(57)【要約】【課題】外板と周方向部材及び縦通部材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。【解決手段】互いに交叉させてフレーム４を構成する周方向部材２及び縦通部材３の、外板ピース６との接触面２ａ，３ａを、接触線に直交する方向の断面を凸曲面に形成し、該接触面２ａ，３ａの各凸曲面部と外板ピース６との間に、アーク溶接又はレーザー溶接等の溶接法による隅肉溶接を施してビード７を形成して、外板ピース６に周方向部材２及び縦通部材３を溶接接合する。断面の凸曲面形状としては、円弧状曲面や楕円弧状曲面が好適である。【選択図】    図１
2004284504.tif 000002
【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、前記周方向部材及び縦通部材に外板を接触させて、周方向部材及び縦通部材の接触面に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記周方向部材及び縦通部材の接触面は、その接触線と直交する方向の断面形状を凸曲面に形成したことを特徴とする鉄道車両用構体。
【請求項２】
前記凸曲面は、円弧状曲面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】
前記凸曲面、楕円弧状曲面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】
互いに交叉させてフレームを構成した周方向部材及び縦通部材に外板を接触させて、周方向部材及び縦通部材の接触面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、前記周方向部材及び縦通部材の、接触線と直交する方向の断面形状を凸曲面とした接触面を、前記外板の内面に当接しながら、周方向部材及び縦通部材に外板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。）。周方向部材及び縦通部材と外板は、周方向部材及び縦通部材の外板との接触面を外板内側の形状に合わせて加工し、外板の内側に周方向部材及び縦通部材の接触面の両側を隅肉溶接することにより結合されていた。
【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】
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、外板を複雑な曲面に形成する車両が急増しているので、周方向部材及び縦通部材の外板との接触面を外板内側の形状に合わせて加工しているが、周方向部材及び縦通部材の外板との接触面の加工誤差、外板内側の加工誤差等により、周方向部材及び縦通部材の接触面と外板との間に隙間ができ、接触面と外板とが完全に密着されない状態で溶接結合されることがある。これにより、溶接量が多くなって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。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、外板と周方向部材及び縦通部材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、前記周方向部材及び縦通部材に外板を接触させて、周方向部材及び縦通部材の接触面に外板を溶接結合する鉄道車両用構体において、前記周方向部材及び縦通部材の接触面は、その接触線と直交する方向の断面形状を凸曲面に形成したことを特徴としている。前記凸曲面は、円弧状曲面又は楕円弧状曲面が好ましい。また、鉄道車両用構体の製作方法は、互いに交叉させてフレームを構成した周方向部材及び縦通部材に外板を接触させて、周方向部材及び縦通部材の接触面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、前記周方向部材及び縦通部材の、接触線と直交する方向の断面形状を凸曲面とした接触面を、前記外板の内面に当接しながら、周方向部材及び縦通部材に外板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３は本発明の第１実施形態例を示すもので、先頭部構体１は、台枠にアーチ状の周方向部材２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２に交差させて縦通部材３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２と縦通部材３とを溶接接合して格子状のフレーム４を構成し、該フレーム４の外側に外板５を溶接接合している。
【０００８】
外板５は、複数の外板ピース６を溶接接合して構成される。外板ピース６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】
周方向部材２及び縦通部材３は、外板ピース６との接触面２ａ，３ａの断面形状をそれぞれ円弧状の凸曲面に形成している。すなわち、この凸曲面を接触面２ａ，３ａの接触線と直交する方向に形成している。この接触面２ａ，３ａを外板ピース６の内側に接触させ、接触面２ａ，３ａの各曲面部と外板ピース６との間に、アーク溶接又はレーザー溶接等の溶接方法による隅肉溶接を施してビード７を形成し、外板ピース６に周方向部材２及び縦通部材３を溶接接合する。この実施形態例の外板ピース６の１単位の大きさは、周方向部材２と縦通部材３との１つの交叉部に対応する大きさに形成されている。
【００１０】
図４及び図５は本発明の第２実施形態例を示すもので、周方向部材２及び縦通部材３は、外板ピース６との接触面２ａ，３ａを、その接触線と直交する方向の断面形状を楕円弧状の凸曲面に形成したものである。この接触面２ａ，３ａを外板ピース６の内側に接触させ、接触面２ａ，３ａの各楕円曲面部と外板ピース６との間に、第１実施形態例と同様に隅肉溶接を施してビード７を形成し、外板ピース６に周方向部材２及び縦通部材３を溶接接合する。この実施形態例の外板ピース６の１単位の大きさは、周方向部材２と縦通部材３との２つの交叉部に対応する大きさに形成されている。
【００１１】
このように構成することにより、周方向部材２及び縦通部材３は、外板ピース６の内側が平面状、曲面状あるいは平面と曲面の組みあわせたいずれの形状であっても、接触面２ａ，３ａが外板ピース６の内側に線接触し、外板ピース５との間に隙間を作ることなく完全に密着するから、適正な溶接量で周方向部材２及び縦通部材３と外板ピース５とを溶接接合できるので、外板ピース５とフレーム４の溶接品質及び接合強度を確保しながら、外板ピース５に発生する歪みを低減することができる。
【００１２】
なお、第１、第２の２つの各実施形態例では、周方向部材及び縦通部材を、１つ又は２つの交叉部に対応する大きさの外板ピースに溶接されるもので説明したが、本発明は、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溶接される周方向部材及び縦通部材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。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、周方向部材及び縦通部材の外板との接触面が外板の内側に完全に密着し、周方向部材及び縦通部材と外板とを適正な溶接量で溶接接合できるので、外板と周方向部材及び縦通部材の溶接品質及び接合強度を確保しながら、外板に発生する歪みを低減して、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】本発明を適用した周方向部材及び縦通部材と外板ピースを模式的に表わした第１実施形態例の拡大斜視図
【図２】同じく周方向部材及び縦通部材と外板ピースとの溶接接合状態を模式的に表わした断面図
【図３】鉄道車両の先頭部構体のフレームに外板の一部を溶接接合した状態を示す斜視図
【図４】本発明を適用した周方向部材又は縦通部材と外板ピースとの溶接接合状態を模式的に表わした第２実施形態例の拡大斜視図
【図５】同じく周方向部材又は縦通部材と外板ピースとの溶接接合状態を模式的に表わした断面図
【符号の説明】
１…先頭部構体、２…周方向部材、３…縦通部材、２ａ，３ａ…接触面、４…フレーム、５…外板、６…外板ピース、７…ビード
【図１】
2004284504.tif 000003
【図２】
2004284504.tif 000004
【図３】
2004284504.tif 000005
【図４】
2004284504.tif 000006
【図５】
2004284504.tif 000007