JP5086031B2 - Fitting structure and railway vehicle structure - Google Patents
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Description
本発明は、継ぎ手構造及び鉄道車両構体に関し、特に、フランジ及びウェブを有する第1骨部材及び第2骨部材を交差させて連結する継ぎ手構造及びその継ぎ手構造を備える鉄道車両構体に関する。 The present invention relates to a joint structure and a railway vehicle structure, and more particularly, to a joint structure that connects and connects a first bone member and a second bone member having a flange and a web, and a railway vehicle structure including the joint structure.
多くの鉄道車両構体は、図11に示すように、交差する骨部材110,120を連結させた継ぎ手構造を備えており、この継ぎ手構造は、骨部材同士が十字状(図11のA部分)又はT字状(図11のB部分)に接続される(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示される鉄道車両構体は、縦部材と横部材との接続部分に立体継手を取り付けることにより、縦部材と横部材とを結合している。
As shown in FIG. 11, many railcar structures have a joint structure in which intersecting
上記した特許文献1に開示されるような立体継手を用いて骨部材(縦部材、横部材)を連結させる技術以外にも、様々な技術が知られている。図12は、図11に示したA部分の十字状の継ぎ手構造を示した図であり、図13は、図11に示したB部分のT字状の継ぎ手構造を示した図である。図14は、図12に示した十字状の継ぎ手構造の接合方法を説明するための模式図である。ここで、図12〜図14を参照して、従来の一例に係る継ぎ手構造について説明する。 Various techniques are known in addition to the technique of connecting bone members (vertical members, horizontal members) using a solid joint as disclosed in Patent Document 1 described above. FIG. 12 is a diagram showing a cross-shaped joint structure of portion A shown in FIG. 11, and FIG. 13 is a diagram showing a T-shaped joint structure of portion B shown in FIG. FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a joining method of the cross-shaped joint structure shown in FIG. Here, a joint structure according to an example of the related art will be described with reference to FIGS.
この継ぎ手構造は、図12及び図13に示すように、交差する縦骨110及び横骨120を溶接により接合することによって構成される。縦骨110及び横骨120は、それぞれ、対向する一対のフランジ111,121と当該一対のフランジ111,121を接続するウェブ112,122とを有し、断面コの字形状(チャンネル形状)を有している。
As shown in FIGS. 12 and 13, this joint structure is configured by joining intersecting
上記した特許文献1に記載の継ぎ手構造及び図12に示した継ぎ手構造では、図14に示すように、骨部材同士が十字状に接続される部分において、縦骨110及び横骨120のいずれか一方(図14では、横骨120)を分断しておく必要がある。そして、分断された横骨120a、120bの端部を縦骨110の側部に両側から突き当てた状態で溶接する。
In the joint structure described in Patent Document 1 and the joint structure shown in FIG. 12, as shown in FIG. 14, in the portion where the bone members are connected in a cross shape, either the
前述した特許文献1の継ぎ手構造及び図14に示した継ぎ手構造では、以下の問題点が存在する。 The joint structure disclosed in Patent Document 1 and the joint structure shown in FIG. 14 have the following problems.
