(57)【要約】【課題】外板と周方向部材及び縦通部材の溶接接合強度を確保しながら、溶接による歪みを低減して、溶接作業後の外板の凹凸修正作業を容易にする。【解決手段】周方向部材１２と縦通部材１３とを互いに交叉させて構成されるフレーム１４の外側に溶接接合される外板ピース１６の、周方向部材１２及び縦通部材１３と接触する位置に、周方向部材１２及び縦通部材１３に対する溶接孔１７を貫通形成した。溶接孔１７の形状は、平面視四辺形、円形、楕円形及び長円形のいずれでもよく、また、断面形状は、外面から内面に亘って同一形状、あるいは外面から内面に向かって直線的に減少している形状、あるいは、曲線的に減少している形状でもよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向部材と縦通部材とを互いに交叉させてフレームを構成し、該フレームの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記外板の前記周方向部材及び前記縦通部材と接触する位置に、これらの部材に対する溶接孔を貫通形成したことを特徴とする鉄道車両用構体。
【請求項２】
前記溶接孔は、平面視四辺形であることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
【請求項３】
前記溶接孔は、平面視円形又は楕円形又は長円形であることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
【請求項４】
前記溶接孔は、その断面形状が、前記外板の外面から内面に亘って同一形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
【請求項５】
前記溶接孔は、その断面形状が、前記外板の外面から内面に向かって直線的に減少していることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
【請求項６】
前記溶接孔は、その断面形状が、曲線的に減少していることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体。
【請求項７】
周方向部材と縦通部材とを互いに交叉させて構成したフレームの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体の製作方法において、前記外板の前記周方向部材及び前記縦通部材と接触する位置に貫通形成した溶接孔の外面側開口から外板と周方向部材及び縦通部材フレームとを溶接結合することを特徴とする鉄道車両用構体の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用構体及びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の構体は、周方向部材と縦通部材とを互いに交叉させてフレームを構成し、該フレームの外側に外板を溶接結合する構造が広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。フレームと外板は、図１３，１４に示されるように、外板１の内面に接触するフレーム２の両側をフレーム２の全長に亘って隅肉溶接することにより結合するのが一般的であった。
【０００３】
【特許文献】
特許第３３０８８５１号掲載公報（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のフレームの全長に亘る隅肉溶接結合では、溶接量が多いためにその熱影響で、外板に歪みが大きく発生して外板に凹凸ができやすい。特に、先頭部構体は、近年、高速走行時の空気抵抗を低減することやデザイン上の理由から、外板が複雑な曲面に形成されているものが多い。このため、塗装の前処理段階で、表面を平滑にするためにグラインダ等による凸部の研削作業や、凹部のパテ埋め作業等の凹凸修正作業に多大な労力を要している。しかも、修正作業によっても歪みを完全に除去できない場合は、構体表面の凹凸によって外観が損なわれるだけでなく、空気抵抗が増大する問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、外板とフレームの溶接品質及び接合強度を確保しながら、溶接による歪みを低減して、溶接作業後の外板の凹凸修正作業を容易にする鉄道車両用構体及びその製作方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の鉄道車両用構体は、周方向部材と縦通部材とを互いに交叉させてフレームを構成し、該フレームの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記外板の前記周方向部材及び前記縦通部材と接触する位置に、これらの部材に対する溶接孔を貫通形成したことを特徴としている。前記溶接孔の形状は、平面視四辺形、円形、楕円形及び長円形のいずれでもよく、また、その断面形状が、前記外板の外面から内面に亘って同一形状、前記外板の外面から内面に向かって直線的に減少している形状、あるいは、曲線的に減少している形状のいずれでもよい。また、構体の製造方法は、周方向部材と縦通部材とを互いに交叉させて構成したフレームの外側に外板を溶接結合する鉄道車両用構体の製作方法において、前記外板の前記周方向部材及び前記縦通部材と接触する位置に貫通形成した溶接孔の外面側開口から外板と周方向部材及び縦通部材フレームとを溶接結合することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を先頭部構体に適用した実施形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図４は本発明の第１実施形態例を示すもので、先頭部構体１１は、台枠にアーチ状の周方向部材１２を所定間隔（約３００ｍｍ）をあけて車体の長手方向に複数配置し、該周方向部材１２に交差させて縦通部材１３を車体の周方向に所定間隔（約３００ｍｍ）をあけて複数組み合わせ、周方向部材１２と縦通部材１３とを溶接接合して格子状のフレーム１４を構成し、該フレーム１４の外側に外板１５を溶接接合している。
