ダブルキンパネルの接合継手及び構造体
【課題】生産性を向上させるダブルスキンパネルの接合継手及構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂ同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手であって、上面板２１および下面板２２のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部２５，２６が、第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、接合部同士が幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて摩擦攪拌接合用工具１の荷重を支える端部リブ２４ａ，２４ｂが、第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成された接合継手。
【解決手段】ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂ同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手であって、上面板２１および下面板２２のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部２５，２６が、第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、接合部同士が幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて摩擦攪拌接合用工具１の荷重を支える端部リブ２４ａ，２４ｂが、第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成された接合継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面板と下面板が複数のリブで連結された形状のダブルスキンパネル同士を接合するダブルキンパネルの接合継手および、その接合継手によって複数のダブルスキンパネルが接合して構成された構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、鉄道車両や航空機などの外板接合に、アーク溶接などに比べて入熱量が少なく溶接ひずみを抑える摩擦攪拌接合が注目されている。図１１は、ダブルスキンパネルについて従来の接合継手を示した概念図である。被接合部材であるダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂは、上面板１０１と下面板１０２が複数の傾斜したリブ１０３によって連結され、接合端部には垂直な端部リブ１０４が設けられている。そして、ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂが、図示するように上面板１０１と下面板１０２の接合端面同士突き合わせて配置され、それぞれ摩擦攪拌接合用工具１によって接合される。
【０００３】
固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１は、上面板１０１同士或いは下面板１０２同士を突き合わせた接合部を、回転体２から突設された攪拌軸（プローブ）３が回転しながら押し込まれ、接合部が連続する接合線に沿って移動する。それにより、ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂの接合部は、機械的攪拌によって周囲の材料が塑性流動し、移動するプローブ３の後方に流れる。そして、互いに混じり合った可塑性材は摩擦熱を失って急速に冷却固化して接合が完結する。ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂは、上面板１０１同士が接合され後、反転して下面板１０２同士の接合が同様に行われる。
【特許文献１】特開２００４−０４２１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１２は、鉄道車両用構体の外観を示した図である。この鉄道車両用構体２００は、側構体２０１、屋根構体２０２そして台枠２０３が周方向に接合され、長手方向端部には妻構体２０４を接合して構成されている。側構体２０１や屋根構体２０２は、複数の長尺なダブルスキンパネル２１０が幅方向（周方向）に突き合わされ、隣り合うもの同士が車体長さの２０〜２５ｍもの距離にわたって摩擦攪拌接合されている。従って、鉄道車両用構体２００の側構体２０１や屋根構体２０２が、図１１に示すようなダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂなどによって構成される。
【０００５】
しかし、従来のダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂの接合継手は、その接合継手が面内方向（接合する板材を水平に置いた場合の水平方向）に直交する面同士を突き合わせるよう構成されたものであるため、長い距離にわたって接合するには問題があった。すなわち、摩擦攪拌接合時には、突き合わせ面同士が隙間無く、ずれないようにダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂを押さえるための治具が必要である。そのため、面内方向に押し付け合うための治具とともに、面外方向（接合する板材を水平に置いた場合の垂直方向）にずれないようするための治具が必要であり、接合作業が繁雑になって作業性を低下させてしまっていた。また、多くの治具を使ったとしても、長い距離にわたって接合する接合端面の寸法管理は厳しく、その点で鉄道車両用構体のコストアップとなってしまっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、生産性を向上させるダブルスキンパネルの接合継手及構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手であって、前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜面が平面又は円弧面であることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜面の傾斜角は、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に、１０度から６０度の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜した円弧面は、その傾斜角が、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に１０度から６０度の範囲内にあり、かつ、当該円弧面の曲率が、円弧面の長さをＬとした場合に０．