(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両構体の外板の内面に予め結合された縦向き材の下端、および、この下端から張
り出した外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向
きに折り曲げられた内向き壁とを有する曲げ加工された長尺材の前記外壁および上内向き
壁と、を結合する鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合方法であって、
縦向き材の下端と長尺材の上内向き壁との間を溶接ビードを有して溶接結合するのに併せ、長尺材にその外壁の幅方向途中までの外板の当てがい域を外板の厚み相当分内側に平坦に後退させる段差加工を施した状態で、この段差加工により後退した後退平坦面に前記外板の周辺部を当てがって、長尺材の前記後退平坦面と非後退面との間の段差部とこれに対向させた外板の周辺縁との間を溶接ビードで埋めるようにして溶接し、外板の外面と長尺材の外壁の非後退面とに段差ができないように結合することを特徴とする鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合方法。
【請求項２】
鉄道車両構体の外板の内面に予め結合された縦向き材の下端、および、この下端から張
り出した外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向
きに折り曲げられた内向き壁とを有する曲げ加工された長尺材の前記外壁および上内向き
壁と、を結合した鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合構造であって、
長尺材は、縦向き材の下端と上内向き壁との間で溶接ビードを有して溶接結合され、かつ、外壁の幅方向途中までの外板当てがい域を段差加工により外板の厚み相当分内側に平坦に後退した後退平坦面に前記外板の周辺部を当てがい、前記後退平坦面と非後退面との間の段差部とこれに対向する外板の周辺縁との間を溶接ビードで埋めるようにして溶接結合されて、外板の外面と長尺材の外壁の非後退面とに段差がないことを特徴とする鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として普通鋼製の鉄道車両構体の外板の内面に予め結合された縦向き材の下端、および、この下端から張り出した外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有するロールフォーミングされた長尺材の前記外壁および上内向き壁と、を結合する鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合方法と構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記の長尺材は、鉄道車両構体の台枠における側梁（例えば、非特許文献１第１００頁台枠の項参照。）や長土台（例えば、特許文献１参照。）で代表され、外板の出入り口に沿って縦向きに沿わされる戸袋外柱（例えば、非特許文献１第１０１頁側構の項参照。）なども該当し、板金加工によって制作される。側梁は通常外壁の上下に内向きに延びる内向き壁を持った断面コ字型とされる。この内向き壁が外壁から内向きに折り曲げて形成された折り曲げ壁である場合、図２〜図３に示すように曲げによってできる内コーナ部が、例えば板厚の数倍の曲率半径となるアール形状を持つようにして、極端な曲げによる極端な内部歪みや劣化を与えないようにされる。
【０００３】
鉄道車両構体の外板の裾部を側梁に結合するのに従来、図２に示す例では、側梁ａと外板ｂとを、側梁ａの外壁ａ１の外面と外板ｂの外面とが同一平面に上に並ぶように対向させて、それらの間を溶接ビードｃで埋めるように溶接接合している。この場合、外板ｂの内面に先立って縦向きの各種柱などの縦向き材ｄを結合しておき、この縦向き材ｄの下端を側梁ａの上に載せるようにすると、外板ｂが縦向き材ｄを介して側梁ａ上に受けられるので外板ｂと側梁ａとの位置合わせや結合の作業が楽になる。また、縦向き材ｄの下端と側梁ａ上側の内向き壁ａ２とを相互間の隙間を溶接ビードｅで埋めるように溶接接合される（例えば、非特許文献１第１００頁の台枠の側梁表面と同第１０１頁の側構の外板下端とを突き合わせて結合する関係となる。）。
【０００４】
図３に示す例では、縦向き材ｄよりも下方に延びた外板ｂを側梁ａの縦壁ａ１の外面の途中まで被せた状態で、外板ｂの裾端と縦壁ａ１の外面との間にできる段差部を溶接ビードｃで埋めるように溶接接合している（例えば、非特許文献１第１０３頁の床構造参照。但し、結合面間に板材が介在している点で異なっているが、実質的には変わらない。）。
【０００５】
