JP2012171493A - 交通車両の構体同士の接合構造、及び交通車両 - Google Patents

Abstract

【課題】最小限のスペースで接合可能としつつ当該接合箇所における接合強度を向上させることが可能な交通車両の構体同士の接合構造を提供する。
【解決手段】交通車両の接合構造１は、一方の構体に凹状に形成された嵌合凹部１１と、他方の構体に凸状に形成され、嵌合凹部１１と嵌合されて互いの少なくとも一方向への移動を規制する嵌合凸部２１と、嵌合凹部１１と嵌合凸部２１との嵌合する方向に構体同士を締め付ける締付手段３１とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の構体同士を接合して構成された交通車両の構体同士の接合構造に関するものである。

一般に、交通車両の構造は、大別すると、水平方向に沿う床構体及び屋根構体と、鉛直方向に沿う側構体２枚及び妻構体２枚の構体６枚による六面体構造である（例えば、下記特許文献１、２参照）。

従来、構体同士の接合構造として、溶接接合（例えば、下記特許文献１参照）がとられていた。又、他の接合構造としては、ボルトとナットによる接合（例えば、下記特許文献２、３参照）がとられていた。該ボルトとナットによる接合では、ボルトのネジ部分にナットを締め付けることにより、ボルトの軸方向に作用する力に対しては、ボルトの引張強度又は圧縮強度によって支持し、ボルトの軸方向と直交する二方向に作用する力に対しては、主にボルトのせん断強度によって支持することとなる。

特開平５−４５７９号公報 実開昭４８−６４９１０号公報 特開２００４−１８９０１３号公報

ところで、溶接接合では、熱によって構体が収縮、変形するため、内装部材は構体を溶接接合した後に取り付けなければならなかった。しかし、構体を接合した後での作業では、作業スペースが構体内部に限定されて無理な姿勢で作業する必要も生じるために作業性が低下してしまう問題があった。又、溶接接合では、設備上の制限や気象上の制限から現地作業が困難なため、工場にて接合した後に現地に輸送することになるため、輸送費が増大してしまうという問題点があった。
一方、特許文献２、３のようなボルトとナットによる接合では、ボルトの軸方向に作用する力に対しては、ボルトの引張強度又は圧縮強度によって、結合強度を得ることになる。しかしながら、ボルトの軸方向と直交する二方向に作用する力に対しては、主にボルトのせん断強度によって結合強度を得ることとなる。一般に、部材においては、引張強度及び圧縮強度に対してせん断強度が低い。しかも、上記接合では二方向に作用する力のいずれもボルトのせん断強度によって接合強度を得ることとなるため、十分な接合強度を得ることができなかった。

本発明は、前述の従来技術における問題を解決するために、最小限のスペースで接合可能としつつ当該接合箇所における接合強度を向上させることが可能な交通車両の構体同士の接合構造を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る交通車両の構体同士の接合構造は、複数の構体同士を接合して構成された交通車両の構体同士の接合構造であって、一方の構体に凹状に形成された嵌合凹部と、他方の構体に凸状に形成され、前記嵌合凹部と嵌合されて互いの少なくとも一方向への移動を規制する嵌合凸部と、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部との嵌合する方向に前記構体同士を締め付ける締付手段とを備えることを特徴とする。

この構成では、嵌合凹部と嵌合凸部とが嵌合される方向の力に対しては、締結手段を構成する部材の圧縮強度または引張強度によって結合強度を得ることができる。
一方、嵌合される方向に直交する二方向のうち嵌合凹部及び嵌合凸部で移動を規制される少なくとも一方向への力に対しては、締結手段を構成する部材のせん断強度に加えて、嵌合凹部と嵌合凸部の間に作用する互いに係合する拘束力によっても接合強度を得ることができる。
又、接合構造は、簡易な作業により成されるものなので、現地作業が可能である。

又、前記の交通車両の構体同士の接合構造において、前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部は、対応する前記構体と一体に成形されることを特徴とする。