まず、第1の問題点は、継ぎ手構造の強度に異方性が生じてしまうことである。つまり、分断されていない縦骨110に沿う疲労強度は、本来の部材の疲労強度を有するが、縦骨110を介して接続される横骨120a及び120bに沿う疲労強度は、接続部で母材が直接つながっておらず、溶接による溶着金属を介して連結されているだけなので、分断されていない場合に比べて弱い。なお、上記特許文献1では、継ぎ手構造の強度を確保するために補強材を用いているが、当該補強材の分だけ部品点数が増加し、且つ、重量が増大するという問題がある。
First, the first problem is that anisotropy occurs in the strength of the joint structure. In other words, the fatigue strength along the unbroken
第2の問題点は、組立溶接の際に、縦骨110と、横骨120a及び120bとを相互に位置決めする必要があり、組立作業の効率が悪化することである。さらに、縦骨110に対して溶接される横骨120a及び120bの相互位置がずれて溶接された場合には、横骨120aと120bとの間の軸力が正確に伝達されず、本来の疲労強度が発揮されないという不都合もある。
The second problem is that it is necessary to position the
第3の問題点は、縦骨110に対して横骨120a及び120bを溶接するために、母材(横骨120)から横骨120a及び120bを予め分断しておく必要があるため、その分断作業が増加し、加えて部品点数が増加することである。
The third problem is that in order to weld the
第4の問題点は、骨部材同士が十字状に接続される部分において、縦骨110と横骨120aとの溶接、及び、縦骨110と横骨120bとの溶接が必要となり、溶接量が増大することである。特に、図14に示すように、互いのフランジ111,121が重複しない縦骨110と横骨120aとの溶接では、スポット溶接や栓溶接に比べて煩雑な作業が必要となるアーク溶接を用いる必要がある。その結果、アーク溶接時に加わる熱により、縦骨110及び横骨120aに熱歪みが発生するという問題もある。
The fourth problem is that welding of the
そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、第1骨部材及び第2骨部材のいずれの部材も分断せずに接続することが可能な継ぎ手構造及びその継ぎ手構造を備えた鉄道車両構体を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and a joint structure that can be connected without dividing any of the first bone member and the second bone member, and its An object of the present invention is to provide a railway vehicle structure having a joint structure.
上記目的を達成するために、この発明の継ぎ手構造は、一対のフランジ及び一対のフランジを接続するウェブをそれぞれ有する第1骨部材及び第2骨部材を交差させて連結する継ぎ手構造において、第1骨部材のウェブに第2骨部材を挿入可能な開口部を形成し、第1骨部材は、そのフランジから延在する鍔部を含み、第2骨部材を開口部に挿入した状態で、第1骨部材のフランジと第2骨部材のフランジとが接合されるとともに、鍔部と第2骨部材のフランジとが接合される。 In order to achieve the above object, the joint structure of the present invention is a joint structure in which a first bone member and a second bone member each having a pair of flanges and a web connecting the pair of flanges are connected to each other. An opening for inserting the second bone member is formed in the web of the bone member. The first bone member includes a flange extending from the flange, and the second bone member is inserted into the opening in the state where the second bone member is inserted into the opening. The flange of the first bone member and the flange of the second bone member are joined , and the flange portion and the flange of the second bone member are joined .
この発明に係る継ぎ手構造では、上記のように、第2骨部材を開口部に挿入した状態で、第1骨部材のフランジと第2骨部材のフランジとを接合するので、第1骨部材及び第2骨部材のいずれの部材も分断せずに接続することができる。このため、第1骨部材及び第2骨部材は、分断した骨部材を溶接により接合する場合に比べて、継ぎ手構造の疲労強度が向上する。その結果、継ぎ手構造の疲労強度に異方性が生じるのを緩和することができる。また、本発明では、継ぎ手構造の強度を確保するための別部品(補強材など)を用いる必要がないので、部品点数が増加するのを抑制し、且つ、継ぎ手構造の重量が増大するのを抑制することができる。 In the joint structure according to the present invention, as described above, the flange of the first bone member and the flange of the second bone member are joined in a state where the second bone member is inserted into the opening. Any member of the second bone member can be connected without being divided. For this reason, the fatigue strength of a joint structure improves the 1st bone member and the 2nd bone member compared with the case where the parted bone member is joined by welding. As a result, it is possible to mitigate the occurrence of anisotropy in the fatigue strength of the joint structure. Further, in the present invention, since it is not necessary to use another part (reinforcing material or the like) for securing the strength of the joint structure, it is possible to suppress an increase in the number of parts and to increase the weight of the joint structure. Can be suppressed.
