TW201040055A - Railroad vehicle body structure and method of manufacturing same - Google Patents

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201040055 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具備具有側外板及骨構件之側構造體之 鐵道車輛構造體及其製造方法。 【先前技術】 先剷’作為鐵道車輛構造體’已知有使用不鏽鋼者。 由不鏽鋼所構成之構造體由於不會腐蚀故具有無需塗裝且 〇 容易保養等較多優點。圖13 ( a )係自室内側觀察先前之鐵 道車輛之側構造體之前視圖，圖13(b)係其xnib-XIIIb 線剖面圖。如圖13 ( a) ( b)所示，側構造體101具備侧 外板102、於收納部焊接於側外板1〇2之内面之縱骨構件 103、及於窗開口之下方焊接於側外板1 〇2之内面之橫骨構 件104。於專利文獻上及？中，提出有一種藉由雷射焊接而 將骨構件接合於外板之鐵道車輛構造體。由此，外板之表 側之加工面所出現之焊接痕跡變得不明顯，因而可謀求鐵 ^ 道車輛構造體之外觀之提高。 圖14係表示使用雷射焊接而接合有先前之鐵道車輛之 各構件之構造體的立體圖。圖15係自室内侧觀察圖14所 示之側構造體之前視圖。圖16 ( a)係表示圖15所示之側 構造體之窗開口附近之主要部分放大圖，圖16 ( b )係其 XVIb-XVIb線剖面圖。如圖14所示，構造體lu包括車頂 構造體112、側構造體113、端構造體（未圖示）及底樞114。 如圖15及1 ό所示，側構造體11 3係藉由如下而形成： 3 201040055 室内側對4買骨構件11 8進行雷射焊接而將其接合於形成有 窗開口 117a之侧外板117，進而，自室内側對縱骨構件U9 進行雷射焊接而將其接合於橫骨構件118。 因劃疋窗開口 11 7a之周緣部之角隅部分會產生高應 力，故設置加強板115。該加強板1丨5為與角隅部分對應之 大致L子形狀，藉由點焊而對於侧外板丨丨7接合。此處， 藉由點焊接合加強板115之原因在於，由於雷射焊接裝置 之構造上之限制，而無法藉由雷射焊接將加強板〖丨5安裝 於加強部位。例如，於圖16所示之例中，加強板115藉由 於ίο個部位進行點焊而接合於側外板117。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開200^ 12344號公報 [專利文獻2]日本特開2〇〇7 137263號公報 [專利文獻3]曰本特開平5_213189號公報 [專利文獻4]日本特開平6-263029號公報 [專利文獻5]日本特開平7·81556號公報 [專利文獻6]曰本專利第3219278號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，於將窗框1丨6雷射焊接於側外板117之窗開口 11 7a之周緣部後，^ 了加強角隅部分而對加強板115進行 點焊的方法中，會殘留有點焊之焊接痕跡。即，存在使用 201040055 雷射焊接製造鐵道車輛構造體雖可提高外觀，但仍因安裝 加強板而導致外觀降低之問題。又，亦存在因點焊所產生 之熱應變之影響而使構造體之尺寸產生誤差，從而導致製 作精度降低之問題。進而，因進行雷射焊接，而於構造體 中會產生因雷射照射而熔融之母材之連續起伏即雷射焊 珠，但因加強板11 5安裝於室内側，故必須利用研磨機去 除側外板11 7與窗框11 6之雷射焊珠，從而導致步驟增加。 於專利文獻3至6中，提出有一種於鐵道車輛之外板 及骨構件中使用碳纖維強化樹脂之技術。藉此，可謀求車 輛構造體之大幅輕量化，同時亦可高效率地進行組裝。然 而，該等文獻中所記載之技術係以碳纖維強化樹脂構成鐵 道車輛構造體之主要部分，因而構造體中所占之碳纖維強 化樹脂之使用比例較高。