７Ｌ以上であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に張出し部が形成され、その張出し部をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具で挟み込んで摩擦攪拌接合するようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に突設部が形成され、重ね合わせた当該突設部をアーク溶接、レーザ溶接またはレーザハイブリッド溶接によって接合するものであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る構造体は、上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合されたものであって、前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
よって、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手によれば、傾斜した接合部を突き合わせるので、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込む。そのため、面内方向に押し付け合うことで、第１及び第２ダブルスキンパネルが面外方向へずれなくなって、ダブルスキンパネルを面内方向に押さえつける治具があれば十分であり、面外方向のずれを防止する治具を使用しなくても、接合継手の適切な突き合わせ状態で摩擦攪拌接合することができる。また、傾斜した接合部を突き合わせるようにしたことで、寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。よって、寸法公差の精度を下げて生産性を向上させたダブルスキンパネルそれ自体のみならず、治具を簡略化でき、ダブルスキンパネルからなる構造体の生産コストを下げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手及びダブルスキンパネルが接続された構造体について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ダブルスキンパネルの接合用継手について第１実施形態を示した図である。
本実施形態のダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは押出し中空形材であり、上面板２１と下面板２２および、その上面板２１と下面板２２を連結する複数の傾斜したリブ２３によってトラス構造になっている。ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは同じように構成されたものであって、幅方向（図面左右方向）両端に、図示するような一組の接合継手が形成されたものである。
【００１３】
このダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは、図１２に示す鉄道車両用構体２００を構成するためのものであって、特にその接合継手は、固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合するための形状をしたものである。そして、図示するように突き合わせた接合部が摩擦攪拌接合用工具１によって上下両側から接合され、例えば上面板２１が鉄道車両用構体２００の車体外側になり、下面板２２がその車体内側になる。摩擦攪拌接合用工具１は、回転体２から同軸に攪拌軸（プローブ）３が突設され、そのプローブ３が接合部に回転しながら押し込まれ、材料を軟化させ塑性流動化して接合するようにしたものである。
【００１４】
ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手には、ほぼ平行な上面板２１と下面板２２に垂直な端部リブ２４ａ，２４ｂが設けられている。そして、その上面板２１及び下面板２２と、端部リブ２４ａ，２４ｂとの各接続部分には、傾斜面の形成された上下に鏡対称形状の接合部２５，２５と２６，２６が形成されている。端部リブ２４ａ側に形成された上下の接合部２５は、対向する接合部２６を受けるように、面外方向外側を向いた傾斜面が形成されている。一方、端部リブ２４ｂ側に形成された上下の接合部２６は、ダブルスキンパネル１１Ｂの上面及び下面が張り出すように突き出し、面外方向内側を向いた傾斜面が形成されている。
【００１５】
こうして、接合部２５，２６は、互いに端部リブ２４ａ，２４ｂから面内方向に同じ角度の傾斜面をもって突き出し、上下一対の接合部２６，２６の間の接合部２５，２５が面内方向に嵌り込むよう構成されている。そして、嵌め合わされたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合部には、図示するように端部リブ２４ａ，２４ｂとの間には隙間２８が構成される。
【００１６】
ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手は、端部リブ２４ａ，２４ｂの肉厚が異なっており、接合部２５の形成された端部リブ２４ａ側の肉厚が厚くなっている。これは、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸が端部リブ２４ａ側に偏った位置で摩擦攪拌接合するためである。ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの表面に現れる継ぎ目を摩擦攪拌しなければならないからである。
【００１７】
図９に示すように、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸を基準にして、接合部２５，２６の傾斜面の傾斜角θを考えた場合、この傾斜角θが大きいと、摩擦攪拌接合用工具１のプローブ３の直径に対して接合部の面内方向幅Ｔが大きすぎてしまう。一方で、接合部２５，２６の傾斜角が小さいと、面内方向に嵌り込んで安定した接合を可能とする効果が十分に得られなくなってしまう。そこで、検討したところ、傾斜角θは１０度から６０度の間である場合に好ましい結果がえられた。
【００１８】
よって、以上のように構成されたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手は、従来の問題点を解消し、生産性を向上させたものとなった。
