JP2007090362A - Hollow shape pair for friction welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広域な壁面構造体、例えば、鉄道車両の各部構体をダブルスキン構造にて形成するのに好適な摩擦接合用の中空形材対に関するものである。 The present invention relates to a hollow shape material pair for friction joining suitable for forming a wide-area wall structure, for example, each structure of a railway vehicle with a double skin structure.
鉄道車両では、一層の高速化のための軽量化と、安全などに対応するための高剛性化とが要求され、併せ低コスト化も望まれている。これに応えるのに、表板と裏板との間が複数の連結板によって連結されたアルミニウム製の中空形材が採用され、これを摩擦接合によって接合し所定の広さの構体がダブルスキン構造にて形成されている(例えば、特許文献1〜4参照。)。摩擦接合は主としてFriction Stir Weldingと称されるもので、摩擦攪拌接合ないしは摩擦攪拌溶接と和訳されている。その具体的な方法は先端にプローブといわれる突起物のあるツールを回転させながら突き合わせた接合部に押し込み、摩擦熱によって軟化した材料を攪拌(塑性流動化)し接合する。つまり、溶解溶接でなく固相接合なので金属組織は強加工された微細化した組織となり機械的性質に優れている。例えば、材料を溶かさない低歪み接合ができ、作業環境も改善され、省エネが図れる。また、熟練が不要である。 Railway vehicles are required to be lighter for higher speed and to have higher rigidity to cope with safety, and cost reduction is also desired. In response to this, a hollow aluminum material is used in which the front and back plates are connected by a plurality of connecting plates, which are joined by friction bonding to form a structure with a predetermined width. (For example, refer to Patent Documents 1 to 4). Friction welding is mainly called Friction Stir Welding and is translated into friction stir welding or friction stir welding. The specific method is that a tool having a projection called a probe at the tip is rotated and pushed into the joined part, and the material softened by frictional heat is stirred (plastic fluidized) and joined. In other words, since it is not solid-state welding but solid phase bonding, the metal structure becomes a strongly processed and refined structure and is excellent in mechanical properties. For example, low strain bonding that does not melt the material can be achieved, the working environment can be improved, and energy can be saved. Moreover, skill is unnecessary.
しかし、このような接合方法を採用して中空形材の表板どうし、裏板どうしを突合せて摩擦接合するには、表板どうし、裏板どうしを突き合わせて、その突き合わせ部に外面側からプローブを持ったツールを回転させながら押し付けながら、突き合わせ部に沿って互いを相対移動させることになるが、表板どうし、裏板どうしの突き合わせ部に逃げがあると十分な摩擦効果、攪拌効果が得られない。そこで、特許文献1〜4はいずれも、中空形材の表板どうし、裏板どうしを突き合わせて摩擦接合するのに、それら突き合わせ部を中空形材の表板および裏板間を連結する連結板の突っ張り、つまり座屈強度によって支えるようにした摩擦接合用の中空形材を提供している。
しかし、連結板が正立三角形と倒立三角形が交互に並ぶトラス構造に配列された中空形材では、表板どうしの突き合わせ部と、裏板どうしの突き合わせ部とが摩擦接合負荷が働く方向に対向し合う場合、連結し合う中空形材対の接合端部に設けられる前記三角形をなす連結板の中間に、特許文献1に記載のように一方の中空形材の接合端部に摩擦接合負荷支持用の連結板を設けるか、特許文献2に記載のように各中空形材の接合部端部双方に摩擦接合負荷支持用の連結板を設けるかするのでは、局部的な高剛性が要求される部分以外では全体の剛性バランスが崩れやすい。また、特許文献3、4に記載のように双方の中空形材の通常配置された連結板を有する接合端部どうしをつき合わせて摩擦接合する場合も同様であり、そのような局部的に高剛性を要する特殊な部分を選択して適用するしか有効に利用できないことになる。
However, in the hollow profile where the connecting plates are arranged in a truss structure in which upright triangles and inverted triangles are alternately arranged, the butted portions of the front plates and the butted portions of the back plates face each other in the direction in which the friction welding load acts. In the case of mutual connection, a friction joint load support is provided at the joint end of one hollow profile as described in Patent Document 1 in the middle of the triangular connecting plate provided at the joint end of the hollow profile pair to be coupled. If a connection plate for friction welding load support is provided at both ends of the joints of each hollow profile as described in
しかも、特許文献2〜4に記載のように連結板を接合端部双方に有した中空形材どうしを突き合わせて摩擦接合するのでは、中空形材双方での表板のつき合わせ端および裏板の突合せ端間の極く近くに連結板が位置して、表板どうしのつき合わせ部および裏板どうしの突き合わせ部を支持板や連結板によって支持しやすくするための嵌合部での嵌め合わせをするのにばね性が得られにくく、嵌合が困難になるか、嵌合部に隙間ができて摩擦接合に影響しかねない問題がある。特許文献1に記載のものでは、接合端部における一対ずつの表板および裏板における連結板を持たない1つがばね性を示す自由端片となるが、残る3つは連結板を持ったばね性のない部分となるので、弾性変形を利用した嵌合ができても、弾性変形による形状や接合状態に偏りが生じやすい問題もある。
In addition, as described in
本発明の目的は、摩擦接合のための嵌合時のばね性をバランスよく確保して、しかも、徒に部分的な高剛性部分となるようなことなく、摩擦接合が首尾よく行える摩擦接合用の中空形材対を提供することにある。 It is an object of the present invention to ensure a good balance of spring properties during fitting for friction bonding, and to perform friction welding successfully without becoming a partial high rigidity portion. It is to provide a pair of hollow profile members.