碳纖維強化樹脂與金屬不同，難 以再利用’因而若以碳纖維強化樹脂構成構造體之主要部 分，則存在再利用性變差之問題。因此，若考慮到再利用 性’現狀為使用不鑪鋼等金屬形成構造體。 因此，本發明之目的在於，於鐵道車輛構造體中，可 於提尚外觀、製作精度及製造效率之同時保持良好之再利 用性》 [解決問題之手段] 本發明之鐵道車輛構造體具備：金屬製之側外板，其 形成有開口；金屬製之複數個骨構件，其接合於上述側外 板之内面，且沿車輛上下方向或車輛前後方向延伸；以及 纖維強化樹脂構件，其接合於上述側外板之内面側、即包 5 201040055 含劃定上述開口之周緣部之角隅部分或 部分的既定部分。 〆 月構件間之一 根據上述構成，將纖維強化樹脂構件接 開口之周緣部之角隅部分或骨構件間之—部^ 3劃定 分’從而不會因加強上述既定部分而殘留焊接；：既二部 會產生由熱應變所起之尺寸誤 斗接痕跡，亦不 外觀、製作_声月制A 、 並且夺易施工。因此， 卜親氟作精度及製造效率提高 脂構件之部位僅為包含畫&置纖維強化樹 错“ J疋開口之周緣部之角隅部分或骨 構件間之-部分的既定部分，為主要部分之側“ 接合之骨構件均為金屬製， 板及與其 祕。此亦可保持良好之再利用 f生進而’藉由於包含劃宕門„ 椹杜r s汗’之周緣部之角隅部分哎骨 構件間之一部分的— I刀取月 低金屬製骨構件之數量，亦…维強化樹月曰構件，可降 之減少。根據以上，於鐵道 ，作業里 貫現以下方面：提高外觀、 才 持良好之再利用性。t作精度及製造效率；以及保 又本發明之鐵道車輛禮；皮牌^在,丨 驟：將沿車輛上下： 製造方法具備如下步 ^方向或車辅前後方向延伸之金屬製之福 數個骨構件接合於形成右„ n “ 〈仲之金屬I之複 以及跬士人 幵之金屬製之側外板之内面； 内面側、即包含劃定上述二片材接著於上述側外板之 骨檨株 ；L汗口之周緣部之角隅部分或上述 月構件間之一部分的既 件。 丨刀 從而形成纖維強化樹脂構 根據上述方法，可鱼 、上述同樣地較佳同時實現以下方 201040055 利用二: 及製造效率；以及保持良好之再 樹月曰而使纖維片材沿著既定部分含浸接著，可容易形^ 者：既定部分之纖維強化樹脂構件，從而能 加強側構造體。再者，所μ「 施工 等將纖維強化樹脂中所使：之：維片材」，係指如碳纖維 浸樹脂者。 用之纖維形成為布狀者，且未含 Ο [發明之效果] 柜據本發明，於鐵道車補構造體中，可較佳地同時實 現以下方面1高外觀、製作精度及製造效率；以 良好之再利用性。 【實施方式】 以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行說明。 圖1 ( a )係自室内側觀察本發明之實施形態之鐵道車 〇輛之側構造體i的前視圖，圖（⑴係其_線剖面圖。 圖=係圖1 (b)之主要部分放大圖。如圖1及2所示，側 構k體1包括：金屬製（例如不鏞鋼等）之側外板2，其構 成鐵道車輛構造體之左右之侧壁；金屬冑（例如不鐵鋼等） 之複數個橫骨構件3,其於彼此隔開間隔之狀態下沿車輕前 後方向延伸，金屬製（例如不鏽鋼等）之複數個縱骨構件4， 二於彼此隔開間隔之狀態下沿車輛上下方向延伸；以及板 狀之碳纖維強化樹脂構件5A〜5D，其接合於側外板2之内 面之既定部分。 7 201040055 於側外板2形成有：門開口 2a;窗開口几，其與門開 口 2a前後隔開間隔而設置；機器安裝用之下部開口以，^ 設置於窗開口 2b之下方且小於窗開口 2b;以及機器安裝用 之上部開σ 2d，其設置於窗開口 2b之上方且小於窗開口 2b。各開口 2a〜2d形成為大致矩形狀（於本申請案說明書 甲，「大致矩形狀」係指除了完全為矩形者以外，亦包含 使矩形之角隅部分呈圓孤狀而去角者）。於側外板〗，在門 開口 2a與窗開口⑪之間設置有收容門之收納部2e。 