先ず、傾斜面を有する接合部２５，２６が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うことで、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂを面内方向に押さえつける治具があれば十分であり、面外方向のずれを防止する治具を使用しなくても、接合継手の適切な突き合わせ状態で摩擦攪拌接合することができるようになった。特に、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂによって鉄道車両用構体を構成する場合には、２０ｍ以上にわたって図１に示すような突き合わせ状態を維持しなければならないが、本実施形態では面内方向の押さえつけだけで可能になるため、極めて作業性の易いものとなった。
【００１９】
また、接合部２５，２６の接合端面を傾斜させたことにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がる。そのため、摩擦攪拌接合用工具１で摩擦攪拌接合を行う場合に、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性の向上を図ることが可能になった。
よって、寸法公差の精度を下げて生産コストを低下させたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂそれ自体のみならず、治具を簡略化して製造可能な鉄道車両用構体の生産コストを抑えることが可能になった。
【００２０】
続いて、接合継手の他の実施形態について説明する。図２乃至図８は、ダブルスキンパネルの接合用継手について第２乃至第８実施形態を示した図である。ダブルスキンパネルは、いずれも第１実施形態と同様に押出し中空形材であり、上面板２１と下面板２２および、複数の傾斜したリブ２３によって構成されている。そして、幅方向（図面左右方向）両端に、それぞれ図示するような一組の接合継手が形成されている。そのため、ダブルスキンパネルは、その接合継手が摩擦攪拌接合され、図１１に示す鉄道車両用構体２００を構成する。
【００２１】
図２に示す、ダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂに形成された第２実施形態の接合用継手は、第１実施形態と同様に、肉厚の異なる端部リブ３１ａ，３１ｂが設けられ、面内方向に突き出るように接合部３２，３３が形成されている。ただし、本実施形態では、接合部３２，３３に傾斜した円弧面が形成され、上下の接合部３２，３２及び３３，３３はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。傾斜方向は、前記第１実施形態と同様であり、接合部３２は、面外方向外側を向いて形成され、接合部３３は、面外方向内側を向いて形成されている。従って、接合部３２，３３は、上下一対の接合部３３，３３の間の接合部３２，３２が面内方向に嵌り込むよう構成されている。
【００２２】
ここで、図１０に示すように、接合部３２，３３の円弧面を直線とし、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸を基準にしてその傾斜角θを考えた場合、第１実施形態と同様に、斜角θは１０度から６０度の間であることが好ましい。また、円弧面の曲率Ｒは、図示するように円弧面の長さをＬとした場合に、０．７Ｌ以上であることが好ましかった。
【００２３】
本実施形態によれば、円弧面を有する接合部３２，３３が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にできるので、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。よって、寸法公差の精度を下げて生産コストを低下させたダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂそれ自体のみならず、治具を簡略化して製造可能な鉄道車両用構体の生産コストを抑えることが可能になった。
【００２４】
図３に示す、ダブルスキンパネル１３Ａ，１３Ｂに形成された第３実施形態の接合用継手は、一方にのみ端部リブ３５を設け、摩擦攪拌接合用工具１（図１参照）による摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。他方の接端部は端部リブのない解放端になっている。そして、接合部３６，３７には第１実施形態と同様に傾斜面が形成され、上下の接合部３６，３６及び３７，３７はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。従って、接合時には、上下一対の接合部３７，３７の間に接合部３６，３６が面内方向に嵌り込むことになる。
【００２５】
また、図４に示す、ダブルスキンパネル１４Ａ，１４Ｂに形成された第４実施形態の接合用継手も、一方にのみ端部リブ４１を設け、摩擦攪拌接合用工具１（図１参照）による摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。他方の接端部は端部リブのない解放端になっている。そして、接合部４２，４３には第２実施形態と同様に傾斜した円弧面が形成され、上下の接合部４２，４２及び４３，４３はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。従って、接合時には、上下一対の接合部４３，４３の間に接合部４２，４２が面内方向に嵌り込むことになる。
【００２６】
よって、第３及び第４実施形態によれば、傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１３Ａ，１３Ｂ又は１４Ａ，１４Ｂが面外方向へずれなくなった。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。更に、接合部の端部リブを１本にしたため、ダブルスキンパネル１３Ｂ，１４Ｂの面外方向の寸法精度は低下するが、その分軽量化することが可能になった。
【００２７】
図５に示す、ダブルスキンパネル１５Ａ，１５Ｂに形成された第５実施形態の接合用継手は、一方にのみ端部リブ４５を設け、摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。また、本実施形態では、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具によって接合するようにしている。そして、上面板２１側には、第１実施形態と同様に傾斜面をもった接合部４６，４７が形成され、下面板２２側には、張出し部４８，４９が形成され、傾斜面同士が突き当てられている。
【００２８】
