JP6585552B2 - Underframe structure - Google Patents

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本発明は、鉄道車両の台枠に関するものであり、特にステンレスとアルミ合金で構成した台枠に関するものである。   The present invention relates to a railcar frame, and more particularly to a frame made of stainless steel and aluminum alloy.

鉄道車両は、大きく分けると、台枠と、左右の側構体、前後の妻構体そして屋根構体の6つの部分に分けることができる。なかでも台枠はこれらの構体の中で最も重い。車両の軽量化は、消費電力の低減だけでなく、軌道へのダメージ低減といった効果もあり、鉄道車両の分野では、常に検討されている。したがって、台枠の軽量化は、鉄道車両の軽量化のための最も効果的な着目点と言える。   Railway vehicles can be roughly divided into six parts: a frame, left and right side structures, front and rear wife structures, and a roof structure. Above all, the underframe is the heaviest of these structures. Reducing the weight of a vehicle not only reduces power consumption but also reduces damage to the track, and is constantly being studied in the field of railway vehicles. Therefore, it can be said that the weight reduction of the underframe is the most effective focus point for the weight reduction of the railway vehicle.

しかし、台枠は、台枠上部に形成される他の構体を支えるだけでなく、乗客をも支えるため、強度が必要となる。そのため、剛性の高い材料として鉄材(ステンレス材)を溶接することで構成されている。結果、重量は重くなってしまう。   However, since the underframe not only supports other structures formed on the upper portion of the underframe, but also supports passengers, strength is required. Therefore, it is comprised by welding iron material (stainless steel material) as a highly rigid material. As a result, the weight becomes heavy.

台枠は、基本的に、車両の長手方向に平行に配置された一対の側梁と、側梁の両端同士を結合させる端梁と、側梁同士を所定の位置で結合させる横梁で構成されている。   The underframe is basically composed of a pair of side beams arranged in parallel to the longitudinal direction of the vehicle, end beams that connect both ends of the side beams, and horizontal beams that connect the side beams at a predetermined position. ing.

側梁は、断面コの字状の骨材が利用される。コの字の両側壁をフランジと呼び、フランジ同士を連結している部分をウエブと呼ぶ。通常、横梁は、ガセット等の接合部材を介して側梁のウエブの内面に溶接することで形成される。   For the side beams, aggregates having a U-shaped cross section are used. The side walls of the U-shape are called flanges, and the part connecting the flanges is called a web. Usually, a horizontal beam is formed by welding to the inner surface of the web of a side beam via joining members, such as a gusset.

特許文献1には、横梁の端部を加工することで、端部に接合フランジを形成することでガセットを省略できる技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique that can eliminate the gusset by forming the joining flange at the end by processing the end of the cross beam.

一方、台枠自体をより軽量の材料で構成する提案もなされている。特許文献2は、側梁をアルミ合金で形成する技術が開示されている。   On the other hand, proposals have been made to construct the underframe itself with a lighter material. Patent Document 2 discloses a technique for forming a side beam from an aluminum alloy.

特開2002−302037号公報JP 2002-302037 A 特開2006−240482号公報JP 2006-240482 A

特許文献1では部品点数は減るものの、台枠の軽量化という観点からは大きな改善はない。結局接合フランジがガセット分に近い重量を有するからである。   In Patent Document 1, although the number of parts is reduced, there is no significant improvement from the viewpoint of weight reduction of the underframe. After all, the joining flange has a weight close to that of the gusset.

特許文献2では、側梁を含めてアルミ合金で台枠を作っている。軽量化という観点では効果的ではあるが、新幹線といった特別に確保された軌道を走行する場合に適用できるものであり、横方向からの衝突が考えられる一般軌道を走行する車両にただちに適用することはできない。また、一般車両としては、コストも高くなる。   In Patent Document 2, a frame is made of an aluminum alloy including side beams. Although it is effective in terms of weight reduction, it can be applied when traveling on a specially secured track such as the Shinkansen, and immediately applied to a vehicle traveling on a general track where a collision from the side is considered. Can not. Moreover, as a general vehicle, cost also becomes high.