橫骨構件3具有朝侧外板2開口之剖面大致為馬蹄形 狀之本體部3“參照圖6)、及自本體部3a之開口端緣朝 彼此背離方向突出之凸緣部3b (參照圖6)，且剖面形成 Μ致帽形狀°橫㈣件3藉由將其凸緣部3b點焊於側外 板2而接合於側外板2之内面。 縱:構件4接合於側外板2之内面，或者於與橫骨構 又之狀態下接合於橫骨構件3之本體部3a上。縱骨 :冓件4具有朝側外板2開口之剖面大致為馬蹄形狀之本體 、及自本體部^之開口端緣朝彼此背離方向突出之凸 緣部^ ’且剖面形成為大致帽形狀。縱骨構件4藉由將其 凸緣部4b點焊於側外板2或橫骨構件3之内面側而接合於 之〜碳纖維強化樹脂構件5A接合於側外板2之收納部^ ::内側之面即相鄰之縱骨構件4之間之部分 化樹脂構件s Λ p 板厚大於骨構件3、4之板厚。碳纖維強 化树月曰構件$ A +曰 /、體之接合順序為：對側外板2之相鄰之 201040055 縱骨構件4之間的部分進行脫脂處 处埋於该部分塗佈由含 浸接著樹脂所構成之底漆6 (例如環氧樹脂）後放置，於該 固化之底漆6上底塗含浸接著樹脂8 (例如環氧樹脂），於 該底塗固化之前，#合未含浸樹脂之碳纖維片材7,進而， 於其上塗佈含浸接著樹脂8,且使用 也知 使用輥專使含浸接著樹脂8 滲透於碳纖維片材7,同時使表面 Q m k μ —化等含次接著樹脂 8固化後，便形成接著於侧外板 ς Α # 攸2之妷纖維強化樹脂構件 Ο Ο 。精此，碳纖維強化樹脂構件5 Α發揮與縱骨構件 加強側外板2之收納部26之效果。 起 維強彳卜谢置於收納部2e之碳纖 件^係以其纖維方向與車輛上下方向大致平 订之方式配置。再者，碳纖維 為複數層。 ^又為層，亦可設 於本實施形態十，藉由將碳纖維 於相鄰縱骨構# 4 + 0日 曰铒1干）Α δ又置 構件4之間，可將縱骨構件4之數量自务〜6 根減少至4护,, 数里自先刖之6 根如此，於確保與先前之側構造體相 之剛性睹，可、分， 彳傅w體相阿程度 、 減〉、縱骨構件4之數量，因而了外七/ 體1之輕量化1 ^ &因而可谋求側構造 先前之點焊為點接合，負重分# Alt 焊點之點數所影継 角里刀擔丈點 而形成之碳纖=化Γ於側外板2含浸接著碳纖維片材7 與先前相比=:㈣件5A係面接合於整個片材，故 降低每單位面積之負重負擔。 再者，於卜、+、/ 於各縱骨構件4中，碳纖維強化樹脂構件5A雖係設置 所示，將複备彳之間，但並不限於此。例如，亦可如圖3 # ' 個縱骨構件4接合於側外板2之内面售 覆蓋其整個内而/B, j Γ极2之内面後，以 侧之方式塗佈底漆6,並以覆蓋其整個内面 9 201040055 側之方式設置碳纖維片材7，使含浸接著樹脂8含浸於該碳 纖維片材7,從而形成碳纖維強化樹脂構件5A,。此時，未 含浸樹脂之碳纖維片材7具有可撓性，因而能以沿著將複 數個縱骨構件4彼此隔開間隔地接合於側外板2之内面而 瓜成之波狀#分的方式配置碳纖維片材7，從而容易含浸接 著，施工亦容易。 士圖1 ( a)所示，於側外板2之内面、即劃定下 J開2c及上邛開口 2d之周緣部奵、2呂之全周接合有沿 者周緣部2f、2g之形狀之環狀碳纖維強化樹脂構件5B、 %。其具體之接合順序與碳纖維強化樹脂構件5a相同。 又’未含浸樹脂之碳纖維片材可簡單地切斷，因而亦可容 易地形成此種環狀碳纖維強化樹㈣件I %。再者，於 此例中雖係使用環狀碳纖維強化樹脂構件5Β、π，作並不 限於此，亦可將碳纖維強化樹脂構件分割成複數個。例如， 如圖4所示，亦可於周緣部2f之角隅部分使沿車體前後方 向延伸之碳纖維片材73與沿車 早體則吏方 u 早體上下方向延伸之碳纖雒Η 材7b對接，並於該對接部 ，，、，、片 刀（上進而積層碳纖維片材7c。 此時，碳纖維片材7a、7b之纖維方向 及車體上下方向，碳纖維片 二則後方向 想延長線不與開口 2c交又之角；向係設定為其假 前後方向大致呈45。）相對於上下方向及 開 冉者，圖4中雖僅圖示了

