(57)【要約】【課題】コストを抑えながら外板品質の向上と理想的な軽量化を実現する。【解決手段】セミモノコック構造の鉄道車両構体であって、構成要素として外板パネル１５とリングフレーム１７とをもち、外板パネル１５，１５どうし、および外板パネル１５とリングフレーム１７との間において、複数の継手を有する。この継手のうち一部または全部が、２つの部材を重ね、車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされる。【選択図】      図２
2005239029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に臨む外板パネルと車内側に臨む複数のリングフレームとからなるセミモノコック構造の鉄道車両構体であって、
前記外板パネルは、外部に臨む薄板状の外板とこれを車内側から補剛する補強部材とからなるユニットを、それらの端部どうしで重ね継手を構成することにより、複数つなぎ合せて構成され、
前記継手の一部または全部が、車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされていることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】
外部に臨む外板パネルと車内側に臨む複数のリングフレームとからなるセミモノコック構造の鉄道車両構体であって、
前記外板パネルは、外部に臨む薄板状の外板とこれを車内側から補剛する補強部材とから構成される一方、
前記リングフレームは、前記外板パネルのうち外板若しくは補強部材に接するフランジ部とこれに垂直なウェブ部とを構成要素として持ち、前記フランジ部と前記外板パネルとで継手を構成することにより車体周方向に配置され、前記継手が、前記リングフレーム側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされていることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項３】
前記外板パネルは、一体に成形され凹凸形状を有する内板パネルを、薄板状の外板に車内側より重ねて接合することによって構成され、
前記内板パネルと外板との継手が、前記内板パネル側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両構体。
【請求項４】
前記外板パネルは、薄板状の外板部の車内側に補強リブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向において接合することにより構成され、
前記外板部どうしの継手が、車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手である請求項１に記載の鉄道車両構体。
【請求項５】
前記外板パネルは、薄板状の外板部の車内側に補強リブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向において接合することにより構成される一方、
前記リングフレームのうち補強リブに対応する部分のフランジ部およびウェブ部に切り欠き部が形成され、その切り欠き部を除く部位で前記リングフレームのフランジ部が前記外板パネルの外板部と重ね継手を構成している請求項２に記載の鉄道車両構体。
【請求項６】
前記外板パネルは、薄板状の外板部の車内側にＴ形断面の補強リブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向に接合することにより構成され、
前記外板パネルにおける前記Ｔ形断面の補強リブのフランジ部と前記リングフレームのフランジ部が重ね継手を構成している請求項２に記載の鉄道車両構体。
【請求項７】
前記外板パネルは、薄板状の外板部と、それに対向し車内側に位置する内板部と、前記外板部と前記内板部とをつなぎ、かつ前記外板部及び内板部の双方に垂直な複数のウェブとで構成される中空のハモニカ型断面形材を、幅方向に並べ車体長手方向に接合することにより構成され、