図４に示す例では、縦向き材ｄよりも下方に延びた外板ｂをその裾端が側梁ａの縦壁ａ１よりも下になるように被せて、プラグ溶接部ｆによって結合している（例えば、特許文献１参照。但し、レーザー溶接している点で異なるが、外板の被せ方が一致している。）。
【非特許文献１】鉄道車両メカニズム図鑑  株式会社グランプリ出版  １９８７年９月初版発行
【特許文献１】特開２００７−１６８５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図２に示す従来例は施工面や品質面で欠点が多い。施工面では外板ｂの外面と側梁ａの外面とを車両全長に亘って合せる位置決めが必要であるが、確たる位置基準がなくそのように合わせるのは実際上難しく、両外面間に段差ができたり、隙間が空いてしまうことが多々ある。また、側梁ａの外壁ａ１と上側の内向き壁ａ２との間の外コーナ部の曲率半径が大きいために外板ｂの裾端との間を埋める溶接ビードｃのボリュームが増大し、その分だけ溶接による入熱量が大きくなる。さらに、これらが原因して外板ｂに凹凸ができたり、良好な結合溶接ができない品質面での問題も生じる。また、外板ｂと側梁ａの外壁ａ１とが重なっていないし、溶接ビードｃのある溶接継ぎ手位置と、溶接ビードｅのある溶接継ぎ手位置とが同じ高さで並んでいるために、外板ｂ側および側梁ａのどちらかに衝突などによる横方向の外力が働いたときのせん断破壊強度は低くなる。
【０００７】
図３に示す従来例では、外板ｂを側梁ａの外壁ａ１の途中まで重なるように当てがい、その裾端を側梁ａに溶接結合しているので、双方の位置決めが容易であるし、前記重なりと、溶接ビードｃのある溶接継ぎ手位置と溶接ビードｅのある溶接継ぎ手位置との高さに差があることとで、前記横方向からの外力に対するせん断破壊強度を保証しやすい利点はある。しかし、車両外面に側梁ａの外面の外板ｂが重なっている部分と重なっていない部分との間に溶接ビードｃで埋められてはいるが段差ができ、普通鋼製構体などで塗装する場合には、塗装前のパテ施工において、外板ｂの裾端部でパテの膜厚が急激に変化してしまう。これにより、塗装品質に悪影響を与える。具体的には、外板ｂの裾端部で筋が入ったり、最悪の場合は塗膜に亀裂が発生したりする。
【０００８】
図４に示す従来例では、外板ｂを側梁ａの外壁ａ１に裾端が下方に越えて重なるように当てがい、その重なり部で溶接結合しているので、双方の位置決めが容易であるし、横方向外力に対する結合強度を保証しやすい上に、車両の外面に段差ができず、パテ施工上塗膜に筋が入ったり、亀裂が生じたりしない利点がある。しかし、外板ｂと側梁ａの外壁ａ１との重なり面間の溶接によって外部に対しシールされない領域に雨水が侵入して錆び、外板ｂが膨れ上がるという問題がある。このような問題は、特許文献１に開示されているレーザー溶接された外板と長土台との間でも、材料が普通鋼であるならば、下側レーザー溶接位置以下の部分で生じる。
【０００９】
本発明の目的は、主として普通鋼製の鉄道車両構体の外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有した長尺材とを、上記従来のような問題なしに結合できる鉄道車両構体の外板周辺と長尺材との結合方法と結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成するために、本発明の鉄道車両構体の外板周辺と長尺材との結合方法は、鉄道車両構体の外板の内面に予め結合された縦向き材の下端、および、この下端から張り出した外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有する曲げ加工された長尺材の前記外壁および上内向き壁と、を結合する鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合方法であって、縦向き材の下端と長尺材の上内向き壁との間を溶接ビードを有して溶接結合するのに併せ、長尺材にその外壁の幅方向途中までの外板の当てがい域を外板の厚み相当分内側に平坦に後退させる段差加工を施した状態で、この段差加工により後退した後退平坦面に前記外板の周辺部を当てがって、長尺材の前記後退平坦面と非後退面との間の段差部とこれに対向させた外板の周辺縁との間を溶接ビードで埋めるようにして溶接し、外板の外面と長尺材の外壁の非後退面とに段差ができないように結合することを特徴としている。
【００１１】
このような構成では、少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有した曲げ加工材の長尺材に、通常行われない曲げ加工を伴う段差加工を、外壁の幅方向途中までの外板の当てがい域を外板の厚み分平坦に後退させるように施すことで、段差加工による後退平坦面に外板の周辺部を当てがって、外板を長尺材の外面の後退平坦面と非後退面との間の段差に当接させるだけで、外板と長尺材とを全長に亘ってバラつきなく簡単に位置決めし、かつ、外板の外面と長尺材の非後退面とを同じ高さで並ばせられる。しかも、前記位置決めによって長尺材の段差とこれに対向する外板の周辺縁との間には一様で溶接結合に必要最小限の開先窪みが保証され、この開先窪みを溶接ビードで埋めるように溶接することで、外板の内面に予め結合された縦向き材の下端と長尺材の上内向き壁との間を溶接ビードを有して溶接結合するのと併せ、設計通りの強度で結合することができる。