2C，但對於上部開口 2d而言亦相同。 〇F 如以上所說明般，將纖維強化樹脂構件5Α〜 包含側外板2之縱骨構件4間之一部分或劃定開口二於d 201040055 - 之周緣部2f、2ε之gjF宁却八 接痕跡得以抑制，Λ :77，因而用於加強側外板2之焊 由…應變所引起之尺寸誤差之產生得 =抑制’麵應變去除作業亦大幅度減少，並且施工亦容 =:二藉由利用纖維強化樹赌構件一〜強既定部 :°⑯金屬製之骨構件之數量，亦可謀求車體重量及 f乍業量之減少。因此’外觀、製作精度及製造效率等 提阿。並且，設置纖維強化樹脂構件5A〜5D之部位僅為包 ❹3 ：件4間之一部分或劃定開口几、2c之周緣部;卜 二、、既定部分，由側外板2、橫骨構件3及縱骨構件4所 之主要部分仍為金屬製，因而減少廢棄物’亦保持良 好之再利用性。根據以上，於鐵道車輛構造體中，可較佳 地同時實現以下方面：提高外觀、製作精度及製造效率； 2保持良好之再利用性。並且，未含浸樹脂之纖維片材7 ”可撓性，因而藉由含浸接著樹腊而使纖維片材沿著側 =之既定部分含浸接著，藉此可容易地形成纖維強化 〇 、月“件5A〜5C，從而能以簡單之施工加強側構造體卜 圖5係另一實施形態之側構造體21之窗開口㉛之附 近的主要部分放大圖。圖6係放大表示圖5之主要邙八之 主要部分立體圖。圖7係圖kVII_vn線剖面圖。再者， 圖5中省略窗框之圖示。如圖5至7所示，於本實施形態 之側構造體21中，複數個橫骨構件3係藉由雷射焊接而接 合於側外板2之内面，縱骨構件4在與橫骨構件3正交之 狀態下藉由雷射谭接而接合於橫骨構件3之本體部^上。 即’於側構造體21令，所右哥播杜,. 所有“冓件3、4之接合並非藉由 11 201040055 點焊而是藉由雷射焊接進行。 具體而言’將橫骨構件3之凸緣部扑疊合於側外板2 之室内側之内面，自該室内側之法線方向朝凸緣部孙連續 照射雷射光束以加熱熔融至側夕卜& 2之内部為止，且控制 雷射光束輸出或光束移動速度，使得由此所產生之溶融池 之底部不會到達側外板2之室外側之外面。藉由將橫骨構 件3如此接合於側外板2’可防止由焊接痕跡所引^之側構 造體之外觀降低。又，於縱骨構件4,關於控制雷射光束輸 出或光束移動速度以防止由焊接痕跡所引起之側構造體之 ::降低這一方面，亦與橫骨構# 3相同。再者，於彼此 接^複數個金屬板而形成側外板2之情料，亦只要利用 相同方法’藉由雷射焊接進行接合即可。 於側外板2之内面、即劃定窗開口几之周緣部2h之 =角之角部分㈣合有大致呈L字狀之碳纖_化樹脂構 件5D。碳纖維強化樹脂構件5D之具體之接合順序與 維強化樹脂構件5A相同。複數個橫骨構 干涉周緣4 2g之角隅部分之橫骨構件3A為了於周緣Μ 之角隅部分之内面設置碳纖維強化樹脂構件5〇，而較之盆 他橫骨構件3B與窗開口 2b隔開距離配置。 ，、 於側外板2之窗開口 2b之周緣部2h之外 射焊接接合有由金屬製（例如不鏽鋼等）所構成之窗框Η =二圖：中之符，虎L表示雷射焊珠。具體而言，瞻 1豐5於周緣部处之室外側之外面，自該室内側 向朝該疊合部分連續照射雷射光束以加熱熔融至窗框"之 12 201040055 内。p為止，且控制雷射光束輸出或光束移動速度，使得由 此所產生：溶融池之底部不會到達窗框"之外面。 ❹ ❹ 於將窗框11雷射焊接於側外板2之窗開口 2b之周緣 部&後，自側外板2之法線方向觀察，碳纖維強化樹脂5D 接合於疊合於窗框U與側外板2之接合部分之位置。此 處於側外板2之周緣部㉛之内面產生有因雷射照射而熔 =母材之連續起伏即雷射谭珠l。然而，碳纖維強化樹脂 5D係藉由含浸接著樹脂8接著碳纖維片材7而形成， =:，纖維片材7平滑地沿著雷射焊珠L覆蓋，從而 ^略去除㈣之步驟。又，於橫㈣件3之上面 雷射焊接而接合有縱骨構件4。詳細而言，自侧外板2之室 内側之法線方向觀察，縱骨 脂構件5D之—部分之方件4以疊合於碳纖維強化樹 式配置於碳纖維強化樹脂構件5D 二精此，可將縱骨構件4設置料近窗開^之位 窗框將橫骨構件3、縱骨構件4及 著於側外板2，則可將雷料2纖維強化樹脂構件50接 於將橫骨構件3、冑框u難總—錢行。