また、図６に示す、ダブルスキンパネル１６Ａ，１６Ｂに形成された第６実施形態の接合用継手も、一方にのみ端部リブ５１を設け、摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。そして、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具によって接合するようにしている。上面板２１側には、第２実施形態と同様に傾斜した円弧面をもった接合部５２，５３が形成され、下面板２２側には張出し部５４，５５が形成され、円弧面同士が突き当てられている。
【００２９】
よって、第５及び第６実施形態によれば、傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１５Ａ，１５Ｂ／１６Ａ，１６Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。更に、接合部の端部リブを１本にしたため、ダブルスキンパネル１５Ｂ，１６Ｂの面外方向の寸法精度は低下するが、その分軽量化することが可能になった。
【００３０】
図７に示す、ダブルスキンパネル１７Ａ，１７Ｂに形成された第７実施形態の接合用継手は、肉厚の異なる端部リブ５６ａ，５６ｂが設けられている。そして、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側は、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等のアーク溶接、或いはレーザ溶接やレーザハイブリッド溶接によって接合するようにしたものである。そこで、上面板２１側には、第１実施形態と同様に傾斜面をもった接合部５７，５８が形成され、傾斜面同士が突き当てられている。また、下面板２２側には突設部５９，６０が形成され、図示するように突設部５９側が突設部６０の内側に入り込むように構成されている。
【００３１】
また、図８に示す、ダブルスキンパネル１８Ａ，１８Ｂに形成された第８実施形態の接合用継手は、肉厚の異なる端部リブ６１ａ，６１ｂが設けられている。そして、本実施形態でも、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側は、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等のアーク溶接、或いはレーザ溶接やレーザハイブリッド溶接によって接合するようにしたものである。そこで、上面板２１側には、第２実施形態と同様に傾斜した円弧面をもった接合部６２，６３が形成され、円弧面同士が突き当てられている。また、下面板２２側には突設部６４，６５が形成され、図示するように突設部６４側が突設部６５の内側に入り込むように構成されている。
【００３２】
よって、第７及び第８実施形態によれば、上下の一方を重ね合わせにし、他方を傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１７Ａ，１７Ｂ／１８Ａ，１８Ｂが面外方向へずれなくなった。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができる。更に、後から接合する下面板２２側をアーク溶接などによるため、この点でも寸法精度を下げることができ、生産性を向上させることが可能になった。
【００３３】
以上、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手及び構造体について実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ダブルスキンパネルの接合用継手について第１実施形態を示した図である。
【図２】ダブルスキンパネルの接合用継手について第２実施形態を示した図である。
【図３】ダブルスキンパネルの接合用継手について第３実施形態を示した図である。
【図４】ダブルスキンパネルの接合用継手について第４実施形態を示した図である。
【図５】ダブルスキンパネルの接合用継手について第５実施形態を示した図である。
【図６】ダブルスキンパネルの接合用継手について第６実施形態を示した図である。
【図７】ダブルスキンパネルの接合用継手について第７実施形態を示した図である。
【図８】ダブルスキンパネルの接合用継手について第８実施形態を示した図である。
【図９】接合部に形成した傾斜面の傾斜角を示した図である。
【図１０】接合部に形成した円弧面の曲率について示した図である。
【図１１】ダブルスキンパネルについて従来の接合継手を示した概念図である。
【図１２】鉄道車両用構体の外観を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 摩擦攪拌接合用工具
２ 回転体
３ 攪拌軸（プローブ）
１１Ａ，１１Ｂ ダブルスキンパネル
２１ 上面板
２２ 下面板
２３ リブ
２４ａ，２４ｂ 端部リブ
２５，２６ 接合部
２００ 鉄道車両用構体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上面板と下面板が複数のリブで連結された形状のダブルスキンパネル同士を接合するダブルキンパネルの接合継手および、その接合継手によって複数のダブルスキンパネルが接合して構成された構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、鉄道車両や航空機などの外板接合に、アーク溶接などに比べて入熱量が少なく溶接ひずみを抑える摩擦攪拌接合が注目されている。図１１は、ダブルスキンパネルについて従来の接合継手を示した概念図である。被接合部材であるダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂは、上面板１０１と下面板１０２が複数の傾斜したリブ１０３によって連結され、接合端部には垂直な端部リブ１０４が設けられている。そして、ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂが、図示するように上面板１０１と下面板１０２の接合端面同士突き合わせて配置され、それぞれ摩擦攪拌接合用工具１によって接合される。
【０００３】
固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１は、上面板１０１同士或いは下面板１０２同士を突き合わせた接合部を、回転体２から突設された攪拌軸（プローブ）３が回転しながら押し込まれ、接合部が連続する接合線に沿って移動する。それにより、ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂの接合部は、機械的攪拌によって周囲の材料が塑性流動し、移動するプローブ３の後方に流れる。そして、互いに混じり合った可塑性材は摩擦熱を失って急速に冷却固化して接合が完結する。ダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂは、上面板１０１同士が接合され後、反転して下面板１０２同士の接合が同様に行われる。
