(57)【要約】【課題】  側構体の外板を平面化した鉄道車両構体を提供すること。【解決手段】  側構体が窓開口部１９を備える窓ブロック１０と入口開口部２９を備える側入口ブロック２０とが接合されたものであり、その側構体の他、屋根構体、妻構及び台枠を接合することによりなるものであって、窓ブロック１０は、骨部材１２，１５，１６が接合されてなる外板１１が幕板部を含む上部外板１１Ａと腰板部を含む下部外板１１Ｂとを有し、その上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとを上下に配置して突き合わせた端部同士をレーザ溶接にて連続的に接続した鉄道車両構体。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側構体は、窓開口部を備える窓ブロックと入口開口部を備える側入口ブロックとが接合されたものであり、その側構体の他、屋根構体、妻構及び台枠を接合することによりなる鉄道車両構体において、
前記窓ブロックは、骨部材が接合されてなる外板が幕板部を含む上部外板と腰板部を含む下部外板とを有し、その上部外板と下部外板とを上下に配置して突き合わせた端部同士をレーザ溶接にて連続的に接続したものであることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項２】
請求項１に記載する鉄道車両構体において、
前記上部外板と下部外板とをレーザ溶接した接合線が当該窓ブロックに形成される窓開口部の高さにあることを特徴とする鉄道車両構体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する鉄道車両構体において、
断面がハット形状の骨部材であって、その骨部材のツバ部が車体内側から前記接合線に重ねて接合されたものであることを特徴とする鉄道車両構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根構体や側構体などを接合して組み立てられる鉄道車両構体に関し、特に側構体を構成するブロックの上部外板と下部外板との段差をなくした鉄道車両構体に関する。
【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８は、同公報に開示された鉄道車両構体の側面図である。そして、図９は、その車両構体を構成する構体ブロックを示した図である。
鉄道車両構体は、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１１１と下部外板１１２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。上部外板１１１は、窓開口部１２ｃが形成されて腰帯部材から上部に貼られ、下部外板１１２は腰板部分に貼られている。一方、各中間窓ブロック１０２は、骨組みに幕板部分を含む外板１２０を貼って作成されているものであり、上部外板１２１と下部外板１２２とに分けられ、全体は骨組みよりも大きく構成されている。上部外板１２１には窓開口部１２３が形成され、腰帯部材から上部の幕板部分と吹き寄せ板部分に貼られており、下部外板１１２は腰板部分に貼られている。そして、側入口ブロック１０３は、幕板部分を含む入口枠板１３０が上部枠部材、下部枠部材及び側枠部材で構成して入口用開口部１３１が形成されている。
【０００５】
こうした２組の車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２、そして３組の側入口ブロック１０３は溶接接合によって接合される。すなわち、図９に示されるように、所定間隔に並べられた車端窓ブロック１０１と中間窓ブロック１０２との間に側入口ブロック１０３が挟まれるように配置され、それぞれが溶接接合される。各側入口ブロック１０３は、車端窓ブロック１０１の外板１１０外面及び中間窓ブロック１０２の外板２２外面に枠板３１を重ねてスポット溶接される。
よって、各ブロック１０１，１０２，１０３を接合して構成される側構体を有する従来の鉄道車両構体は、各ブロックを個々に作成するので長手方向の寸法が小さくなって、外板の取り扱いが容易になるなどの効果を奏する。
【特許文献１】特開２００２−１０４１８０号公報（第２−３頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、こうした従来の鉄道車両構体では、車端窓ブロック１０１や中間窓ブロック１０２を構成する上部外板１１１，１２１と下部外板１１２，１２２は、いわゆるマチ取りと称する段差加工を施した構造となっていた。これは、ミグ溶接などで接合したのでは過剰入熱による接合部の歪みが生じるので、それを避けるため重ね合わせ部分をスポット溶接で接合するようにしているからである。しかし、これにより車端窓ブロック１０１や中間窓ブロック１０２の外板１１０，１２０に段差ができてしまい、外観を損なって見栄えが良くなかった。
また、上部外板１１１，１２１と下部外板１１２，１２２との接合部をスポット溶接しているため、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、従来の鉄道車両構体は、上部外板１１１，１２１と下部外板１１２，１２２との間に設けられたシール材に関するメンテナンスが面倒であった。
【０００７】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、側構体の外板を平面化した鉄道車両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】
【０００８】
本発明に係る鉄道車両構体は、側構体が窓開口部を備える窓ブロックと入口開口部を備える側入口ブロックとが接合されたものであり、その側構体の他、屋根構体、妻構及び台枠を接合することによりなるものであって、前記窓ブロックは、骨部材が接合されてなる外板が幕板部を含む上部外板と腰板部を含む下部外板とを有し、その上部外板と下部外板とを上下に配置して突き合わせた端部同士をレーザ溶接にて連続的に接続したものであることを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両構体は、前記上部外板と下部外板とをレーザ溶接した接合線が当該窓ブロックに形成される窓開口部の高さにあることが好ましい。
