[发明专利]铁道车辆用构架

说明书

本申请是申请号为200580015809.0(国际申请号为PCT/JP2005/007076)，申请日为2005年4月12日，发明名称为“激光焊接方法、激光焊接接头、外板面板以及铁道车辆用构架”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及铁道车辆用构架。特别适用于无涂漆的铁道车辆用构架或公共汽车、卡车等的车体。

背景技术

向来，作为铁道车辆用构架，除了不锈钢构件(不锈钢制造的铁道车辆用构架)、图45(a)所示的轻型不锈钢构件201(外板+骨架+外板增强构件)和图45(b)所示的双片不锈钢构架202(外板+整体加压成型内板)外已知有双外壳型不锈钢构架(参照例如专利文献1)。这样的不锈钢构架不需要涂漆，具有维修容易、也不会被腐蚀等诸多优点。

在铁道车体用构架中，进行外板与外板增强构件的接合时从减小热畸变的考虑出发，多使用电阻点焊，但是为了防止电流向已经进行点焊的焊接点分流，点焊时进行点焊的间距通常采用50～80mm。

通常的铁道车辆用构架特别是侧构架在设计上有几个要留意的地方。在这里，所谓侧构架是指利用一片或多片侧外板面板(具有外板与外板增强构件)构成的构架。

由于车体的自重·乘客形成负载的垂直载荷F1，如图46(a)所示，侧外板面板101主要受到面内剪作用。又，由于车辆之间的前后力(车端压缩载荷)的作用，如图46(b)所示，由于通过连结器的载荷F2，也产生面内轴压缩·面内弯曲作用。在强度设计上，第1应该留意的破坏模式是侧外板面板的压曲，以其准则为依据决定结构概要。

例如在外板在广大范围受到压缩的部位(例如车辆端部压缩载荷时的车体的中央腰板下部)，如图46(c)所示，将具有所需要的面外刚性的外板增强构件101(防挠曲材料)接合于外板102的内侧。通常铁道车辆的侧构架受到的车体长度方向上的压缩作用更大，因此通常沿着车体的长度方向在外板的内侧设置外板增强构件(防挠曲材料)。

又，在外板在广大范围主要受到剪切的部位(例如垂直载荷时的台车正上方的门套)，将外板增强材料以相对于轨道方向成45°的角度接合于外板是比较理想的，但是使其具有这样的角度进行接合在制造上是麻烦的，因此实际上将增强构件配置于水平方向(轨道方向)上或垂直方向上。在压曲强度上都是相同的。

都是如上所述的不锈钢构架存在几个问题。

(i)第1个存在问题是，对于整体压曲和局部压曲的强度都低。

如上所述，外板与外板增强构件的接合从减小热畸变的考虑出发，多使用电阻点焊，但是为了防止电流向已经进行点焊的焊接点分流，其点焊的间距通常是50～80mm。在这种情况下，应力不能够很好分散于增强构件中，有时候不能够得到理论上的压曲强度。

也就是说，作为防挠曲面板的面外弯曲刚性比理论值低，有可能由于比设想低的载荷而引起整体压曲。又，对于与外板增强构件(防挠曲材料)平行的方向的压缩，在点焊的焊接点之间外板有被压曲的危险，对于这样的局部压曲其强度也比理论上的压曲强度低。

例如，参考下述压曲强度的考虑方法可知，外板增强构件(防挠曲材料)的间距采用80mm，在与其平行的方向上对外板施加压缩应力时，如果增强构件连续接合于外板，则估计能够耐受达160MPa的力，而如果增强构件以80mm的点焊间距点焊焊接于外板，则只能够耐受60MPa左右的力。

而且压接的点周围的畸变在外板上产生初始畸变，这也使得局部压曲强度大大降低。

(ii)第2个存在问题是，应力集中的部位的永久变形(拉伸侧)、或局部压曲(压缩侧)。

在侧外板上，在侧外板的开口部的角落部发生应力集中。特别是上下班班车用的侧构架中，窗户出入口等开口部多，这些地方的角落部的应力集中成问题。

在这些应力集中部位，在拉伸侧引起永久变形，在压缩侧引起压曲变形，最终发生破坏。作为对此实施的对策，可以考虑在拉伸侧将板状的外板增强构件加在内侧予以增厚，减小应力。在压缩侧理论上也可以同样应对，但是用电阻点焊焊接组装的已有的不锈钢构架存在几个问题。

也就是，如上所述，电阻点焊的点焊间距通常是50～80mm左右，但是在这种情况下，应力没有很好分散于增强板中，有时候不能够得到理论上的压曲强度。而且即使是特地贴上增强板，也由于为接合增强板而增加点焊，通过压接·热量输入的焊接点周围的畸变在外板上产生初始畸变，有时反而使局部压曲强度减小。

(iii)第3个存在问题是水密性。