本発明は上記課題に鑑みて想到されたものであり、従来の台枠より大幅なコスト増にはならず、一定の構造強度を担保しつつ、軽量化が可能な台枠を提供するものである。   The present invention has been conceived in view of the above problems, and provides a frame that can be reduced in weight while ensuring a certain structural strength without significantly increasing the cost compared to a conventional frame. is there.

具体的に本発明に係る台枠構造は、
ステンレス製の側梁と、
アルミ合金製の横梁を有し、
前記側梁のウエブ内面には突設されたアダプタを有する連結材が配され、
前記横梁の端部には、前記アダプタが挿着される挿着穴が設けられ
前記アダプタには、長さ方向に溝が形成されていることを特徴とする。
Specifically, the frame structure according to the present invention is:
Stainless steel side beams,
It has a horizontal beam made of aluminum alloy,
A connecting material having a protruding adapter is arranged on the inner surface of the side beam web,
An insertion hole into which the adapter is inserted is provided at the end of the horizontal beam ,
The adapter is characterized in that a groove is formed in the length direction .

本発明に係る台枠構造は、側梁は従来通りのステンレス製であるが、横梁はアルミ合金製である。したがって、従来の台枠より軽量化が可能になる。また、車両全体が軽量化されるので、運行にかかるコストも低減できる。また、軌道にかかる負担も少なくなるので、軌道寿命も延び、この点からもコスト低減に効果がある。   In the underframe structure according to the present invention, the side beams are made of conventional stainless steel, while the lateral beams are made of aluminum alloy. Therefore, the weight can be reduced as compared with the conventional frame. Moreover, since the whole vehicle is reduced in weight, the cost for operation can also be reduced. In addition, since the burden on the track is reduced, the track life is extended, and this is also effective in reducing costs.

本発明に係る台枠を含む鉄道車両構造を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a railway vehicle structure including a frame according to the present invention. 側梁と横梁の連結を示す図である。It is a figure which shows the connection of a side beam and a horizontal beam. 連結材のアダプタの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the adapter of a connection material.

以下に本発明に係る鉄道車両の台枠構造について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。   Hereinafter, the frame structure of a railway vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings and examples. The following description exemplifies an embodiment and an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following description. The following description can be modified without departing from the spirit of the present invention.

図1に本発明に係る台枠10および、側構体90、屋根構体91、妻構体92の外形を示す。台枠10は、車両長手方向(進行方向でもある)に平行に配置された側梁12と、側梁12の両端をそれぞれ連結する一対の端梁14と、端梁14と略平行に配置され側梁12同士を結合する横梁16を有する。なお、補強材としては、横梁16以外に枕梁、中梁、床受け梁といった部材が含まれていてもよい。   FIG. 1 shows the outer shape of the underframe 10, the side structure 90, the roof structure 91, and the end structure 92 according to the present invention. The underframe 10 is disposed substantially in parallel with the side beams 12 arranged in parallel to the longitudinal direction of the vehicle (also in the traveling direction), a pair of end beams 14 respectively connecting both ends of the side beams 12, and the end beams 14. A side beam 16 is provided to join the side beams 12 together. In addition to the horizontal beam 16, the reinforcing material may include members such as a pillow beam, a middle beam, and a floor receiving beam.

図2には、側梁12と横梁16およびこれらを連結する連結材20を例示する。側梁12はステンレス材を利用する。側梁12は、構造強度を向上させるために、断面略コの字型に形成されている。したがって、側梁12は対向する2枚のフランジ12a、12bとフランジ12a、12b同士を連結するウエブ12cで構成される。これは、板状のステンレス材を縦方向に2か所で折り曲げ、断面U字形状にしたともいえる。また、フランジ12a、12bの端辺はさらに内側に折り返し12av、12bvが設けられていてもよい。強度向上のためである。   In FIG. 2, the side beam 12 and the cross beam 16 and the connection material 20 which connects these are illustrated. The side beam 12 uses a stainless steel material. The side beam 12 has a substantially U-shaped cross section in order to improve the structural strength. Therefore, the side beam 12 is composed of two opposing flanges 12a and 12b and a web 12c that connects the flanges 12a and 12b. This can be said that the plate-like stainless steel material is bent at two places in the longitudinal direction to have a U-shaped cross section. Further, the end sides of the flanges 12a and 12b may be further provided with folded portions 12av and 12bv on the inner side. This is to improve the strength.

