JP3597447B2 - 鉄道車両の構体形成構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム等の材料を押出成形によって中空のパネル状に形成した複数の中空押出形材を隣り合う間で結合して鉄道車両の構体を構成する鉄道車両の構体形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両のボディは、アルミニウムの押出成形によりボディの構成部位に対応する所定形状サイズに形成された複数の中空押出形材を溶接によって互いに結合することにより、中空構造のアルミニウムによる軽量ボディが構成される。
【0003】
複数の中空押出形材の間の結合は、MIG溶接(Metallic Inert−Gas Arc Welding)やFSW(Friction StirWelding)により隣り合う中空押出形材を当接させた外面側と内面側との両面で溶接することによってなされる。
【0004】
しかし、中空押出形材の表面側と裏面側とで溶接することになるため、結合のための工数が大きく、MIG溶接では多大な熱負荷のため溶接歪みが大きくなり、溶接時の熱歪みを修正する処理工程など多大な工数を要する。このMIG溶接による結合方法の問題を解決するための溶接方法として、FSWが開発されており、この溶接方法によれば、接合部の表面は平滑に仕上げられるが、この溶接方法を適用するには多大な設備コストを要する問題がある。
【0005】
このような中空押出形材の結合方法の問題を解決すべく、トラックの構体形成においては、特開平11−99970号、特開平9−161263号、特開平9−66767号の各公報に開示された中空押出形材の結合方法のように、隣り合う中空押出形材の間を面方向に嵌合させ、一方の面だけで溶接することを可能として接合作業の工数の削減を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鉄道車両のように大きな構体を形成するには、上記従来構造のように中空押出形材をその面方向に嵌合させる作業は容易ではない。また、鉄道車両では溶接部位に盛り上がった溶接ビードを削り落として平らにする処理工程を行う必要があるため、溶接ビードを処理するための多大な工数が発生する問題点があった。
【0007】
本発明が目的とするところは、複数の中空押出形材を工数が少なく平面性を保って結合することを可能にする鉄道車両の構体中空押出形材とその結合方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の1つの特徴は、第1に、押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合させることにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成するもので、複数の中空押出形材は隣り合う間で互いに嵌合凸部を嵌合凹部に嵌め合わせることにより連結されると共に結合状態に位置決めされるので、溶接部で溶接すると複数の中空押出形材を結合した構体に構成される。構体の表面側は嵌着による結合であるため、従来の溶接による結合時に生じる溶接痕や歪みがなく、平滑で美麗な表面が容易に得られ、少ない工数で複数の中空押出形材を結合することができる。
【0009】
第2に、嵌合凹部は中空押出形材の外面となる側の結合辺に中空部内に向けて開口する開口部として形成され、嵌合凸部は外面が鋸歯状に形成された突出部を前記開口部に潰れと食い込みを伴い圧入するように形成されていて、嵌合凸部を嵌合凹部に嵌着させられる。
上記構成において、前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにしたものとすることができ、溶接部位を位置決めして容易に且つ正確な溶接が行える。
【0010】
本発明は、また、押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、前記構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合することにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成し、嵌合凹部は中空押出形材の外面となる側の結合辺に外面方向に向けて開口する一対の壁面の内面に凸部を設けて形成され、嵌合凸部は前記一対の壁面内に嵌入される一対の突出部の外面に前記凸部が嵌入する凹部を形成されてなり、前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにしたことを別の特徴とするものである。
【0011】
