JPH0645340B2 - 車両の構体ブロック製作方法および構体構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の構体ブロック製作方法および車両構体
構造に係り、特に押出型材によって構成される車体に好
適な車両の構体ブロック製作方法および車両構体構造に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来の鋼材によって構成される車両の構体ブロック製作
方法は、側窓等の開口部を予め構成した薄板を治具上に
セットし、該薄板外板の上に直接縦方向および横方向の
骨部材を載せ、前記薄外板と縦方向および横方向の骨部
材とを接合していた。なお、この種の製作方法として関
連するものには例えば特公昭６３−１２０２７号等が挙
げられる。

一方、軽合金製押出し型材によって構成される車両構体
においては、該型材自体に骨組を一体に形成しているた
め、各部位に前記型材を車体長手方向あるいは周方向に
配置して互いに接合する構造となっていた。なお、この
種の構造として関連するものには例えば、社団法人日本
鉄道車輌工業会昭和５３年９月１５日発行「軽金属車両
委員会報告書No.3昭和４９−昭和５２年」第７０頁ない
し第７２頁等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち鋼製の車両構体の場合は、薄外板の
表面に歪が生じ易く、車両構体完成後に前記歪の除去作
業を行なう必要があった、したがって、歪を除去するた
めに多大な時間と労力を必要としていた。また、車両構
体製作時に前記歪が生じないようにするために、薄外板
に張力を与えた状態で骨部材と接合することが考えられ
るが、張力付与のための装置が必要となり、かつ、薄外
板の設置に多くの工数を必要とすることが考えられる。

一方、押出し型材によって構成される構体にあっては、
各押出し型材同士の接合が複雑になり作業の自動化が図
れないという問題があった。特に、従来の軽合金製押出
し型材は、互いの接合部を重ね合わせる構造であり、該
押出し型材の両面で接合のための溶接作業を行なわなけ
ればならず、多大な時間と労力が必要であった。

また、車両構体表面に歪を生じさせないためには押出し
型材自体の板厚を厚くすることが考えられるが、軽合金
製とは言え車両構体全体での重量が増大するという問題
があった。

本発明の目的は、歪の少ない車両構体を容易に安価に製
作できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、車両の屋根、車両の長手方向の端部の妻、車
両の長手方向に沿った側の少くとも１つの構体ブロック
を製作する方法において、長手方向に沿って形成された
リブを有する複数の押出し型材を、該押出し型材の幅方
向に沿って並べて治具に配置し、次に、該複数の押出し
型材の端部同士を突合せ溶接し、次に、前記複数の押出
し型材が構成するブロックの幅寸法とほぼ等しい骨部材
を前記複数の押出し型材の前記リブに該リブの長手方向
に対して交差する方向に向けて配置し、次に、前記骨部
材と前記リブとを溶接すること、を特徴とする。

〔作用〕

複数の押出型材を治具に配置して、該複数の押出し型材
同士を突合せ溶接し、次に、前記複数の押出し型材に対
して前記骨部材を配置視て該押出し型材のリブと骨部材
とを溶接して接合する。したがって、前記複数の押出し
型材はブロックの幅寸法とほぼ等しい骨部材と接合され
ることから、複数の押出し型材同士の表面の寸法精度を
保った状態で骨部材との接合を行なうことができ、歪の
少ない車両構体を容易に案かに製作することができる。
つまり、押出し型材同士を重ね溶接によって接合すると
共に各ブロックを反転させて内面に骨部材を溶接する方
法に比べて、変形を防止して正確なブロックを製作でき
るため、歪が少ない車両構体を容易に安価に製作するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図によって
説明する。同図において、１は側構体，屋根構体の外表
面に一致した部材支持面を有した治具である。すなわ
ち、前記部材支持面は側構体および屋根構体の表面を構
成する外板部材を支持し、その幅方向断面形状は車両構
体完成時の表面形状に一致した形状となっている。２，
３，４，５は側構体を構成する外板部材で、車体長手方
向に引通して配置され、その内面には長手方向に伸びた
リブ13が一体に形成された軽合金製押出し型材から構成
される。６，７，８は前記屋根構体を構成する外板部材
で、車体長手方向に引通して配置され、その内面には長
手方向に伸びたリブが一体に形成された軽合金製押出し
型材から構成される。９は前記外板部材２，３，４，５
の内面側すなわちリブ13を形成している側に配置される
骨部材に相当する側柱である。該側柱９の下端は長土台
あるいは台枠の側梁に接合される。10は前記外板部材
６，７，８の内面側すなわちリブを形成している側に配
置されている骨部材に相当する垂木である。