さらに、本発明では、組み立ての際に、第1骨部材に対する第2骨部材の位置決め作業を省略することができる。また、分断した骨部材を別々に位置決めしていた場合と異なり、本発明では骨部材の軸芯がずれることがないので、軸力を正確に伝達することができる。 Furthermore, in the present invention, the positioning operation of the second bone member relative to the first bone member can be omitted during assembly. Further, unlike the case where the divided bone members are positioned separately, the axial force of the bone member is not displaced in the present invention, so that the axial force can be accurately transmitted.
また、本発明では、骨部材の分断作業や、骨部材の部品点数が増加するという問題を解消することができる。 Moreover, in this invention, the problem that the division | segmentation operation | work of a bone member and the number of parts of a bone member increase can be eliminated.
また、本発明では、第1骨部材のフランジと第2骨部材のフランジとを接合することにより、両骨部材が接続される。従って、分断された2つの骨部材と当該2つの骨部材が接合される骨部材との3つの部材を接合する場合に比べて、接合に係る溶接量を低減することができる。また、接合箇所が少なくなるので、接合の強度がバラツクのを抑制することができ、継ぎ手構造の強度を安定して確保することができる。さらに、第1骨部材のフランジと第2骨部材のフランジとをアーク溶接などに比べて作業が簡便なスポット溶接や栓溶接により接合することができる。 Moreover, in this invention, both bone members are connected by joining the flange of a 1st bone member and the flange of a 2nd bone member. Therefore, compared to the case of joining three members, ie, the two separated bone members and the bone member to which the two bone members are joined, the welding amount for joining can be reduced. In addition, since the number of joints is reduced, the joint strength can be prevented from varying, and the strength of the joint structure can be stably secured. Furthermore, the flange of the first bone member and the flange of the second bone member can be joined by spot welding or plug welding, which is easier to work than arc welding or the like.
また、第2骨部材を開口部に挿入した状態で、鍔部と第2骨部材のフランジとが接合される。このように構成すれば、フランジから延在した鍔部の分だけ第2骨部材のフランジとの接合面積が増大するので、第1骨部材と第2骨部材とを強固に接合することができる。 Further , the flange and the flange of the second bone member are joined with the second bone member inserted into the opening. If comprised in this way, since the joining area with the flange of a 2nd bone member will increase by the part of the collar part extended from the flange, a 1st bone member and a 2nd bone member can be joined firmly. .
上記継ぎ手構造において、好ましくは、第2骨部材を開口部に挿入した状態で、第1骨部材のウェブと第2骨部材のウェブとが接合される。このように構成すれば、第1骨部材のフランジと第2骨部材のフランジとの接合に加えて、第1骨部材のウェブと第2骨部材のウェブとが接合されるので、第1骨部材と第2骨部材とをより強固に接合することができる。 In the joint structure, preferably, the web of the first bone member and the web of the second bone member are joined in a state where the second bone member is inserted into the opening. If comprised in this way, in addition to joining the flange of a 1st bone member and the flange of a 2nd bone member, the web of a 1st bone member and the web of a 2nd bone member are joined, Therefore 1st bone The member and the second bone member can be joined more firmly.
また、この発明の鉄道車両構体は、上記したいずれかの継ぎ手構造を備えている。このように構成すれば、第1骨部材及び第2骨部材のいずれの部材も分断せずに接続することが可能な継ぎ手構造を備えた鉄道車両構体を得ることができる。 The railcar structure of the present invention includes any one of the joint structures described above. If comprised in this way, the rail vehicle structure provided with the joint structure which can connect without dividing any member of a 1st bone member and a 2nd bone member can be obtained.