【特許文献１】特開２００４−０４２１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１２は、鉄道車両用構体の外観を示した図である。この鉄道車両用構体２００は、側構体２０１、屋根構体２０２そして台枠２０３が周方向に接合され、長手方向端部には妻構体２０４を接合して構成されている。側構体２０１や屋根構体２０２は、複数の長尺なダブルスキンパネル２１０が幅方向（周方向）に突き合わされ、隣り合うもの同士が車体長さの２０〜２５ｍもの距離にわたって摩擦攪拌接合されている。従って、鉄道車両用構体２００の側構体２０１や屋根構体２０２が、図１１に示すようなダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂなどによって構成される。
【０００５】
しかし、従来のダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂの接合継手は、その接合継手が面内方向（接合する板材を水平に置いた場合の水平方向）に直交する面同士を突き合わせるよう構成されたものであるため、長い距離にわたって接合するには問題があった。すなわち、摩擦攪拌接合時には、突き合わせ面同士が隙間無く、ずれないようにダブルスキンパネル１００Ａ，１００Ｂを押さえるための治具が必要である。そのため、面内方向に押し付け合うための治具とともに、面外方向（接合する板材を水平に置いた場合の垂直方向）にずれないようするための治具が必要であり、接合作業が繁雑になって作業性を低下させてしまっていた。また、多くの治具を使ったとしても、長い距離にわたって接合する接合端面の寸法管理は厳しく、その点で鉄道車両用構体のコストアップとなってしまっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、生産性を向上させるダブルスキンパネルの接合継手及構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手であって、前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜面が平面又は円弧面であることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜面の傾斜角は、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に、１０度から６０度の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記接合部の傾斜した円弧面は、その傾斜角が、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に１０度から６０度の範囲内にあり、かつ、当該円弧面の曲率が、円弧面の長さをＬとした場合に０．７Ｌ以上であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に張出し部が形成され、その張出し部をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具で挟み込んで摩擦攪拌接合するようにしたものであることが好ましい。
また、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手は、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に突設部が形成され、重ね合わせた当該突設部をアーク溶接、レーザ溶接またはレーザハイブリッド溶接によって接合するものであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る構造体は、上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合されたものであって、前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
よって、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手によれば、傾斜した接合部を突き合わせるので、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込む。そのため、面内方向に押し付け合うことで、第１及び第２ダブルスキンパネルが面外方向へずれなくなって、ダブルスキンパネルを面内方向に押さえつける治具があれば十分であり、面外方向のずれを防止する治具を使用しなくても、接合継手の適切な突き合わせ状態で摩擦攪拌接合することができる。また、傾斜した接合部を突き合わせるようにしたことで、寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。よって、寸法公差の精度を下げて生産性を向上させたダブルスキンパネルそれ自体のみならず、治具を簡略化でき、ダブルスキンパネルからなる構造体の生産コストを下げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手及びダブルスキンパネルが接続された構造体について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ダブルスキンパネルの接合用継手について第１実施形態を示した図である。
本実施形態のダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは押出し中空形材であり、上面板２１と下面板２２および、その上面板２１と下面板２２を連結する複数の傾斜したリブ２３によってトラス構造になっている。ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは同じように構成されたものであって、幅方向（図面左右方向）両端に、図示するような一組の接合継手が形成されたものである。
【００１３】
このダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂは、図１２に示す鉄道車両用構体２００を構成するためのものであって、特にその接合継手は、固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合するための形状をしたものである。そして、図示するように突き合わせた接合部が摩擦攪拌接合用工具１によって上下両側から接合され、例えば上面板２１が鉄道車両用構体２００の車体外側になり、下面板２２がその車体内側になる。摩擦攪拌接合用工具１は、回転体２から同軸に攪拌軸（プローブ）３が突設され、そのプローブ３が接合部に回転しながら押し込まれ、材料を軟化させ塑性流動化して接合するようにしたものである。