【００１２】
上記のような目的を達成するために、本発明の鉄道車両構体の外板周辺と長尺材との結合構造は、鉄道車両構体の外板の内面に予め結合された縦向き材の下端、および、この下端から張り出した外板の周辺部と、この周辺部に沿って配され少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有する曲げ加工された長尺材の前記外壁および上内向き壁と、を結合した鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合構造であって、長尺材は、縦向き材の下端と上内向き壁との間で溶接ビードを有して溶接結合され、かつ、外壁の幅方向途中までの外板当てがい域を段差加工により外板の厚み相当分内側に平坦に後退した後退平坦面に前記外板の周辺部を当てがい、前記後退平坦面と非後退面との間の段差部とこれに対向する外板の周辺縁との間を溶接ビードで埋めるようにして溶接結合されて、外板の外面と長尺材の外壁の非後退面とに段差がないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鉄道車両構体の長尺材周辺と長尺材の結合方法によれば、少なくとも外壁とこの外壁から内向きに折り曲げられた内向き壁とを有した曲げ加工材の長尺材に、曲げ加工を伴う段差加工を、外壁の幅方向途中までの外板の当てがい域を外板の厚み分後退させるように施すことで、曲げ強度を高められる上、長尺材の外面の後退面に外板を当てがい段差に当接させるだけで外板と長尺材とを全長に亘ってバラつきなく簡単に位置決めし、対向し合う段差と外板の周辺縁との間に保証される一様で溶接結合に必要最小限の開先窪みを溶接ビードで埋めるように溶接することにより、外板および長尺材間のシール効果による雨水の侵入防止を図って、外板および長尺材の非後退面が同じ高さに並んだまま隙間や凹凸なく均等に結合でき、普通鋼の場合に通常行われるパテおよび塗装による平滑でクラックなど生じない仕上げを保証し、かつ、外板と長尺材の重なりによるせん断破壊に有利な高い結合強度が得られる。しかも、外板の周辺縁と長尺材の段差部との間のビードを有した溶接結合に、外板の内面に予め結合された縦向き材の下端と長尺材の上内向き壁との間を溶接ビードを有しての溶接結合が高さの差を有して協働することで、さらにせん断破壊に有利な結合強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態の鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合方法と構造にについて図１を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明および図示は、本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載内容を限定するものではない。
【００１９】
本実施の形態は、図１に示すような普通鋼製の側構体１の外板２の下周辺部とこれに沿って配される台枠３の車両長手方向に向く側梁４との結合方法と構造の場合の一例であり、側梁４は外壁４ａとこの外壁４ａの上下から内向きに折り曲げられた内向き壁４ｂとを有して、本願発明でいう長尺材をなし、車両の両側に配して車両幅方向に向く横梁５や端梁と結合されて台枠３を構成する。しかし、これに限られることはなく、鉄道車両構体全体の外板を有してその周辺に本発明がいう長尺材が配されて結合されるどの部分でもよい。例として、側構体１では前記外板２と戸袋外柱や長桁などとの結合、屋根構体の外板と長桁との結合、妻構体の外板と台枠の端梁や妻柱との結合などがあり、そのうちの少なくとも１つの部分に適用される。
【００２０】
本実施の形態では、側構体１の外板２の下周辺部２ａと、この下周辺部２ａに沿って配される長尺材としての上記側梁４とを結合するのに、側梁４にその外壁４ａの幅方向途中までの外板２の当てがい域６を外板２の厚みｔ相当分内側に後退させる段差加工を施した図１に示す状態で、この段差加工により後退した後退面４ｃに前記外板２の下周辺部２ａを図１に示すように当てがって、側梁４の後退面４ｃと非後退面４ｄとの間の段差部４ｅとこれに対向する外板４の周辺縁２ｂとの間を溶接ビード７で埋めるようにして溶接し、外板２の外面と側梁４の外壁４ａの非後退面４ｅとに段差ができないように結合する方法を採用している。なお、溶接は通常、電気溶接を採用するが、これに限られることはなく溶接ビードが形成でき、かつ雨水に対するシール性を発揮できるものであればよい。