この構成では、接合構造に係る接合部材である嵌合凹部及び嵌合凸部は、それぞれ対応する構体と一体で成形することができるので、接合部材の製造が容易となり、構体と接合部材との接触面における接合強度も十分に確保することができる。

又、前記の交通車両の構体同士の接合構造において、前記嵌合凹部は、該嵌合凹部の開口する位置から奥に向かうに従って、幅が狭くなるように形成され、前記嵌合凸部は、前記嵌合凹部に対応して基端から先端に向かうに従って幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする。

この構成では、構体同士を接合させる際は、まず嵌合凸部の基端から先端に向かうに従って幅が狭くなるように形成された先端部分を、嵌合凹部の開口する位置から奥に向かうに従って幅が狭くなるように形成された開口部分の入り口のいずれかの位置に挿入させる。その後は、嵌合凸部の先端部分を、嵌合凹部の開口を形成する傾斜した部分に沿わせるように開口の奥方へ移動させれば、嵌合凸部と嵌合凹部の接合が可能になるので、接合位置の位置決めが容易となる。

又、本発明の交通車両は、複数の構体を備え、これら複数の構体が前記の接合構造で接合されていることを特徴とする。

この構成では、交通車両は、前記本発明の構体同士の接合構造を備えているので、前記接合構造により強固な構造とすることができる。

本発明に係る交通車両の構体同士の接合構造によれば、最小限のスペースで接合可能としつつ当該接合箇所における接合強度を向上させることができる。
また、本発明に係る交通車両によれば、強固な構造とすることができる。

本発明の第一実施形態の交通車両を側方視した断面図である。 本発明の第一実施形態の交通車両を正面視した断面図である。 本発明の第一実施形態の交通車両において、接合構造の詳細を示す正面視した断面図である。 本発明の第二実施形態の交通車両において、接合構造の詳細を示す正面視した断面図である。

（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態について説明する。
図１及び図２は、交通車両を示している。
図１及び図２に示すように、交通車両１０１は、車両本体１０１Ａと、車両本体１０１Ａの下部に設けられて車両本体１０１Ａを支持し、走行車輪を有する車台（不図示）とを備える。交通車両１０１の車両本体１０１Ａは、複数の構体１１２が互いに組み付けられて構成されている。本実施形態の交通車両１０１は、構体１１２として、水平方向に延設され、それぞれ下部及び上部を構成する床構体１０２及び屋根構体１０３と、鉛直方向に延設された側部を構成する２枚の側構体１０４及び前部、後部を構成する２枚の妻構体１０５とを有する六面体構造である。そして、各構体１１２は、端部にて、隣接する他の構体１１２と、本実施形態の後述する第一接合部４１Ａと、第二接合部４１Ｂと、締結手段３１とを有する接合構造１によって接合されている。

以下、側構体１０４と床構体１０２との接合箇所を例として本実施形態の接合構造１について説明する。また、以下においては、水平方向のうち、交通車両１０１の前後方向をＹ方向、幅方向をＸ方向、また、鉛直方向をＺ方向として説明する。

図３に示すように、側構体１０４は、本体部１０４ａと、床構体１０２に向けて突出する接合構造１を構成する第一接合部４１Ａとを有する。
本体部１０４ａは、本実施形態では、内面及び外面を構成する２枚の板１０４ｂ、１０４ｃと、板同士の間に配設されたリブ１０４ｄとからなるダブルスキン構造となっている。リブ１０４ｄは、Ｙ方向に沿って延設されている。

第一接合部４１Ａには、Ｙ方向に沿って延設され、Ｘ方向に凹形状をした嵌合凹部１１である第一嵌合凹部１１Ａと、同じＹ方向に凸形状をした嵌合凸部２１である第一嵌合凸部２１ＡとがＺ方向に交互に配列するように設けられている。
第一嵌合凹部１１Ａは、Ｙ方向視した断面で先端の開口から基端１３Ａに向けて次第に幅が狭くなるＶ字形に形成されている。また、第一嵌合凸部２１Ａは、Ｙ方向視した断面で基端から先端２３Ａに向けて次第に幅が狭くなるＶ字形に形成されている。そして、第一嵌合凸部２１Ａと、第一嵌合凹部１１Ａとは、Ｚ方向に連続して交互に配列しており、これにより全体としてジグザグ状に形成されている。