また、本発明に係る鉄道車両構体は、断面がハット形状の骨部材であって、その骨部材のツバ部が車体内側から前記接合線に重ねて接合されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
よって、本発明の鉄道車両構体によれば、側入口ブロックを構成する窓ブロックの外板を、上部外板と下部外板とを突き合わせた端部同士をレーザ溶接にて連続的に接続するので、外板をフラットにすることができ、しかもレーザ溶接によってビードも目立たないため、側構体の外板を平面化して見栄えを良くすることができる。そして、上部外板と下部外板との接合部をレーザ溶接によって連続的に溶接することで、当該接合部の水密性を確保することができる。そのため、スポット溶接の場合に必要であったシール材を不要とし、シール材を交換するためのメンテナンスが必要なくなる。
また、本発明によれば、上部外板と下部外板との接合線が当該窓ブロックに形成される窓開口部の高さにあるため、溶接による接合領域を少なくなすることで、その接合部をより目立たなくすることができる。
更に、上部外板と下部外板との突き合わせ部分に骨部材を重ねて接合することにより、接合部の強度を保つことができる。
【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構体の一実施形態について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構体は、図７及び図８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ものである。
【００１１】
図１及び図２は、そうした側構体を構成する中間窓ブロックと側入口ブロックとが分離した状態を示した斜視図であって、特に図１には車体外側から見た図を示し、図２には車体内側から見た図を示している。また図３は、中間窓ブロックの両端に側入口ブロックを接合した状態を車内側から示した図である。図１及び図２は、側入口ブロック２０の全体を示し中間窓ブロック１０の半分が示されている。一方、図３は、中間窓ブロック１０の全体を示し、その両側に接合された側入口ブロック２０の半分が示されている。
【００１２】
中間窓ブロック１０は、幕板や腰板を含む外板１１に骨部材を接合して作成されたものである。骨部材は、例えば図３のＡ−Ａ断面を表した図４に示すように、断面がハット形の骨部材１２などが外板１１裏面に縦横に接合されている。具体的には、外板１１に形成された窓開口部１９の左右縦２辺に沿って２本の側柱１２が、そして外板１１の左右両端部に位置する各２本ずつの側柱１２の合計６本が側構体の高さに合わせて形成されている。一方、窓開口部１９の上下横２辺には幕帯部材１３と腰帯部材１４とが形成されている。そして、その窓開口部１９の上下には幕骨１５が縦方向に形成され、縦方向の各骨部材１２，１５の間には横向きに複数の補強骨１６が接合されている。更に外板１１の下端部分には、その底辺に沿って太い長土台部材１７が接合されている。
【００１３】
ところで、本実施形態の中間窓ブロック１０は、外板１１が幕板部を含む上部外板１１Ａと、腰板部を含む下部外板１１Ｂとから構成されており、特に窓開口部１９の高さで上下に分割されている。そのため、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂは、ともに窓開口部１９の半分を形作るように下端側と上端側とがそれぞれ切り欠かれている。そして、そうした切欠き部分を除く上部外板１１Ａの下端と下部外板１１Ｂの上端とが突き当てられ、窓開口部１０の高さで接合線１８ができる。ここで、図５は、接合線１８部分を示した上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの断面図である。中間窓ブロック１０の車内側は、その接合線１８と重なるように、断面がハット形の外板補強骨１６が設けられ、そのツバ部１６ａが接合線１８に重ねられている。
【００１４】
そして、本実施形態では、こうして上下端が突き合わされた上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂは、その接合線１８に沿って移動するレーザによる連続溶接によって車体外側から接合される。従って、車体外側から突き当てられた端部同士に向けてレーザビームを集束させて照射し、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂを加熱溶融させながら接合線１８に沿って連続的に移動させる。こうすることにより上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの突き当て部分に溶接線が形成されて接合される。
【００１５】
次に、側入口ブロック２０は、入口枠２１をメインにして構成されている。その入口枠２１は、入口開口部２９を形成するものであって左右の縦フレーム部２２と、入口開口部２９下方の腰板部２３と、上方の幕板部２４とから構成されている。特に幕板部２４は櫛歯状に形成され、縦フレーム部２２から延長した２本の櫛歯板２４ａと、その間に２本の櫛歯板２４ｂとの計４本がある。そして、こうした櫛歯板２４ａ，２４ｂを含む膜板部２４の表面に外板２５が貼り付けられている。櫛歯板２４ａ，２４ｂの間にはそれぞれ断面ハット形の補強骨２６が外板２５内側に接合され、入口開口部２９下の腰板部２３には、その底辺に沿って太い長土台部材２７が設けられている。
【００１６】
側入口ブロック２０を構成する入口枠２１は、縦フレーム部２２の左右両側の辺が起立した立ち上がり２１ａ，２１ｂが形成されている。ここで図６は、図３のＢ−Ｂ断面を示した図である。入口枠２１の縦フレーム部２２は、左右の立ち上がり２１ａ，２１ｂによって断面がコの字形に形成されている。そして、内側の立ち上がり２１ａは、入口開口部２９の形状に沿って環状に形成され、外側の立ち上がり２１ｂは、櫛歯板２４ａ上方の曲線部を除く直線部にまで形成されている。