前記ハモニカ型形材の車体長手方向に延びる端縁に延長部が形成され、隣合う形材の延長部どうしで重ね継手を構成している請求項１に記載の鉄道車両構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両の構体は、外板が平面あるいは円筒面であるにもかかわらず、極めて高い精度の平面度（見栄え品質）が要求される。特に、側構体においてはわずかな凹凸が存在しても外観上目立ち、また２次曲面のため凹凸の計測もしやすいので、極めて高い平面度（通常、外板面に沿った長さ１０００ｍｍあたり３ｍｍ以下の凹凸）が要求される。
【０００３】
さらに、ライフサイクルコストの観点から、構体の軽量化の要求は年々高まっており、特に新幹線などの高速鉄道車両では、地盤振動や振動・騒音の観点からも、軽量化を進める要求が強い。その一方、軽量化を図るために、薄板化を推進すれば、これは外板品質の維持が困難になる。なお、類似の構造物としては航空機の胴体（構体）があるが、現在の市場価格レベルからいって、車両の構体の製造にかけられるコストは航空機に比べて１桁少なく、鉄道車両の構体は低コスト化が求められている。
【０００４】
ところで、筒状の構造物である鉄道車両の構体を構成するにあたって、理論上もっとも軽量にできるのは、図１０に示すように、薄板である外板１０１に車体長手方向の縦通材１０２（ストリンガ）を所要のピッチで取付け、さらにそれらに直交する方向にかまち１０３（リングフレーム）を所要のピッチで取付ける、いわゆるセミモノコック構造である。
【０００５】
このような構造は、航空機の胴体に早くから採用されてきたが、外板とフレームおよび外板どうしの接合には、航空機では高強度ながら溶接に不向きなジュラルミンを用いることおよび接合の信頼性の観点から、リベット接合が多用されている。
【０００６】
鉄道車両の構体もこれにならいセミモノコック構造をベースに設計されてきたが、コスト上の制約から、外板とフレームおよび外板どうしの接合にはリベット接合ではなく溶接を用いている。
【０００７】
つまり、外板とリングフレームとの接合においてはフレームのウェブ部と外板とでＴ字継手を構成するか、あるいはフレームのフランジ部と外板とで重ね継手を構成するやり方でフレームと外板とをアーク溶接（ＭＩＧ溶接）により接合している。
【０００８】
このように、外板とリングフレームとの接合においてはＭＩＧ溶接が用いられるのが一般的であるが、上記の理由により溶接ビードの仕上げが必要なだけでなく、ＭＩＧ溶接では車内側ばかりに入熱を与えることになるので、外板が反り、溶接歪みを修正するための作業が必要であるため、これらがコストアップの原因となっている。
【０００９】
従って、コストを抑えて品質を維持するためには、外板への直接の入熱は極力避けなければならない。これを解決するため、図１１及び図１２に示すように、外板と一体に押出し成形されたＴ型断面のストリンガ（Ｔリブ）を有しこれのフランジ部でリングフレームを接合したシングルスキン構造の構体２０１やダブルスキン構造の構体２０２が開発されているが、純粋なセミモノコック構造から遠ざかるに従い、構体重量は増加している。
【００１０】
しかし、セミモノコック構造では、図１３に示すように、ストリンガ３０１とフレーム３０２をつなぐ（直接接合するか、あるいはストリンガクリップ３０３を用いる）必要があり、工作上煩雑になる。
【００１１】
また、外板どうしの接合においては、従来、突合せ継手もしくは重ね継手が用いられており、溶接歪みに関する事情は外板とリングフレームとの接合の場合と同様である。しかし一度に成形し得る外板の大きさが有限である以上、外板どうしの接合はいずれの構造においても存在する。従って、いずれにしても、外板品質の向上とコスト低減のためには溶接歪みの発生を抑えなければならない。
【００１２】
これを解消する手段として、抵抗スポット溶接が知られているが、アルミニウム合金への適用は物性的に不向きであり、装置が大型でランニングコストも高くなる。リベット接合は、高品質ながら極めて高コストであり、いずれもＭＩＧ溶接に替わる接合技術として十分とは言えない。
【００１３】
