０の骨部材配置工程の後、例えば、外板２０と第一横骨部材３０との当接領域Ｔ、非当接領域Ｓ、外板２０と第二横骨部材４０との当接領域Ｔの順に、溶接ラインＡｘに沿って、連続的なレーザ照射を一括して行う。以上により、本溶接部Ｗ１，Ｗ２及び溶融凝固部Ｚ１が形成され、本実施形態の車両パネル構造体を得る。
【００５６】
第一実施形態で述べたように、応力に起因する外板２０の歪みは、溶接ラインＡｘ上に形成される当接領域Ｔの中央付近と端部とでは一様とはならない。すなわち、当接領域Ｔの端部の周辺であって、第一横骨部材３０の一端部３０ａと第二横骨部材４０の一端部４０ａとの間に存在する非当接領域Ｓには、外板２０と、第一横骨部材３０又は第二横骨部材４０とのレーザ溶接に起因する外板２０の歪みが生じ易い。そこで、本実施形態では、この非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を導入することにより、第一横骨部材３０の一端部３０ａ及び第二横骨部材４０の一端部４０ａに生じる応力をキャンセルする応力を意図的に付与することができる。従って、外板２０と、第一横骨部材３０又は第二横骨部材４０とをレーザ溶接することによって生じる外板２０の歪みを効果的に低減できる。
【００５７】
また、本実施形態では、骨部材として、外板２０に対して横方向に配置されている第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０を用いる例を示したが、本発明は、骨部材として、外板２０に対して縦方向に配置される２つの縦骨部材であってもよく、この場合も同様の効果を奏する。
（第三実施形態）
【００５８】
第三実施形態に係る車両パネル構造体が、第一実施形態に係る車両パネル構造体と異なるのは、縦骨部材５０を更に備える点である。図６は、第三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。
【００５９】
図６に示す例では、第一横骨部材３０は、外板２０に対して横方向に配置されている。一方、縦骨部材５０は、第一横骨部材３０の配置方向と交差する方向、すなわち、外板２０に対して縦方向に配置されている。この縦骨部材５０は、少なくとも第一横骨部材３０との間に非当接領域Ｓが存在するように、第一横骨部材３０と所定の間隔をもって配置されている。
【００６０】
縦骨部材５０は、長方形状の頂部５１と、頂部５１の幅方向の両側部から起立するウェブ部５２，５２と、ウェブ部５２，５２の先端から外側に突出する一対のフランジ部５３，５３とを有する断面ハット状の部材（ハット材）である。頂部５１とウェブ部５２，５２は、チャネル部５５をなす。縦骨部材５０は、例えば厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０１Ｌ）からなり、外板２０の高さに対応する長尺状をなしている。また、頂部５１の幅は例えば５０ｍｍとなっており、ウェブ部５２の高さは例えば３５ｍｍとなっている。この構成により、縦骨部材５０と外板２０との間には、縦骨部材５０の長手方向に沿って中空部５４が形成されている。なお、本実施形態では、縦骨部材５０の長手方向は、溶接ラインＡｘ方向と交差する方向に平行である。
【００６１】
縦骨部材５０には、外板２０及び縦骨部材５０がレーザ溶接された本溶接部Ｙ１が、溶接ラインＡｘと交差する方向に沿って形成されている。本溶接部Ｙ１は、例えば図６（ａ）に示すように、断続的なレーザ照射による複数のスポット溶接によって点列に形成されている。本溶接部Ｙ１は、あるいは図６（ｂ）に示すように、連続的なレーザ照射による連続溶接によって線状に形成されている。
【００６２】
溶融凝固部Ｚ１は、非当接領域Ｓに形成されている。なお、溶融凝固部Ｚ１は、外板２０及び第一横骨部材３０の接合、あるいは外板２０及び縦骨部材５０の接合には寄与しない。縦横に交差して配置された第一横骨部材３０及び縦骨部材５０の間の非当接領域Ｓには、外板２０に溶接歪みが生じ易い。この非当接領域Ｓに、溶融凝固部Ｚ１を導入することにより、外板２０に現れる溶接歪みを効果的に抑制できる。
【００６３】
また、縦骨部材５０の一対のフランジ部５３，５３と外板２０との当接によって形成される当接領域Ｔの内側の非当接領域Ｓにも、溶融凝固部Ｚ１が形成されていることが好ましい。ハット材である縦骨部材５０において、一対のフランジ部５３，５３と外板２０との当接領域Ｔに形成された本溶接部Ｙ１に起因して引張応力が発生する。しかし、当該当接領域Ｔの内側の側部には、引張応力をキャンセルする力が存在しないので、当該当接領域Ｔの内側の非当接領域Ｓでは外板２０の歪みが目立ってしまう。そこで、この当接領域Ｔの内側の非当接領域Ｓに、応力を打ち消すための溶融凝固部Ｚ１を形成することにより、外板２０の溶接歪みを効果的に抑制できる。
【００６４】
溶融凝固部Ｚ１は、例えば、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域Ｓ、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓ、並びに縦骨部材５０の他側部５０ｂ側の非当接領域Ｓに、形成されている。図６（ａ）に示すように、溶融凝固部Ｚ１を断続的なレーザ照射によって形成する場合、溶融凝固部Ｚ１は、例えば、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域Ｓに１つ、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域に２つ、並びに縦骨部材５０の他側部５０ｂ側の非当接領域Ｓに２つの計５つ形成することができる。