本発明は、また、押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、前記構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合することにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成し、嵌合凸部は中空押出形材の外面となる側の壁面を延出した先端部に内面側に向けて傾斜角度を設けた鍵状の係合片が形成され、嵌合凹部は前記係合片の傾斜角度に対応する傾斜角度で係合片に対応する凹部に形成されてなり、前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにしたことを他の特徴とするものである。
【0012】
また、上記1つの特徴および別の特徴の構成において、嵌合凹部は、中空押出形材の側面壁から突出させた突出壁と内面壁からコの字状に延出させた嵌合壁との間で開口部を形成してなり、嵌合壁と側面壁との間をつないで嵌合凹部の強度を向上させる連結壁が形成されたものとすることができる。
【0013】
また、溶接部を構体の内面となる面から陥没した位置に形成することにより、溶接ビードが内面上に突出することがなく、溶接ビードを処理する作業を省略することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0015】
本実施形態は、複数の中空押出形材を結合して鉄道車両のボディを形成する構体の形成構造について示すもので、中空押出形材はアルミニウムの押出成形によって形成されている。
【0016】
本発明の第1の実施形態に係る構体形成構造に適用する中空押出形材Aは、図1に押出成形の成形方向の断面図として示すように、外面壁1a、内面壁1b、側面壁1c、1dで囲まれた中空構造に形成された本体部1と、前記外面壁1aを延出させた結合壁2aから内方に突出した突出部2bを形成した嵌合凸部2と、側面壁1dから突出させた突出壁3aと内面壁1bからコの字状に延出させた嵌合壁3bとの間で開口部3cを形成した嵌合凹部3と、側面壁1cから突出させた溶接部4とを備えて形成されている。この中空押出形材Aを結合して構体に構成したとき、前記外面壁1a及び結合壁2aは構体の外側となり、前記内面壁1b及び嵌合壁3bは構体の内側となる。
【0017】
上記構成になる中空押出形材Aは、図2に示すように必要な数A−1,A−2…を結合して構体に構成される。結合は、まず、図示するように中空押出形材A−1の嵌合凸部2を構成する突出部2bを隣り合う中空押出形材A−2の嵌合凹部3の開口部3c圧入することによって両中空押出形材A−1、A−2の間を連結する。前記突出部2bは、その中央に形成された切り割り2cと、テーパーが形成された外面に形成された鋸歯状の凹凸2dにより、開口部3cに圧入されたとき切り割り2cによって圧入を容易にすると共に、圧入の進行に伴って凹凸2dが潰れて開口部3cに食い込んで嵌合凸部2は嵌合凹部3に嵌着する。この連結により溶接部4と嵌合壁3bの一部とが接触するので、この接触部分で両中空押出形材A−1、A−2の間をMIG溶接により溶接すると、中空押出形材A−1と中空押出形材A−2との間が接合される。
【0018】
上記接合を所要数の中空押出形材の間で行なうことにより構体が形成され、その構体の外側は嵌合により結合されているので、溶接による熱歪みや溶接痕が生じず美麗な外観となる。また、嵌合により結合する両中空押出形材A−1、A−2の間が位置決めされるので、隣り合う中空押出形材A−1、A−2の溶接部位が位置決めされて容易に且つ正確な溶接を行なうことができる。この溶接部位は図示するように内面壁1bの表面から陥没した位置にあるので、溶接ビードが表面から低い位置になり、溶接ビードを削り落として平らにする作業を省略することができる。
【0019】
図3は、上記中空押出形材Aの変形例である中空押出形材Bの構成を示し、構体に構成する溶接構造を強化したものである。図示するように嵌合凹部3を構成する嵌合壁3dから内面壁1bをその面方向に延出した上溶接部4bが形成され、図示するように隣り合う中空押出形材B−1、B−2の間を嵌合凸部2と嵌合凹部3との間で嵌合させたとき、隣り合う中空押出形材B−1の側面壁1cから突出させた下溶接部4aの上に重なる。上溶接部4bの先端部及び下溶接部4aの基部はそれぞれ傾斜面に形成されているので、重なった状態で凹部が形成され、この凹部内で溶接すると溶接ビードが内面壁1bの表面より出ることがない。このように溶接部位を隣り合う両中空押出形材B−1、B−2の間が重なるように構成することにより、構体の曲げ強度の向上が図られる。
【0020】
また、図4は、上記中空押出形材Bの変形例である中空押出形材Cの構成を示し、嵌合凹部3の強度を向上させたものである。図示するように嵌合壁3dと側面壁1dとの間をつなぐ連結壁5が形成されている。嵌合凹部3に嵌合凸部2が圧入されるとき、嵌合壁3dには開口部3cを広げる方向に大きな力が加わるが、連結壁5を設けることによって嵌合壁3dの強度が向上すると同時に嵌合強度も向上する。