また、近年、板状構造材の接合について、仕上げ・修正作業を削減する有力な代替技術として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）が提案され、主として外板どうしの突合せ継手に適用されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、摩擦撹拌点接合（ＦＳＪ）も接合手段として、すでに知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３２４８８８６号公報（第３頁〜第６頁）
【特許文献２】特開２００１−３１４９８２号公報（段落番号００１０，００１２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記特許文献１に記載のＦＳＷは、専ら突合せ継手に用いられるため、接合する素材（板材あるいは押出し形材）端面の板厚に極めて高い寸法精度が必要であり、また施工時に接合ツールの精緻なならい制御も必要で、工作の裕度が小さいという問題がある。つまり、突合せた継手にギャップや目違いがあると、適切な接合ができないので、接合部材に厳しい寸法公差が要求される。
【００１６】
特に、鉄道車両では車体全長で２０〜２５ｍにもなるため、外板材料として車体全長に渡る長尺押出し形材を用いる場合は上記に加えて形材の曲がりや反りも問題となる。長尺形材では製造が難しくコスト高となるばかりか、薄肉化にも限界が生じるため、無駄な重量アップを強いられる。また、ＦＳＷの接合ツールは正確に接合線に沿って移動する（ならう）必要があるが、とくに長尺形材の接合では高度なセンシング技術を要する。さらに、ギャップ０の突合せ継手であるため、いくつかの押出し形材を幅方向に並べて接合したパネルでは各々の形材幅の寸法誤差が蓄積し、パネル全体の寸法精度を悪化させやすい。
【００１７】
しかもＦＳＷは直線部の突合せ継手には適用しやすいが、面外方向に湾曲している継手には適用が極めて困難である。従って事実上車体長手方向の外板継手にしか適用できず、構体製作時にＦＳＷを全面的に適用しようとすれば車体構造は重量的な無駄の大きいダブルスキン構造とならざるを得ない。
【００１８】
特許文献２に記載の摩擦攪拌点接合による重ね継手構造を、ＦＳＷによる突合せ継手構造に代えて、外板どうしの接合に適用すれば、形材に厳しい寸法公差を要求することがなく、接合時に精緻なならい制御も不要である。しかも重ね継手であるので調整代があり、接合時に適切な治具を用いるか、適切な計測を行えば、パネル全体を高精度に組み立てることができる。しかも、面外方向へ湾曲している継手にも容易に適用できるので、外板の継手方向は車体長手方向に限らずそれと垂直な方向でもよい。それと同時に面外方向に湾曲しているフレームと外板との重ね継手にも容易に適用できるので、車体構造は軽量なセミモノコック構造とすることができる。
【００１９】
以上より、入熱が極めて少なく、しかも抵抗スポット溶接のように大掛かりな設備が必要ないという観点から、本発明は、ランニングコストの小さい摩擦攪拌点接合（ＦＳＪ）を、セミモノコック構造の構体の外板とフレームとの接合に適用して、コストを抑えながら外板品質の向上と理想的な軽量化を実現可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１〜７の発明は、セミモノコック構造の鉄道車両構体に関するものであり、請求項１の発明は、外部に臨む外板パネルと車内側に臨む複数のリングフレームとからなるセミモノコック構造の鉄道車両構体であって、前記外板パネルは、外部に臨む薄板状の外板とこれを補剛する補強部材とからなるユニットを、それらの端部どうしで重ね継手を構成することにより、複数つなぎ合せて構成され、前記継手の一部または全部が、車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされていることを特徴とする。ここで、「重ね継手」には、せぎり継手や、当金継手も含まれる。「摩擦攪拌点接合」とは、重ねられた部材（被接合物）の所定の接合点に、先端部に軸線に沿ってピンが突出する接合ツールを、ピンを押圧しながらその軸線回りに回転させ、摩擦熱でピン周囲の部材を加熱・軟化させてピンを挿入し、回転するピンで接合点付近の部材を撹拌し、前記部材を接合点で一致させた後、接合ツールを軸線に沿って引き抜くことによって、前記部材を接合点で接合することを意味する。