【００１４】
ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手には、ほぼ平行な上面板２１と下面板２２に垂直な端部リブ２４ａ，２４ｂが設けられている。そして、その上面板２１及び下面板２２と、端部リブ２４ａ，２４ｂとの各接続部分には、傾斜面の形成された上下に鏡対称形状の接合部２５，２５と２６，２６が形成されている。端部リブ２４ａ側に形成された上下の接合部２５は、対向する接合部２６を受けるように、面外方向外側を向いた傾斜面が形成されている。一方、端部リブ２４ｂ側に形成された上下の接合部２６は、ダブルスキンパネル１１Ｂの上面及び下面が張り出すように突き出し、面外方向内側を向いた傾斜面が形成されている。
【００１５】
こうして、接合部２５，２６は、互いに端部リブ２４ａ，２４ｂから面内方向に同じ角度の傾斜面をもって突き出し、上下一対の接合部２６，２６の間の接合部２５，２５が面内方向に嵌り込むよう構成されている。そして、嵌め合わされたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合部には、図示するように端部リブ２４ａ，２４ｂとの間には隙間２８が構成される。
【００１６】
ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手は、端部リブ２４ａ，２４ｂの肉厚が異なっており、接合部２５の形成された端部リブ２４ａ側の肉厚が厚くなっている。これは、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸が端部リブ２４ａ側に偏った位置で摩擦攪拌接合するためである。ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの表面に現れる継ぎ目を摩擦攪拌しなければならないからである。
【００１７】
図９に示すように、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸を基準にして、接合部２５，２６の傾斜面の傾斜角θを考えた場合、この傾斜角θが大きいと、摩擦攪拌接合用工具１のプローブ３の直径に対して接合部の面内方向幅Ｔが大きすぎてしまう。一方で、接合部２５，２６の傾斜角が小さいと、面内方向に嵌り込んで安定した接合を可能とする効果が十分に得られなくなってしまう。そこで、検討したところ、傾斜角θは１０度から６０度の間である場合に好ましい結果がえられた。
【００１８】
よって、以上のように構成されたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合継手は、従来の問題点を解消し、生産性を向上させたものとなった。
先ず、傾斜面を有する接合部２５，２６が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うことで、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂを面内方向に押さえつける治具があれば十分であり、面外方向のずれを防止する治具を使用しなくても、接合継手の適切な突き合わせ状態で摩擦攪拌接合することができるようになった。特に、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂによって鉄道車両用構体を構成する場合には、２０ｍ以上にわたって図１に示すような突き合わせ状態を維持しなければならないが、本実施形態では面内方向の押さえつけだけで可能になるため、極めて作業性の易いものとなった。
【００１９】
また、接合部２５，２６の接合端面を傾斜させたことにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がる。そのため、摩擦攪拌接合用工具１で摩擦攪拌接合を行う場合に、ダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂの接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性の向上を図ることが可能になった。
よって、寸法公差の精度を下げて生産コストを低下させたダブルスキンパネル１１Ａ，１１Ｂそれ自体のみならず、治具を簡略化して製造可能な鉄道車両用構体の生産コストを抑えることが可能になった。
【００２０】
続いて、接合継手の他の実施形態について説明する。図２乃至図８は、ダブルスキンパネルの接合用継手について第２乃至第８実施形態を示した図である。ダブルスキンパネルは、いずれも第１実施形態と同様に押出し中空形材であり、上面板２１と下面板２２および、複数の傾斜したリブ２３によって構成されている。そして、幅方向（図面左右方向）両端に、それぞれ図示するような一組の接合継手が形成されている。そのため、ダブルスキンパネルは、その接合継手が摩擦攪拌接合され、図１１に示す鉄道車両用構体２００を構成する。
【００２１】
図２に示す、ダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂに形成された第２実施形態の接合用継手は、第１実施形態と同様に、肉厚の異なる端部リブ３１ａ，３１ｂが設けられ、面内方向に突き出るように接合部３２，３３が形成されている。ただし、本実施形態では、接合部３２，３３に傾斜した円弧面が形成され、上下の接合部３２，３２及び３３，３３はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。傾斜方向は、前記第１実施形態と同様であり、接合部３２は、面外方向外側を向いて形成され、接合部３３は、面外方向内側を向いて形成されている。従って、接合部３２，３３は、上下一対の接合部３３，３３の間の接合部３２，３２が面内方向に嵌り込むよう構成されている。
【００２２】
ここで、図１０に示すように、接合部３２，３３の円弧面を直線とし、摩擦攪拌接合用工具１の中心軸を基準にしてその傾斜角θを考えた場合、第１実施形態と同様に、斜角θは１０度から６０度の間であることが好ましい。また、円弧面の曲率Ｒは、図示するように円弧面の長さをＬとした場合に、０．７Ｌ以上であることが好ましかった。
【００２３】
本実施形態によれば、円弧面を有する接合部３２，３３が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にできるので、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。よって、寸法公差の精度を下げて生産コストを低下させたダブルスキンパネル１２Ａ，１２Ｂそれ自体のみならず、治具を簡略化して製造可能な鉄道車両用構体の生産コストを抑えることが可能になった。
【００２４】