【００６５】
次に、第三実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法について説明する。第三実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法では、第一実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法において、溶融凝固部Ｚ１を形成する溶融凝固部形成工程後、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程を行う。縦骨部材５０は、外板２０の内側面において、第一横骨部材３０の配置方向（例えば横方向）と交差する方向（例えば縦方向）に、第一横骨部材３０との間に所定の間隔をもって、配置する。これにより、第一横骨部材３０と縦骨部材５０との間には、第一横骨部材３０と縦骨部材５０とが当接しない非当接領域Ｓが存在することとなる。
【００６６】
縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程後、外板２０と縦骨部材５０とが当接する当接領域Ｔにおいて、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程を行う。これにより、外板２０と縦骨部材５０とが溶接接合される。
【００６７】
縦骨部材５０の溶接には、例えばレーザ溶接、アーク溶接を用いることができる。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本溶接部Ｙ１は、例えば、断続的なレーザ照射による複数のスポット溶接として形成することができる。あるいは、本溶接部Ｙ１は、連続的なレーザ照射による連続溶接として形成することもできる。なお、図６に示すように、外板２０と縦骨部材５０とが当接する当接領域Ｔは、外板２０とフランジ部５３，５３とが当接する領域である。これにより、本溶接部Ｙ１が、フランジ部５３，５３に複数形成される。
【００６８】
なお、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を設ける場合、予め、当該溶融凝固部Ｚ１を形成する工程を実施した後、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程と、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程とを実施すればよい。この場合、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域Ｓ、あるいは縦骨部材５０の他側部５０ｂ側の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を形成する工程と、第一骨部材３０における本溶接部形成工程とは、上記縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を設ける工程、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程のいずれの工程の前後で行ってもよい。以上により、本実施形態の車両パネル構造体を得る。
【００６９】
上述したように、非当接領域Ｓには、外板２０に溶接歪みが生じ易い。この非当接領域Ｓに、溶融凝固部Ｚ１を導入することにより、外板２０に現れる溶接歪みを効果的に抑制できる。また、縦骨部材５０の一対のフランジ部５３，５３と外板２０との当接によって形成される当接領域Ｔの内側の非当接領域Ｓにおいても、外板２０に溶接歪みが生じ易い。この非当接領域Ｓにおいても、溶融凝固部Ｚ１を導入することにより、外板２０に現れる溶接歪みを一層効果的に抑制できる。
（第四実施形態）
【００７０】
第四実施形態に係る車両パネル構造体が、第二実施形態に係る車両パネル構造体と異なるのは、縦骨部材５０を更に備える点である。縦骨部材５０は、第三実施形態で用いたものと同じとすることができる。図７は、第四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。
【００７１】
第四実施形態に係る車両パネル構造体では、溶融凝固部Ｚ１は、第一横骨部材３０と第二横骨部材４０との間の非当接領域Ｓに形成されている。より具体的には、溶融凝固部Ｚ１は、例えば、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域Ｓ、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓ、縦骨部材５０の他側部５０ｂと第二横骨部材４０の一端部４０ａとの間の非当接領域Ｓに形成されている。なお、この溶融凝固部Ｚ１は、外板２０及び第一横骨部材３０の接合、外板２０及び第二横骨部材４０の接合、あるいは外板２０及び縦骨部材５０の接合には寄与しない。
【００７２】
