(57)【要約】【課題】アルマイト加工車両を製造するに当たり、アルマイト加工のための敷地が小さくする。【解決手段】側構体１００は出入り口１０２の中間の位置１００Ｓで４分割したブロックを接合したものである。短い中空形材１００〜１６０を接合してブロックを設け、次に車外側にヘアーライン加工し、次にアルマイト加工し、次に各ブロックの車外側の面板の端部を突き合せ、車外側が平になるように、車内側から摩擦攪拌接合する。次に車内側の面板１５２と面板１５２の間の空間を接続材１５６で接合する。このようにして製造した側構体１００を屋根構体１０、台枠２０に接合する。小さなブロックにアルマイト加工するので、この加工の敷地を小さくできる。ブロックとブロックは車内側から摩擦攪拌接合しているので、接合部の車外側のアルマイトを除くことがない。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外側を構成する部材であって、表面に腐食防止用等の皮膜を設けた部材同士を突き合せ、
前記突き合せ部の車外側が平になるように、車内側から前記突き合せ部を摩擦攪拌接合すること、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項２】
請求項１の車両の製造方法において、
前記部材は中空押し出し形材であり、
前記中空押し出し形材の前記突き合せ部の近傍は、車内側の面板及び該車内側の面板と車外側の面板とを接続する板がなく、
前記車外側の面板と隣接する中空形材の車外側の面板との突き合せ部を前記摩擦攪拌接合の後、前記車内側の面板と隣接する前記中空形材の前記車内側の面板とを接続材を介して接合すること、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項３】
請求項１の車両の製造方法において、
前記腐食防止用等の皮膜を設けた複数の部材を車両の長手方向に沿って配置して、前記部材の車外側の板を突き合せ、
該突き合せ部を前記摩擦攪拌接合すること、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項４】
請求項３の車両の製造方法において、
前記突き合せは車両の側面の出入り口の上方の部分で行うこと、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項５】
請求項３の車両の製造方法において、
前記突き合せは車両の側面の窓の上下の部分で行うこと、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項６】
請求項３の車両の製造方法において、
前記部材は中空押し出し形材であり、
前記中空押し出し形材の前記突き合せ部の近傍は、車内側の面板及び該車内側の面板と車外側の面板とを接続する板がなく、
前記車外側の面板と隣接する中空形材の車外側の面板との突き合せ部を前記摩擦攪拌接合の後、前記車内側の面板と隣接する前記中空形材の前記車内側の面板とを接続材を介して接合すること、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項７】
請求項６の車両の製造方法において、
前記中空押し出し形材の長手方向の端部において、前記車外側の面板と前記車内側の面板の端部との間に支え部材を配置し、
前記突き合せ部の摩擦攪拌接合の後、一方の前記支え部材と他方の前記支え部材に前記接続材を重ね、
前記接続材と前記車内側の面板とを車内側から摩擦攪拌接合すること、
を特徴とする車両の製造方法。
【請求項８】
車両の構体の外面には腐食防止用等の皮膜が設けてあり、
前記構体は車両の長手方向に複数に分割した部材を接合しており、
前記接合部は車内側から摩擦攪拌接合していること、
を特徴とする車両。
【請求項９】
請求項８の車両において、
前記接合部は、車両の側面の出入り口の上方の部分にあること、
を特徴とする車両。
【請求項１０】
請求項８の車両において、
前記接合部は、車両の側面の窓の上下の部分にあること、
を特徴とする車両。
【請求項１１】
請求項８の車両において、
前記側構体は複数の中空押し出し形材を接合したものであり、
前記接合部の車内側には、前記中空形材の前記車内側の面板と隣接する前記中空形材の前記車内側の面板とを接続した接続材があること、
を特徴とする車両。
【請求項１２】
請求項１１の車両において、