図３に示す、ダブルスキンパネル１３Ａ，１３Ｂに形成された第３実施形態の接合用継手は、一方にのみ端部リブ３５を設け、摩擦攪拌接合用工具１（図１参照）による摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。他方の接端部は端部リブのない解放端になっている。そして、接合部３６，３７には第１実施形態と同様に傾斜面が形成され、上下の接合部３６，３６及び３７，３７はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。従って、接合時には、上下一対の接合部３７，３７の間に接合部３６，３６が面内方向に嵌り込むことになる。
【００２５】
また、図４に示す、ダブルスキンパネル１４Ａ，１４Ｂに形成された第４実施形態の接合用継手も、一方にのみ端部リブ４１を設け、摩擦攪拌接合用工具１（図１参照）による摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。他方の接端部は端部リブのない解放端になっている。そして、接合部４２，４３には第２実施形態と同様に傾斜した円弧面が形成され、上下の接合部４２，４２及び４３，４３はそれぞれ鏡対称形状に形成されている。従って、接合時には、上下一対の接合部４３，４３の間に接合部４２，４２が面内方向に嵌り込むことになる。
【００２６】
よって、第３及び第４実施形態によれば、傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１３Ａ，１３Ｂ又は１４Ａ，１４Ｂが面外方向へずれなくなった。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。更に、接合部の端部リブを１本にしたため、ダブルスキンパネル１３Ｂ，１４Ｂの面外方向の寸法精度は低下するが、その分軽量化することが可能になった。
【００２７】
図５に示す、ダブルスキンパネル１５Ａ，１５Ｂに形成された第５実施形態の接合用継手は、一方にのみ端部リブ４５を設け、摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。また、本実施形態では、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具によって接合するようにしている。そして、上面板２１側には、第１実施形態と同様に傾斜面をもった接合部４６，４７が形成され、下面板２２側には、張出し部４８，４９が形成され、傾斜面同士が突き当てられている。
【００２８】
また、図６に示す、ダブルスキンパネル１６Ａ，１６Ｂに形成された第６実施形態の接合用継手も、一方にのみ端部リブ５１を設け、摩擦攪拌時の荷重を受けるようにしている。そして、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具によって接合するようにしている。上面板２１側には、第２実施形態と同様に傾斜した円弧面をもった接合部５２，５３が形成され、下面板２２側には張出し部５４，５５が形成され、円弧面同士が突き当てられている。
【００２９】
よって、第５及び第６実施形態によれば、傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１５Ａ，１５Ｂ／１６Ａ，１６Ｂが面外方向へずれなくなる。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができ、そのことによって生産性を向上させることが可能になった。更に、接合部の端部リブを１本にしたため、ダブルスキンパネル１５Ｂ，１６Ｂの面外方向の寸法精度は低下するが、その分軽量化することが可能になった。
【００３０】
図７に示す、ダブルスキンパネル１７Ａ，１７Ｂに形成された第７実施形態の接合用継手は、肉厚の異なる端部リブ５６ａ，５６ｂが設けられている。そして、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側は、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等のアーク溶接、或いはレーザ溶接やレーザハイブリッド溶接によって接合するようにしたものである。そこで、上面板２１側には、第１実施形態と同様に傾斜面をもった接合部５７，５８が形成され、傾斜面同士が突き当てられている。また、下面板２２側には突設部５９，６０が形成され、図示するように突設部５９側が突設部６０の内側に入り込むように構成されている。
【００３１】
また、図８に示す、ダブルスキンパネル１８Ａ，１８Ｂに形成された第８実施形態の接合用継手は、肉厚の異なる端部リブ６１ａ，６１ｂが設けられている。そして、本実施形態でも、上面板２１側を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具１によって接合する一方で、下面板２２側は、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等のアーク溶接、或いはレーザ溶接やレーザハイブリッド溶接によって接合するようにしたものである。そこで、上面板２１側には、第２実施形態と同様に傾斜した円弧面をもった接合部６２，６３が形成され、円弧面同士が突き当てられている。また、下面板２２側には突設部６４，６５が形成され、図示するように突設部６４側が突設部６５の内側に入り込むように構成されている。
【００３２】
よって、第７及び第８実施形態によれば、上下の一方を重ね合わせにし、他方を傾斜面や円弧面を有する接合部が楔のように嵌り合って、面内方向に押し付け合うので、ダブルスキンパネル１７Ａ，１７Ｂ／１８Ａ，１８Ｂが面外方向へずれなくなった。そのため、鉄道車両用構体を構成するように接合部の距離が長くても、面内方向の押さえつけだけで接合可能な状態にでき、極めて作業性の易いものとなった。また、傾斜した円弧面の突き合わせにより、面内方向の開口寸法許容量が、垂直な接合端面の突き合わせに比べて広がるため、接合端面について寸法公差の精度を下げることなどができる。更に、後から接合する下面板２２側をアーク溶接などによるため、この点でも寸法精度を下げることができ、生産性を向上させることが可能になった。
【００３３】
以上、本発明に係るダブルスキンパネルの接合継手及び構造体について実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ダブルスキンパネルの接合用継手について第１実施形態を示した図である。
【図２】ダブルスキンパネルの接合用継手について第２実施形態を示した図である。
【図３】ダブルスキンパネルの接合用継手について第３実施形態を示した図である。
【図４】ダブルスキンパネルの接合用継手について第４実施形態を示した図である。