また、第一接合部４１Ａには、第一嵌合凹部１１Ａ及び第一嵌合凸部２１Ａがそれぞれ凹凸する方向となるＸ方向に貫通するようにして貫通孔である第一貫通孔４２Ａが形成されている。本実施形態では、第一貫通孔４２Ａは、第一嵌合凹部１１Ａ又は第一嵌合凸部２１Ａを貫通して設けられている。また、第一貫通孔４２Ａは、Ｙ方向に所定のピッチで複数形成されている。

本体部１０４ａと第一接合部４１Ａとは、例えば、ともにアルミや樹脂などにより形成されている。そして、本体部１０４ａと第一接合部４１Ａとは、本体部１０４ａのリブ１０４ｄ及び第一接合部４１Ａが延設されるＹ方向に沿って押出し成形されることで、一体的に成形されている。

又、床構体１０２は、本体部１０２ａと、本体部１０２ａのＸ方向端部にＹ方向に沿って延設された側梁１２１と、側梁１２１の上面に設けられ側構体１０４に向けて突出し、接合構造１を構成する第二接合部４１Ｂとを有する。
本体部１０２ａは、本実施形態では、下面及び上面を構成する２枚の板１０２ｂ、１０２ｃと、板同士の間に配設されたリブ１０２ｄとからなるダブルスキン構造となっている。リブ１０２ｄは、Ｙ方向に沿って延設されている。

第二接合部４１Ｂには、Ｙ方向に沿って延設され、Ｘ方向に凹形状をした嵌合凹部１１である第二嵌合凹部１１Ｂと、同じＹ方向に凸形状をした嵌合凸部２１である第二嵌合凸部２１ＢとがＺ方向に交互に配列するように設けられている。
第二嵌合凹部１１Ｂは、第一嵌合凸部２１Ａに対応して、Ｙ方向視した断面で先端の開口から基端１３Ｂに向けて次第に幅が狭くなるＶ字形に形成されており、第一嵌合凸部２１Ａが嵌合されている。また、第二嵌合凸部２１Ｂは、第一嵌合凹部１１Ａに対応して、Ｙ方向視した断面で基端から先端２３Ｂに向けて次第に幅が狭くなるＶ字形に形成されており、第二嵌合凹部１１Ｂが嵌合されている。
そして、第二嵌合凸部２１Ｂと、第二嵌合凹部１１Ｂとは、Ｚ方向に連続して交互に配列しており、これにより全体としてジグザグ状に形成されている。

また、第二接合部４１Ｂには、第二嵌合凹部１１Ｂ及び第二嵌合凸部２１Ｂがそれぞれ凹凸する方向となるＸ方向に貫通するとともに、第一貫通孔４２Ａに連通する貫通孔である第二貫通孔４２Ｂが形成されている。本実施形態では、第二貫通孔４２Ｂも、第一貫通孔４２Ａと対応して、Ｙ方向に所定のピッチで複数形成されているとともに、第二嵌合凹部１１Ｂ又は第二嵌合凸部２１Ｂを貫通して設けられている。
本体部１０２ａと第二接合部４１Ｂとは、例えば、ともにアルミや樹脂などにより形成されている。そして、本体部１０２ａのリブ１０２ｄ及び第二接合部４１Ｂが延設されるＹ方向に沿って押出し成形されることで、一体的に成形されている。

接合構造１を構成する締結手段３１は、軸部が第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂに挿通されたボルト３２とボルト３２に螺合されたナット３３により構成されている。ボルト３２の径は、互いに連通した第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂの径と略同一の大きさに設定されており、これにより外周面が第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂの内周面と密着するように挿入されている。ナット３３は、挿入されて貫通したボルト３２の軸の先端に螺合されている。