前記中空押し出し形材の長手方向の端部において、前記車外側の面板と前記車内側の面板の端部との間に支え部材があり、
前記接続材の両端は、前記車内側の面板の端部にそれぞれ摩擦攪拌接合によって接合されていると共に、それぞれの前記支え部材に重なっていること、
を特徴とする車両。
【請求項１３】
請求項１１の車両において、
前記接続材の板厚は前記車内側の面板の板厚よりも厚く、
前記接続材の車内側の面は、前記車内側の面板の車内側の面と実質的に同一面にあり、
前記の車内側の面板に重なる前記支え部材の面よりも前記接続材に重なる面よりも前記車外側の面板の側にあること、
を特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルマイト加工（陽極酸化皮膜加工）等の腐食防止用の皮膜を設けた車両の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両やモノレールカー等の軌条車両等は、軽量化するためアルミニウム合金で車体を製作し、塗装している。しかし、塗装とすると、定期的な塗装しなおしが必要で、再塗装の場合に環境負荷を大きくしているといわれている。
【０００３】
この観点で、車体をアルミニウム合金で製造し、ヘアーライン加工をし、無塗装車両としたものがある。この場合は再塗装が不要である。
【０００４】
なお、本発明との観点で、従来技術を説明すると、中空押し出し形材を摩擦攪拌接合する場合に、中空形材の車外側の面板を突き合せ、車内側から摩擦攪拌接合し、次に、中空形材の車内側の面板同士を第３の板で接合している。車外側の面板同士を摩擦攪拌接合する場合に、車外側を平に摩擦攪拌接合している。これらは特開平０９−３０９１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ）に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、無塗装のアルミニウム合金の車体に、トンネルから水滴が滴下した場合、水滴が付着した部分が化学的に反応して変色し、見栄えが悪くなる。これはトンネルのコンクリートを通過した水滴であるため、生じるものである。
【０００６】
これを防止するためには、アルミニウム合金の車体をアルマイト加工して陽極酸化皮膜を設けてしておけばよい。
【０００７】
しかしながら、アルマイト加工は約１０工程からなり、それぞれの工程に処理対象の部材を入れるための槽（すなわち、溶液等を入れたための槽）が必用である。鉄道車両は、長さ：約２０ｍ、幅及び高さはそれぞれ約２．５ｍであるので、アルマイト加工のための場所のみで広い敷地を必要とする。このため、鉄道車両のアルマイト加工は実用的ではない。
【０００８】
鉄道車両の車体を製作した後、アルマイト加工をするほかに、車体の側面、屋根、床の段階でアルマイト加工し、これを溶接することが考えられる。しかし、これによっても長さは変わりがないので、同様の問題がある。
【０００９】
車体の側面等をさらに分割し、アルマイト加工をすることが考えられる。これはアルマイト加工した複数の部材を溶接で車体の側面等にすることになるので、溶接部の表面にはアルマイトがなくなる。また、溶接によって車体が歪み、見栄えが悪くなる。
【００１０】
本発明の目的は、アルマイト加工のための敷地が小さくすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、車両の外側を構成する部材であって、表面に腐食防止用等の皮膜を設けた部材部材同士を突き合せ、前記突き合せ部の車外側が平になるように、車内側から前記突き合せ部を摩擦攪拌接合すること、によって達成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１〜図４によって説明する。図３の側構体はブロックを接合した状態を示し、中空形材１００を除いて示している。ブロックとブロックの接合部は、中空形材１５０と中空形材１５０との接合部（分割線１００Ｓの接合部）を代表して説明する。中空形材１６０と中空形材１６０との接合部（分割線１００Ｓの接合部）と同様の構成である。
【００１３】
車両構体は、周知のように、車両の屋根構体１０、車両の台枠２０、車両の側面の側構体１００，１００、構体の長手方向の端部の妻構体（図示せず）からなる。屋根構体１０、台枠２０、側構体１００、妻構体を製作した後、溶接によって車両構体にしている。側構体１００、屋根構体１０、台枠２０はアウミニウム合金製の中空形材を接合したものからなる。