以下、図面に基づいて、本発明に係る継ぎ手構造の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a joint structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る継ぎ手構造を備える鉄道車両構体を示した図である。図2及び図3は、本発明の第1実施形態に係る継ぎ手構造を示した斜視図である。図4は、本発明の第1実施形態に係る継ぎ手構造の(a)平面図、(b)正面図、(c)側面図である。以下、図2〜図4を参照して、本発明の第1実施形態に係る継ぎ手構造の構成について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a railway vehicle structure including a joint structure according to a first embodiment of the present invention. 2 and 3 are perspective views showing the joint structure according to the first embodiment of the present invention. 4A is a plan view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a side view of the joint structure according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the structure of the joint structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1実施形態に係る継ぎ手構造1は、図1に示した鉄道車両構体(例えば、台枠)に用いられ、当該鉄道車両構体は、複数の縦骨10と複数の横骨20とを碁盤目状に組み付けることにより構成される。
The joint structure 1 according to the first embodiment is used in the railway vehicle structure (for example, underframe) shown in FIG. 1, and the railway vehicle structure includes a plurality of
継ぎ手構造1は、図2〜図4に示すように、縦骨10及び横骨20を有し、縦骨10のウェブ12に設けられた開口部12aに横骨20を貫通させる構造である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the joint structure 1 has a
縦骨10は、対向する一対のフランジ11と当該一対のフランジ11を接続するウェブ12とを有する断面コの字形状(チャンネル形状)の部材である。本実施形態では、ウェブ12には、後述する横骨20を挿入可能な開口部12a(図5(b)参照)が設けられている。この開口部12aは、断面コの字形状の横骨20の外形に沿ってコの字状に形成され、横骨20の断面積以上の大きさを有している。これにより、開口部12aに対して、横骨20を容易に挿入させることが可能となる。但し、開口部12aにおける横骨20のウェブ22が通過する部分は、図5(b)に示すように、横骨20のウェブ22の厚みと同等の間隔しか有さず、横骨20が挿入された状態で、当該開口部12aの内周面12bと横骨20のウェブ22とが当接する(図3及び図4参照)。また、フランジ11は、開口部12aに対して挿入された横骨20のフランジ21と重複して当接するように構成される。また、本実施形態では、縦骨10には、フランジ11から延在する鍔部11aが設けられており、横骨20のフランジ21との当接面積が増大するようになっている。この鍔部11aは、ウェブ12の端部からフランジ11が延びる方向と同一方向に延在している。
The
図5は、図2に示した第1実施形態に係る縦骨の作成方法を示した斜視図である。ここで、縦骨10の作成方法について説明する。まず、図5(a)に示すように、レーザー切断機等を用いて、略コの字状の開口部12a’及び鍔部11a’が設けられた板金10Aを切り出す。そして、谷折線13(図5の一点鎖線)を折目としてそれぞれ折り曲げることにより、図5(b)に示すように、対向する一対のフランジ11が形成される。なお、このフランジ11は、ウェブ12を含む面に対して垂直に立設するように折り曲げられる。このようにして、断面コの字形状で、且つ、開口部12a及び鍔部11aを有する縦骨10が作成される。
FIG. 5 is a perspective view showing a method for creating a longitudinal bone according to the first embodiment shown in FIG. Here, a method for creating the
なお、本実施形態では、従来の骨部材と異なり、開口部12aを設けたり、鍔部11aを設けたりする必要があるが、当該開口部12aや鍔部11aを設ける作業は、レーザー切断機等による自動作業であるので、作業負担が従来に比べて増加することはない。
In this embodiment, unlike the conventional bone member, it is necessary to provide the
一般的に、上記したようにウェブ12に開口部12aが形成される断面コの字形状の縦骨10は、開口の無い部材に比べても、Z方向(図4参照)の曲げ強度は顕著に低下しない。その理由は、断面コの字形状の部材のZ方向の断面二字次モーメントや断面係数は中立軸から遠い部分、つまりフランジ11の断面積に大きく影響されるから、このように中立軸付近に開口があってもフランジ11が残っていれば、その値は著しく低下しないからである。
Generally, as described above, the U-shaped
横骨20は、上記した縦骨10と同様に、対向する一対のフランジ21と当該一対のフランジ21を接続するウェブ22とを有する断面コの字形状の部材である。ここで、横骨20の高さ寸法H1を縦骨10の高さ寸法H2より板厚分小さくしている理由は、組立時に縦骨10に横骨20を差し込み易くしつつ、横骨20の一対のフランジ21と縦骨10のフランジ11及び鍔部11aとを重複させるためである。そして、この当接部分がスポット溶接や栓溶接などの方法で溶接される。