上記のような課題を達成するために、本発明の摩擦接合用の中空形材対は、表裏の板間が複数の連結板によって連結されて中空とされた中空形材を一対組合せ備え、それらの表裏の板どうしを互いに突き合わせて面直角方向からの回転子の押し当てにより摩擦接合される接合端部を有し、それら接合端部における表板どうしの突き合わせ部と、裏板どうしの突き合わせ部との間で、一方の中空形材の一方側突っ張り部と他方の中空形材の他方側突っ張り部とが組合わさって各突き合わせ部に及ぶ摩擦接合負荷を受け止める組み合わせ突っ張り部、またはおよび、一方の中空形材と他方の中空形材との各接合端部におけるそれぞれの表裏板間にて、表板どうしの突き合わせ部に及ぶ摩擦接合負荷と、裏板どうしの突き合わせ部に及ぶ摩擦接合負荷とを、一方の中空形材における表板の突き合わせ部および裏板の途中部間と、他方の中空形材側の裏板の突き合わせ部および表板の途中部間とで分担して単独に受け止める単独突っ張り部、を設けたことを1つの特徴としている。 In order to achieve the above-described problems, the pair of hollow members for friction bonding according to the present invention includes a pair of hollow members in which the front and back plates are connected to each other by a plurality of connecting plates and are hollow. The front and back plates of each other are joined to each other and frictionally joined by the pressing of the rotor from the direction perpendicular to the surface, and the front plate and the back plate meet at the joint ends. Between the one side of the hollow shape member and the other side of the other hollow shape member, and the combination of the one or the other Between the front and back plates at each joint end of the hollow shape member and the other hollow shape member, the friction welding load on the butt portion of the front plates and the friction joint negative on the butt portion of the back plates Is divided between the abutting portion of the front plate and the middle portion of the back plate in one hollow shape member, and between the abutting portion of the back plate and the middle portion of the front plate on the other hollow shape material side One feature is the provision of a single strut.
このような構成では、一対の中空形材の表板どうしの接合端部における表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間に組み合わせ突っ張り部、および、一方の中空形材側の表裏板の突き合わせ部および途中部間と他方の中空形材側の表裏板の突き合わせ部および途中部間とに単独突っ張り部、の少なくとも一方を有することになる。 In such a configuration, a combination strut portion between the butted portion of the front plates and the butted portions of the back plates at the joining end portion of the pair of hollow shapes between the front plates, and the one hollow shape side There will be at least one of a single stretched portion between the butted portion and midway portion of the front and back plates and between the butted portion and midway portion of the front and back plates on the other hollow shape member side.
組み合わせ突っ張り部によっては、一対の中空形材の表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間を、一方の中空形材の一方側突っ張り部と他方の中空形材の他方側突っ張り部とが組合わさって、表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部とのいずれの摩擦接合負荷をも協働して受け止め十分な摩擦接合を保証しながら、例えば、表板および裏板間のそれらに直角な、または傾斜した自由な向きでの1つの非連結支持板として、他の連結板との配置バランスをどのようにも図れる。また、その非連結構造上表板および裏板間の引き離し方向に拘束し合わない関係から、一方の中空形材の接合端部における表板および裏板双方、または一方の中空形材の接合端部における裏板と他方の中空形材の表板との双方、が、少なくとも突っ張り構造上の拘束なしにばね性を発揮できる自由端片となり、組み合わせ突っ張り部が表板どうしの突き合わせ部および裏板どうしの突き合わせ部双方での摩擦接合負荷を受け止めるための接合端部間の嵌合部における、ばね性を利用した容易な嵌め合わせが、表裏バランスのよい弾性変形をもって達成することができる。しかも、この嵌め合い時に組み合わせ突っ張り部における一方側突っ張り部および他方側突っ張り部の突っ張り合い位置への進入動作を利用して、組み合わせ突っ張り部を表板および裏板間で拡張し前記嵌め合わせに隙間が生じていてもそれを解消し摩擦接合時に逃げが生じるようなことを防止することができる。 Depending on the combination struts, one strut of one hollow profile and the other strut of the other hollow profile may be between the butted part of the front plate and the back plate of the pair of hollow profiles. The front and back plates, for example, the front plate and the back plate, in combination with each other, guaranteeing sufficient frictional bonding by cooperating and receiving any friction welding load between the butted portion of the front plates and the butted portion of the back plates. As one unconnected support plate in a free orientation that is perpendicular to or inclined between them, the arrangement balance with other connection plates can be achieved in any way. Also, because of its non-connected structure, the front plate and the back plate are not restricted in the direction of separation between the front plate and the back plate, so that both the front plate and the back plate at the joint end of one hollow profile, or the joint end of the one hollow profile. Both the back plate and the front plate of the other hollow shape member are free end pieces that can exhibit spring properties at least without restraining the strut structure, and the combined struts are the butted portions and back plates of the front plates Easy fitting using the spring property in the fitting portion between the joining end portions for receiving the friction welding load at both the butting portions can be achieved with elastic deformation having a good front / back balance. In addition, at the time of this fitting, the combined struts are extended between the front plate and the back plate by using the approaching operation of the one struts and the other struts to the strut positions in the combination struts, and there is a gap in the fit. Even if this occurs, it can be eliminated, and the occurrence of escape during friction welding can be prevented.