但亦可 側外板2後，W射纖維強化樹脂構件⑺接合於 之上面。^射焊接將縱骨構件4接合於横骨構件3 四角之碳纖維片材7之各自 :長線不與窗開…又之角為其假想 刖後方向大致呈45。）。 +於上下方向及 以下，對其原因進行說明。 13 201040055 圖8係說明施加於鐵道直 ,、+ 罈道車輛構造體之負重之示意圖， (a)表不無負荷狀態，（^矣― 表不由於乘客乘坐而以車輛前 後方向之中央為最大撓曲使構 尺攝k體撓曲之狀態，（ 側外板2之窗開口 2b之變形。i ± 一 再者，於圖8 (a)中，符號 C表示支點。於圖8(a)所示之鐵 之鐵道車輛中，由於乘客乘 坐而如圖8 ( b )所示般側構造俨 “、& ?苒绝體21產生變形。此時，如圖 8 C C )所示，側外板2之诠pg 卜板之由開口 2b變形為大致平行四邊形 狀’於劃定窗開口 2b之周緣邱夕 產…“ 之對角線上之-對角隅部分 ^ . 用攻上之—對角隅部分產生壓縮 應力。該拉伸應力及壓縮庫力 '' 相ά 力係產生於該等應力方向之假 心L長線不與窗開口 2b交又之备电 乂又之角度、即相對於上 刖後方向成為大致45。之方向。计 山 W ，％纖維強化樹脂相對

於…纖維方向具有較大之強度與彈性。因此，圖U 不之奴纖維片材7〇係以其纖維方 斤 向的方式配置。 有座玍較大應力之方 碳纖維強化樹脂根據其纖維方向而揚式模數 變化。因此，亦能以各自纖維 大 碳纖維片材以提古加強、°同之方式積層複數個 戸々柯' Μ徒呵加強效果。例如，如 複數個碳纖維片材7a〜 不，亦可將 之外开彡如+人 成為大致相同形狀，於以彼此 同之方切署 狀恕下’以彼此之纖维方向不 方式配置。此時’使第—層之碳纖 向為車輕前德太A 、 a之纖維方 ° ，使第二層之碳纖維片材7b之_姶古^ 相對於車輛前接古a B L 之、義維方向 早辆剛後方向及上下方向大致至4 想延長線不盥窗開σ 、 纖，准方向之假 个〇固開口 2b交又）。依序 定弟—層之碳纖維 14 201040055 片材7c之纖維方向為車輛上下方向，使第四層之碳纖維片 材7d之纖維方向與第—層相同。又，並不限定於此，亦可 使複數個兔纖維片材以其纖維方向彼此正交之方式積層， 還可為織物或編織物構成之碳纖維片材。 ，圖10係表不接合有碳纖維強化樹脂構件之侧構造體 再八他實施形態的主要部分前視圖。如圖10所示， 纖維強化樹脂構件2 5 D亦@ a 士 & 再千5D亦能具有角隅部分25Da及將其連結

之中間部25Db之形狀以覆蓋侧構造體21，之側外板2之窗。 開口 2b之周緣部2h的角隅部分、及上下連結該角隅部分 之縱邊之中間部分。再去 , 丹者角隅部分25Da與中間部25Db 可形成為一體，亦可分開構成。 ，於圖1〇之上部開口 2d接合有使用複數個碳纖維 片材=7a 27e所形成之碳纖維強化樹脂構件25c。此時， 使沿著上部開π 2d之縱邊所設置之碳纖維片材^之纖維 ^向為車輛上下方向’使沿著上部開σ 2d之橫邊所設置之 碳纖維片# 27b之纖維方向為車輛前後方向，使沿著上部 開口 2 d之角隅部分所設置之碳纖維片材2 7 c之纖維方向相 對於車Μ後方向及上下方向大致呈4r (纖維方向之假相 延長線不與上部開口 2d交叉）。此時，亦可使碳纖維片： 7还之端部與碳纖維片#27b之端部彼此㈣，並於成為兮 對接部分之角隅部分積層碳纖維片材27c。又，為了加強： 開口前後方向延伸之部位與沿開口上下方向延伸之部位了 可使用具有分別沿各方向延伸之碳纖維強化之 材包圍開口周緣。 「月 15 201040055 “於11 (a)係直線形狀之側構造體31 <自車輛前後方 °觀察之縱剖面圖，⑴係、具有曲率半徑較大之彎曲部之 ^構造體41的縱剖面圖，⑷係具有曲率半徑較小之彎曲 P之，構造體51的縱剖面圖，⑷係說明對曲率半徑較 j之f曲部進行雷射焊接之圖t於藉由 ^造體之情形，較理想的是於側外板32使用大致直線地沿 :上下方向延伸之板材（圖u(a))。