The
本実施形態では、上記したように、横骨20を開口部12aに挿入した状態で、縦骨10のフランジ11と横骨20のフランジ21とを接合するので、縦骨10及び横骨20のいずれの部材も分断せずに接続することができる。このため、図14に示した従来の分断した骨部材を溶接により接合する場合に比べて、継ぎ手構造1の疲労強度が向上する。その結果、継ぎ手構造1の疲労強度に異方性が生じるのを緩和することができる。また、本実施形態では、継ぎ手構造1の疲労強度を確保するための別部品(補強材など)を用いる必要がないので、部品点数が増加するのを抑制し、且つ、継ぎ手構造1の重量が増大するのを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、縦骨10と横骨20とを接合する場合に、組み立ての際に、縦骨10に対する横骨20の位置決め作業を省略することができる。また、従来のように分断した骨部材を別々に位置決めしていた場合と異なり、本実施形態では骨部材10及び20の軸芯がずれることがないので、軸力を正確に伝達することができる。
Further, when the
また、縦骨10又は横骨20の分断作業や、骨部材の部品点数が増加するという問題を解消することができる。
In addition, it is possible to solve the problem of dividing the
また、縦骨10のフランジ11と横骨20のフランジ21とをスポット溶接や栓溶接などの方法で接合することにより、両骨部材が接続される。従って、図14に示した従来の継ぎ手構造のように、分断された2つの骨部材と当該2つの骨部材が接合される骨部材との3つの部材を接合する場合に比べて、接合に係る溶接量を低減することができる。また、接合箇所が少なくなるので、接合の強度がバラツクのを抑制することができ、継ぎ手構造1の強度を安定して確保することができる。さらに、縦骨10のフランジ11と横骨20のフランジ21とが重複しているので、アーク溶接などに比べて作業が簡便なスポット溶接や栓溶接により接合することができる。
Further, both the bone members are connected by joining the
また、本実施形態では、縦骨10は、そのフランジ11から延在する鍔部11aを含み、横骨20を開口部12aに挿入した状態で、鍔部11aと横骨20のフランジ21とが接合される。このように構成すれば、鍔部11aの分だけ横骨20のフランジ21との接合面積が増大するので、縦骨10と横骨20とを強固に接合することができる。
Further, in the present embodiment, the
(第2実施形態)
図6及び図7は、本発明の第2実施形態に係る継ぎ手構造を示した斜視図である。図8は、図6に示した第2実施形態に係る継ぎ手構造の(a)平面図、(b)正面図、(c)側面図である。次に、図6〜図8を参照して、本発明の第2実施形態による継ぎ手構造2の構成について説明する。
(Second Embodiment)
6 and 7 are perspective views showing a joint structure according to a second embodiment of the present invention. 8A is a plan view, FIG. 8B is a front view, and FIG. 8C is a side view of the joint structure according to the second embodiment shown in FIG. 6. Next, with reference to FIGS. 6-8, the structure of the
縦骨30は、図6〜図8に示すように、対向する一対のフランジ31と当該一対のフランジ31を接続するウェブ32とを有する断面コの字形状(チャンネル形状)の部材である。本実施形態では、ウェブ32には、後述する横骨20を挿入可能な矩形状の開口部32a(図9(b)参照)が設けられている。また、フランジ31は、開口部32aに対して挿入された横骨20のフランジ21と当接するように構成される。また、本実施形態では、縦骨30には、フランジ31から延在する鍔部31aが設けられており、横骨20のフランジ21との当接面積が増大するようになっている。この鍔部31aは、上記した第1実施形態に係る鍔部11aと異なり、ウェブ32を挟んでフランジ31が延びる方向とは逆方向に延在している。また、鍔部31a、フランジ31、ウェブ32が互いに接続する部分には、応力集中を避けるために円状の切込部32bが設けられている。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
図9は、図6に示した第2実施形態に係る縦骨の作成方法を示した斜視図である。ここで、縦骨30の作成方法について説明する。まず、図9(a)に示すように、レーザー切断機等を用いて、H形状の切込部32a’及びその切込部32a’の終端に位置する円状の4つの切込部32b’が設けられた板金30Aを切り出す。そして、谷折線33(図9の一点鎖線)を折目として折り曲げることにより、図9(b)に示すように、対向する一対のフランジ31及び一対の鍔部31aが形成される。なお、フランジ31及び鍔部31aは、ウェブ32を含む面に対して垂直に立設するように折り曲げられる。このようにして、断面コの字形状で、且つ、開口部32a及び鍔部31aを有する縦骨30が作成される。
FIG. 9 is a perspective view showing a method for creating a longitudinal bone according to the second embodiment shown in FIG. Here, a method for creating the
なお、この第2実施形態では、横骨は、上記第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。 In the second embodiment, the horizontal bone is the same as that in the first embodiment, and therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given and the description thereof is omitted.