【００２１】
従来のＭＩＧ溶接（グルーブ溶接）による突合せ継手の場合には、(i)入熱が大きく接合後の歪み取りなどの修正作業にコストがかかり、また、必要に応じて溶接ビードの仕上げ作業が発生する。これに対し、請求項１の発明は、(a)接合時に発生する熱は接合ツールと母材との間の摩擦熱だけであり、入熱が少ないので、接合による歪みを抑制することができ、修正作業を削減できる。また、ビードを生じないので、これの仕上げ作業も不要である。
【００２２】
それに加えて、従来のＭＩＧ溶接（グルーブ溶接）による突合せ継手の場合には、(ii)開先を設ける必要があり、接合される材料が板材の場合は別途機械加工が必要である。また、溶け込み不良を防ぐため、両面溶接あるいは裏はつりを行うか若しくは裏当金を設ける必要があり、工程が煩雑である。これに対し、請求項１の発明は、(b)母材に開先加工などの前処理加工は不要であり、一方向からの施工で接合が完了するので、裏はつりなどの別のプロセスは不要である。
【００２３】
ＦＳＷによる突合せ継手の場合には、(iii)形材継手部の板厚に高い寸法精度（±０．２〜０．３mm）が必要で、特に長尺形材では曲がりや反りも厳しく規制されるため、形材製造が難しく、断面形状にも制約が多い。これに対し、請求項１の発明は、(c)重ね部において板材あるいは形材の板厚および全幅の寸法誤差を吸収できるので、形材の寸法公差が緩和でき、素材の調達コストを削減することができる。また、断面形状の自由度も大きくなる。
【００２４】
ＭＩＧ溶接（隅肉溶接）による重ね継手の場合、(iv)上記(i)に加え、これらの溶接では、裏はつりができないため、ルートに欠陥を生じやすく、接合強度の低下を招きやすい。これに対し、請求項１の発明は、(d)一方向からの施工で完了し、原理的に未溶着部は生じないため、欠陥が発生しにくい。
【００２５】
ＭＩＧ溶接（プラグ、スロット溶接）による重ね継手の場合、(v)上記(iv)に加え、溶接穴の事前加工が必要である。これに対し、請求項１の発明は、(e)上記(d)に加えて、事前の穴あけは不要である。
【００２６】
抵抗スポット溶接による重ね継手の場合、(vi)母材がアルミニウム合金である場合、電気抵抗が小さく熱伝導率が大きいため、大電流・短時間通電が必要で、装置が大容量になり、ランニングコストも大きい。これに対し、請求項１の発明は、(f)原理的に接合ツールをモータで回転させるだけの装置なので、施工装置が簡単で、運転コストも極めて安価である。
【００２７】
抵抗スポット溶接による重ね継手の場合、(vii)母材がアルミニウム合金である場合、酸化皮膜の電気抵抗が大きく、不均一であり、ナゲット形状の不整と強度のバラツキを招くので、酸化皮膜の除去処理が必要である。これに対し、請求項１の発明は、(g)接合する母材の前処理は不要である。
【００２８】
また、(viii)母材がアルミニウム合金である場合、熱膨張率、凝固収縮率が大きいため、ナゲット内に割れ、ブローホールが発生しやすい。これに対し、請求項１の発明は、(h)熱膨張率、凝固収縮率の大きさに伴う欠陥は生じない。
【００２９】
(ix)母材がアルミニウム合金である場合、固くてもろいＡｌ−Ｃｕの化合物を生成しやすいために電極先端の損耗が激しく、数十点ごとにチップドレス（電極の研磨）が必要である。これに対し、請求項１の発明は、(i)ツールのドレッシング（研磨）は必要なく、完全な自動化が可能である。
【００３０】
(x)無塗装車の場合、スポット圧痕の処理が必要であるが、請求項１の発明は、(j)車内側から施工すれば、圧痕が外側面（表）にでることはなく、後処理は不要である。
【００３１】
リベット接合による重ね継手の場合には、(xi)リベット自体の部品コスト、及び穴あけと穴径管理、かしめ作業に莫大なコストを生ずる。これに対し、請求項１の発明は、(k)原理的に接合ツールをモータで回転させるだけの装置なので、施工装置が簡単で運転コストも極めて安価で、接合する母材の前処理は不要である。
【００３２】
