(57)【要約】【課題】メンテナンスを不要にしたシール構造を有する鉄道車両用構体を提供すること。【解決手段】側構体２、屋根構体、妻構体１及び台枠が接合して一体となり、各構体１，２を構成するステンレス鋼板１１，１２，１３が重ね合わせ部分でスポット溶接やアークプラグ溶接等により所定の間隔で接合してなるものであって、車体外側に位置するステンレス鋼板１１，１２と車体内側に位置するステンレス鋼板１３との重ね合わせ部分に、車体外側からのレーザ照射によって溶融し、当該車体外側に位置するステンレス鋼板１１，１２の縁部に沿って連続して形成されたビードによるシール処理部を有する鉄道車両用構体。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側構体、屋根構体、妻構体及び台枠が接合して一体となり、各構体を構成するステンレス鋼板が重ね合わせ部分でスポット溶接やアークプラグ溶接等により所定の間隔で接合してなる鉄道車両構体において、
車体外側に位置するステンレス鋼板と車体内側に位置するステンレス鋼板との前記重ね合わせ部分に、車体外側からのレーザ照射によって溶融し、当該車体外側に位置するステンレス鋼板の縁部に沿って連続して形成されたビードによるシール処理部を有するものであることを特徴とする鉄道車両用構体。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両用構体において、
前記シール処理部は、前記車体外側に位置するステンレス鋼板の縁部と前記車体内側に位置するステンレス鋼板とからなる隅部に向けたレーザ照射によって、当該隅部に形成されたビードであることを特徴とする鉄道車両用構体。
【請求項３】
請求項１に記載する鉄道車両用構体において、
前記シール処理部は、１ｋＷ以下の低出力によるレーザの照射によって形成されたビードであることを特徴とする鉄道車両用構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根構体や側構体、或いは妻構体などを接合して組み立てられる鉄道車両用構体に関し、特に構体の外板を接合したその接合部の水密性を保証してシールメンテナンスを不要にする鉄道車両用構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線車両などの高速鉄道車両ではアルミ製車両が採用され、車体全長に対応した２０ｍもの押出型材を接合して鉄道車両用構体が構成されている。一方、在来線を走行する鉄道車両は、メンテナンスの省力化を主目的に無塗装車両が多く使われており、アルミ製構体は傷や汚れの点で劣ることからステンレス製構体の車両が採用されている。その場合、ステンレス製構体は、押出型材ではなく側構体ブロックなどのパーツを接合して組み合わせる構造の車両用構体が採用されている。
【０００３】
近年、ステンレス製の外板に芯材を溶接して一体にした構体ブロックによって組み立てる鉄道車両用構体が開発され、例えば特開２００２−１０４１８０号公報に開示されている。ここで、図４は、同公報に開示された鉄道車両用構体の側面図である。
鉄道車両用構体は、側構体の上部に屋根構体が接合され、側構体の下部は台枠に接合されて構成されている。そうした鉄道車両用構体を構成する同公報に記載された一車両分の側構体１００は、２組の車端窓ブロック１０１と２組の中間窓ブロック１０２、そして各窓ブロック１０１，１０２の間に位置する３組の側入口ブロック１０３を接合して構成されている。
【０００４】
車体前後に配置される車端窓ブロック１０１は、骨組みに幕板部分を含む外板１１０を貼って作成されているものである。その外板１１０は、上部外板と下部外板とに分けられており、全体は骨組みより大きく構成されている。車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２、そして３組の側入口ブロック１０３は、外板同士が重ね合わされスポット溶接によって接合される。そして、側構体は、不図示の屋根構体や妻構体と接合され、更に台枠とも接合されて鉄道車両用構体が構成される。そうした各構体の接合にも外板同士が重ね合わされ、その重ね合わせ部分がスポット溶接によって接合される。
【特許文献１】特開２００４−２７６７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の鉄道車両用構体は、側構体を構成する外板同士、或いは側構体と屋根構体または妻構体などとの外板の接合部分は、スポット溶接で接合されているため、その接合部には更にシール材を用いた水密処理が必要であった。
しかし、接合部におけるシール材は、経年劣化によって取り替える必要が生じたり、洗車に使用する洗剤との相性が悪い場合にはシールを劣化させてしまい、そのための取り替えも必要であった。従って、従来の鉄道車両用構体は、シール材に関するメンテナンスが面倒であった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、メンテナンスを不要にしたシール構造を有する鉄道車両用構体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】