入口開口部２９の上下には、その立ち上がり２１ａに連結され補強材を形成する補強骨３１，３２が接合され、特に補強骨３２は、櫛歯板２４ａ，２４ｂに沿って延びた櫛歯形状になっている。
【００１７】
ところで、本実施形態の鉄道車両構体では、図１及び図２を見て分かるように、その側構体上部が不図示の屋根構体側にまで延びて湾曲している。従って、中間窓ブロック１０や側入口ブロック２０は、同じように外板１１，２５が上方において湾曲形状を有している。そして、中間窓ブロック１０では、側柱１２や幕骨１５の延長上に外板１１の湾曲形状に沿った継ぎ手部材３５が設けられ、側入口ブロック２０では、補強骨３２の櫛歯板２４ａ，２４ｂに沿った櫛歯部分に、外板２５の湾曲形状に沿った継ぎ手部材３６が設けられている。そして、その曲面部分には長手方向に断面ハット形状の補強材３７，３８が継ぎ手部材３５，３６をそれぞれつなぐように設けられている。
【００１８】
こうして構成された中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０とが接合して鉄道車両構体の側構体を構成する。その際、本実施形態では側入口ブロック２０を中間窓ブロック１０に対して車体内側がら当てて接合する。ここで、図７は中間窓ブロック１０と側入口ブロック２０との入口上部の接合部を示した外観斜視図である。
側入口ブロック２０は、図６に示すように中間窓ブロック１０の外板１１に対して入口枠２１の特に縦フレーム部２２及びその上下延長線上部分が内側から当てられる。すなわち、縦フレーム部２２の他、側入口ブロック２０の上端まで延びている幕板部２４の櫛歯板２４ａや腰板部２３の端部が当てられる。
【００１９】
そして、こうして車体内側から当てられた側入口ブロック２０の入口枠２１と中間窓ブロック１０の外板１１とが接合される。本実施形態では、特にレーザを使用した溶接が行われ、図６に示すように、入口枠２１の車体表面と中間窓ブロック１０の外板１１端部との段になった隅部Ｐに沿ってレーザによる連続溶接が行われる。従って、車体外側から隅部Ｐに向けてレーザビームが集束して照射され、外板１１と入口枠２１とを加熱溶融しながら外板１１端部に沿って連続的に移動することになる。こうすることにより外板１１と入口枠２１との重なり部分に線状の溶接線が形成される。
【００２０】
よって、本実施形態の鉄道車両構体によれば、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの突き合わせた端部同士をレーザ溶接にて連続的に接合するので、外板１１をフラットにすることができ、しかもレーザ溶接によってビードも目立たないため、側構体の外板を平面化して見栄えを良くすることができる。そして、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの接合部をレーザ溶接によって連続的に溶接することで、その接合線１８部分の水密性を確保することができる。そのため、スポット溶接の場合に必要であったシール材を不要とし、シール材を交換するためのメンテナンスが必要なくなる。
【００２１】
また、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの突き合わせ部分が窓ブロック１０に形成される窓開口部１９の高さにあるため、溶接による接合領域を少なくなすることで、その接合線１８をより目立たなくすることができる。
更に、上部外板１１Ａと下部外板１１Ｂとの突き合わせ部分に骨部材１６を重ねて接合することにより、接合部分の強度を保つことができる。
【００２２】
以上、本発明に係る鉄道車両構体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。
前記実施形態では、中間窓ブロック１０の外板１１について説明したが、この他にも上下に分割した上部外板と下部外板とを接合する車端窓ブロックにおける外板についても同様である。
また、前記実施形態では接合線１８を窓開口部１９の高さに設けたが、その下の腰板部に接合線を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の中間窓ブロックと側入口ブロックについて分離した状態を車体外側から示した斜視図である。
【図２】実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の中間窓ブロックと側入口ブロックについて分離した状態を車体内側から示した斜視図である。
【図３】実施形態の鉄道車両構体を構成する側構体の一部であって、中間窓ブロックの両端に側入口ブロックを接合し状態を車内側から示した図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図５】上部外板と下部外板との接合部分を示した断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ断面を示した図である。
【図７】中間窓ブロックと側入口ブロックとの入口上部の接合部を示した外観斜視である。
【図８】従来の鉄道車両構体を示した側面図である。
【図９】従来の鉄道車両構体を構成する構体ブロックを示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  中間窓ブロック
１１  外板
１１Ａ  上部外板
１１Ｂ  下部外板
１２  側柱
１３  幕帯部材
１４  腰帯部材
１６  骨部材
１８  接合線
１９  窓開口部
２０  側入口ブロック
２１  入口枠
２２  縦フレーム部
２３  腰板部
２４  幕板部
２５  外板
２９  入口開口部
【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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