HK1190370B - 铁道车辆结构体 - Google Patents

Description

铁道车辆结构体

本申请是申请号为201080002097.X（国际申请号为PCT/JP2010/002295）、申请日为2010年3月30日、发明名称为“铁道车辆结构体及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具备具有侧外板以及骨架构件的侧结构体的铁道车辆结构体。

背景技术

向来已知，铁道车辆结构体使用不锈钢作为材料。不锈钢构成的结构体不会受腐蚀，因此不需要涂漆，而且维修保养容易，具有许多优点。图13（a）表示从室内侧观察已有的铁道车辆的侧结构体的正视图。图13（b）是其XIIIb－XIIIb线剖面图。如图13（a）、（b）所示，侧结构体101具备侧外板102、在门套单元焊接于侧外板102的内表面上的纵骨架构件103、以及在窗开口下方焊接于侧外板102的内表面上的横骨架构件104。但是，在专利文献1和2中，提出了利用激光焊接方法将骨架构件焊接于外板的铁道车辆结构体的方案。如果采用这种结构，则外板表面侧的精加工面上出现的焊接痕迹不明显，因此能够谋求改善铁道车辆结构体的外观。

图14是已有的铁道车辆的各构件用激光焊接方法进行焊接的结构体的立体图。图15是从室内侧观察图14所示的侧结构体的正视图。图16（a）是表示图15所示的侧结构体的窗开口附近的要部放大图，图16（b）是其XVIb－XVIb线的剖面图。如图14所示，结构体111具备顶棚结构体112、侧结构体113、端部结构体（未图示）、以及底架114。如图15和图16所示，侧结构体113是从室内侧用激光焊接方法将横骨架构件118焊接于形成窗开口117a的侧外板117上，再从室内侧用激光焊接方法将纵骨架构件119焊接于横骨架构件118上形成的。

划定窗开口117a的周边部的角落部分由于发生高应力，所以设置增强板115。该增强板115是与角落部分对应的大致为L字形的增强板，利用点焊方法焊接于侧外板117。在这里，增强板115利用点焊方法焊接的理由是，由于激光焊接装置的结构上的限制，无法利用激光焊接装置将增强板115安装于要增强的地方。例如在图16所示的例子中，增强板115通过在10个地方进行点焊焊接于侧外板117。

专利文献1：日本特开2007－112344号公报；

专利文献2：日本特开2007－137263号公报；

专利文献3：日本特开平5－213189号公报；

专利文献4：日本特开平6－263029号公报；

专利文献5：日本特开平7－81556号公报；

专利文献6：日本特许第3219278号公报。

发明内容

但是,利用激光焊接方法将窗框116焊接于侧外板117的窗开口117a的周边部之后，为了角落部分的增强，用点焊方法焊接增强板115的方法会留下点焊的焊接痕迹。也就是说，尽管用激光焊接方法制造铁道车辆结构体能够改善车辆外观，但是增强板的安装产生了影响外观的问题。而且点焊引起的热畸变会影响结构体的尺寸导致其发生误差，也有降低制造精度的问题。而且由于进行激光焊接，结构体上会产生尽管照射熔化的母体材料连续起伏形成的激光焊接的焊蚕，而增强板115安装于室内侧，因此侧外板117与窗框116的激光焊接的焊蚕必须用砂轮磨掉，有工序增加的问题。

但是，在专利文献3～6，提出了铁道车辆的外板和骨架构件使用碳纤维增强树脂的技术。如果采用这种技术，则能够使车辆结构体大大轻量化，而且组装也能够高效率进行。但是，这些文献中记载的技术由于铁道车辆结构体的主要部分由碳纤维增强树脂构成，结构体中碳纤维增强树脂使用的比例高，碳纤维增强树脂与金属不同，回收利用难，如果结构体的主要部分由碳纤维增强树脂构成，则有回收利用难的问题。因此如果考虑回收利用，则采用不锈钢等金属消除结构体，这就是当前的状况。