藉此，可使橫骨 ^牛33確實地接合於射卜板32。然而，根據建築極限及車 極限之關係，大多情況下側外板具有以使其下部朝向車 輛内側之方式彎曲之彎曲部（圖Η (b) (〇 )。如圖u (b)所示’於側外板42之寶曲部仏之曲率半徑（例如為 二咖）較大之情形時’可使用按壓親r而將橫骨構件 费者而接合於側外板42。另一方面，如圖11(^所示， 於彎曲部52a之曲率半徑(例如為5〇〇職)較小之情形時， ^ U⑷所示’若不使用按壓輥r對橫骨構件η施加 '大之壓力，便無法使橫骨構件53密著於側外板52,因 此無法使用雷射焊接。 、於該情形時’如圖u (c)所示’橫骨構件53接合於 避開彎曲部52a之位置。在此，為了避免f曲部％之剛性 降低’於相鄰之橫骨構件53之間，將板狀之碳纖維強化樹 件5E接合於彎曲部❿之内面較佳。此時，碳纖維強 =旨構件5E之纖維方向為車輛上下方向。再者，碳纖維 “匕樹脂構件5E之形成方法與上述碳纖維強化樹脂構件 从相同。如此般，側外板52之曲率半徑較小之部分由於盈 16 201040055 法設置橫骨構件53,故而藉由設置碳纖维強化樹脂構件Μ 可確保側構造體5 1所需之剛性。 如以上所說明般，於藉由雷射焊接製作之鐵道車輛構 造體中，由於將纖維強化樹脂構件5D、25D、5E接合於側 外板2之劃定開口 2b之周緣部2h之角隅部分等既定部分， 因而不會因加強側外板2而殘留焊接痕跡，亦不會產生熱 應變所引起之尺寸誤差，由此應變去除作業亦大幅度減 ❹少2且施工亦容易。因此，外觀、製作精度及製造效率 等提向。並且，設置纖維強化樹脂構件5d、之部 位僅為劃定開口 2b之周緣部2h之角隅部分等既定部分， 由側外板2、橫骨構件3及縱骨構件4所構成之主要部分仍 為金屬製，故可減少廢棄物，亦保持良好之再利用性。根 據以上二於鐵道車輛構造體中，可較佳地同時實現以下方 面提间外觀、製作精度及製造效率；以及保持良好之再 利用性。並且’未含浸樹脂之纖維片# 7具有可撓性，因 ❹”由：浸接著樹脂使纖維片材沿著側外板2之既定部分 含浸接著，可容易地形成纖維強化樹脂構件man 從而能以簡單之施工加強側構造體2l、2i,、5i。 再者，所需之碳纖維片材之形狀、大小、積層片數等 係配合各設計條件而決定。又，側外板及骨構件並不限定 於不鑛鋼，例如亦可為处人& & Γ為鋁合金等。本實施形態雖已說明 碳纖維強化樹脂之加強構造應用於側構造體i之例，但並 ”匕亦可用於端構造體。又，使用礙纖維強化樹脂 之加強構造不僅可用於侧構造體及端構造體，而且亦可用 17 201040055 於底框之底板。 圖12(a)係底框之橫樑60之主要部分立體圖，（b) 係先鈿之檢標160之主要部分立體圖。如圖12(b)所示， 先前之橫樑1 60包括垂直方向之基板部60a、及於該基板部 60a之上下端緣沿同一方向平行延伸之水平部6仙、6〇c。進 而’於该基板部60a形成有管孔60d。為了避免彎曲剛性降 低’而於管孔60d之兩側設置有加強肋161。此處，底框之 平面度對於發揮底框之功能而言為重要之要素，但會因藉 由焊接將加強肋161接合於橫樑16〇時所產生之熱而產生 應變。另-方面，如圖12 (a)所示，本發明之橫樑6〇中 未設置加強肋16卜而於基板部60a沿著管孔6〇d之周圍設 置環狀且板狀之碳纖維強化樹脂構件5F，藉此可防止彎曲 剛性之降低。X ’由於無需藉由焊接接合加強肋，故不會 產生熱應變。藉此，可提高要求高平面度之底框之製作精 度又，可大幅度地減少用以去除應變之作業。 以下，對將碳纖維強化樹脂構件接合於鐵道車輛構造 體時之施工順序之實施例進行說明。再者，施工係於0〜40 1左=之環境溫度下進行。首先，準備碳纖維片材、底漆 及3 π接讀脂之各材料^碳纖維片材係使用高彈性型一 方向材料（Nlppon Steel c〇mp〇site股份有限公司製造， FTS-C8-30)。該碳纖維片材中所含之碳纖維單體之特性 N:. 