【００２１】
このように、外壁４ａから内向きに折り曲げられた内向き壁４ｂとを有した曲げ加工長尺材としての側梁４に、通常行われない曲げ加工を伴う段差加工を、外壁４ａの上端から幅方向途中までの外板２の当てがい域６を外板２の厚みｔ分後退させるように施すことで、段差加工による後退面４ｃに外板２の周辺部２ａを当てがって、外板２の周辺縁２ａ１を側梁４の外面の後退面４ｃと非後退面４ｄとの間の段差４ｅに当接させるだけで、外板２と側梁４とを全長に亘ってバラつきなく簡単に位置決めし、かつ、外板２の外面と側梁４の非後退面４ｄとを図１に示すように同じ高さで並ばせられる。しかも、前記位置決めによって側梁４の段差４ｅとこれに対向する外板２の周辺縁２ａ１との間には一様で溶接結合に必要最小限の開先窪みが保証され、この開先窪みを溶接ビード７で埋めるように溶接することで設計通りの強度で結合することができる。
【００２２】
この結果、少なくとも外壁４ａとこの外壁４ａから内向きに折り曲げられた内向き壁４ｂとを有した曲げ加工長尺材である側梁４に、曲げ加工を伴う段差加工を、外壁４ａの幅方向途中までの外板２の当てがい域６を外板２の厚みｔ分後退させるように施すことで、曲げ強度を高められる上、側梁４の外面の後退面４ｃに外板２を当てがい段差４ｅに当接させるだけで外板２と側梁４とを全長に亘ってバラつきなく簡単に位置決めし、対向し合う段差４ｅと外板２の周辺縁２ａ１との間に保証される一様で溶接結合に必要最小限の開先窪みを溶接ビード７で埋めるように溶接することにより、外板２および側梁４間のシール効果による雨水の侵入防止を図って、外板２および側梁４の非後退面４ｄが同じ高さに並んだまま隙間や凹凸なく均等に結合でき、溶接ビード７の平滑加工を要するにしても普通鋼の場合に通常行われるパテおよび塗装による平滑でクラックなど生じない仕上げを保証し、かつ、外板２と側梁４との重なりによるせん断破壊に有利な高い結合強度が得られる。
【００２３】
このような結合は、図１に示すような鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合構造を実現する。具体的には、鉄道車両構体の１つである側構体１における外板２の少なくとも１つの周辺部２ａと、この周辺部２ａに沿って配され少なくとも外壁４ａとこの外壁４ａから内向きに折り曲げられた内向き壁４ｂとを有した長尺材としての側梁４と、を結合した鉄道車両構体の外板周辺と長尺材の結合構造であって、長尺材としての側梁４は、外壁４ａの幅方向途中までの外板当てがい域６を段差加工により外板２の厚みｔ相当分内側に後退した後退面４ｃを有し、この後退面４ｃに当てがわれた外板２の周辺部２ａと長尺材としての側梁４とが、長尺材としての側梁４の後退面４ｃと非後退面４ｄとの間の段差部４ｅとこれに対向する外板２の周辺縁２ａ１との間を溶接ビード７で埋めるようにして溶接結合されて、外板２の外面と長尺材である側梁４の外壁４ａの非後退面４ｄとに段差がないことを特徴とする結合構造である。
【００２４】
特に、長尺材が側梁４で側構体１の外板２と結合するものであることにより、長尺材としての側梁４と外板２の下周辺部２ａとの結合に、外板２の内面に当てがって結合される各種柱材などの縦向き材８下端と側梁４の上内向き壁４ｂとの間の溶接ビード９を有した溶接結合が、違った高さ、つまり高さの差Ｈを有して協働する、さらにせん断破壊に有利な結合強度が得られる。
【００２５】
なお、本発明は普通鋼製に限られることはなく、曲げ加工にて形成されるステンレス鋼製のものに適用しても同様な効果が得られる。しかし、一般的にそうであるように塗装されていない場合は塗装性に関する効果は無関係になる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、鉄道車両構体の外板の周辺と長尺材との結合に実用でき、結合強度、表面の平滑性、塗装性、シール性の全てを満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施の形態の鉄道車両構体の外板の周辺部と長尺材との結合方法と結合構造を示す断面図である。
【図２】従来の結合方法と結合構造の一例を示す断面図である。
【図３】従来の結合方法と結合構造の別の例を示す断面図である。
【図４】従来の結合方法と結合構造の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  側構体
２  外板
２ａ  周辺部
２ａ１  周辺縁
３  台枠
４  側梁
４ａ  外壁
４ｂ  内向き壁
４ｃ  後退面
４ｄ  非後退面
４ｅ  段差
６  当てがい域
７、９  溶接ビード
８  縦向き材
【図１】
0004724161.tif 000002
【図２】
0004724161.tif 000003
【図３】
0004724161.tif 000004
【図４】
0004724161.tif 000005