次に、前記各部材の組立状況を側構体を例に説明する。
まず、前記部材支持面を側構体の外板表面に一致させて
構成した前記治具１の上に、側構体を構成する外板部材
２，３，４，５をその幅方向に並べて配置する。該各外
板部材２，３，４，５をそれぞれ位置決めした後、これ
らを拘束する。前記拘束は前記外板部材２，３，４，５
の接合端部分を重点に行なう。このように拘束した状態
で、前記外板部材２，３，４，５を車体長手方向に連続
した溶接線11を形成することにより接合する。なお、前
記外板部材２，３，４，５の溶接線11の溶接は、該外板
部材２，３，４，５の内側すなわちリブ13を形成してい
る側から行なわれ、隣合う接合端が完全に溶着するよう
に行なわれる。すなわち、溶接方向の裏面にビートを出
して溶接し、該ビート部は後で表面を平滑に仕上げる。
この時、前記溶接部に未溶着部やブローホール等の確認
を行なうことができる。また、前記外板部材２と外板部
材３，外板部材３と外板部材４，外板部材４と外板部材
５の各接合部は、その溶接作業を同時に行なうこともで
きる。すなわち、前記各外板部材間の溶接線11はすべて
車体長手方向に平行に伸びているため、自動化して同時
に行なうことができる。前記外板部材２，３，４，５の
溶接接合作業が終了した時点で、該外板の内面側すなわ
ち上面に骨部材である側柱９をその接合位置に載せる。
この状態で、外板部材２，３，４，５と側柱９を拘束
し、該各外板部材２，３，４，５の各リブ13と側柱９と
を溶接線11aを形成することにより接合する。

このような製作方法によれば、各外板部材２，３，４，
５の接合部分は車体長手方向に直線状に伸びているた
め、容易に自動化でき、また、前述のように複数の接合
部分の溶接を同時に行なうことも可能である。したがっ
て、側構体すなわち構体ブロック製作時における作業工
数を低減でき、短時間に容易に構体ブロックを製作する
ことができる。

また、前記外板部材２，３，４，５と側柱９との接合
は、リブ13の上面を介して行なわれるため、溶接線11a
を構成する際の溶接熱によって、外板表面に生じる歪を
低減できる。

さらに、各外板部材２，３，４，５間の接合および該外
板部材を接合した外板と側柱９との接合は、全て外板部
材２，３，４，５の内側から行なえるため、同一の治具
１上で前記各構成部材を移動あるいは反転させることな
く行なえる。したがって、前記外板の移動，反転に伴う
工数を削減でき、かつ、変形に伴う外板表面の歪発生等
の不具合も生じることがない。

ところで、屋根構体の組立作業は、前記側構体と同様に
屋根構体の外板表面に一致した部材支持面を有する治具
上で行なわれる。したがって、屋根構体についても同様
な効果が達成できる。

次に、前記側構体の窓開口部については、外板部材４の
該窓開口部に相当する箇所を切欠いて構成する。前記窓
開口部の加工は、後述する第５図ないし第８図のように
行なわれる。すなわち、外板部材４単体の時点で窓開口
部の縁に相当する位置に形成されているリブ13を所定の
幅で切除する。前記リブ13を切除する幅は、窓開口部の
周囲に窓ガラス等を配置するために必要な幅および窓開
口部の加工に伴う寸法公差を考慮したものとなってい
る。このリブ13の切除作業と同時に、窓開口部の形状に
沿って断続的に切れ目34をいれる。そして、前述のよう
に他の外板部材２，３，５と接合し、さらに、側柱９を
接合して側構体が完成した時点で、前記窓開口部の切れ
目34に沿って不要な部分を完全に除去する。なお、前記
切れ目34の幅は外板部材４が他の外板部材と接合される
際、骨部材との接合時および側構体，屋根構体，台枠相
互の接合時の溶接入熱による変形に耐え得るようその強
度を考慮して決定する。また、窓開口部の加工について
は、構体全体が完成した後に行なっても良い。