【０００８】
外板１５は、複数の外板ピース１６を溶接接合して構成される。外板ピース１６は、溶接される部位によって、表面が平面又は曲面、あるいは平面と曲面を組みあわせた各種の形状があり、大きさも各種のサイズがある。
【０００９】
第１実施形態例の外板ピース１６は、図１乃至図３に示される如く、周方向部材１２と縦通部材１３との１つの交叉部に対応する大きさに形成され、周方向部材１２及び縦通部材１３と接触する位置に、周方向部材１２及び縦通部材１３に対して、それぞれ２個の溶接孔１７が貫通形成されている。これらの溶接孔１７は、平面視長方形で、外板ピース１６の外面から内面に亘って同一形状に形成されている。
【００１０】
外板ピース１６は、各溶接孔１７の外面側開口からアーク溶接又はレーザー溶接等の溶接方法により、溶接孔１７内に形成されるビード１８によって周方向部材１２及び縦通部材１３に溶接接合される。溶接孔１７から外板ピース１６の外面に盛り上がったビード１８は、溶接作業終了後の研削作業によって外板ピース１６の外面と面一にされる。なお、各溶接孔１７は、溶接品質及び接合強度を確保するのに最適な間隔に形成されている。
【００１１】
図５及び図６は外板ピースの第２実施形態例を示すもので、外板ピース１６は、周方向部材１２と縦通部材１３との２つの交叉部に対応する大きさのもので、１つの交叉部に対して、前記第１実施形態例と同様に、４個の溶接孔１７が形成されている。隣接する外板ピース１６，１６は、それぞれ溶接孔１７を周方向部材１２及び縦通部材１３に前記第１実施形態例と同様に溶接接合されるとともに、両外板ピース１６，１６の接合部同士も溶接接合される。
【００１２】
図７乃至図１０はそれぞれ溶接孔の別の形状を示すもので、図７に示される溶接孔１７は平面視正方形に、図８に示される溶接孔１７は平面視円形に、図９に示される溶接孔１７は平面視楕円形に、図１０に示される溶接孔１７は平面視長円形にそれぞれ形成されている。
【００１３】
また、図１１は、各実施形態例の溶接孔１７の断面形状を、前記外板ピース１６の外面から内面に向かって直線的に減少させたものである。さらに、図１２は、各実施形態例の溶接孔１７の断面形状を、前記外板ピース１６の外面から内面に向かって曲線的に減少させたものである。直線的及び曲線的減少は、図１１に示される断面全体に亘るものや、図１２に示される断面の一部に亘るものでもよい。また、直線的及び曲線的減少は、溶接孔１７の全周に施す場合に限らず、平面視長方形、平面視正方形、平面視楕円形及び平面視長円形の溶接孔１７においては、溶接孔１７の幅方向又は長さ方向のいずれかの断面形状を外面から内面に向かって減少させてもよい。
【００１４】
以上のように溶接孔１７を構成することにより、外板ピース１６と周方向部材１２及び縦通部材１３との溶接品質及び接合強度を確保しながら、外板ピース１６への溶接熱の影響を低くして歪みの発生を低減し、溶接作業後の塗装の前処理段階での凹凸修正作業を容易にすることができ、先頭部構体１１の外観を向上が図れる。
【００１５】
なお、本発明は、第１，第２の２つの各実施形態例で示している外板ピースの形状及び大きさのものに限らず、２個より多い交叉部に対応する各種の形状及び大きさの外板ピースにも適用可能である。また、本発明は、先頭部構体に限らず、先頭車両の側構体、屋根構体、妻構体等の他の部分、中間車両の側構体、屋根構体、妻構体等にも適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、外板とフレームとの溶接品質及び接合強度を確保しつつ、溶接時の熱影響による外板の歪みの発生を低減して、溶接作業後の外板の凹凸修正作業を容易にし、車両構体の外観を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した外板ピースと周方向部材及び縦通部材を模式的に表わした第１実施形態例の拡大斜視図
【図２】同じく外板ピースと周方向部材又は縦通部材との溶接状態を模式的に表わした拡大斜視図
【図３】同じく外板ピースと周方向部材及び縦通部材との溶接状態を模式的に表わした拡大断面図
【図４】鉄道車両の先頭部構体のフレームに外板の一部を溶接した状態を示す斜視図
【図５】本発明を適用した外板ピースと周方向部材及び縦通部材を模式的に表わした第２実施形態例の拡大斜視図
【図６】同じく外板ピースと周方向部材及び縦通部材との溶接状態を模式的に表わした拡大斜視図
【図７】溶接孔を平面視正方形とした例を示す平面図
【図８】溶接孔を平面視円形とした例を示す平面図
【図９】溶接孔を平面視楕円形とした例を示す平面図
【図１０】溶接孔を平面視長円形とした例を示す平面図
【図１１】溶接孔の断面形状を外板ピースの外面から内面に向かって直線的に減少させた例を示す断面図
【図１２】溶接孔の断面形状を外板ピースの外面から内面に向かって曲線的に一部減少させた例を示す断面図
【図１３】従来の外板ピースと周方向部材又は縦通部材との溶接結合を示す断面図
【図１４】従来の外板ピースと周方向部材又は縦通部材との溶接結合を示す断面図
【符号の説明】
１１…先頭部構体、１２…周方向部材、１３…縦通部材、１４…フレーム、１５…外板、１６…外板ピース、１７…溶接孔、１８…ビード
【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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【図１３】
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【図１４】
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