【０００７】
本発明に係る鉄道車両用構体は、側構体、屋根構体、妻構体及び台枠が接合して一体となり、各構体を構成するステンレス鋼板が重ね合わせ部分でスポット溶接やアークプラグ溶接等により所定の間隔で接合してなるものであって、車体外側に位置するステンレス鋼板と車体内側に位置するステンレス鋼板との前記重ね合わせ部分に、車体外側からのレーザ照射によって溶融し、当該車体外側に位置するステンレス鋼板の縁部に沿って連続して形成されたビードによるシール処理部を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る鉄道車両用構体は、前記シール処理部が、前記車体外側に位置するステンレス鋼板の縁部と前記車体内側に位置するステンレス鋼板とからなる隅部に向けたレーザ照射によって、当該隅部に形成されたビードであることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両用構体は、前記シール処理部が、１ｋＷ以下の低出力によるレーザの照射によって形成されたビードであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
よって、本発明によれば、レーザの溶融によって形成されたビードで、車体外側に位置するステンレス鋼板と車体内側に位置するステンレス鋼板との前記重ね合わせ部分を車体外側からシールしているため、従来のシール材のような劣化によるメンテナンスが必要なくなり、半永久的な水密が可能になる。また、重ね合わされたステンレス鋼板の隅部を溶融してシール処理をしたり、低出力のレーザによってシール処理を施すことにより、車体外側からレーザを照射するシール処理であっても、車体の仕上がりにおいてシール部分の見栄えが良いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る鉄道車両用構体について一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の鉄道車両用構体は、図４を示して説明した従来例のものと同様に、側構体の上部には屋根構体が、側構体の下部には台枠が接合されたものであり、更に前後には妻構体が接合されている。そして、その側構体は、車端や中間の窓ブロックの間に配置された側入口ブロックが接合され一体になる。
【００１１】
図１は、側構体と妻構体とを接合した接合部であって、車体上下方向の断面を示したものである。妻構体１と側構体２は、その妻外板１１と側外板１２とがほぼ直交するように配置され、妻外板１１と側外板１２との間には直交するようにした屈曲部にＲが形成された妻隅柱１３が設けられている。妻隅柱１３は、妻外板１１の端部と側外板１２の端部とに車体内側から当てられ、その妻外板１１と側外板１２の端部の重なり部分が接合される。妻隅柱１３は車体角部に位置する部材であって、側構体２側には直交して屈曲したフランジ部１３ａが形成され、取り扱い安いように剛性が高められている。また、この車体角部には妻隅柱１３の他端の妻構体１側にＺ形の継ぎ手部材１４が接続され、側構体２の側外板１２にもＺ形の継ぎ手部材１５が接続されている。
【００１２】
妻外板１１と妻隅柱１３との重なり部分、側外板１２と妻隅柱１３との重なり部分は、それぞれスポット溶接が施され、妻隅柱１３を介して妻構体１と側構体２が一体に接合される。なお、重なり部分の接合にはその他アークプラグ溶接などであってもよい。
そして、スポット溶接した接合部はＳ１，Ｓ２は、このままでは妻外板１１や側外板１２と妻隅柱１３との隙間から水が入り込むため、車体外側から妻外板１１及び側外板１２の縁部２１，２２において妻隅柱１３との間の隙間をシールする必要がある。従来は、この縁部２１，２２に沿ってシール材が設けられていた。しかし、シール材は耐久性の面で劣るという前記課題がある。そこで、メンテナンスを不要とする観点からは、例えばシール材の代わりにＴＩＧ溶接による水密加工が考えられる。
【００１３】
しかし、ＴＩＧ溶接では溶接時の熱によって妻外板１１や側外板１２が歪んでしまって施工性に良くないことや、ステンレス構体であるため歪みが生じた場合には、その後の歪み取り作業が困難になるという課題が生じることになる。そこで、本実施形態では、ステンレス構体の熱歪みを考慮し、入熱量を少なくしたレーザを採用することで妻外板１１や側外板１２の歪みを軽減したシール処理を可能とした。すなわち、レーザを用いたシール処理では、入熱量が極めて少ないので熱歪みを効果的に抑えることができ、しかも冷却速度が速いため熱影響層の生成が殆どないものとすることができる。
【００１４】