また、単独突っ張り部によっては、一方の中空形材の表板の途中部にある一方側単独突っ張り部が裏板どうしの突っ張り部との間でそこに掛かる摩擦接合負荷を単独で受止め、他方の中空形材の裏板の途中部にある他方側単独突っ張り部が表板どうしの突き合わせ部との間でそこに掛かる摩擦接合負荷を単独で受け止めるように、個々の突き合わせ部に対し分担し合って働き、表裏での摩擦接合時のいずれの場合にも十分な摩擦接合を保証しながら、その摩擦接合のための表板どうしの突き合わせ部、裏板どうしの突き合わせ部が摩擦接合負荷が働く方向に対してずれて位置できることにより、他の連結板との配置バランスをとりやすい。また、一方の中空形材の表板の途中部にある一方側単独突っ張り部は、接合端部における表板に、表板どうしの突き合わせ部まで延びてばね性を発揮する自由端片であることを確保し、他方の中空形材の裏板の途中部にある他方側単独突っ張り部は、接合端部における裏板に、裏板どうしの突き合わせ部まで延びてばね性を発揮する自由端片であることを確保することができるので、各単独突っ張り部が表板どうしの突き合わせ部および裏板どうしの突き合わせ部双方での摩擦接合負荷を単独で分担し合って受け止めるための接合端間の嵌合部での、ばね性を利用した容易な嵌め合わせが表裏バランスのよい弾性変形をもって達成することができる。 In addition, depending on the single strut, the one side single strut in the middle of the front plate of one of the hollow members can receive the frictional joint load applied to the strut between the back plates independently. The other side single-sided stretch part in the middle part of the back plate of the hollow shape material of each other is shared with each abutting part so that the frictional joint load applied to the abutting part between the front plates is received alone. The direction in which the butt portion between the front plates and the butt portion between the front plates for the friction welding works in the friction welding load while guaranteeing sufficient friction welding in both cases of front and back friction welding By being able to be displaced with respect to the position, it is easy to balance the arrangement with other connecting plates. In addition, the one-side single-stretched portion in the middle part of the front plate of one hollow shape member is a free end piece that extends to the butted portion between the front plates to the front plate at the joining end portion and exhibits springiness The other single-side stretched portion in the middle of the back plate of the other hollow shape member is a free end piece that extends to the back plate at the joining end portion to the butted portion of the back plates and exhibits springiness. Since each of the single struts can share the friction joint load at both the abutting portions of the front and back plates and the abutting portions of the back plates, the fitting between the joint ends is received. Easy fitting using the spring property at the part can be achieved with elastic deformation with a good balance between the front and back.
さらに、このような組み合わせ突っ張り部と単独突っ張り部とを併用していると、それらが表板どうしの突き合わせ部、および裏板どうしの突き合わせ部を境にしたV字型の配置とすることで、正立三角形または倒立三角形のトラス構造をなす連結板との配列の形態および位置とのバランスを採ってそれぞれの前記特性を発揮することができる。 Furthermore, when such a combination strut and a single strut are used in combination, they are arranged in a V-shape with the abutting portions between the front plates and the abutting portions between the back plates as a boundary. Each of the above characteristics can be exhibited by balancing the form and position of the arrangement with the connecting plate having an upright triangle or inverted triangle truss structure.
前記の組み合わせ突っ張り部は、摩擦接合負荷が働く方向に対向し合う表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間に位置し、これら突き合わせ部にて一方の中空形材の接合端部における表板および裏板から内側に延びて対向し合う対向リブ対よりなる一方側突っ張り部と、他方の中空形材の接合端部から延びて一方の中空形材側に向き前記対向リブ対間に嵌り合うように突出した突設リブよりなる他方側突っ張り部との組合せとすることができる。 The combination strut portion is located between the abutting portion of the front plates facing each other in the direction in which the friction welding load acts and the abutting portion of the back plates, and at the abutting portion, the joining end of one hollow shape member A pair of opposed ribs extending inward from the front plate and the back plate of the opposite portion and facing each other, and the opposite rib pair extending from the joint end of the other hollow member and facing toward the one hollow member It can be set as a combination with the other side extension part which consists of the protruding rib which protruded so that it might fit in between.