【００１４】
屋根構体１０、台枠２０等にはアルマイト加工がされておらず、従来と同様に製作されている。側構体１００は利用者から容易に目視できるので、アルマイト加工されている。もちろん、屋根構体１０、妻構体もアルマイト加工して、製作できる。
【００１５】
側構体１００は車両の長手方向に沿って複数の大きな窓１０１がある。また、複数の出入り口１０２がある。この車両は通勤電車であるので、出入り口１０２は１つの側構体１００に対して３つある。出入り口１０２と出入り口１９２との間に一つの窓１０１がある。窓１０１は車両の長手方向に長い。但し、車端の窓１０１ｂの長さは他の窓１０１の長さに比べて短い。
【００１６】
側構体１００は、アルミニウム合金製の中空押し出し形材１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０からなる。この中空形材１１０〜１６０及び図示する他の中空形材は押し出し方向を車両の長手方向に向けている。
【００１７】
中空形材１１０〜１６０のそれぞれは車体の長手方向に沿って複数に分割されている。正しく説明すれば、中空形材１１０〜１４０は出入り口１０２の位置で分割されているので、分割する中空形材は中空形材１５０，１６０である。この分割された状態で中空形材１１０〜１６０は摩擦攪拌接合等で接合され、一体になっている。このそれぞれのブロックに対してアルマイト加工をし、その後、このブロックを摩擦攪拌接合等で接合して一つの側構体１００にしている。
【００１８】
出入り口１０１よりも下方の側梁と呼ばれる中空形材１９０は、通常、側構体１００に含まれるが、アルマイト加工をしていない。この中空形材１９０はプラットホームの近くにあり、前記水滴による化学変化で変色しても利用者に見えにくい位置であるので、アルマイト加工していない。
【００１９】
側構体１００は車両の長手方向に沿って４つに分割している。分割位置はそれぞれの出入り口１２０の長手方向の中央位置である。１００Ｓは分割線であり、この部分は摩擦攪拌接合等で接合されている。ブロックをアルマイト加工後、ブロック同士を摩擦攪拌接合等によって接合される。分割線１００Ｓは接合部を示すともいえる。
【００２０】
分割線１００Ｓの位置は、アルマイト加工槽の大きさを小さくする観点、車両としての強度の観点、アルマイト加工後の接合の容易性等の観点から選択する。出入り口１０２に分割線１００Ｓを設けているので、アルマイト加工後、ブロックを接合する長さは、出入り口１０２よりも上方の中空形材１５０，１６０のみとなり、この接合長さを短くでき、容易に接合できるものである。ブロックの長さをさらに短くするために、さらに窓１０１の中間の位置１００Ｔで分割することが考えられる。
【００２１】
妻構体１００の製造工程を説明する。先ず、ブロックの長さに切断した中空形材１１０〜１６０を治具に並べる（ステップＳ１０）。
【００２２】
次に、これを摩擦攪拌接合や通常の溶接で接合する（ステップＳ２０）。この接合を摩擦攪拌接合で行う場合は、例えば、前記特開平０９−３０９１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ）の図７の方法や図９の方法を用いることができる。中空形材１１０〜１６０等の幅方向の端部はこの方法を用いることができる構成になっている。
【００２３】
また、分割線１００Ｓの近傍の車内側の面板１５２、及び面板１５１と面板１５２を接続する板１５３は切削して除かれている。この除く範囲は後述する摩擦攪拌接合するための装置や工具の大きさから定める。できるだけ短くする。分割線１１０Ｔを設ける場合は分割線１１０Ｔの近傍の構成も同様である。
【００２４】
次に、一体になったブロックの車外側の面にヘアーライン加工を行う（ステップＳ３０）。
【００２５】
次に、ブロックにアルマイト加工を行う（ステップＳ４０）。
【００２６】
次に、この複数のブロックを側構体１００になるように、突き合せて治具（図示せず）に並べる（ステップＳ５０）。突き合せ部は、車外側の面板１５１の先端である。面板１５１の先端の端面、及び突き合せ部近傍の車内側の面はブラシ等で清掃され、アルマイトが除かれている。これは摩擦攪拌接合への悪影響を少なくするためである。突き合せ部の車外側の面のアルマイトは残っている。
【００２７】