請求項２の発明は、外部に臨む外板パネルと車内側に臨む複数のリングフレームとからなるセミモノコック構造の鉄道車両構体であって、前記外板パネルは、外部に臨む薄板状の外板とこれを補剛する補強部材とから構成される一方、前記リングフレームは前記外板パネルのうち外板若しくは補強部材に接するフランジ部とこれに垂直なウェブ部を構成要素として持ち、前記フランジ部と前記外板パネルとで継手を構成することにより車体周方向に配置され、前記継手が、前記リングフレーム側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされていることを特徴とする。
【００３３】
このようにすれば、従来技術としてリングフレームのフランジ部と外板とで重ね継手を構成する構造の場合、従来技術における前記(iv)〜(xi)の課題に対し、請求項２の発明は前記(d)〜(k)の利点を持つので、優れた接合強度、外板平面度、意匠性の品質確保を安価に達成できる。
【００３４】
あるいは従来技術としてリングフレームのウェブ部と外板とでＴ字継手を構成する構造の場合、それにＭＩＧ溶接（開先付隅肉溶接）を用いた継手では、(xii)前記(i)(ii)と同様の課題があるが、請求項２の発明は、(l)前記(a)(b)の利点があり、あるいはＭＩＧ溶接（単純隅肉溶接）を用いた継手では、前記(i)(iv)と同様の課題があるが、請求項２の発明は、前記(a)(d）の利点がある。
【００３５】
この場合には、前記フレームは、外板に形成された開口部に隣接していることが望ましい。
【００３６】
このようにすれば、この開口部を通じて、Ｃ型ガン形式の摩擦攪拌点接合装置を適用することができるので、接合される部材である外板を大型治具（ベッド）の上に寝かせる必要がなくなる。よって、作業性が著しく向上する。ここで、Ｃ型ガン形式の摩擦攪拌点接合装置とは、Ｃ型フレームに対して上側に接合ピンが、下側にそれに対向して受け部材（ベッドと同様の機能を奏する）が設けられ、それらの間で摩擦攪拌点接合ができるものをいう（特開２００１−３１４９８２号公報参照）。
【００３７】
請求項３の発明は、外板パネルの製作方法として２シートパネル方式（例えば、特許第２７６３９８３公報参照）を用いる鉄道車両構体に関するものであり、前記外板パネルは、一体に成形されコルゲート形状を有する内板パネルを、薄板状の外板に車内側より重ねて接合することによって構成され、前記内板パネルと外板との継手が、前記内板パネル側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされている。ここで、コルゲート（corrugate)形状を有する内板パネルとは、板材を凹凸形状を有するように成形した内板パネルを意味する。
【００３８】
このようにすれば容易に任意の大きさの外板パネルを製作することができ、仮に内板パネルと外板とが面外方向に湾曲していても、摩擦攪拌点接合であるから、それらを接合して継手構造とすることができる。
【００３９】
しかも、従来２シートパネル方式はもっぱらステンレス製の構体において抵抗スポット溶接により実用化されていたものであるが、アルミ合金の抵抗スポット溶接における前記(vi)〜(ix)の課題に対し、摩擦攪拌点接合の適用では前記(f)〜(i)の利点があるから、アルミ合金製の構体についても２シートパネル方式は応用可能である。
【００４０】
請求項４の発明は、前記外板パネルは、薄板状の外板（面板）部の車内側に補強リブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向において接合することにより構成され、前記外板部どうしの継手が、車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手であることを特徴とする。
【００４１】
請求項５の発明は、前記外板パネルは、薄板状の外板（面板）部の車内側に補強リブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向において接合することにより構成される一方、前記リングフレームのうち補強リブに対応する部分のフランジ部およびウェブ部に切り欠き部が形成され、その切り欠き部を除く部位で前記リングフレームのフランジ部が前記外板パネルの外板部と重ね継手を構成している。
【００４２】