本発明の台枠10では、側梁12をステンレス材で形成し、横梁16をアルミ合金で形成する。しかし、ステンレス材とアルミ合金は融点が異なり、溶接することができない。そこで、凹凸形状を利用して、2つの異なる素材を嵌合することで連結する。そのため、側梁12のウエブ12c内面には、連結材20が取り付けられる。連結材20は、アダプタ21とアダプタ座22で構成される。   In the underframe 10 of the present invention, the side beams 12 are made of stainless steel, and the cross beams 16 are made of aluminum alloy. However, stainless steel and aluminum alloy have different melting points and cannot be welded. Then, it connects by fitting two different materials using uneven | corrugated shape. Therefore, the connecting material 20 is attached to the inner surface of the web 12c of the side beam 12. The connecting member 20 includes an adapter 21 and an adapter seat 22.

アダプタ21は、突起形状をした部材であり、ステンレス材を用いることができる。例えば、円筒形状部材が好適に利用できる。アダプタ21の長さは、特に限定されない。横梁16全長に渡る長さであってもよい。アダプタ21は、ハット形状のアダプタ座22に溶接などで、接続されている。   The adapter 21 is a protrusion-shaped member, and a stainless material can be used. For example, a cylindrical member can be suitably used. The length of the adapter 21 is not particularly limited. The length over the entire length of the cross beam 16 may be sufficient. The adapter 21 is connected to a hat-shaped adapter seat 22 by welding or the like.

図3(a)には、アダプタ21だけを示した。図3(b)はアダプタ21の端面を正面視した状態を示す。アダプタ21は、長さ方向に溝21dが形成されている。この溝21dは、接着剤を保持させるためのものである。図3では、断面V字状の溝21dが4本形成されている状態を示している。しかし、アダプタ21の溝21dの配置される数や断面形状にも特に限定されない。   FIG. 3A shows only the adapter 21. FIG. 3B shows a state in which the end face of the adapter 21 is viewed from the front. The adapter 21 has a groove 21d formed in the length direction. This groove 21d is for holding the adhesive. FIG. 3 shows a state in which four grooves 21d having a V-shaped cross section are formed. However, the number and the cross-sectional shape of the grooves 21d of the adapter 21 are not particularly limited.

図2に戻って、1つのアダプタ座22には複数のアダプタ21を接合させてもよい。ここでは、4本のアダプタ21がアダプタ座22に溶接されている連結材20を示している。アダプタ座22は、側梁12のウエブ12c内面にスポット溶接などで接続される。図2のアダプタ座22に示したバツ印22aはスポット溶接される場所であることを示す。   Returning to FIG. 2, a plurality of adapters 21 may be joined to one adapter seat 22. Here, the connecting member 20 in which four adapters 21 are welded to the adapter seat 22 is shown. The adapter seat 22 is connected to the inner surface of the web 12c of the side beam 12 by spot welding or the like. The cross mark 22a shown on the adapter seat 22 in FIG. 2 indicates that the spot welding is performed.

横梁16はアルミ合金材を利用する。横梁16は押し出し成型で作製するのがよい。アルミ合金材はステンレス材と比較して剛性が低い。そのため構造強度を向上させるのに適した断面形状にするのがよい。押し出し成型は、複雑な断面をもった部材でも形成することができるので、好適な断面形状をもつ横梁16を提供することができるからである。   The horizontal beam 16 uses an aluminum alloy material. The cross beam 16 is preferably manufactured by extrusion molding. Aluminum alloy material has lower rigidity than stainless steel material. For this reason, the cross-sectional shape is suitable for improving the structural strength. This is because the extrusion molding can be formed even with a member having a complicated cross section, so that the cross beam 16 having a suitable cross sectional shape can be provided.

図2で示した横梁16の断面は略「X字」形状をしている。横梁16は、側梁12間の圧縮応力に対する強度とともに、上方の床面(図示せず)からの重力下方向への荷重にも耐える必要がある。したがって、断面の縦の長さ16aは、横の長さ16bよりも長い形状であるのが望ましい。また、断面の四隅には、アダプタ21が挿着されるための挿着穴16hが設けられている。挿着穴16hは、横梁16全長に渡って形成されていてもよい。   The cross section of the cross beam 16 shown in FIG. 2 has a substantially “X” shape. The cross beam 16 needs to withstand the load in the downward direction of gravity from the upper floor surface (not shown) as well as the strength against the compressive stress between the side beams 12. Therefore, the vertical length 16a of the cross section is preferably longer than the horizontal length 16b. Further, insertion holes 16h for inserting the adapter 21 are provided at the four corners of the cross section. The insertion hole 16h may be formed over the entire length of the cross beam 16.