因此本发明的目的在于，对铁道车辆结构体，在改善外观，提高制作精度和制造效率的同时，使其也能够保持良好的回收利用率。

本发明的铁道车辆结构体，具备形成开口的金属制的侧外板、与所述侧外板的内表面接合，在车辆的上下方向或车辆的前后方向上延伸的金属制的多个骨架构件、以及与作为所述侧外板的内表面侧的纤维增强树脂构件，其接合于包含划定所述开口的周边部的角落部分或所述骨架构件之间的一部分的规定的部分。

如果采用上述结构，由于将纤维增强树脂构件接合于包含划定开口的周边部的角落部分或骨架构件之间的一部分的规定部分，没有为了上述规定部分的增强留下焊接痕迹，也没有因为热畸变而产生尺寸误差，而且施工也容易。因此能够改善外观、提高制作精度和制造效率。而且设置纤维增强树脂构件的地方只是包含划定开口的周边部的角落部分或骨架构件之间的一部分的规定部分，作为主要部分的侧外板和与其连结的骨架构件由于是金属制的，能够保持良好的回收性能。而且由于将纤维增强树脂构件设置于包含划定开口的周边部的角落部分或骨架构件之间的一部分的规定的部分，可以减少金属制的骨架构件的数目，也可以谋求减少车身重量和制造工时。由于上面所述原因，铁道车辆结构体的外观能够得到改善，制作精度和制造效率也能够得到提高，而且能够保持良好的回收性能，两者可以兼得。

又，本发明的铁道车辆结构体的制造方法，包括在形成开口的金属制侧外板的内表面上接合在车辆上下方向或车辆前后方向延伸的金属制的多个骨架构件的工序、以及利用含浸粘接树脂将纤维薄板与作为所述侧外板的内表面侧的，包含划定所述开口的周边部的角落部分或所述骨架构件之间的一部分的规定的部分接合，形成纤维增强树脂构件的工序。

如果采用上述方法，与上面所述相同，外观能够得到改善，制作精度和制造效率也能够得到提高，而且能够保持良好的回收性能，两者可以兼得。而且纤维薄板具有可挠性，因此利用含浸粘接树脂使纤维薄板顺着规定的部分含浸粘接于其上，能够容易地形成粘接于规定部分的纤维增强树脂构件，用简单的施工就能够对侧构体进行增强。还有，所谓“纤维薄板”是将像碳纤维等那样使用于纤维增强树脂的纤维形成像布的样子的薄板，指没有含浸树脂的薄板。

如果采用本发明，在铁道车辆结构体中，外观能够得到改善，制作精度和制造效率也能够得到提高，而且能够保持良好的回收性能，两者可以兼得。

附图说明

图1（a）是从室内侧观察本发明的实施形态的铁道车辆的侧结构体1的正视图，图1（b）是其Ib－Ib线剖面图；

图2是图1（b）的要部放大图；

图3是变形例的与图2相当的图；

图4是变形例的下部开口的增强情况的说明图；

图5是另一实施形态的侧结构体的窗开口附近的要部放大图；

图6是图5的要部的放大表示的要部立体图；

图7是图6的VII－VII线剖面图；

图8是说明铁道车辆结构体的负载的示意图，（a）为无负载状态，（b）为由于乘客进入，车辆前后方向的中央的挠曲达到最大的结构体挠曲状态，（c）表示侧外板2的窗开口2b的变形；

图9是变形例的窗开口的增强情况的说明图；

图10是表示接合了碳纤维增强树脂构件的侧结构体的又一实施形态的要部正视图；

图11（a）表示直线形状的侧结构体从车辆前后方向观察时的纵剖面图，（b）是具有曲率半径大的弯曲部的侧结构体的纵剖面图，（c）是具有曲率半径小的弯曲部的侧结构体的纵剖面图，（d）是对曲率半径小的弯曲部进行的激光焊接的说明图；