このように窓開口部縁のリブ13を事前に切除することに
より、作業性の向上が図れる。また、窓開口部の加工に
ついては、側構体あるいは車体構体全体が完成した状態
で行なうことにより、外板４と他の外板との接合時，骨
部材との接合時および側構体，屋根構体，台枠相互の接
合時における溶接入熱による影響を受けにくく変形を防
止できる。

一方、前記側構体における窓開口部の加工は、前記切れ
目34を設けることなく実行してもよい。

また、前述のように外板４の窓開口部の縁に相当する部
分のリブ13を除去することにより、窓を構成する部材例
えば窓ガラスまたは窓枠等の設置が容易に行なえる。さ
らに、窓部周囲のシールも容易に行なえる。

次に、台枠上に設けられる床板部材12について説明す
る。第２図に示すように床板部材12は、台枠上面に設置
され、その幅方向断面については円弧状すなわち曲率を
設けた構成となっている。該床板部材12を構成する床板
14も、その内面側すなわち客室内側にリブ13を一体に形
成した軽合金製押出し型材で構成されている。この床板
14は車体長手方向に引通して配置され、その幅方向に複
数並べて互に接合して床板部材12を構成している。ま
た、床板14のリブ13を形成した面の反対側の面には、該
床板部材12自体を横梁16に固定するためのフランジ15が
それぞれに形成されている。

このような床板14をその幅方向に並べて接合するための
治具は、その部材支持面を床板部材12のリブ13側の面に
一致した曲面を有している。また、該治具の部材支持面
には、前記リブ13を挿入可能な凹部が形成されている。

このような治具の部材支持面に、複数の床板14を、リブ
13が形成された面を下にして載せ、該各床板14の接合端
を重点的に拘束した状態で溶接接合する。そして、前記
床板部材12の上に台枠を構成する横梁あるいは横梁と側
梁を載せ拘束した状態で、双方を接合する。このように
して台枠ブロックを構成することによって、該台枠ブロ
ックについても、同一治具上で一方向側からの溶接で製
作できるため、作業性の向上が図れる。

なお、前述のようにして台枠ブロックを構成する以外
に、横梁に床板支持面を事前に構成しておき、該横梁と
側梁とを治具上で組立てた後、前記横梁上面を治具とし
て活用することも考えられる。

ところで、前記構体ブロックおよび台枠ブロックを構成
する治具は、各ブロックの板部材表面形状に一致した部
材支持面を有しているため、各板部材相互の曲率を精度
よく対応させて接合することができる。したがって、車
体構体の外表面を精度よく構成でき、見栄えを向上でき
る。また、各板部材表面の寸法精度を保った状態で、該
板部材に骨部材を接合することになり、この点からも車
体構体表面の見栄えを向上できる。

なお、前記構体ブロックと同様に妻構体についても、リ
ブを有する板部材によって構成すれば、同様な効果が得
られる。

次に、本発明による車体構体の他の実施例を第３図によ
って説明する。図中、20は車体構体の幅方向中心線であ
り、同図は左側のみの断面を示している。床板部材材21
は複数の床板21aから構成され、その幅方向端部には側
梁22が接合されている。前記床板21aには客室床材27を
支持するためのフランジ26およびリブ25が一体に形成さ
れ、該床板21aは軽合金製押出し型材である。側外板23
は複数の外板部材23aから構成され、該外板部材23aにも
リブ25が一体に形成されている。屋根外板24は複数の外
板部材24aから構成され、該外板部材24aにもリブ25が形
成されている。

ところで、前記床板21a，外板部材23a，24a同士の接合
部Ｗは、それぞれの一方側から行なわれる。該接合部Ｗ
について、外板部材23aの場合について第４図により説
明する。該外板部材23aの接合端29は、他の部分よりも
その板厚が厚くなっており、その端面には内側へ向けて
Ｖ型の溶接開先が形成されている。すなわち、前記接合
端29は外板部材23aのリブ25を設けた側から溶接接合す
る構成となっている。なお、前記開先形状は、Ｖ型に限
らずＵ型等他の形状としてもよい。

また、側梁22における接合部Ｗ′および側外板23と屋根
外板24との接合部Ｗ″は重ね溶接によって接合される。
すなわち、側構体，屋根構体および台枠等の各ブロック
の接合部に相当する部については、重ね溶接によって接
合する。