台枠10を製造する際は、予めウエブ12cの内側に連結材20がスポット溶接などで接続された状態で、横梁16がアダプタ21に挿着されていく。その後反対側の側梁12も連結材20(アダプタ21)を介して横梁16と結合させる。   When the underframe 10 is manufactured, the cross beam 16 is inserted into the adapter 21 in a state where the connecting member 20 is connected to the inside of the web 12c in advance by spot welding or the like. Thereafter, the opposite side beam 12 is also coupled to the cross beam 16 via the connecting member 20 (adapter 21).

その後、端梁14(図1参照)で側梁12の両端を連結する。なお、横梁16をアダプタ21に挿着する際に、接着剤をアダプタ21の溝21dに流し込んでおいてもよい。   Thereafter, both ends of the side beam 12 are connected by the end beam 14 (see FIG. 1). Note that an adhesive may be poured into the groove 21 d of the adapter 21 when the transverse beam 16 is inserted into the adapter 21.

このように本発明に係る台枠10は、ステンレス製の側梁12にアダプタ21を介して、アルミ合金製の横梁16を接続する。したがって、台枠10の重量が従来品よりも軽くなる。また、横梁16は、側梁12に接続されたアダプタ座22のアダプタ21に挿着若しくは接着するだけなので、溶接の手間が省け、製造コストも安くなる。   As described above, the underframe 10 according to the present invention connects the side beam 16 made of aluminum alloy to the side beam 12 made of stainless steel via the adapter 21. Therefore, the weight of the underframe 10 becomes lighter than the conventional product. Further, since the horizontal beam 16 is simply inserted or bonded to the adapter 21 of the adapter seat 22 connected to the side beam 12, the labor of welding is saved and the manufacturing cost is reduced.

本発明の鉄道車両の台枠構造は、鉄道車両の台枠に好適に利用することができる。   The railcar frame structure of the present invention can be suitably used for a railcar frame.

10 台枠
12 側梁
12a、12b フランジ
12c ウエブ
12av、12bv 折り返し
14 端梁
16 横梁
16a 縦の長
16b 横の長さ
16h 挿着穴
20 連結材
21 アダプタ
21d 溝
22 アダプタ座
22a スポット溶接される場所を示すバツ印
90 側構体
91 屋根構体
92 妻構体
10 frame 12 side beam 12a, 12b flange 12c web 12av, 12bv turn 14 end beam 16 horizontal beam 16a vertical length 16b horizontal length 16h insertion hole 20 connecting material 21 adapter 21d groove 22 adapter seat 22a spot welding place Cross mark 90 indicating side structure 91 roof structure 92 wife structure

Claims (3)

ステンレス製の側梁と、
アルミ合金製の横梁を有し、
前記側梁のウエブ内面には突設されたアダプタを有する連結材が配され、
前記横梁の端部には、前記アダプタが挿着される挿着穴が設けられ
前記アダプタには、長さ方向に溝が形成されていることを特徴とする台枠構造。
Stainless steel side beams,
It has a horizontal beam made of aluminum alloy,
A connecting material having a protruding adapter is arranged on the inner surface of the side beam web,
An insertion hole into which the adapter is inserted is provided at the end of the horizontal beam ,
The adapter has a frame structure in which a groove is formed in a length direction .
前記アダプタは、前記側梁の前記ウエブ内面にアダプタ座を介して固定されていることを特徴とする請求項1に記載された台枠構造。   The frame structure according to claim 1, wherein the adapter is fixed to the inner surface of the web of the side beam via an adapter seat. 前記アダプタと、前記挿着穴は接着剤で固定されることを特徴とする請求項1または2に記載された台枠構造。 The frame structure according to claim 1 or 2 , wherein the adapter and the insertion hole are fixed with an adhesive.
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