图12（a）是底架的横梁的要部立体图，（b）已有的横梁的要部立体图；

图13（a）表示从室内侧观察已有的铁道车辆侧结构体的正视图，（b）是其XIIIB－XIIIB线剖面图；

图14是已有的铁道车辆的各构件用激光焊接方法进行焊接的结构体的立体图；

图15是从室内侧观察图14所示的侧结构体的正视图；

图16（a）是表示图15所示的侧结构体的窗开口附近的要部放大图，（b）是其XVIb－XVIb线的剖面图；

符号说明：

1、21、21’、51侧结构体；

2、52侧外板；

2b窗开口；

2e门套单元；

2f~2h周边部；

3、53横骨架构件；

4纵骨架构件；

5A～5F碳纤维增强树脂构件；

6底漆；

7碳纤维薄板；

8含浸粘接树脂；

52a弯曲部。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。

图1（a）是从室内侧观察本发明的实施形态的铁道车辆的侧结构体1的正视图，图1（b）是其Ib－Ib线剖面图。图2是图1（b）的要部放大图。如图1和图2所示，侧结构体1具备观察铁道车辆结构体的左右侧壁的金属（例如不锈钢等）制造的侧外板2、以相互保持间隔的状态在车辆的前后方向上延伸的金属（例如不锈钢等）制造的多个横骨架构件3、以相互保持间隔的状态在车辆的上下方向上延伸的金属（例如不锈钢等）制造的多个纵骨架构件4、以及与侧外板2的内表面的规定的部分接合的板状的碳纤维增强树脂构件5A～5D。

在侧外板2形成门开口2a、与门开口2a前后保持间隔设置的窗开口2b，设置于窗开口2b的下方，比窗开口2b小的安装机器用的下部开口2c、以及设置于窗开口2b上方，比窗开口2b小的安装机器用的上部开口2d。各开口2a～2d大致形成为矩形（本申请的说明书中所谓“大致形成为矩形”意味着除了完全为矩形外，也包括将矩形的角部倒角为圆弧状的情况）。在侧外板2门开口2a与窗开口2b之间设置收容门的门套单元2e。

横骨架构件3具有向着侧外板2开口的断面大致为马蹄形状的主体部3a（参照图6）和从主体部3a的开口端缘向相互背离的方向突出的法兰部3b（参照图6），断面形成大致为无沿帽形状。横骨架构件3通过将该法兰部3b点焊在侧外板2上与侧外板2的内表面接合。

纵骨架构件4与侧外板2的内表面接合或是以垂直于横骨架构件3的状态接合于横骨架构件3的主体部3a上。纵骨架构件4具有向侧外板2开口的断面大致为马蹄形状的主体部4a和从主体部4a的开口端缘向相互背离的方向突出的法兰部4b，断面大致形成为无沿帽形状。纵骨架构件4通过用点焊方法将其法兰部4b焊接于侧外板2或横骨架构件3的内表面侧以接合于侧外板2。

碳纤维增强树脂构件5A接合于相邻的纵骨架构件4之间的部分并其在侧外板2的门套单元2e的室内侧的面。碳纤维增强树脂构件5A的板厚比骨架构件3、4的板厚大。碳纤维增强树脂构件5A的具体的接合步骤是，对侧外板2的相邻的纵骨架构件4之间的部分进行脱脂处理，在该部分涂布由含浸粘接树脂构成的底漆6（例如环氧树脂）然后将其放置，在该固化的底漆6上涂布含浸粘接树脂8（例如环氧树脂）打底，在该打底涂料固化之前将未含浸树脂的碳纤维薄板7重叠于其上，再在其上涂布含浸粘接树脂8，用辊等使含浸粘接树脂8浸透碳纤维薄板7，同时使表面平坦化，在等待含浸粘接树脂8固化时，形成粘接于侧外板2的碳纤维增强树脂构件5A。借助于此，碳纤维增强树脂构件5A与纵骨架构件4一起发挥对侧外板2的门套单元2e的增强效果。设置于门套单元2e的碳纤维增强树脂构件5A配置为其纤维方向大致与车辆上下方向平行。还有，碳纤维薄板7可以采用一层也可以采用多层。