2伸強度A 19〇〇Ν/_2、拉伸彈性模數為6.4XH)5 咖。底漆係、使用2液混合型環氧樹脂（Νιρρ〇η㈤ ，崎股份有限公司製造，Fp_NSL :黏度為则★ 18 201040055 S左右）’含浸接著樹脂係使用2液混合型環氧樹脂（Nippon Steel C〇mp〇Slte股份有限公司製造，fr_e3pl ··黏度為4楊 心.8左右）。並且，依序進行以下⑴〜⑺之步驟。 (1)基底處理 利用研磨機（例如侧）對需要加強之既定部分進行 2磨’或者直接形成所謂BG_加工s (加工方向為車輛 Ο ο 則後方向）。並且，利用丙酮對該既定部分之表面進行充 分之脫脂處理以去除污跡。 (2 )碳纖維片材之裁斷 例如’使用切刀及定規等裁斷用工具，將碳纖維片材 切斷成與上述既定部分相對應之所需形狀。尤其是，於應 用於如劃定窗開口之周緣部之角隅部分的曲線部分時：； 用切斷模或衝頭等裁斷碳纖 免 執断反纖維片材，藉此可提高作業效 率’同時提高精度、品質。 (3 )底漆塗佈 利用軺i刷毛，以例如2〇〇 cr/rv!2 > , 1』如g/m之比例塗佈底漆，固化2 〜4小時以上（較佳為1日左 ) 此處’塗佈底漆之原因 外板之研磨後立即保護表面，以及為了避免礙 =強化直接接觸於側外板而因碳纖維與側外板之電位差 產生腐蝕。即，底漆亦發揮 缺 夕淨&曰 十％啄赝之功能。又，管理底漆 之塗佈ΐ之原因係難以於施工中 τ s理樹脂厚度。又，底漆 之黏度低於含浸接著樹脂之原 夕主 求因係為了使底漆對側外板 之表面親和性良好。 (4 )含浸接著樹脂之底塗 19 201040055 利用輥刷毛來底塗含浸接著樹脂。例如 脂係以每層為_〆進行塗佈。再；：， 既疋之…（主劑：硬化劑=2:1)進行現合、， 利用到刀將其均勻地攪拌混合。 (5 )碳纖維片材之貼附 二述底塗固化之前，於其上貼附碳纖維片材。此時， 因^接著樹脂之黏度較高，故碳纖維片材不會偏移。並 :，利用消泡輥擠壓碳纖維片材，使含浸接著樹脂含浸於 纖維後，放置30分鐘左右。_由哕放 、 ^ 鞛由°亥放置，因毛細管現象推 3 /文（含浸之樹脂自纖維間浮起）。 (6 )含浸接著樹脂之面塗 一進利用_毛，自其上面塗含浸接著樹脂。例如， 3 /X接著树脂每層設為3。。，使其少於底塗。此處，相 對於底塗之每層設為〆，面塗之每層設為3⑻g/m2’ 使底塗多於面塗之原因在於：為了於含浸作業中保持片 材及藉由毛細管現象，使樹脂有效地含浸於片材内。 (7 )第二層以後 視需要而回到（4)貼附第二層以後之碳纖維片材。再 者，為了緩和接著端之應力集中，第二層以後係使各層之 片材端。p錯開5〜1()職左右。於該情形時，片材間之樹脂 置係考慮作業性及含浸容易程度而決定，能以纖維 與樹爿曰之比率成為相同程度之方式根據每單位容積之纖維 量而進行變更。 20 201040055 【圖式簡單說明] 圖1(a)係自室内側觀察本發明之實施形態之鐵道車 輛之側構造體1的前視圖，圖！（b)係其Ib_Ib線剖面圖。 圖2係圖1 ( b )之主要部分放大圖。 圖3係變形例之相當於圖2之圖式。 圖4係說明變形例之下部開口之加強之圖式。 Ο

圖5係另一實施形態之側構造體之窗開口附近之主要 部分放大圖。 圖6係放大表示圖5之主要部分之主要部分立體圖。 圖7係圖6之VII-VII線剖面圖。 圖8係說明對鐵道車輛構造體之負重之示意圖，（a) 表不無負荷狀態’（b)表示由於乘客乘坐而以車輛前後方 向之中央為最大撓曲而使構造體撓曲之狀離， 外板2之窗開口 2b之變形。 〜⑴表示側 圖9係說明變形例之窗開口之加強之圖式。 圖10係表示接合有碳纖維強化樹脂構件之側構造體 再其他實施形態之主要部分前視圖。 圖UU)係直線形狀之側構造體之自車輛前後方 嬈察之縱剖面圖，圖11(b)係具有曲率半徑較 ： =側構造體之縱剖面圖，⑺係具有曲率半徑較小之考: 彎體之縱剖面圖，⑷係說明對曲率半徑較 €曲。P進行雷射焊接之圖式。 < = 2(a)係底框之橫樑之主要部分立體圖，_ 12 ’、先則之橫樑之主要部分立體圖。 ） 21 201040055 二圖〗3 (a)係自室内側觀察先前之鐵道車輛之側構造體 之前視圖，圖13 (b)係其χιΠΒ χιΠΒ線剖面圖。 圖14係表示使用雷射焊接將先前之鐵道車輛之各 接合之構造體的立體圖。 圖15係自室内側觀察圖14所示之側構造體之前視圖。 圖16 (a)係表示圖15所示之側構造體之窗開口附近 之主要部分放大圖，圖16(b)係其XVIb_xvib線剖面圖。 【主要元件符號說明】 、21、21’、51側構造體 2、52 2b 2e 2f〜2h 3 ' 53 4 5A〜5F 6 侧外板 窗開口 收納部 周緣部 橫骨構件 縱骨構件 石反纖維強化樹脂構件 底漆 碳纖維片材 含浸接著樹脂 彎曲部 22

Claims (1)

1. 201040055 七、t請專利範®: ι·一種鐵道車輛構造體，其具備： 金屬製之側外板，其形成有開口 ； 金屬製之複數個骨構件，其接合於上述側外板之内 面，且沿車輛上下方向或車輛前後方向延伸；以及 纖維強化樹腐構件，其接合於上述侧外板之内面側、 即包含劃定上述開口之周緣部 之一部分的既定部分。卩之角隅^刀或上述骨構件間 ο 2.如申請專利㈣^項之鐵道車輛構造體 纖維強化樹脂構件係藉由含 Y上忒 上述既定部分所形成。 讀月日將纖維片材接著於 3·如申請專利範圍第2項 繃維員之鐵道車輛構造體，其中上述 纖維片材係沿著以上述複數 上述側外& β 構件彼此隔一間隔接合於 工XL W外扳内面據以形成 加以接著。 〇P刀，藉由含浸接著樹脂 G 4.如申請專利範圍第2項之 側外板具有以其下部朝向車輕内側之車輛構广其中上述 上迚典姐/lL 丨之方式彎曲之彎曲部； 部之位置:延伸合在避開上述側外板内面之上述-曲 之位置而延伸於車輛前後方向； ^ 藉由含浸接著樹脂，將上 輛上下方向之方式沿著上述f曲部 錢，、.方向為車 接著。 卩中之上述側外板之内面 5 ’如申§青專利範圍笛]植a 開口為窗開口； 鐵道車輛構造體，其中上述 23 201040055 進一步具備於劃定上述窗開口 ..,, 周緣0卩接合於上述侧 外板外面之金屬製之窗框； 自上述側外板之法線方向觀家，i、& ^ ^ '、上述纖维強化樹脂構 件係接合於疊合於上述窗框與 置。 上这侧外板之接合部之位 6.如申請專利範圍第1項 開口為大致矩形狀；員之鐵道車輛構造體，其中上述 之 強化樹脂構件係分別接合於劃定上述開。 周緣部之各角隅部分； 增维強化樹脂構件之纖維方向係設定為該纖維方 向之饭想延長線不與上述開口交又之角产。 7.如申請專利範圍第1頊之磁、苦由土 開口為大致矩形狀； 鐵道車輛構造體’其中上述 於劃定上述開口之用祕立 件，且於上if月❹ 述纖維強化樹脂構 件叠角隅部分，於上述纖維強化樹脂構 : 纖維方向不同之另-纖維強化樹脂構件。 “ 4 1項之鐵道車輛構造體，其中卜、十， 既定部分為沿車輛上下古A丄 瓶具中上述 认u 下方向延伸之上述複數個骨構件接人 於上述側外板而成之。 月構件接合 :广申請專利範圍第丨項之鐵道車輛 月構件係藉由雷射焊接接合於上述側外板。，、中上迷 =·-種鐵道車柄構造體之製造方法，其 將沿車輛上下方向或車輛前後方向延 二· 數個骨構件接合於 K金屬製之複 、7成有開口之金屬製之側外板内面；以 24 201040055 及 藉由含浸接著樹脂，將纖維片材接著於上述側外板内 面側、即包含劃定上述開口 之周緣部之角隅部分或上述骨 構件間之一部分的既定部分 |刀從而形成纖維強化樹脂構件。 11_如申請專利範圍第1〇項之 1之鐵道車輛構造體之製造 方法’其中上述形成纖維強化 杰涂栊认l上 w相楫件之步驟包括：將底 述側外板内面，於該底漆固化後，底塗含浸接 D 樹月曰，於該底塗之含浸接著樹脂固化前疊合上述纖維片 ，進而於其上^含浸接著樹脂 於上述纖維片材中。 <更"又接者樹脂滲透 八、圖式： (如次頁） 〇 25