請求項６の発明は、前記外板パネルは、薄板状の外板（面板）部の車内側にＴ形断面のリブを一体に成形した押出し形材を幅方向に並べ車体長手方向に接合することにより構成され、前記外板パネルにおける前記Ｔ形断面のリブのフランジ部と前記リングフレームのフランジ部が重ね継手を構成している。
【００４３】
特に、従来は該部の継手はＭＩＧ溶接による隅肉重ね継手であり、しかもＴリブのフランジ幅に即したショートビード（２０mm〜３０mm）の継手であるため、母材との融合不良が起きやすく、接合強度の低下を防ぐためには細心の注意と高い溶接技能を必要とするが、請求項６の発明によれば、Ｔリブのフランジ幅に関係なく、接合強度が一定に保てるので、品質が安定し、また、フランジ幅も強度上必要最小限の寸法にできる。
【００４４】
請求項７の発明は、前記外板パネルは、薄板状の外板部と、それに対向し車内側に位置する内板部と、前記外板部と前記内板部とをつなぎ、かつ前記外板部及び内板部の双方に垂直な複数のウェブとで構成される中空のハモニカ型断面形材を、幅方向に並べ車体長手方向に接合することにより構成され、前記形材の車体長手方向に延びる端縁に延長部が形成され、隣合う形材の延長部どうしで重ね継手を構成している。
【００４５】
このようにすれば、従来、形材の幅方向の調整代がないため、形材を長手方向の端面でつなぎ合わせて外板パネルを構成する際に、形材幅の寸法誤差が蓄積し、外板パネルの全幅の寸法精度が著しく低下していたのが解消される。つまり、重ね継手とすることで、調整代を設けることができるので、外板パネルの全幅寸法を精度よく管理することができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上のように構成したから、本発明は、溶接ビードが生じることはないので、ビード仕上げが不要であり、また入熱が少ないので、歪み取りなどの修正作業も削減することができる。
【００４７】
重ね継手を基本とするので、ＦＳＷによる突合せ継手のように形材に高い精度の寸法公差を要求することがなく、素材（形材）の調達コストを低減できる。また、形材の幅方向の寸法公差が蓄積して構体全体の寸法精度を低下させることがない。
【００４８】
特に、鉄道車両の構体では、長尺の接合が必要であり（２０ｍ〜２５ｍ）、ＦＳＷは接合線を正確に追っていく（いわゆるならい）ために高度なセンシング技術を必要とするが、摩擦攪拌点接合によれば、そのような精緻なコントロールは不要である。また、接合部が面外方向に湾曲していても容易に接合できる。
【００４９】
また、アーム型ロボット（例えば多関節ロボット）により接合機を構成することができ、門型の装置に比べて、自由度が増大し、生産効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の実施の形態を、図面に沿って説明する。
【００５１】
本実施の形態は、鉄道車両構体に用いられる重ね継手として利用されるものである。
【００５２】
図１（ａ）に示すように、セミモノコック構造の鉄道車両構体（左右の側構体、台枠及び屋根構体からなる筒状構造物）の構成要素である薄板状の部材１，２（外板）の端部どうしを重ね合わせ、それらを接合する手段として、車内側からの摩擦攪拌点接合（接合部分Ｐ１）を用いる。
【００５３】
また、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、部材１Ａを折り曲げて部材２Ａの厚さに相当する段差部１Ａａを形成し、その段差部１Ａａを利用してそれらを重ね合わせる重ね継手（せぎり継手）構造（摩擦攪拌点接合による接合部分Ｐ２，Ｐ３参照）としてもよいし、図１（ｄ）（ｅ）に示すように、前記部材１，２を突合せ、それらに当金３を一方側からあるいは両側から適用する当金継手構造（摩擦攪拌点接合による接合部分Ｐ４，Ｐ５参照）としてもよい。
【００５４】
このような摩擦攪拌点接合による重ね継手は、鉄道車両構体の継手のうち、全部あるいは一部として用いられる。特に、長尺の部材の接合や湾曲した部材の接合に適する。
【００５５】
また、図１（ｆ）（ｇ）に示すように、外板１１とフレーム１２，１３のフランジ部１２ａ，１３ａとの継手にも、同様の重ね継手構造（摩擦攪拌点接合による接合部分Ｐ１１，Ｐ１２参照）を用いることができる。