在本实施形态中，将碳纤维增强树脂构件5A设置于相邻的纵骨架构件4之间，这样可以将纵骨架构件4的数目从以往的6支减少为4支。这样，在确保与已有的侧结构体有相同程度的刚性的情况下，可以减少纵骨架构件4的数目，因此能够谋求侧结构体1的轻量化。又，以往的点焊是点接合，负载分担由点焊的焊点数目决定，但是在侧外板2上含浸粘接碳纤维薄板7形成的碳纤维增强树脂构件5A以整个薄板实现面接合，因此与以往的情况相比，可以减少每单位面积的负载。

还有，在上述例子中，碳纤维增强树脂构件5A设置于各纵骨架构件4之间，但是不限于此。例如也可以如图3所示，在侧外板2的内表面上接合多个纵骨架构件4之后，涂布底漆6覆盖其全部内表面侧，覆盖着整个内表面侧设置碳纤维薄板7，使该碳纤维薄板7中含浸含浸粘接树脂8形成碳纤维增强树脂构件5A’。这时，未含浸树脂的碳纤维薄板7由于具有可挠性，因此能够顺着使多个纵骨架构件4相互保持间隔接合形成的波纹状部分，将碳纤维薄板7配置于侧外板2的内表面并容易地使其含浸粘接于其上，施工也容易。

又如图1（a）所示，在作为侧外板2的内表面的，划定下部开口2c和上部开口2d的周边部2f、2g的整个一周上，接合形状能够与周边部2f、2g配合的环状的碳纤维增强树脂构件5B、5C。其具体的接合步骤与碳纤维增强树脂构件5A相同。又，未含浸树脂的碳纤维薄板可以简单地切断，因此也能够容易地形成这样的环状的碳纤维增强树脂构件5B、5C。还有，在这个例子中，用环状的碳纤维增强树脂构件5B、5C，但是不限于此，碳纤维增强树脂构件也可以分割成多块。例如图4所示，使在车身前后方向上延伸的碳纤维薄板7a与在车身上下方向上延伸的碳纤维薄板7b在周边部2f的角落部分对顶，然后在该对顶的部分上再叠层碳纤维薄板7c。这时，碳纤维薄板7a、7b的纤维方向分别为车身前后方向和车身上下方向，碳纤维薄板7c的纤维方向设定为其假想延长线不与开口2c交叉的角度（例如相对于上下方向和前后方向大约成45°）。还有，图4表示出下部开口2c，但是对于上部开口2d也相同。

如上所述，由于将碳纤维增强树脂构件5A～5C接合于侧外板2的纵骨架构件4之间的一部分或包含划定开口2c、2d的周边部2f、2g的规定的部分，为了对侧外板2增强而进行焊接的痕迹得到抑制，热应变引起的尺寸误差受到抑制，消除应变的工作也大大减少，而且施工也容易。而且利用碳纤维增强树脂构件5A～5C对规定的部分进行增强能够减少金属制的骨架构件的数目，能够谋求减少车身重量和制造工时。因此能够改善外观，提高制作精度和制造效率等。而且设置碳纤维增强树脂构件5A～5D的地方只是纵骨架构件4之间的一部分或包含划定开口2b、2c的周边部2f、2g的规定的部分，侧外板2、横骨架构件3、以及纵骨架构件4构成的主要部分由于是金属制的，能够减少废弃物也能够保持良好的再生利用性。由于以上原因，在铁道车辆结构体中，能够改善外观，提高制作精度和制造效率，同时也能够保持良好的再生利用性，能够两者兼得。而且未含浸树脂的纤维薄板7由于具有可挠性，能够利用含浸粘接树脂将纤维薄板顺着侧外板2的规定部分含浸粘接，这样容易形成碳纤维增强树脂构件5A～5C，能够用简单的施工方法对侧结构体1进行增强。

图5是另一实施形态的侧结构体21的窗开口2b附近的要部放大图。图6是图5的要部的放大表示的要部立体图。图7是图6的VII－VII线剖面图。还有，图5省略了窗框的图示。如图5～图7所示，本实施形态的侧结构体21中，利用激光焊接方法将多个横骨架构件3与侧外板2的内表面接合，以纵骨架构件4垂直于横骨架构件3的状态利用激光焊接方法将纵骨架构件4焊接于横骨架构件3的主体部3a上。也就是说，在侧结构体21中，全部骨架构件3、4的接合不是用点焊方法进行，而是利用激光焊接方法进行。

