JP2892636B2 - 新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方法 - Google Patents
新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方法Info
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- JP2892636B2 JP2892636B2 JP9197720A JP19772097A JP2892636B2 JP 2892636 B2 JP2892636 B2 JP 2892636B2 JP 9197720 A JP9197720 A JP 9197720A JP 19772097 A JP19772097 A JP 19772097A JP 2892636 B2 JP2892636 B2 JP 2892636B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
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- Body Structure For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新幹線先頭車両の
左右対称に分割された複合材構体の中央部結合方法に関
する。
左右対称に分割された複合材構体の中央部結合方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の新幹線車両の構体は、アルミ合金
より成る構体が殆んどで、セミモノコック構造である。
かかるアルミ合金構体は、製造するのに成形型無しに手
加工し、溶接，パテ塗り修正を行わなければならなかっ
た。さらに電装品組立は、構体完成後でなければできな
かった。そしてアルミ合金構体は、断熱材，遮音材，内
装材などが必要で、それの取り付けに多大な費用と時間
が費やされるものであった。
より成る構体が殆んどで、セミモノコック構造である。
かかるアルミ合金構体は、製造するのに成形型無しに手
加工し、溶接，パテ塗り修正を行わなければならなかっ
た。さらに電装品組立は、構体完成後でなければできな
かった。そしてアルミ合金構体は、断熱材，遮音材，内
装材などが必要で、それの取り付けに多大な費用と時間
が費やされるものであった。
【０００３】近時、新幹線車両の構体材料の規制が緩和
され、金属以外でも使用可能となった。このようなこと
から構体材料に複合材を用いることが検討されている
（尚、複合材を用いた高速車両の従来技術として、特開
平５−３４５５６７号公報，特開平７−９６８３３号公
報がある）。新幹線車両の構体は、今後さらに加速され
るが現在最大速度２７５km/hに耐えることができ、鳥衝
突強度を有することが必要である。しかもトンネル通過
時最大圧力７９０mmAq，２０年間繰り返される構造疲労
強度（１回のトンネル通過時６００mmAq）に耐え、変形
最大７mm程度に抑えることのできる剛性が必要である。
特に先頭車両の構体は、複雑な曲面及び大面積となるの
で、これに対応できるものであることが必要である。
され、金属以外でも使用可能となった。このようなこと
から構体材料に複合材を用いることが検討されている
（尚、複合材を用いた高速車両の従来技術として、特開
平５−３４５５６７号公報，特開平７−９６８３３号公
報がある）。新幹線車両の構体は、今後さらに加速され
るが現在最大速度２７５km/hに耐えることができ、鳥衝
突強度を有することが必要である。しかもトンネル通過
時最大圧力７９０mmAq，２０年間繰り返される構造疲労
強度（１回のトンネル通過時６００mmAq）に耐え、変形
最大７mm程度に抑えることのできる剛性が必要である。
特に先頭車両の構体は、複雑な曲面及び大面積となるの
で、これに対応できるものであることが必要である。
【０００４】従来より検討されている新幹線先頭車両の
構体材料としての複合材は、サンドイッチ構造であり、
このサンドイッチ構造の複合材より成る先頭車両構体を
作ることは、一体成形できる大きさのオートクレーブが
無いので、また、仮に一体成形できる大きさのオートク
レーブを製作し、この中で巨大な新幹線先頭車両構体を
製造しても製造後残存応力によって先頭車両構体の上部
曲面が変形し、左右両側部が下部の金属製構体フレーム
と合わなくなるなどの理由から、先頭車両の長手方向中
心線に沿って左右対称に分割した構体構造が採用され
る。
構体材料としての複合材は、サンドイッチ構造であり、