次に、車外側の面板１５１，１５１の突き合せ部を車内側（治具に並べた状態では上方から）摩擦攪拌接合する（ステップＳ６０）。この際、車外側の面が平になるように摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合用の回転工具の先端が車外側の近傍に位置するようにして、接合線に未接合部が生じないように、摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合用工具の先端が治具に接触しないように、摩擦攪拌接合する。
【００２８】
この摩擦攪拌接合は、前記特開平０９−３０９１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ）の図９に示す方法で行う。具体的に説明すると、面板１５１，１５１の突き合せ部を車内側（面板１５２側）から回転工具で摩擦攪拌接合する。突き合せ部の車外側には未接合部がなく、平になるように摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合の前に、突き合せ部を車内側から仮止め溶接している。この溶接は間欠的に行う。
【００２９】
これによれば、面板１５１の外面は平に接合されており、外面のアルマイト面を摩擦攪拌していないので、アルマイトには影響を与えていないので、アルマイトはまま残る。また、摩擦攪拌接合の熱は低温であるので、アルマイトに悪影響を与えていない。
【００３０】
従来の溶接では、車内側から溶接しても車外側に裏ビードを生じさせるので、このビードを切削することが必要になり、切削すればアルマイトがなくなる。このように、摩擦攪拌接合によれば、溶接の場合の問題点がなくなるものである。
【００３１】
この突き合せ部の所定の範囲内は、車内側の面板１５２、面板１５１と面板１５２とを接続する板１５３を切削によって除いている。さらに、面板１５２の長手方向の端部は接続板１５３の端部よりも突出している。つまり、板１５３の端部は面板１５２の端部よりも後退した位置にある。面板１５１の端部は面板１５２の端部よりも突出している。
【００３２】
次に、面板１５１と面板１５２との間の空間に支え部材１５５を配置する（ステップＳ７０）。支え部材１５５の上端と面板１５２の端部が重なっている。支え部材１５５の側面の突出部は接続板１５３の長手方向の端部に接触している。位置決めのためである。支え部材１５５はアルミニウム合金製の押し出し形材である。中空形材１５０，１６０は円弧状であるので、支え部材１５５は円弧方向に分割されている。
【００３３】
次に、支え部材１５５の下部と面板の車内側の面（上面）とを間欠的に隅肉溶接する。この溶接の目的は、接続材１５６の配置の際や、該接続材１５６の摩擦攪拌接合の際に、支え部材１５５が移動しないようにするためである。
【００３４】
次に、一方の中空形材１５０の面板１５２と隣接する中空形材１５０の面板１５１の間に接続材１５６を配置し、摩擦攪拌接合する（ステップＳ８０）。
【００３５】
接続材１５６を配置したとき、接続材１５６の板１５６ｂの両端は面板１５２，１５２の端面に突き合せられる。板１５６ｂの両端は支え部材１５５の上端に載っている。板１５６ｂの両端にはその厚さ方向に突出する凸部１５６ｃを設けている。凸部１５６ｃの頂側には、さらに両端側に突出した凸部１５６ｄを有する。凸部１５６ｃ，１５６ｄの幅を合わせた幅は、摩擦攪拌接合用回転工具の大径部の径よりも大きい。凸部１５６ｃ，１５６ｄは面板１５２と接続材１５６ｂの突き合せ部の隙間を補填する原資になる。板１５６ｂの板厚は面板１５２の板厚と同一である。板１５６ｂの車内側の面と面板１５２の車内側の面とは実質的に同一面にある。
【００３６】
接続材１５６はアルミニウム合金製の押し出し形材である。接続材１５６は塑性変形によって中空形材１５０，１６０の円弧に沿わせている。接続材１５６の長さは中空形材１５０の幅と中空形材１６０の幅とを合わせた長さである。
【００３７】
次に、突部１５６ｄの先端と面板１５２の上面とを仮止め溶接する。この溶接は接続材１５６の長手方向に沿って間欠的に行う。
【００３８】
次に、面板１５２と接続材１５６との突き合せ部を車内側から摩擦攪拌接合する（ステップＳ８０）。面板１５２、接続材１５６及び支え部材１５５の３者を摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合の荷重は支え部材１５５で支え、面板１５２等の大きな変形を防止している。
【００３９】
これにより、車両の長さ方向に長く一体になった側構体が得られる。