具体地说，将横骨架构件3的法兰部3b重叠于侧外板2的室内侧的外表面，从该室内侧的法线方向连续对法兰部3b照射激光光束对其加热使其熔融到侧外板2的内部，对激光光束的输出或光束移动速度进行控制，使以此产生的熔池的底部不到达侧外板2的室外侧的外表面。通过这样将横骨架构件3接合于侧外板2，能够防止焊接痕迹影响侧结构体的外观。又，在纵骨架构件4也一样对激光光束的输出或光束移动速度进行控制以防止焊接痕迹影响侧构体的外观，这一点也和横骨架构件3相同。还有，在将多枚金属板相互接合形成侧外板2的情况下，也用同样方法进行激光焊接将其接合即可。

在侧外板2的内表面、即划定窗开口2b的周边部2h的四个角落部，分别接合大致为L字形的碳纤维增强树脂构件5D。碳纤维增强树脂构件5D的具体接合步骤与碳纤维增强树脂构件5A相同。多个横骨架构件3中其延长线与周边部2g的角落部分发生干涉的横骨架构件3A，为了在周边部2g的角落部分的内表面设置碳纤维增强树脂构件5D，比其他横骨架构件3B更多地与窗框2b保持距离配置。

在侧外板2的窗开口2b的周边部2h的外表面，利用激光焊接方法焊接金属（例如不锈钢等）制造的窗框11。还有，图6中，符号L表示激光焊接的焊蚕。具体地说，将窗框11重叠于周边部2h的室外侧的外表面，从其室内侧的法线方向对该重叠的部分连续照射激光光束对其加热使其熔融直到窗框11内部融化，对激光光束的输出或光束移动速度进行控制以使由此产生的熔池的底部不达到窗框11的外表面。

在利用激光焊接方法将窗框11焊接于侧外板2的窗开口2b的周边部2h后，将碳纤维增强树脂构件5D接合于从侧外板2的法线方向观察时与窗框11与侧外板2接合的部分重叠的位置。在这里，侧外板2的周边部2h的内表面上产生激光照射融化的母材的连续的起伏即激光焊接的焊蚕L。但是碳纤维增强树脂构件5D由于是利用含浸粘接树脂8粘接碳纤维薄板7形成的，因此能够使碳纤维薄板7平滑地顺着激光含浸的焊蚕L将其覆盖，可以省掉去除焊蚕的工序。又在横骨架构件3的上表面利用激光焊接方法接合纵骨架构件4。详细地说，从室外板2的室内侧的法线方向观察时，纵骨架构件4配置于碳纤维增强树脂构件5D的上方，以碳纤维增强树脂构件5D的一部分重叠。借助于此，可以将纵骨架构件4设置于接近窗开口2b的位置。还有，再利用激光焊接将横骨架构件3、纵骨架构件4、以及窗框11与侧外板2接合后，如果将碳纤维增强树脂构件5D粘接于侧外板2，则可以将激光焊接工程一起进行。但是也可以在将横骨架构件3、窗框11、以及碳纤维增强树脂构件5D接合于侧外板2后，利用激光焊接方法将纵骨架构件4接合于横骨架构件3的上面。

将4个角落的碳纤维薄板7各自的纤维方向设定为其假想延长线与窗开口2b不交叉的角度（例如相对于上下方向和前后方向形成大约45°）。下面对其理由进行说明。

图8是说明铁道车辆结构体的负载的示意图，（a）为无负载状态，（b）为由于乘客进入，车辆前后方向的中央的挠曲达到最大的结构体挠曲状态，（c）表示侧外板2的窗开口2b的变形。还有，在图8（a）中，符号C表示支点，图8（a）所示的铁道车辆有乘客进入时，如图8（b）所示，侧结构体21变形。这时，如图8（c）所示，侧外板2的窗开口2b变形为大致平行四边形的形状，划定窗开口2b的周边部的对角线上的一对角落部分发生拉伸应力，另一对角线上的角落部分发生压缩应力。该拉伸应力和压缩应力产生于这些应力方向的假想延长线不与窗开口2b交叉的角度、即相对于上下方向和前后方向大致成45°的方向。而且，碳纤维增强树脂相对于其纤维方向具有较大的强度和弹性。因此，图5和图6所示的碳纤维薄板7D配置为其纤维方向沿着发生大应力的方向。