【図５】ダブルスキンパネルの接合用継手について第５実施形態を示した図である。
【図６】ダブルスキンパネルの接合用継手について第６実施形態を示した図である。
【図７】ダブルスキンパネルの接合用継手について第７実施形態を示した図である。
【図８】ダブルスキンパネルの接合用継手について第８実施形態を示した図である。
【図９】接合部に形成した傾斜面の傾斜角を示した図である。
【図１０】接合部に形成した円弧面の曲率について示した図である。
【図１１】ダブルスキンパネルについて従来の接合継手を示した概念図である。
【図１２】鉄道車両用構体の外観を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 摩擦攪拌接合用工具
２ 回転体
３ 攪拌軸（プローブ）
１１Ａ，１１Ｂ ダブルスキンパネル
２１ 上面板
２２ 下面板
２３ リブ
２４ａ，２４ｂ 端部リブ
２５，２６ 接合部
２００ 鉄道車両用構体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手において、
前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、
その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項２】
請求項１に記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜面が、平面又は円弧面であることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜面の傾斜角は、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に、１０度から６０度の範囲内にあることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜した円弧面は、その傾斜角が、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に１０度から６０度の範囲内にあり、かつ、当該円弧面の曲率が、円弧面の長さをＬとした場合に０．７Ｌ以上であることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に張出し部が形成され、その張出し部をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具で挟み込んで摩擦攪拌接合するようにしたものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に突設部が形成され、重ね合わせた当該突設部をアーク溶接、レーザ溶接またはレーザハイブリッド溶接によって接合するものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項７】
上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合された構造体において、
前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とするダブルスキンパネルからなる構造体。
【請求項１】
上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合するための接合継手において、
前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、
その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項２】
請求項１に記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜面が、平面又は円弧面であることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜面の傾斜角は、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に、１０度から６０度の範囲内にあることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記接合部の傾斜した円弧面は、その傾斜角が、前記上面板又は下面板と直交する面外方向をゼロ度とした場合に１０度から６０度の範囲内にあり、かつ、当該円弧面の曲率が、円弧面の長さをＬとした場合に０．７Ｌ以上であることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に張出し部が形成され、その張出し部をボビンツール式の摩擦攪拌接合用工具で挟み込んで摩擦攪拌接合するようにしたものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するダブルスキンパネルの接合継手において、
前記第１及び第２ダブルスキンパネルの上面板又は下面板の一方には、その上面板又は下面板の延長上に突設部が形成され、重ね合わせた当該突設部をアーク溶接、レーザ溶接またはレーザハイブリッド溶接によって接合するものであることを特徴とするダブルスキンパネルの接合継手。
【請求項７】
上面板と下面板とが幅方向に並んだ複数のリブによって連結されたダブルスキンパネルであって、そのダブルスキンパネル同士を幅方向に突き合わせ、上面板側又は下面板側の少なくとも一方を固定ピン式の摩擦攪拌接合用工具によって摩擦攪拌接合された構造体において、
前記ダブルスキンパネルの上面板および下面板のそれぞれ延長上に形成された上下の接合部が、一方の第１ダブルスキンパネルでは、面外方向外側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、他方の第２ダブルスキンパネルでは、面外方向内側を向いて傾斜した傾斜面が形成され、第１ダブルスキンパネルの接合部が第２ダブルスキンパネルの接合部に対して幅方向に嵌り込むようにしたものであり、その接合部の間に連結されて前記摩擦攪拌接合用工具の荷重を支える端部リブが、前記第１及び第２ダブルスキンパネルの一方又は両方に形成されたものであることを特徴とするダブルスキンパネルからなる構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２７２７６８（Ｐ２００８−２７２７６８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１６３８２（Ｐ２００７−１１６３８２）
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
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