このような構成では、一方の中空形材における一方側突っ張り部である対向リブ対が、摩擦接合負荷が働く方向に対向し合う表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間に位置して、他方の中空形材における他方側突っ張り部である他方の中空形材からの突設リブとの嵌まり合いによって前記摩擦接合負荷を受け止めるもので、互いが表板および裏板間で離れる方向に拘束されない条件を満足していることにより、一方の中空形材の接合端部にばね作用をする表板側の自由端片および裏板側の自由端片を設けることができ、他方の中空形材の接合端部から延びた突設リブ対は、表裏板どうしを連結する連結板なしにも設けられるので、一対の中空形材の表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間を局部的に高剛性化するようなことがない。 In such a configuration, the pair of opposing ribs, which are the one-side struts in one hollow shape member, is between the abutting portion between the front plates and the abutting portion between the back plates facing each other in the direction in which the friction welding load acts. Is positioned to receive the frictional joint load by fitting with the projecting rib from the other hollow shape member which is the other side of the other hollow shape member, between the front plate and the back plate By satisfying the condition of being not constrained in the direction of leaving, it is possible to provide a free end piece on the front plate side and a free end piece on the back plate side that act as a spring at the joining end portion of one hollow profile, Since the protruding rib pair extending from the joint end of the hollow shape member is also provided without the connecting plate that connects the front and back plates, the butt portion of the pair of hollow shape members between the front plate and the back plate is abutted Local to the club It is not such that high rigidity.
また、前記の組み合わせ突っ張り部は、摩擦接合負荷が働く方向に対向し合う表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部との間に位置し、これら突き合わせ部の一方側に振れて位置する表板および裏板間の連結板および、他方側に振れて位置して内向きに対向し合うように前記連結板から延びた対向リブ対よりなる一方側突っ張り部と、他方の中空形材の接合端部から延びて一方の中空形材側に向き前記対向リブ対間に嵌り合うように突出した突設リブである他方側突っ張り部との組合せとすることができる。 Further, the combination strut portion is located between the abutting portion of the front plates and the abutting portion of the back plates facing each other in the direction in which the friction welding load acts, and is swung to one side of these abutting portions. A connecting plate between the front plate and the back plate, a one-side strut formed of a pair of opposed ribs extending from the connecting plate so as to face each other inwardly while being swung to the other side, and the other hollow shape member A combination with the other side protruding portion which is a protruding rib extending from the joint end portion and protruding toward the one hollow shape member side so as to fit between the opposed rib pairs.
このような構成では、一方の中空形材に設けた一方側突っ張り部が、直近の連結板から延びて、直近の連結板と共に摩擦接合部の両側に均等に外れて位置し、他方突っ張り部とで組合せ突き合わせ部をなしたときに、直近の連結板と協働して摩擦接合負荷を受け止めるホロー部を形成するので、摩擦接合時に蓄熱して摩擦接合に悪影響するような蓄熱構造部ができるようなことなく高い受け止め強度が得られる。また、対向リブ対と直近の連結板との組合せは、2つの連結板が隣接場合よりは局部的な高剛性化は軽減されるし、それが有益でなく、問題な場合は、それらの組合せ位置を、それらと隣接する連結板から適度に離れた位置とすることで対応できる。 In such a configuration, the one side stretched portion provided in one hollow profile extends from the nearest connecting plate, and is located evenly on both sides of the friction joint with the nearest connecting plate, and the other stretched portion and When the combination butt part is formed, a hollow part that receives the friction welding load is formed in cooperation with the nearest connecting plate, so that a heat storage structure part that stores heat during the friction welding and adversely affects the friction welding can be formed. High receiving strength can be obtained without any problem. Further, the combination of the opposing rib pair and the nearest connecting plate reduces the local increase in rigidity compared to the case where the two connecting plates are adjacent to each other. This can be achieved by setting the position to a position appropriately separated from the connecting plate adjacent to them.
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて種々な組合せで複合して用いることができる。 Further objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. Each feature of the present invention can be used alone or in combination in various combinations as much as possible.