図７（ａ）に示すように、溶融凝固部Ｚ１が断続的なレーザ照射によって形成される場合、溶融凝固部Ｚ１は、例えば、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域に１つ、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓに２つ、並びに縦骨部材５０の他側部５０ｂと第二横骨部材４０の一端部４０ａとの間の非当接領域に１つの計４形成される。
【００７３】
次に、第四実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法について説明する。第四実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法では、第二実施形態に係る車両パネル構造体の製造方法において、溶融凝固部Ｚ１を形成する溶融凝固部形成工程後、外板２０の内側面において、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０とのそれぞれの間に、所定の間隔をもって、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程を行う。この際、縦骨部材５０を、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０の配置方向（例えば横方向）と交差する方向（例えば縦方向）に配置する。すなわち、縦骨部材５０を、第一横骨部材３０と第二横骨部材４０との間に、溶接ラインＡｘと交差する方向に配置する。これにより、縦骨部材５０と、第一横骨部材３０及び第二横骨部材４０との間のそれぞれに非当接領域Ｓが存在することなる。
【００７４】
縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程後、外板２０と縦骨部材５０とが当接する当接領域Ｔにおいて、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程を行う。これにより、外板２０と縦骨部材５０とが溶接接合される。
【００７５】
縦骨部材５０の溶接には、例えばレーザ溶接、アーク溶接を用いることができる。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本溶接部Ｙ１は、例えば、断続的なレーザ照射による複数のスポット溶接として形成することができる。あるいは、本溶接部Ｙ１は、連続的なレーザ照射による連続溶接として形成することもできる。なお、図７に示すように、外板２０と縦骨部材５０とが当接する当接領域Ｔは、外板２０とフランジ部５３，５３とが当接する領域である。これにより、本溶接部Ｙ１が、フランジ部５３，５３に複数形成される。
【００７６】
なお、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を設ける場合、予め、当該溶融凝固部Ｚ１を形成する工程を実施した後、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程と、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程とを実施すればよい。この場合、縦骨部材５０の一側部５０ａと第一横骨部材３０の一端部３０ａとの間の非当接領域Ｓ、あるいは縦骨部材５０の他側部５０ｂ側の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を形成する工程と、第一骨部材３０における本溶接部形成工程と、第二骨部材４０における本溶接部形成工程とは、上記縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓに溶融凝固部Ｚ１を設ける工程、縦骨部材５０を配置する骨部材配置工程、縦骨部材５０から外板２０に達する本溶接部Ｙ１を形成する本溶接部形成工程のいずれの工程の前後で行ってもよい。以上により、本実施形態の車両パネル構造体を得る。
【００７７】
縦骨部材５０と第一横骨部材３０との間の非当接領域Ｓ、縦骨部材５０の中空部５４の下の非当接領域Ｓ、あるいは縦骨部材５０と第二横骨部材４０との間の非当接領域Ｓには、外板２０と、第一横骨部材３０、第二横骨部材４０、又は縦骨部材とのレーザ溶接に起因する外板２０の歪みが生じ易い。これらの非当接領域Ｓに、溶融凝固部Ｚ１を導入することにより、外板２０の歪みを効果的に低減できる。
【００７８】
上記第一実施形態から第四実施形態では、第一横骨部材３０、第二横骨部材４０、または縦骨部材５０が、断面ハット状の部材である例を示したが、これに限定されず、例えば断面Ｚ状の部材などでも、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７９】
１…鉄道車両、１０…車両パネル構造体、２０…外板、２０ａ…一端部、３０…第一横骨部材、３０ａ…一端部、３１…頂部、３２…ウェブ部、３３…フランジ部、３５…チャネル部、４０…第二横骨部材、４０ａ…一端部、４１…頂部、４２…ウェブ部、４３…フランジ部、４５…チャネル部、５０…縦骨部材、５１…頂部、５２…ウェブ部、５３…フランジ部、５５…チャネル部、Ｓ…非当接領域、Ｔ…当接領域、Ａｘ…溶接ライン。
【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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