【００５６】
このように、前述した図１（ａ）〜（ｅ）に示す重ね継手は、鉄道車両構体の外板パネルどうしの接合に用いることができる。つまり、複数の重ね継手を有する鉄道車両構体の突合せ継手あるいは重ね継手のうち、全部または一部を、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、外板パネルの端部どうしを重ねる重ね継手に、摩擦攪拌点接合による重ね継手（せぎり継手）を用いている。
【００５７】
図１（ｆ）（ｇ）の重ね継手は、鉄道車両構体の外板パネル１１とこの外板パネル１１の車内側に設けられ車体周方向に延びるリングフレーム１２，１３との接合に用いることができる。つまり、外部に臨む薄板状の外板パネル１１とこれを車内側から補剛するリングフレーム１２，１３（フランジ部とこれに垂直なウエブとを構成要素として持つ）のフランジ部とで継手を構成することにより車体周方向にリングレーム１２，１３が配置され、前記継手が、リングフレーム１２，１３側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手とされている。
【００５８】
この場合、図２（ａ）に示すように、外板パネル１５に形成された開口部１５ａを通じて、Ｃ形ガン形式の摩擦攪拌点接合装置１６を適用することで、外板パネル１５及びリングフレーム１７が面外方向に湾曲していても、無理なく接合することができる（摩擦攪拌点接合による接合部分Ｐ２１参照）。リングフレーム１７は、図２（ｂ）に示すように外板１５の長手方向（Ｘ方向）に直交する方向に延び、そのフランジ部１７ａが外板１５の車内側に摩擦撹拌点接合により接合される。
【００５９】
２シートパネル方式によるセミモノコック構造の鉄道車両構体の場合は、図３（ａ）に示すように、外板パネルの構成要素として、薄板状の板材を絞り成形により一体に成形されたコルゲート形状の内板パネル３１と、薄板状の外板３２とを有する。内板パネル３１と外板３２を、内板パネル３１の絞り成形凹部３１ａ，３１ｂの部分において、内板パネル３１側（車内側）から摩擦攪拌点接合（接合部分Ｐ３１、図３（ｂ）参照）により接合される。従来、２シートパネル方式はもっぱらステンレス製の構体において抵抗スポット溶接により実用化されていたものであるが、摩擦攪拌点接合の適用によりアルミ合金製の構体についても応用可能である。
【００６０】
具体的には、例えば図４（ａ）に示すように、窓開口部３２ｃが形成された外板３２’の窓開口部３２ｃの下側に、外板補強のためにコルゲート形状の内板パネル３１’が摩擦撹拌点接合により接合され、それらの両側にリングフレーム３３が設けられている。より具体的には、図４（ｂ）に示すように構成することができる。ここでは、戸袋補強、幕板補強にもコルゲート形状の内板パネル３１Ａ〜３１Ｃが用いられている。
【００６１】
外板を補剛するＴ形断面のリブ４１ａ，４２ａ（補強部材）が車内側に一体に成形されたシングルスキン形材（押出し形材）からなる外板パネル同士の接合は、図５に示すように、外板パネル４１，４２を幅方向に並べ車体長手方向について接合され、この接合に車内側からの摩擦攪拌点接合による重ね継手（せぎり継手）を用いている（接合部分Ｐ４１参照）。
【００６２】
また、縦リブ４３ａ（補強部材）を有する外板パネル４３とリングフレーム４４との接合は、図６に示すように、車体長手方向に配置された外板パネル４３の縦リブ４３ａに対応して、これに直交する方向に延びるリングフレーム４４（フランジ部４４ｂと、フランジ部４４ｂに垂直なウエブ部４４ｃとを構成要素として持つ）に切り欠き部４４ａを設け、その切り欠き部４４ａを除く部位でリングフレーム４４のフランジ部４４ｂを外板パネル４３の外板部４３ｂに摩擦攪拌点接合による重ね継手で接合している（接合部分Ｐ４２）。
【００６３】
また、図７に示すように、車体長手方向に配置されＴ形リブ４１ａを有する外板パネル４１と、これに直交する方向に延びるフレーム４５のフランジ部４５ａとを、前記Ｔリブ４１ａの上側フランジ部４１ａａで摩擦攪拌点接合により接合している（接合部分Ｐ４３参照）。
【００６４】