但是，碳纤维增强树脂其杨氏模量因其纤维方向的不同而有很大变化。从而，将多枚碳纤维薄板叠层为各纤维方向不同的状态可以使增强效果得到提高。例如图9所示，可以将多枚碳纤维薄板7a～7d形成为大致相同的形状，以相互之间外形一致地叠层的状态配置为相互之间纤维方向不同。这时，第1层碳纤维薄板7a的纤维方向假定为车辆前后方向，第2层碳纤维薄板7b的纤维方向相对于车辆前后方向和上下方向成大约45°（纤维方向的假想延长线与窗开口2b不相交）。然后依序使第3层碳纤维薄板7c的纤维方向为车辆上下方向，第4层碳纤维薄板7d的纤维方向与第1层相同。而且也不限于此，也可以将多枚碳纤维薄板叠层为其纤维方向相互垂直，又可以采用织物或编织构成的碳纤维薄板。

图10是表示接合了碳纤维增强树脂构件的侧结构体21’的再一个实施形态的要部正视图。如图10所示，碳纤维增强树脂构件25D也可以形成为具有角落部25Da和与其连结的中间部25Db的形状，以覆盖侧结构体21’的侧外板2的窗开口2b的周边部2h的角落部分与该角落部分上下连结的纵边的中间部分，还可以将角落部25Da和中间部25Db形成为一体，或者也可以分开构成。

又，在图10的上部开口2d上接合用多枚碳纤维薄板27a～27c形成的碳纤维增强树脂构件25C。这时，沿着上部开口2d的纵边设置的碳纤维薄板27a的纤维方向为车辆上下方向，沿着上部开口2d的横边设置的碳纤维薄板27b的纤维方向为车辆前后方向，沿着上部开口2d的角落部分设置的碳纤维薄板27c的纤维方向相对于车辆前后方向和上下方向大约成45°（纤维方向的假想延长线不与上部开口2d交叉）。这时，也可以使碳纤维薄板27a的端部与碳纤维27b的端部对顶，在该对顶部分即角落部分叠层碳纤维薄板27c。又，为了对在开口前后方向上延伸的部位和在开口上下方向延伸的部位进行增强，也可以使用具有分别在各方向上延伸的碳纤维增强的2方向性薄板包围开口周边。

图11（a）表示直线形状的侧结构体31从车辆前后方向观察时的纵剖面图，（b）是具有曲率半径大的弯曲部的侧结构体41的纵剖面图，（c）是具有曲率半径小的弯曲部的侧结构体51的纵剖面图，（d）是对曲率半径小的弯曲部进行的激光焊接的说明图。在利用激光焊接制造侧结构体的情况下，最好是侧外板32使用在车辆上下方向上大约直线性延伸的板材（图11（a））。借助于此，能够将横骨架构件33可靠地与侧外板32接合。而且从建筑现状和车辆限制的关系考虑，侧外板往往具有使其下部向车辆内侧弯曲的弯曲部（图11（b）、（c））。如图11（b）所示，侧外板42的弯曲部42a的曲率半径（例如1500mm）较大的情况下，横骨架构件43可以用按压辊R使其紧贴侧外板42与其接合。另一方面如图11（c）所示，弯曲部52a的曲率半径（例如500mm）较小的情况下，如图11（d）所示，如果备用按压辊R对横骨架构件53施加相当大的压力，则不能够使横骨架构件53紧贴侧外板52，因此不能够采用激光焊接。