【0021】
図5は、本発明の第2の実施形態に係る構体形成構造に適用する中空押出形材Dの構成を示すもので、第1の実施形態に係る中空押出形材A〜Cの構成とは嵌合構造を異にし、基本的な構成は共通なので、嵌合構造についてのみ説明する。
【0022】
図5において、外面壁6a、内面壁6b、側面壁6c、6dで囲まれた中空構造に形成された本体部6の一方の側面壁6c側に、前記外面壁6aを延出させた結合壁7aから内方に突出した一対の突出部7b、7bを設けた嵌合凸部7が形成され、本体部6の他方の側面壁6d側に、内面壁1bから延出して上溶接部9aを形成する壁面から外面方向に起立した嵌合壁8aと側面壁6dとによって形成された嵌合凹部8が形成されている。
【0023】
図5に示すように、中空押出形材D−1の嵌合凸部7を隣り合う中空押出形材D−2の嵌合凹部8に圧入すると、嵌合凹部8に嵌合凸部7が嵌合すると同時に双方の側面に形成された凹凸部分が互いに嵌り合って嵌合を強化する。この嵌合によって両中空押出形材D−1、D−2は連結され、上溶接部9aと下溶接部9bとが溶接位置に一致すので、両者の間を溶接すると、隣り合う両中空押出形材D−1、D−2間が接合される。
【0024】
図6は、上記中空押出形材Dの変形例を示し、嵌合凹部を構成する嵌合壁8aの強度を向上させたものである。嵌合壁8aと側面壁6dとの間をつないで連結壁10が形成され、嵌合凸部7が圧入されたときに大きな力が加わる嵌合壁8aは連結壁10によってその強度の向上が図られる。
【0025】
次に、本発明の第3の実施形態に係る構体形成構造に適用する中空押出形材Fについて、図7、図8を参照して説明する。
【0026】
第3の実施形態に係る中空押出形材Fは、中空構造に形成された本体部11の側面壁11c側に、表面壁11aからその壁面方向に延出させた嵌合凸壁12が形成され、その先端部に鍵状の嵌合凸部13が形成され、本体部11の側面壁11d側に、内面壁11bをその壁面方向に延出させ、先端部に上溶接部13bを形成した延出壁16から外面方向に派生して側面壁11dに向けて屈曲して嵌合凹部14を形成した嵌合凹壁15が形成されている。また、側面壁11cから突出させて下溶接部13aが形成され、前記上溶接部13bと共に溶接部が形成されている。
【0027】
上記構成になる中空押出形材Fは、図7に示すように、中空押出形材F−1の嵌合凸部13を隣り合う中空押出形材F−2嵌合凹部14に嵌合させ、下溶接部部13aと上溶接部13bとを溶接することにより結合されるので、この結合を所要の数の中空押出形材Fの間で行なうことにより構体を構成することができる。
【0028】
嵌合凸部13と嵌合凹部14との嵌合構造は、図8(a)に拡大図示するように嵌合凸部13の鍵状に形成された傾斜角度に対応させて嵌合凹部14が傾斜角度を有する凹部に形成されている。嵌合凸部13を外面壁11aの面と直交する方向から嵌合凹部14に圧入すると、嵌合凸部13は嵌合凹部14の側面壁11cに形成された傾斜壁面を滑って嵌合凹部14内に嵌入され、嵌入された後は嵌合凸部13が嵌合凹部14の壁面に傾斜角度を形成して密着していることにより抜け出ず嵌合状態に維持される。この嵌合部に図示するように液溜り17を形成したおくことにより、嵌合部にシール剤もしくは接着剤を充填して防水性もしくは結合性の強化を図り、余剰のシール剤もしくは接着剤をシール溜りに溜めて表面に漏れ出さないようにすることができる。
【0029】
また、図8(b)に示すように、嵌合凸壁12と嵌合凹壁15とが対面当接する両者の面に、互いに嵌り合う鋸歯状の凹凸部20を形成すると嵌合状態を強化することができる。また、嵌合凸部13の基部に凹部19を形成しておくことによって、余剰のシール剤もしくは接着剤が液溜り17から溢れたとき、凹部19に溜めて外部への漏れを防止することができる。
【0030】
以上説明した各構成において、嵌合部位に接着剤を充填することにより接合強度の向上を図ることができ、微動による異音の発生が防止できる。また、隙間が接着剤で埋められるので、隙間からの水分の進入が防止できる。この水密構造を構成するためには、接着剤に代えてシール剤を嵌合部に充填してもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の中空押出形材を互いに結合して構体を構成したときに外面となる側が嵌合により連結され、内面となる側で溶接されるので、外面側には溶接による熱歪みや溶接痕が生じず、平滑で美麗な仕上がりとなる。また、嵌合により結合する中空押出形材の間が位置決めされるので、正確な位置で溶接がなされる。この溶接はMIG溶接を用いることができ、FSWのような高価な設備を用いることなく、低コストで作業性よく鉄道車両の構体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る中空押出形材の構成を示す断面図である。
