(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【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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