在该情况下，如图11（c）所示，横骨架构件53接合于避开弯曲部52a的位置。因此，为了避免弯曲部52a的刚性下降，只要在相邻的横骨架构件53之间将板状的碳纤维增强树脂构件5E接合于弯曲部52a的内表面即可。这时，碳纤维增强树脂构件5E的纤维方向在车辆上下方向上。还有，碳纤维增强树脂构件5E的形成方法与上述碳纤维增强树脂构件5A相同。侧外板52的曲率半径这样小的部分，不能够设置横骨架构件53，因此，通过设置碳纤维增强树脂构件5E，能够确保侧结构体51所需要的刚性。

如以上所述，在利用激光焊接制作的铁道车辆结构体中，将纤维增强树脂构件5D、25D、5E接合于侧外板2的划定开口2b的周边部2h的角落部分等规定的部分，因此为了侧外板2的增强不留焊接痕迹，也不因热畸变而产生尺寸误差，能够大大减少去除畸变的工作，而且施工也容易。因此能够改善外观，提高制作精度和制造效率等。而且设置纤维增强树脂构件5D、25D、5E的地方只是划定开口2b的周边部2h的角落部分等规定的部分，由于由侧外板2、横骨架构件3、以及纵骨架构件4构成的主要部分是金属制的，可以减少废弃物而且也能够很好地再生利用。根据上面所述，在铁道车辆结构体中，外观的改善，制作精度和制造效率的提高和保持良好的再生利用可能性都能够很好实现。而且未含浸树脂的纤维薄板7由于具有可挠性，利用含浸粘接树脂将纤维薄板顺着侧外板2的规定部分含浸粘接，能够容易地形成碳纤维增强树脂构件5D、25D、5E，用简单的施工就能够对侧结构体21、21’、51进行增强。

还有，所需要的碳纤维薄板的形状、大小、叠层数目等分别根据设计条件决定。又，侧外板和骨架构件不限于用不锈钢，也可以采用例如铝合金等。本实施形态对使用碳纤维增强树脂的增强结构使用于侧构体1的例子进行了说明，但是不限于此，也可以将其使用于端部结构体。又，使用碳纤维增强树脂的增强结构不仅可以使用于侧构体和端部结构体，也可以使用于底架的地板。

图12（a）是底架的横梁60的要部立体图，（b）是已有的横梁160的要部立体图。如图12（b）所示，已有的横梁160具有铅直方向的基板部60a以及在该基板部60a的上下端缘在相同方向上平行延伸的水平部60b、60c。而且在该基板部60a形成管孔60d。在管孔60d的两侧，为了避免弯曲刚性的降低，设置增强筋161。在这里，底架的平面度对于发挥作为底架的功能是很重要的因素，利用焊接方法将增强筋161焊接于横梁160时发生的热量会导致畸变的产生。另一方面，如图12（a）所示，本发明的横梁60不设增强筋161，而在基板部60a上沿着管孔60d的周围设置环状而且是板状的碳纤维增强树脂构件5F，以此防止弯曲刚性的降低。而且由于不需要利用焊接方法焊接增强筋，所以没有热畸变发生。因此能够提高要求高平面度的底架的制作精度。而且可以大大减少消除畸变的工作量。

下面对在铁道车辆结构体上接合碳纤维增强树脂构件时的施工步骤的实施例进行了说明。还有，施工在0～40℃左右的环境温度条件下进行。首先准备碳纤维薄板、底漆、以及含浸粘接树脂等各种材料。碳纤维薄板采用高弹性型一方向性构件（日铁コンポジット株式会社制造的FTS－C8－30）。该碳纤维薄板中包含的碳纤维单体的特性是，拉伸强度1900N/mm²、拉伸弹性系数为6.4×10⁵N/mm²。底漆采用2液混合型环氧树脂（日铁コンポジット株式会社制造的FP－NSL：粘度1000mPa·s左右）；含浸粘接树脂采用2液混合型环氧树脂（日铁コンポジット株式会社制造的FR－E3PL：粘度4400mPa·s左右）。而且将以下（1）～（7）的工序按顺序进行。