次に、本実施形態の接合構造１の組み立て手順について説明する。
まず、側構体１０４と床構体１０２とを、第一接合部４１Ａと第二接合部４１ＢとをＸ方向から嵌合するように組み合わせる。詳しく言うと、第一嵌合凹部１１Ａに第二嵌合凸部２１Ｂが、第二嵌合凹部１１Ｂに第一嵌合凸部２１Ａが、挿入可能となるようにＺ方向に位置を合わせる。また、これに合わせて、第一貫通孔４２Ａと第二貫通孔４２Ｂとが連通するように、Ｚ方向及びＹ方向の位置を合わせる。そして、位置合わせしたら、床構体１０２に対して側構体１０４をＸ方向に相対移動させることで、第一嵌合凹部１１Ａと第二嵌合凸部２１Ｂ、第二嵌合凹部１１Ｂと第一嵌合凸部２１Ａとが、それぞれ互いに嵌合されることとなる。
ここで、第一嵌合凹部１１Ａ及び第二嵌合凹部１１Ｂが先端の開口から基端１３Ａ、１３Ｂに向かうに従って次第に幅が狭くなるように形成され、すなわち先端側では幅が広くなるように開口している。また、第一嵌合凸部２１Ａ及び第二嵌合凸部２１Ｂが基端から先端２３Ａ、２３Ｂに向かうに従って次第に幅狭くなるように形成されている。このため、挿入時にはＺ方向に互いに概略位置合わせするだけでも、第一嵌合凸部２１Ａを第二嵌合凹部１１Ｂに、第二嵌合凸部２１Ｂを第一嵌合凹部１１Ａにそれぞれ挿入することができる。その一方で、仮にＺ方向に位置ずれしていたとしても、挿入後には、それぞれが断面Ｖ字状に形成されていることにより、第一嵌合凸部２１Ａと第二嵌合凹部１１Ｂ、第二嵌合凸部２１Ｂと第一嵌合凹部１１Ａが、それぞれ互いの傾斜面に沿って案内されることで、正確に位置決めされることとなる。

次に、締結手段３１において、ボルト３２を、連通した第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂの一方から挿入する。そして、第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂの他方にまで貫通したボルト３２の軸の先端を、ナット３３にて締め付けることにより、接合構造１が構成され、側構体１０４と床構体１０２とが組み立てられる。

ここで、溶接接合の場合は、工場での溶接作業を必要とするので、構体同士を接合した後に現地に輸送するため、輸送費が増大していた。しかし、接合構造１は、簡易な作業により成されるものなので、現地作業が可能であるため、溶接接合の場合と比較して輸送費を低廉な価格におさえられる。

前述のとおり、第一接合部４１Ａ及び第二接合部４１Ｂの嵌合凹部１１及び嵌合凸部２１は、それぞれ対応する形状に形成されており、ボルト３２の径は第一貫通孔４２Ａ及び第二貫通孔４２Ｂの径と略同一の大きさである。よって、第一接合部４１Ａ、第二接合部４１Ｂ、及びボルト３２とナット３３による接合箇所では、床構体１０２及び側構体１０４のＸ、Ｙ、及びＺ方向の動きが制限され、確実に接合される。

そして、本実施形態の接合構造１では、ボルト３２の軸方向のＸ方向の力が作用すると、締結手段３１であるボルト３２の圧縮強度及び引張強度によって結合強度を得ることができる。

又、ボルト３２の軸方向となるＸ方向と直交する二方向のうち、嵌合凹部１１と嵌合凸部２１とによって移動が規制される少なくとも一方向のＺ方向の力が作用すると、ボルト３２のＺ方向及びＹ方向に沿う断面積に応じて生じるせん断強度によって結合強度を得ることができる。更に、嵌合凹部１１と嵌合凸部２１とは、略同一の形状により形成されているので、密着するように係合されることにより生じる拘束力も加わることにより、より高い結合強度を得ることができる。