本発明の摩擦接合用の中空形材対によれば、組み合わせ突っ張り部によっては、表裏板各突き合わせ部での摩擦接合負荷を受けて十分な摩擦接合を保証しながら、表板および裏板間の自由な向きでの1つの連結板として、他の連結板との配置バランスを図れて、強度上無駄に位置して徒に構造が複雑化したり重量化したり、局部的な高剛性部分ができたりするのを防止することができる。また、表板および裏板間の引き離しを拘束せず各中空形材の接合端の表板および裏板の少なくとも表裏1つずつにばね性のある自由端片を得て、摩擦接合負荷を受け止めやすくする嵌合部を嵌め合わせるのに、表裏バランスのよい弾性変形をもって強度分布や形状的な片寄りなしに容易に達成することができる。しかも、この嵌め合いでの一方側突っ張り部および他方側突っ張り部が突っ張り合う位置に進入する際に組み合わせ突っ張り部に表板および裏板間の拡張作用を得て前記嵌め合わせでの隙間をなくして摩擦接合時の逃げになるのを回避し摩擦接合が首尾よく達成されるようにすることができる。 According to the hollow profile pair for friction bonding of the present invention, depending on the combination of the stretched portions, the friction bonding load at each butted portion of the front and back plates is received to ensure sufficient friction bonding, and between the front and back plates. As one connecting plate in a free orientation, it is possible to balance the arrangement with other connecting plates, and it is wasted in terms of strength, making the structure complicated and heavy, and creating locally high rigidity parts. Can be prevented. In addition, free end pieces having spring properties are obtained on at least one front and back of the joining end of each hollow shape member without restraining the separation between the front and back plates, and the friction joining load is received. In order to fit the fitting portions to be easily fitted, elastic deformation with a good balance between the front and back can be easily achieved without any deviation in strength or shape. In addition, when entering the position where the one-side struts and the other-side struts in this fitting are in tension, the combination struts obtain an expansion action between the front plate and the back plate to eliminate the gap in the fitting. It is possible to avoid the escape at the time of friction welding and to achieve the friction welding successfully.
また、単独突っ張り部によっては、一方の中空形材の表板の途中部にある一方側単独突っ張り部が裏板どうしの突き合わせ部に対し、他方の中空形材の裏板の途中部にある他方側単独突っ張り部が表板どうしの突き合わせ部に対し、摩擦接合負荷を単独で受け止めるように働き合って十分な摩擦接合を保証しながら、表板どうしの突き合わせ部と裏板どうしの突き合わせ部が表裏板の面方向にずれて分散し他の連結板との配置バランスをとりやすく、強度上無駄に位置して徒に構造が複雑化したり重量化したりし、また、局部的な高剛性部分ができたりするのを防止することができる。また、一方の中空形材はその一方側単独突っ張り部で表板にばね性のある接合端片を、他方の中空形材はその他方側単独突っ張り部で裏板にばね性のある接合端片を、それぞれ確保して、摩擦接合負荷を受け止めやすくするための嵌合部を嵌め合わせるのに表裏バランスのよい弾性変形をもって強度分布や形状的な片寄りなしに容易に達成することができる。 Also, depending on the single strut, the other single strut on the middle of the front plate of one hollow profile is on the other end of the back plate of the other hollow profile on the other side The butt portion between the front and back plates is the front and back, while the single butt portion on the side works against the butt portion between the front and back plates independently to ensure sufficient friction welding. Dispersed by shifting in the plane direction of the plate, it is easy to balance the arrangement with other connecting plates, it is wasted in terms of strength, and the structure becomes complicated and heavy, and local high rigidity parts can be created. Can be prevented. In addition, one hollow profile member has a spring-bonded joint end piece on one side of the single-stretched portion, and the other hollow profile member has a spring-bonded joint end piece on the other side. Can be easily achieved with elastic deformation with a good balance between the front and back without fitting the strength distribution and the shape in order to fit the fitting portions for securing each of them and easily receiving the frictional joint load.
さらに、組み合わせ突っ張り部と単独突っ張り部との併用では、それらが表板側突き合わせ部や裏板側突き合わせ部を境にしたV字型の配置として、正立三角形または倒立三角形のトラス構造をなす連結板との配列の形態および位置とのバランスを採って、局部的な高剛性部や重量化部なしにそれぞれの前記特性を発揮することができる。 Furthermore, in the combined use of the combined struts and the single struts, they are connected in the form of an upright triangle or an inverted triangle as a V-shaped arrangement with the front plate side butting portion and back plate side butting portion as a boundary. By taking a balance with the form and position of the arrangement with the plate, each of the above characteristics can be exhibited without a local high-rigidity part or weighting part.
本発明の摩擦接合用の中空形材対に係る実施の形態につき、図1〜図5を参照しながら具体的に説明し、本発明の理解に供する。 Embodiments according to the hollow profile pair for friction bonding of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 to provide an understanding of the present invention.