妻外板１１と妻隅柱１３、側外板１２と妻隅柱１３との重なり部分であって、妻外板１１と側外板１２の縁部２１，２２には、図２に示す矢印の入射方向からＹＡＧレーザのレーザビームＲが照射される。そのレーザビームＲは、例えば妻外板１１の縁部２１の沿って移動し（図面を貫く方向に移動し）、図示するようにその妻外板１１の縁部２１と妻隅柱１３とが溶けてビードＢが直線的に形成され、これがシール処理部となる。なお、本実施形態では特に、妻外板１１や側外板１２と妻隅柱１３とを接合するために行うものではなく、シールを施す目的でレーザを使用している。従って、１ｋＷ以下の低出力によるレーザで縁部２１，２２の隅部にシール処理部が形成される。
【００１５】
前述したようにシール処理には、１ｋＷ以下の低出力のレーザービームＲが、妻外板１１や側外板１２の縁部２１，２２に沿って連続的に照射される。そして、レーザービームＲの照射によって、妻外板１１や側外板１２の縁部２１，２２が溶融すると同時に妻隅柱１３の表面側も溶融してビードＢが形成されていく。
こうした妻外板１１や側外板１２の縁部２１，２２に沿ったシール処理は、低出力のレーザ装置を使用することにより、特に作業者が手に持って扱うことのできる小型のハンディレーザ装置を選択することができる。
【００１６】
図３は、ハンディレーザ装置を使用したシール処理工程を示した図である。ハンディレーザ装置５は、図示するように、重ねられた妻外板１１の縁部２１と妻隅柱１３とによる隅部２５を覆うように先端が押し付けられ、そうした状態で妻外板１１の縁部２１に沿って移動してシール処理が施される。詳しく図示しないが、ハンディレーザ装置５は、そのノズル本体５１の先端にガード部材５２が円周上に装着されている。ガード部材５２は、ノズル本体５１内のバネによって突き出し方向に付勢されており、作業者がハンディレーザ５の先端をワークに押し付けると、密着したガード部材５２がバネの付勢力に抗して押し込まれる。
【００１７】
ガード部材５２がワークに押し付けられた状態で出射スイッチが入れられると、レーザビームが不図示のレーザ発振器から光ファイバーを通ってノズル本体５１へ送られる。そして、レーザビームはノズル本体５１内のコリメートレンズを経て集光レンズに集光され、妻外板１１や側外板１２と妻隅柱１３との隅部２５に向けて出射される。これにより図２に示すように妻外板１１の縁部２１と妻隅柱１３とが溶け、図３に示すようにビードＢによるシール処理部が直線的に形成されていく。
【００１８】
よって、本実施形態の鉄道車両用構体によれば、低出力のレーザビームを照射して外板の重なり部分、すなわち妻外板１１や側外板１２の縁部２１，２２の隅部を溶融してシール処理をしたことにより車体の水密を確保することができた。また、レーザの溶融によって形成されたビードＢが妻外板１１や側外板１２と妻隅柱１３との隙間をシールしているため、従来のシール材のような劣化によるメンテナンスが必要なくなり、半永久的な水密が可能になった。
また、低出力のレーザによってシール処理を施しているため、ステンレス構体への入熱量を減らして歪みの発生を抑えることが可能になった。更に、低出力のレーザのためビードの幅も極めてせまく、車体の仕上がりにおいてシール部分の見栄えも良いものとすることができた。
【００１９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、妻構体１と側構体２との接合構造におけるシールついて説明したが、側構体と屋根構体、或いは側構体の外板同士の接合など、その他の箇所における構造のシールについても同様である。
また、前記実施形態では、図２に示すように重なり部分の隅部にビードを形成してシールするようにしたが、例えば妻外板１１に対して垂直にレーザビームを照射し、溶け込み深さを下の妻隅柱１３にまで達するようにしてシール処理してもよい。
また、前記実施形態では図３に示すようにハンディレーザ装置を示して説明したが、レーザ加工ヘッドをコントローラを備えた多関節ロボットに装着してシール部分を適正なスポットでレーザ照射するように自動化したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】側構体と妻構体とを接合した接合部であって、車体上下方向の断面を示した図である。
【図２】接合した板同士の重なり部分におけるレーザによるシール処理を概念的に示した断面図である。
【図３】ハンディレーザ装置を使用したシール処理工程を示した図である。
【図４】鉄道車両の側構体を示した図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    妻構体
２    側構体
１１  妻外板
１２  側外板
１３  妻隅柱
１４，１５  継ぎ手部材
Ｒ    レーザビーム
Ｂ    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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