又、ボルト３２の軸方向のＸ方向と直交する二方向のうち、他方向のＹ方向の力が作用すると、ボルト３２のＺ方向及びＹ方向に沿う断面積に応じて生じるせん断強度によって結合強度を得ることができる。更に、第一接合部４１Ａと第二接合部４１Ｂとの間には摩擦力が生じているが、嵌合凹部１１と嵌合凸部２１とが形成されて互いに密着していることで、互いに接する面積を増大させ、効果的に摩擦力を発揮させて結合強度を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の接合構造１では、最小限のスペースで接合可能としつつ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のいずれにおいても接合強度を向上することができ、構体１１２同士を強固に接合することが可能となる。そして、このような接合構造１により構体１１２同士を接合すれば、交通車両１０１は、強固な接合により構体が構成されるので、全体として強固な構造とすることが可能となる。

尚、締結手段３１は、ボルト３２とナット３３とからなるものとしたが、これに限るものではなく、リベットからなるものとしても良い。
また、締結手段３１で締結する位置は、嵌合凹部１１Ｘと嵌合凸部２１Ｘとが嵌合する範囲に設けられていなくても良い。図４に示すように、変形例の接合構造１Ｘでは、第一貫通孔１４２Ａ及び第二貫通孔１４２Ｂは、第一接合部１４１Ａ及び第二接合部１４１Ｂにおいて、Ｚ方向に沿って第一嵌合凹部１１Ａ及び第一嵌合凸部２１Ａ、並びに、第二嵌合凸部２１Ｂ及び第二嵌合凹部１１Ｂが形成される範囲の両側の基端及び先端となり、互いに接触する平坦な面をなす部分を貫通するように設けられている。

また、上記実施形態では、嵌合凹部１１及び嵌合凸部２１は、断面Ｖ字状に形成されて基端から先端に幅が次第に変化するものとしたが、これに限るものではなく、基端から先端にかけて幅が一定のものとしても良い。また、嵌合凹部１１及び嵌合凸部２１は、Ｙ方向に延設されるものとしたが、これに限るものではなく、側構体１０４と床構体１０２との組み付け関係によって適宜変更可能であるとともに、Ｚ方向のみならずＹ方向にも連続せずにＸ方向に突出し、あるいは、没した形状のものが、Ｚ方向及びＹ方向に複数形成されるものとしても良い。この場合には、嵌合凹部１１及び嵌合凸部２１による拘束力は、嵌合する方向となるＸ方向に直交する二方向ともに生じることとなる。

また、上記実施形態の各接合構造は、側構体１０４と床構体１０２について示したものだが、側構体１０４と屋根構体１０３等いずれの構体同士の間でも同様の接合構造をとることができる。

尚、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１、１Ｘ…接合構造
１１、１１Ｘ…嵌合凹部
２１、２１Ｘ…嵌合凸部
３１、３１Ｘ…締結手段
１０１…交通車両
１１２…構体

Claims (4)

1. 複数の構体同士を接合して構成された交通車両の構体同士の接合構造であって、
   一方の構体に凹状に形成された嵌合凹部と、
   他方の構体に凸状に形成され、前記嵌合凹部と嵌合されて互いの少なくとも一方向への移動を規制する嵌合凸部と、
   前記嵌合凹部と前記嵌合凸部との嵌合する方向に前記構体同士を締め付ける締付手段とを備えること
   を特徴とする交通車両の構体同士の接合構造。
2. 前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部は、対応する前記構体と一体に成形されていること
   を特徴とする請求項１記載の交通車両の構体同士の接合構造。
3. 前記嵌合凹部は、該嵌合凹部の開口する位置から奥に向かうに従って、幅が狭くなるように形成され、前記嵌合凸部は、前記嵌合凹部に対応して基端から先端に向かうに従って幅が狭くなるように形成されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の交通車両の構体同士の接合構造。
4. 複数の構体を備え、これら複数の構体が請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の接合構造で接合されていること
   を特徴とする交通車両。

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