本実施の形態の摩擦接合用の中空形材対は、図1に示す例、図2に示す例、図3に示す例、図4に示す例、図5に示す例のように、表裏の板1、2間が複数の連結板3によって連結されて1つ以上の中空部4を有する各種の中空形態とされた一対の中空形材11、12を備えている。一対の中空形材11、12は、互いの接合端部11a、12aどうしを摩擦接合、つまり摩擦攪拌接合ないしは摩擦攪拌溶接されるものどうしをいい、順次に摩擦接合して多数継ぎ足されていくときの摩擦接合される一対ずつを指している。従って、互いに同じものである必要もない。主としてそれら中空形材11、12はアルミニウム系金属、つまりアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる押出し形材であるが、特に、これに限られることはない。中空形材11、12は概ね表裏の板1、2が3〜5mm程度、連結板3が1.8〜2mm程度とするのが通常であるが、これに限られることはない。
The pair of hollow members for friction bonding of the present embodiment includes front and back surfaces such as the example shown in FIG. 1, the example shown in FIG. 2, the example shown in FIG. 3, the example shown in FIG. 4, and the example shown in FIG. The
図1に示す例、図2に示す例、図3に示す例、図5に示す例のそれぞれは、一方の中空形材11および他方の中空形材12はそれらにおける表裏の板1、2どうしを互いに突き合わせてそれらの矢印で示す面直角方向Aからの図示しない回転子の押し当てにより摩擦接合される前記接合端部11a、12aを有している。これら接合端部11a、12aにおける表板1どうしの突き合わせ部13と、裏板2どうしの突き合わせ部14との間で、一方の中空形材11の一方側突っ張り部15aと他方の中空形材12の他方側突っ張り部15bとが組合わさって各突き合わせ部13、14に及ぶ摩擦接合負荷を受け止める組み合わせ突っ張り部15を設けている。
In the example shown in FIG. 1, the example shown in FIG. 2, the example shown in FIG. 3, and the example shown in FIG. 5, one
このような組み合わせ突っ張り部15によっては、一対の中空形材11、12の表板1、1どうしの突き合わせ部13と裏板2、2どうしの突き合わせ部14との間を、一方の中空形材11側の一方側突っ張り部15aと他方の中空形材12側の他方側突っ張り部15bが組合わさって、表板1,1どうしの突き合わせ部13と裏板2,2どうしの突き合わせ部14とのいずれの摩擦接合負荷をも協働して受け止めて十分な摩擦接合を保証することができる。しかも、組み合わせ突っ張り部15は、例えば、図1に示す例、図3に示す例、図5に示す例のように、表板1および裏板2間のそれらに直角な向き、または図2に示す例のように表板1および裏板2に傾斜した向きとするなど、自由な向きでの1つの非連結支持板3aとして機能することができ、他の連結板3との配置バランスをどのようにも図れる。
Depending on the combination struts 15, a pair of
また、そのような向きに関係なく一方側突っ張り部15a、他方側突っ張り部15bの互いが、表板1および裏板2間の引き離し方向には拘束し合わない関係から、それらの組合せ形式に応じ、図1に示す例の一方の中空形材11の接合端部11aにおける表板1および裏板2双方、図3に示す例の他方の中空形材12の接合端部12aにおける表板1および裏板2双方、図2に示す例のように、一方の中空形材11の接合端部11aにおける裏板2と他方の中空形材12の接合端部12aにおける表板1との双方が、組み合わせ突っ張り部15の少なくとも突っ張り構造上の拘束なしにばね性を発揮できる自由端片21となり、組み合わせ突っ張り部15が表板1、1どうしの突き合わせ部13および裏板2、2どうしの突き合わせ部14双方での、摩擦接合負荷を受け止めるための接合端部11a、12aどうしの表板1、裏板2の面方向での嵌合部18、19での、それら自由端片21のばね性を利用した容易な嵌め合わせが、表裏自由端片21による表裏バランスのよい弾性変形をもって達成することができる。図1に示す例では、特に、一方の中空形材11の接合端部11aにおける表板1、裏板2の双方と、他方の中空形材12における表板1、裏板2の双方との、いずれもが突き合わせ構造上の拘束を受けずにばね性を発揮することができる自由端片21となるので、嵌合部18、19の嵌め合わせに特に有利である。
Also, regardless of the orientation, the one-side stretched
しかも、この嵌合部18、19での面方向での嵌め合い時に、組み合わせ突っ張り部15の一方側突っ張り部15aおよび他方側突っ張り部15bの突っ張り合う位置への進入動作を利用して、組み合わせ突っ張り部15を表板1および裏板2間で拡張し前記嵌合部18、19での嵌め合わせに隙間が生じていてもそれを解消し摩擦接合時に逃げが生じるようなことを防止することができる。
In addition, when the
これらの結果、組み合わせ突っ張り部15によっては、表裏板1、2各突き合わせ部13、14での摩擦接合負荷を受けて十分な摩擦接合を保証しながら、表板1および裏板2間の自由な向きでの1つの連結板3として、他の連結板3との配置バランスを図れて、強度上無駄に位置して徒に構造が複雑化したり重量化したりし、また、局部的な高剛性部分ができたりするのを防止することができる。また、表板1および裏板2間の引き離しを拘束せず各中空形材11、12の接合端部11a、12aの表板1および裏板2の少なくとも表裏1つずつにばね性のある自由端片21を得て、摩擦接合負荷を受け止めやすくする嵌合部18、19の嵌め合わせに自由端片21による表裏バランスのよい弾性変形をもって強度分布や形状的な片寄りなしに容易に達成することができる。しかも、この嵌め合いでの一方側突っ張り部15aおよび他方側突っ張り部15bが突っ張り合う位置に進入する際に組み合わせ突っ張り部15に表板1および裏板2間の拡張作用を得て前記嵌合部18、19の嵌め合わせでの隙間をなくして摩擦接合時の逃げになるのを回避し摩擦接合が首尾よく達成されるようにすることができる。