【図2】第1の実施形態に係る中空押出形材の結合状態を示す断面図である。
【図3】第1の実施形態に係る中空押出形材の溶接部の変形例示す断面図である。
【図4】第1の実施形態に係る中空押出形材の嵌合部の変形例示す断面図である。
【図5】第2の実施形態に係る中空押出形材の結合状態を示す断面図である。
【図6】第2の実施形態に係る中空押出形材の嵌合部の変形例示す断面図である。
【図7】第3の実施形態に係る中空押出形材の結合状態を示す断面図である。
【図8】(a)は嵌合部位の拡大図、(b)嵌合部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
A、B、C、D、E、F 中空押出形材
1、6、11 本体部
2、7,13 嵌合凸部
3、8,14 嵌合凹部
4 溶接部
4a、9a、13a 下溶接部
4b、9b、13b 上溶接部
1a、6a、11a 外面壁
1b、6a、11b 内面壁
Claims (6)
- 押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、
前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、前記構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、
所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合することにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成し、
嵌合凹部は中空押出形材の外面となる側の結合辺に中空部内に向けて開口する開口部として形成され、嵌合凸部は外面が鋸歯状に形成された突出部を前記開口部に潰れと食い込を伴って圧入するように形成されてなることを特徴とする鉄道車両の構体形成構造。 - 前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにした請求項1記載の鉄道車両の構体形成構造。
- 押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、
前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、前記構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、
所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合することにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成し、
嵌合凹部は中空押出形材の外面となる側の結合辺に外面方向に向けて開口する一対の壁面の内面に凸部を設けて形成され、嵌合凸部は前記一対の壁面内に嵌入される一対の突出部の外面に前記凸部が嵌入する凹部が形成されてなり、
前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにしたことを特徴とする鉄道車両の構体形成構造。 - 押出成形により中空構造のパネル状に形成された中空押出形材を複数枚結合して鉄道車両の構体を構成する構体形成構造であって、
前記中空押出形材は、前記構体を構成したときに外面となる面側に、中空構造に形成された本体部の一方の結合辺に中空押出形材の厚さ方向に向けた嵌合凹部が、他方の結合辺に前記嵌合凹部に対応する嵌合凸部が形成され、前記構体を構成したときに内面となる面側の両方の結合辺に溶接部が形成されてなり、
所要数の中空押出形材を前記嵌合凸部を隣り合う中空押出形材の嵌合凹部に前記厚さ方向に圧入して嵌合することにより連結し、連結された中空押出形材の間を前記溶接部で接合することにより構体に形成し、
嵌合凸部は中空押出形材の外面となる側の壁面を延出した先端部に内面側に向けて傾斜角度を設けた鍵状の係合片が形成され、嵌合凹部は前記係合片の傾斜角度に対応する傾斜角度で係合片に対応する凹部に形成されてなり、
前記嵌合凹部と嵌合凸部との嵌合により、両中空押出形材の溶接部での当接を伴い両中空押出形材を位置決めするようにしたことを特徴とする鉄道車両の構体形成構造。 - 嵌合凹部は、中空押出形材の側面壁から突出させた突出壁と内面壁からコの字状に延出させた嵌合壁との間で開口部を形成してなり、嵌合壁と側面壁との間をつないで嵌合凹部の強度を向上させる連結壁が形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の鉄道車両の構体形成構造。
- 溶接部が、構体の内面となる面から陥没した位置に形成されてなる請求項1〜5いずれか一項に記載の鉄道車両の構体形成構造。
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