外板パネルとしてハモニカ型断面中空形材を用いる場合には、図８に示すように、外板パネル５１，５２（ハモニカ型断面中空形材）の車体長手方向に延びる端縁に延長部５１ａ，５２ａが形成され、隣り合う形材の延長部５１ａ，５２ａどうしで、摩擦攪拌点接合による重ね継手を構成している（接合部分Ｐ５１参照）。この場合、薄板状の外板部５１ｂ，５２ｂに対する外板補強として、外板部５１ｂ，５２ｂとほぼ平行に対向し車内側に位置する内板部５１ｃ，５２ｃと、外板部５１ｂ，５２ｂと内板部５１ｃ，５２ｃとをつなぎかつそれらに直交する方向に延びる複数のウエブ５１ｄ，５２ｄとが設けられていると考えられる。また、リングフレーム５３との関係は、図９に示す通りである。つまり、リングフレーム５３の縦ウエブ５３ａに直交する方向に延びるフランジ部５３ｂが内板部５１ｃ，５２ｃに摩擦撹拌点接合により接合している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明に係る鉄道車両構体の継手を示す説明図である。
【図２】（ａ）は摩擦攪拌点接合の説明図、（ｂ）はリングフレームの説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明に係る鉄道車両構体における外板と内板パネル（２シートパネル）との継手を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る鉄道車両構体における外板と内板パネル（２シートパネル）との継手を用いた場合の、リングフレームとの関係を示す説明図、（ｂ）はより詳細な説明図である。
【図５】本発明に係る鉄道車両構体における外板パネル（シングルスキン形材）どうしの継手を示す説明図である。
【図６】本発明に係る鉄道車両構体における外板パネル（シングルスキン形材）とリングフレームとの継手を示す説明図である。
【図７】本発明に係る鉄道車両構体における外板パネル（Ｔリブを有するシングルスキン形材）とリングフレームとの継手を示す説明図である。
【図８】本発明に係る鉄道車両構体における外板パネル（ハモニカ型断面ダブルスキン形材）どうしの継手を示す説明図である。
【図９】本発明に係る鉄道車両構体における外板パネル（ハモニカ型断面ダブルスキン形材）どうしの継手を用いた場合の、リングフレームとの関係を示す説明図、（ｂ）はより詳細な説明図である。
【図１０】一般的なセミモノコック構造の説明図である。
【図１１】外板パネルとしてシングルスキン形材の一例を示す説明図である。
【図１２】ダブルスキン構造の一例を示す説明図である。
【図１３】抵抗スポット溶接による板骨構造の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，２    部材（外板）
１Ａ，１Ｂ    部材（外板）
１Ａａ    段差部
３    当金
１１    外板
１２，１３    フレーム
１２ａ，１３ａ    フランジ部
１５    外板パネル
１５ａ    開口部
１６    摩擦攪拌点接合装置
１７    リングフレーム
３１    内板パネル
３２    外板
４１，４２    外板パネル
４１ａ    Ｔリブ
４３    外板パネル
４４    フレーム
４４ａ    切り欠き部
４４ｂ    フランジ部
４４ｃ    ウエブ部
５１，５２    外板パネル
５１ａ，５２ａ    面板延長部
【図１】
2005239029.tif 000003
【図２】
2005239029.tif 000004
【図３】
2005239029.tif 000005
【図４】
2005239029.tif 000006
【図５】
2005239029.tif 000007
【図６】
2005239029.tif 000008
【図７】
2005239029.tif 000009
【図８】
2005239029.tif 000010
【図９】
2005239029.tif 000011
【図１０】
2005239029.tif 000012
【図１１】
2005239029.tif 000013
【図１２】
2005239029.tif 000014
【図１３】
2005239029.tif 000015