前記車両構体は、客室を囲む外板部材23a，24aおよび床
板21aがリブ25を有しているため、車両が高速でトンネ
ル内を通過する際に生じる圧力変動に対して十分な剛性
を確保できる。したがって、前記外板部材23a，24aおよ
び床板21a自体の板厚を薄くして、車両構体全体の軽量
化を図ることもできる。

次に、第５図によって前記外板部材あるいは床部材の窓
開口部あるいは他の開口部の加工方法について説明す
る。同図において、リブを有した板部材31は、ベッド32
の上に固定され、切削加工機33によって、リブの切除お
よび切れ目34が加工される。なお、リブの切除および切
れ目34は窓開口部あるいは他の開口部の位置および形状
に対応させて行なわれる。また、切欠き溝34は断続して
形成され、つなぎ部35を形成している。このつなぎ部35
は、該板部材31を他の板部材あるいは骨部材と接合する
際あるいは各構体ブロックの接合時に生じる力によっ
て、該板部材31が変形するのを防止するために必要な幅
を有して形成される。

次に、第６図ないし第８図は前記板部材31を治具36上で
接合する状況を段階的に示したものである。第６図にお
いて、各板部材31は治具36の部材支持面上で、位置決め
し拘束されている。該治具36の両側には自動溶接機37が
走行するためのレール38が設けられている。該自動溶接
機37によって前記複数の板部材31を接合する。次に、第
７図に示すように前記板部材31上に骨部材39を載せて、
両者を接合する。そして、第８図に示すように前記骨部
材39の接合が完了した時点で、前記窓開口部あるいは他
の開口部を開口させる。

以上を総合すると、次の効果がある。

複数の押出し型材同士の溶接を上方から行い、次に、こ
の押出し型材のリブと骨部材との溶接を上方から行って
いる。つまり、押出し型材同士の溶接は車両の内面側か
ら行い、次に、この内面側から骨部材の溶接を行ってい
るので、例えば押出し型材同士の溶接を外面から行い、
次にこのブロックを反転させて内面に骨部材を溶接する
方法に比べて、変形を防止して正確なブロックを製作で
きると共に、作業が簡単になり、安価に製作できるもの
である。

特に、前記複数の押出し型材同士を溶接した後、該押出
し型材の溶接ブロックを治具から取り外すこと無く、前
記骨部材を前記リブに載せ、該骨部材と前記リブとの溶
接を行うようにしている。このため、骨部材を溶接した
後、溶接ブロックの搬送を行うことになるので、搬送時
の変形を防止できるものである。

また、骨部材はリブに溶接しているので、骨部材の溶接
熱による歪が押出し型材の板部分（すなわち、車両の外
板）に及ぶことがない。また、リブへの溶接であるの
で、溶接位置が間欠的になり、この点からも車両の外板
への溶接入熱が少なくなる。このため、特に、外観が重
要である側構体に用いた場合、歪取り作業を不要にでき
るものである。

また、窓などの開口部を設けると、この部分の押出し型
材が弱い。しかし、開口部と開口部との間に骨部材を配
置して、開口部の部分およびその上下の部分の合計３つ
の部分の押出し型材を１つの骨部材（側柱）で連結して
いるので、強くでき、歪の発生を防止できるものであ
る。更に、側柱は前記３つの部分の押出し型材のリブに
それぞれ交差しているので、強固にでき、歪の発生を防
止できるものである。

また、溶接前の押出し型材の段階で、不要なリブを削除
するので、切削装置を小型にできる。

また、溶接前の押出し型材に対して、開口部に切れ目34
を入れるようにしているので、切れ目34を入れる切断装
置を小型にできる。複数の押出し型材を溶接した後、切
れ目34の不連続部（つなぎ部35）を切断して開口部を作
るようにしているので、この切断器はポータブル等の小
型のものを用いることができる。したがって、全体の切
断装置を小型にできる。