As a result, depending on the
このような拡張をもたらしやすくするために図1に示す例、図2に示す例、図3に示す例、図5に示す例では一方側突っ張り部15aと他方側突っ張り部15bとの突っ張り合い位置への進入境界部に、表板1および裏板2の面に平行な進入方向に対して傾斜した傾斜部15cを設けて、突っ張り合う位置への進入にさいして楔作用を営み組み合わせ突っ張り部15を拡張させるようにしている。また、この楔作用は一方側突っ張り部15aおよび他方側突っ張り部15bの突っ張り合い位置への進入初期の引っ掛かりや干渉無しに容易に突っ張り合い位置に進入できるようにして、しかも、その後の一層の進入によって前記組み合わせ突っ張り部15の拡張を生んで嵌合部18、19の隙間をなくす圧入状態が得られるようにする。特に、図2に示す例では、一方側突っ張り部15aおよび他方側突っ張り部15bは突っ張り位置への進入し合って後、突っ張り位置ではその進入方向に対して斜めの方向に突っ張り合う関係から、鉤型の突っ張り端部15d、15eを設けて、突っ張り合い位置から外れるのを防止している。
In order to facilitate such expansion, in the example shown in FIG. 1, the example shown in FIG. 2, the example shown in FIG. 3, and the example shown in FIG. 5, the striking position between the one-
一方、図1に示す例での、他方の中空形材12に設けた他方側突っ張り部15bは、表板1、裏板2の連結板3の途中から突出した突起部としてあるが、表板1、裏板2の一方、具体的には図3に見られるような表板1の裏面から断面鉤型に突出した部分として形成すれば、他方の中空形材12の接合端部12aの表板1および裏板2の双方に自由端片21が得られるようになる。しかし、突起状の他方側突っ張り部15bを持った連結板3を図1の実線位置から破線で示す位置に後退させることにより表板1および裏板2に破線引出し線を付して示す自由端片21が得られているので、嵌合部18、19での嵌合を困難にすることはない。また、仮想線で示すような位置の連結板3を組み合わせ突っ張り部15と併せても、2つの連結板3が隣接場合よりは局部的な高剛性化は軽減されるし、例え、それが有益でなく、問題になる程度の局部的な高剛性部をなす場合はそのような問題にならない位置にある破線や実線で示すような摩擦接合位置から適度に離れた連結板3から他方側突っ張り部15bを延ばすなどすれば対応できる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 1, the other
また、図3に示す例での、一方の中空形材11に設けた一方側突っ張り部15aは、連結板3の一面側上下から延びて設けられて、連結板3と共に摩擦接合部の両側に均等に外れて位置し、他方側突っ張り部15bと組合せ突き合わせ部15をなしたときに、連結板3と協働して摩擦接合負荷を受け止めるホロー部22を形成するようになっている。このような摩擦接合負荷をホロー部22で受け止める構成では、摩擦接合時に蓄熱して摩擦接合に悪影響するような蓄熱構造部ができるようなことなく高い受け止め強度が得られる。また、このような連結板3と組合せ突き合わせ部15との組合せは、2つの連結板3が隣接場合よりは局部的な高剛性化は軽減されるし、例え、それが有益でなく、問題になる程度の局部的な高剛性部をなす場合は、局部的な高剛性部分をなし、それが有益でなく、問題な場合は隣接する連結板3から適度に離れた位置とすることで対応できる。
Further, in the example shown in FIG. 3, the one
さらに、必要なら、自由端片21の弾性を利用して、嵌合部18、19において抜け止めとなる抜け方向への引っ掛かりとなる各種係合形状を与えた仮止め状態に嵌め合わせておき、仮止めのための仮溶接や仮摩擦接合を不要とすることもできる。
Furthermore, if necessary, using the elasticity of the
最後に、図2に示す例、図4に示す例では、一方の中空形材11と他方の中空形材12との各接合端部11a、12aにおけるそれぞれの表裏板1、2間に、表板1、1どうしの突き合わせ部13に及ぶ摩擦接合負荷を、一方の中空形材11の接合端部11aにおける表裏板1、2の突き合わせ部13および途中部13b間で単独に受け止める一方側単独突っ張り部16と、裏板2、2どうしの突き合わせ部14に及ぶ摩擦接合負荷を、他方の中空形材12の接合端部12aにおける表裏板1、2の突き合わせ部14および途中部14b間で単独に受け止める他方側単独突っ張り部17を設けている。これによると、一対の中空形材11、12の接合端部11a、12aにおける表板1、1どうしの突き合わせ部13と裏板2、2どうしの突き合わせ部14との間に、組み合わせ突っ張り部15、および、一方の中空形材11側の表裏板1、2における、例えば突き合わせ部13および途中部13b間と、他方の中空形材12側の表裏板1、2における、例えば突き合わせ部14および途中部14b間との、一方側単独突っ張り部16、他方側単独突っ張り部17、の少なくとも一方を有することになる。図2に示す例では組み合わせ突っ張り部15と一方側、他方側各単独突っ張り部16、17との双方を備え、突き合わせ部13の摩擦接合負荷を組み合わせ突っ張り部15と一方側単独突っ張り部16とが分担して受け止め、突き合わせ部14の摩擦接合負荷は組み合わせ突っ張り部15と他方側単独突っ張り部17とが分担して受け止めるものとなり、いずれも他の連結板3と同程度の強度のものでよく、全体のバランスを採るのに特に有利になる。図4に示す例では一方側、他方側各単独突っ張り部16、17のみを備えている。この場合一方側、他方側各単独突っ張り部16、17を図示するように表板1、裏板2の面方向直角に設けるのが通常形態となるが、正立三角形と倒立三角形が交互に並ぶバランスあるトラス構造は採りにくいが、配列位置によって連結板3の配列バランスは容易に採れる。しかし、場合によっては傾斜させて配置してもよい。