【００４０】
次に、この側構体と側梁の中空形材１９０を治具に載せ、中空形材１１０と中空形材１９０との接合を行う（ステップＳ９０）。これは、前記と同様に、先ず、中空形材１１０の車内側の面板と中空形材１９０の車外側の面板とを車内側から摩擦攪拌接合する。車外側は平に摩擦攪拌接合する。次に、中空形材１１０の車内側の面板と中空形材１９０の車内側の面板とを接続材を介して摩擦攪拌接合する。この部分には支え部材１５５は不要である。支え部材１５５は中空形材１１０（１９０）の車外側の面板と車内側の面板とを接続する板で代用できる。
【００４１】
以上によって側構え体１００が得られる。次に、側構体１００と屋根構体１０や台枠２０、妻構体とを通常の溶接によって接合する（ステップＳ１００）。
【００４２】
以上のように、アルマイト加工した後、ブロックの外面側の面板１５１と隣接するブロックの面板１５１とは摩擦攪拌接合している。また、ブロックの中空形材１１０の車外側の面板と中空形材１９０の車外側の面板とは摩擦攪拌接合している。中空形材１１０，１５０，１６０の面板はアルマイト加工しているが、車内側からの摩擦攪拌接合であるため、車外側のアルマイトはそのまま残る。このため、この接合部の前記水滴による変色を防止できるものである。
【００４３】
したがって、実質的の全面をアルマイト加工した側構体を構成できる。側構体を複数に分割してアルマイト加工を行うので、そのための敷地を小さくできる。また、見栄えよく構成できるものである。
【００４４】
中空形材１９０にアルマイト加工していてもよい。この場合、中空形材の長さは長いが、その幅は小さいので、アルマイト加工の敷地を小さくできる。
【００４５】
中空形材１１０と中空形材１９０との接合部は見えにくい位置であるので、車外側からの摩擦攪拌接合や通常の溶接を行い、その接合部を平に仕上げたものでもよいと考えられる。
【００４６】
接合線１００Ｓの部分には接続板１５３がないが、支え部材１５５が面板１５１と面板１５２、接続材１５６とを接合しているので、若干の補強になる。
【００４７】
接続材１５６と面板１５２との接合は通常の突き合せ部の溶接でもよい。この場合、突部１５６ｃ，１５６ｄは不要である。凸部１５６ｄを面板１５２に重ね、凸部の端部を面板１５２に隅肉溶接してもよい。この重ね接合の場合は支え部材１５５は不要である。
【００４８】
上記実施例は側構え体１００を分割してブロックを設け、ヘアライン加工、あるまいと加工を行い、その後摩擦攪拌接合によって、一つの側構え体１００を製作したが、側構体以外、例えば、屋根構体、妻構体の製作にも同様に適用できる。
【００４９】
図５の実施例を説明する。接続板１５６ｆの板厚は面板１５２の板厚よりも厚い。面板１５２の車内側の面と接続板１５６ｂの車内側の面とは実質的に同一面にある。支え部材１５５ｂは、接続板１５６ｂを受ける面は面板１５２を受ける面よりも下方側にある。１５８ｇは補強用のリブである。
【００５０】
これによれば、接続材１５３のない部分を板１５６ｆ等の板厚等で補強できるものである。
【００５１】
また、上記実施例はアルマイト加工した車体の製作について説明したが、腐食防止用や、装飾用皮膜を溶射して車体を製作する場合についても、前記皮膜を設けた部材を車内側から上記実施例のように摩擦攪拌接合すれば、車外の溶射面に実質的な影響を与えないで、接合できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の車両構体の製造の工程図。
【図２】本発明の一実施例の車両構体の右半分の縦断面斜視図。
【図３】図２の側構体の正面図。
【図４】図２、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図５】本発明の他の実施例の図４相当図。
【符号の説明】
１０・・・屋根構体、２０・・・台枠、１００・・・側構体、１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１９０・・・中空形材、１５１，１５２・・・面板、１５３・・・接続板、１５５，１５５ｂ・・・支え部材、１５６・・・接続材、１５６ｂ・・・板、１５６Ｃ，１５６ｄ…凸部、１５６ｆ・・・板
【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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