また、開口部はつなぎ部35でつながっている。このた
め、押出し型材に大きな開口部が空いていないので、押
出し型材の搬送時の型材の変形を防止できるものであ
る。

また、図から明らかなように溶接部の近傍に不連続部
（つなぎ部35）を設けているので、溶接時の変形を防止
できる。このつなぎ部35は図から明らかなように溶接線
に沿って設けた切れ目34の長さの中央部に設けるのが良
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、歪の少ない車両構体を容
易に安価に製作できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による構体ブロック製作方法の一実施例
によって製作された構体の一部分を示す斜視図、第２図
は第１図に示した構体の全体を示す斜視図、第３図は本
発明による他の実施例の構体の断面図、第４図は第３図
における外板部材接合部の拡大断面図、第５図は板部材
の加工状況を示す斜視図、第６図，第７図および第８図
は構体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図である。 １……治具、２，３，４……外板部材、９……側柱、1
1，11a……溶接線、13……リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 博之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 菊本 清隆 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 渡辺 武征 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 高山 領一 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 奥野 澄生 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 実開 昭60−141990（ＪＰ，Ｕ) 軽金属車両委員会報告書（昭和59年７月 15日）（社）日本鉄道車両および（社）軽 金属協会 Ｐ．148〜Ｐ．215

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の屋根、車両の長手方向の端部の妻、
   車両の長手方向に沿った側の少くとも１つの構体ブロッ
   クを製作する方法において、 長手方向に沿って形成されたリブを有する複数の押出し
   型材を、該押出し型材の軸方向に沿って並べて治具に配
   置し、 次に、該複数の押出し型材の端部同士を突合せ溶接し、 次に、前記複数の押出し型材が構成するブロックの幅寸
   法とほぼ等しい骨部材を前記複数の押出し型材の前記リ
   ブに該リブの長手方向に対して交差する方向に向けて配
   置し、 次に、前記骨部材と前記リブとを前記突合せ溶接方向と
   同一方向から溶接すること、 を特徴とする車両の構体ブロック製作方法。
2. 【請求項２】請求項１の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、 前記複数の押出し型材は、リブを上方に向けて前記治具
   上に載せられており、 該複数の押出し型材の端部同士は、上方からの突合せ溶
   接によって接合され、 前記骨部材は、前記複数の押出し型材の前記リブの上に
   載せられて、上方からの溶接によって接合されること、 を特徴とする車両の構体ブロック製作方法。
3. 【請求項３】請求項１の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、前記複数の押出し型材同士を溶接した後、該押
   出し型材の溶接ブロックを治具から取り外すこと無く、
   前記骨部材を前記リブに配置し、該骨部材と前記リブと
   の溶接を行うこと、を特徴とする車両の構体ブロック製
   作方法。
4. 【請求項４】請求項１の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、前記押出し型材同士の突合せ溶接は裏ビードを
   発生するように行い、前記骨部材を溶接した後、前記裏
   ビードを平滑にすること、を特徴とする車両の構体ブロ
   ック製作方法。
5. 【請求項５】請求項１の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、開口部を構成する前記押出し型材は前記開口部
   の周囲の前記リブを削除した後、前記治具に配置するこ
   と、を特徴とする車両の構体ブロック製作方法。
6. 【請求項６】請求項５の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、前記リブを削除した後、開口部の外縁部に沿っ
   て切れ目とつなぎ部を交互に押出し型材に設け、前記突
   合せ溶接を行った後、前記つなぎ部を切断すること、を
   特徴とする車両の構体ブロック製作方法。
7. 【請求項７】請求項６の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、前記つなぎ部は押出し型材同士を溶接する溶接
   線の近傍に設けていること、を特徴とする車両の構体ブ
   ロック製作方法。
8. 【請求項８】請求項５の車両の構体ブロック製作方法に
   おいて、前記開口部は窓であり、前記複数の押出し型材
   は車両の長手方向に沿った側構体を構成するものである
   こと、を特徴とする車両の構体ブロック製作方法。
9. 【請求項９】車両の長手方向に沿って複数の窓を有する
   側構体の構造において、前記側構体は、車両の内面側の
   みに長手方向に沿ってリブを有する複数の押出し型材
   と、前記窓と窓との間に配置されるものであって、前記
   複数の押出し型材が構成するブロックの幅寸法とほぼ等
   しい長さを有する複数の側柱と、からなり、 前記複数の押出し型材はその幅方向を車両の垂直方向に
   並べてその端部同士を突合せ溶接して１つのブロックを
   構成しており、前記溶接の溶接ビードは前記内面側に有
   り、前記複数の窓は前記ブロックの幅方向の中央部の前
   記押出し型材に対して開口を設けて配置したものであ
   り、 前記側柱は、前記複数の押出し型材の前記リブのそれぞ
   れに溶接接合していること、 を特徴とする車両の構体構造。