Finally, in the example shown in FIG. 2 and the example shown in FIG. 4, the front and
図2に示す例、図4に示す例のような一方側、他方側各単独突っ張り部16、17は、また、一方の中空形材11の裏板2の途中部13bにある一方側単独突っ張り部16が表板1、1どうしの突き合わせ部13との間でそこに掛かる摩擦接合負荷を受止め、他方の中空形材12の表板1の途中部14bにある他方側単独突っ張り部17が裏板2、2どうしの突き合わせ部14との間でそこに掛かる摩擦接合負荷を受け止めるように分担し合って働き、表裏での摩擦接合時のいずれの場合にも十分な摩擦接合を保証しながら、その摩擦接合のための表板1、1どうしの突き合わせ部13、裏板2、2どうしの突き合わせ部14が摩擦接合負荷が働く方向に対向せず表裏板1、2の面方向にずれて位置していることにより、他の連結板3との配置バランスをとりやすい。また、一方の中空形材11の裏板2の途中部13bにある一方側単独突っ張り部16は、裏板2が途中部分13bから裏板2、2どうしの突き合わせ部14まで延びてばね性を持つ自由端片21となることを確保し、他方の中空形材12の表板1の途中部14bにある他方側単独突っ張り部17は、表板1が途中部分から表板1、1どうしの突き合わせ部13まで延びてばね性のある自由端片21となることを確保するので、一方側、他方側各単独突っ張り部16、17が表板1、1どうしの突き合わせ部13および裏板2、2どうしの突き合わせ部14双方での摩擦接合負荷を分担し合って受け止めるための接合端部11a、12aどうしの嵌合部18、19におけるばね性を利用した容易な嵌め合わせが表裏バランスのよい弾性変形をもって達成することができる。
Each of the single-side and single-side stretched
さらに、図2に示す例のように、表板1、1どうしの突き合わせ部13、裏板2、2どうしの突き合わせ部14のそれぞれにおいて、組み合わせ突っ張り部15と一方側、他方側各単独突っ張り部16、17の一方とを併用していると、それらが表板1、1どうしの突き合わせ部13、および裏板2、2どうしの突き合わせ部14を境にしたV字型の配置とすることで、正立三角形または倒立三角形のトラス構造をなす連結板3との配列の形態および位置とのバランスを採ってそれぞれの前記特性を発揮することができる。
Further, as in the example shown in FIG. 2, in each of the front plate 1, the butted
本発明は鉄道車両の構体などを形成するのに有効な摩擦接合用の中空形材対を提供し、その設計および摩擦接合作業に便宜を与えられる。 The present invention provides a pair of hollow members for friction welding that is effective for forming a structure of a railway vehicle and the like, and provides convenience in the design and friction welding operation.
1 表板
2 裏板
3 連結板
3a 非連結支持板
11 一方の中空形材
12 他方の中空形材
11a、12a 接合端部
13、14 突き合わせ部
13b、14b 途中部
15 組合せ突っ張り部
15a 一方側突っ張り部
15b 他方側突っ張り部
16 一方側単独突っ張り部
17 他方側単独突っ張り部
18、19 嵌合部
21 自由端部
22 ホロー部
A 面直角方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
The combination struts are located between the abutting portions of the front plates facing each other in the direction in which the friction welding load acts and the abutting portions of the back plates, and the front and back surfaces swinging to one side of these abutting portions. From the connecting plate between the plates, a one-sided stretch portion consisting of a pair of opposing ribs extending from the connecting plate so as to face each other inwardly while swinging to the other side, and a joining end portion of the other hollow shape member The pair of hollow members for friction joining according to claim 1, wherein the pair of members are formed by a combination with a projecting rib made of a projecting rib extending so as to extend toward one of the hollow members and fit between the opposing rib pairs. .
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