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記実施形態では、継ぎ手構造について説明したが、本発明はこれに限らず、継ぎ手構造を備えた鉄道車両構体(台枠、側構体、妻構体、屋根構体)も含む。 For example, in the above embodiment, the joint structure has been described. However, the present invention is not limited to this, and includes a railway vehicle structure (base frame, side structure, wife structure, roof structure) provided with the joint structure.
また、上記第1実施形態では、ウェブ12の端部からフランジ11が延びる方向と同一方向に延在する鍔部11aを設け、上記第2実施形態では、ウェブ32を挟んでフランジ31が延びる方向とは逆方向に延在する鍔部31aを設けたが、本発明はこれに限らず、図10に示す変形例のように、第2実施形態の鍔部31aに対応する鍔部41aに加えて第1実施形態の鍔部11aに対応する鍔部51aをさらに付加してもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, the
また、上記実施形態では、断面コの字形状(チャンネル形状)の縦骨及び横骨を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、断面がZ形の場合など、中立軸から遠い部分の断面積が大きい骨部材を本発明の継ぎ手構造に効果的に適用できる。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example using the longitudinal bone and horizontal bone of a cross-sectionally U-shape (channel shape), this invention is not restricted to this, A cross section is far from a neutral axis, such as a case where it is Z shape. A bone member having a large sectional area can be effectively applied to the joint structure of the present invention.
また、上記第1実施形態では、開口部12aにおける横骨20のウェブ22が通過する部分は、横骨20のウェブ22の厚みと同等の間隔しか有さず、横骨20が挿入された状態で、当該開口部12aの内周面12bと横骨20のウェブ22とが当接するように構成したが、本発明では、開口部12aの内周面12bと横骨20のウェブ22とをアーク溶接等により接合しても良い。この場合、接合に係る接合材の使用量は増加するが、縦骨と横骨とを更に強固に接合することができる。
Moreover, in the said 1st Embodiment, the part through which the
10、30 縦骨
20 横骨
11、21、31 フランジ
12、22、32 ウェブ
12a、32a 開口部
11a、31a、41a、51a 鍔部
10, 30
Claims (3)
前記第1骨部材のウェブに前記第2骨部材を挿入可能な開口部を形成し、
前記第1骨部材は、そのフランジから延在する鍔部を含み、
前記第2骨部材を前記開口部に挿入した状態で、前記第1骨部材のフランジと前記第2骨部材のフランジとが接合されるとともに、前記鍔部と前記第2骨部材のフランジとが接合されることを特徴とする、継ぎ手構造。 In a joint structure for connecting a first bone member and a second bone member having a pair of flanges and a web connecting the pair of flanges, respectively,
Forming an opening into which the second bone member can be inserted into the web of the first bone member;
The first bone member includes a collar extending from the flange;
With the second bone member inserted into the opening, the flange of the first bone member and the flange of the second bone member are joined, and the flange and the flange of the second bone member are joined together. A joint structure characterized by being joined .
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