（1）表面预加工

对需要增强的规定部分用砂轮（例如#100）进行研磨，或用所谓BG#80精加工（精加工方向为车辆前后方向）。然后对该规定的表面用丙酮充分进行脱脂处理去除油污。

（2）碳纤维薄板的剪裁

用例如剪刀和直尺等剪裁用工具将碳纤维薄板剪切为对应于所述规定的部分的所希望的形状。特别是在使用于划定窗开口的周边部的角落部分那样的曲线部分的情况下，用切断模具、冲压工具等进行裁剪，能够提高工作效率，同时能够提高精度和质量。

（3）底漆的涂布

用滚筒刷以例如200g/m²的比例涂布底漆，养护2～4小时以上（最好是一天左右）。在这里，涂布底漆是为了在对侧外板研磨后，立即对表面进行保护，并且避免碳纤维增强直接接触侧外板，而在碳纤维与侧外板之间的电位差导致腐蚀的发生。也就是说，底漆也作为绝缘层起作用。又，对底漆的涂布量进行管理是因为在施工过程中对树脂厚的控制有困难。而且底漆的粘度比含浸粘接树脂低是为了使底漆能够很好地附着在侧外板的表面上。

（4）含浸粘接树脂打底

用滚筒刷涂布含浸粘接树脂打底。例如含浸粘接树脂每一层使用500g/m²打底。还有，含浸粘接树脂以规定的混合比（主剂：固化剂＝2：1）混合、计量后，用刮板均匀混合。

（5）碳纤维薄板的粘贴

在上述打底漆固化之前在其上粘贴碳纤维薄板。这时由于含浸粘接树脂粘度高，碳纤维薄板不会偏移。而且用脱泡辊捋碳纤维薄板使含浸粘接树脂含浸于纤维中之后，放置30分钟左右。利用这段放置时间，借助于毛细管现象使含浸实现（含浸的树脂从纤维间浮上来）。

（6）在上面涂布含浸粘接树脂

再用滚筒刷在其上涂布含浸粘接树脂。利用含浸粘接树脂每一层采用300g/m²，比打底使用量少。在这里，与打底每一层采用500g/m²相比，上面涂布每一层采用300g/m²，打底比上面涂层多是为了在含浸操作中支持薄板的目的，利用毛细管现象高效率地使树脂含浸到薄板内。

（7）第2层以后

根据需要，返回（4），粘贴第2层以后的碳纤维薄板。还有，第2层以后为了缓和粘接端的应力集中，使各层薄板端部偏移5～10mm左右。在这种情况下，薄板之间的树脂使用量考虑工作的方便和含浸的容易程度决定，可以根据每单位容积的纤维量改变，纤维和树脂的比例保持相同的程度。

Claims (5)

1.一种铁道车辆结构体，具备：

形成开口的金属制的侧外板、

与所述侧外板的内表面接合，在车辆的上下方向或车辆的前后方向上延伸的金属制的多个骨架构件、以及

纤维增强树脂构件，其接合于作为所述侧外板的内表面侧的、包含划定所述开口的周边部的角落部分或所述骨架构件之间的一部分的规定的部分；

从所述侧外板的室内侧的法线方向观察，所述多个骨架构件中以相互保持间隔的状态在车辆的上下方向上延伸的纵骨架构件配置于所述纤维增强树脂构件的室内侧以与所述纤维增强树脂构件的一部分重叠。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体，其特征在于，所述骨架构件利用激光焊接方法与所述侧外板接合。

3.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体，其特征在于，

所述开口为窗开口，

还具备在划定所述窗开口的周边部与所述侧外板的外表面接合的金属制的窗框，

所述纤维增强树脂构件被接合于从所述侧外板的法线方向看来与所述窗框和所述侧外板的接合部重叠的位置。

4.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体，其特征在于，

所述开口大致为矩形，

所述纤维增强树脂构件分别与划定所述开口的周边部的各角落部分接合，

所述纤维增强树脂构件的纤维方向被设定为相对于车辆的上下方向和前后方向成45°。

5.根据权利要求1所述的铁道车辆结构体，其特征在于，

所述开口大致为矩形，

所述纤维增强树脂构件与划定所述开口的周边部接合，同时在所述周边部的角落部分，另一纤维增强树脂构件在所述纤维增强树脂构件上重叠着叠层，而且是使其纤维方向不同地在其上叠层。