このサンドイッチ構造の複合材より成る先頭車両構体を
作ることは、一体成形できる大きさのオートクレーブが
無いので、また、仮に一体成形できる大きさのオートク
レーブを製作し、この中で巨大な新幹線先頭車両構体を
製造しても製造後残存応力によって先頭車両構体の上部
曲面が変形し、左右両側部が下部の金属製構体フレーム
と合わなくなるなどの理由から、先頭車両の長手方向中
心線に沿って左右対称に分割した構体構造が採用され
る。
【０００５】ところで分割した複合材構体構造を新幹線
車両に採用することは、次のような問題がある。 図４に示すように複合材構体２０，２０の分割端部２
１，２１が薄くなるので、これをファスナー２２で結合
した天井２３は、トンネル通過の際に受ける空気圧によ
る変形を小さくすることができず、剛性が不足する。 分割端部２１，２１の結合部の気密を保つことが困難
で、シール性が悪い。 分割端部２１，２１に、結合の為の多数のファスナー
２２を取り付ける間、複合材構体２０，２０の形状を保
持する大がかりな治具を必要とし、また、せん断ファス
ナーは非常に高い加工精度を要求するので、予め分割端
部２１，２１に穴をあけておくことができず、組立性が
悪い。 図４に示す分割端部２１，２１の結合の仕方では、曲
げ強度に耐えられず、従ってファスナー２２を大きくし
なければならず、加工が困難になる。
車両に採用することは、次のような問題がある。 図４に示すように複合材構体２０，２０の分割端部２
１，２１が薄くなるので、これをファスナー２２で結合
した天井２３は、トンネル通過の際に受ける空気圧によ
る変形を小さくすることができず、剛性が不足する。 分割端部２１，２１の結合部の気密を保つことが困難
で、シール性が悪い。 分割端部２１，２１に、結合の為の多数のファスナー
２２を取り付ける間、複合材構体２０，２０の形状を保
持する大がかりな治具を必要とし、また、せん断ファス
ナーは非常に高い加工精度を要求するので、予め分割端
部２１，２１に穴をあけておくことができず、組立性が
悪い。 図４に示す分割端部２１，２１の結合の仕方では、曲
げ強度に耐えられず、従ってファスナー２２を大きくし
なければならず、加工が困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、剛性
を高くでき、気密を保つことができ、組立を容易に行う
ことができ、強度を高くできる新幹線先頭車両の複合材
構体の中央部結合方法を提供しようとするものである。
を高くでき、気密を保つことができ、組立を容易に行う
ことができ、強度を高くできる新幹線先頭車両の複合材
構体の中央部結合方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方
法は、新幹線先頭車両の長手方向中心線に沿って左右対
称に分割された複合材構体の分割部を結合する方法であ
って、分割部の上下方向の厚みを厚くすると共に垂直な
分割面をフラットな面となし、次にこのフラットな分割
面の内側に長手方向に一定間隔を存して多数の凹部を設
け、次いで分割面を合わせて前記各凹部より分割部を貫
通して引っ張りボルトを水平に取り付け、次に前記分割
面の合わせ面の隙間に接着剤を充填し、然る後前記引っ
張りボルトを締め付けて分割面を結合することを特徴と
するものである。
の本発明の新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方
法は、新幹線先頭車両の長手方向中心線に沿って左右対
称に分割された複合材構体の分割部を結合する方法であ
って、分割部の上下方向の厚みを厚くすると共に垂直な
分割面をフラットな面となし、次にこのフラットな分割
面の内側に長手方向に一定間隔を存して多数の凹部を設
け、次いで分割面を合わせて前記各凹部より分割部を貫
通して引っ張りボルトを水平に取り付け、次に前記分割
面の合わせ面の隙間に接着剤を充填し、然る後前記引っ
張りボルトを締め付けて分割面を結合することを特徴と
するものである。
【０００８】上記新幹線先頭車両の複合材構体の中央部
結合方法において、分割面における引っ張りボルト貫通
穴は、１本だけ長手方向位置決め穴とし、他はガタ穴と
なすことが好ましい。
結合方法において、分割面における引っ張りボルト貫通
穴は、１本だけ長手方向位置決め穴とし、他はガタ穴と
なすことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の新幹線先頭車両の複合材
構体の中央部結合方法の実施形態を説明する。図１に示
す新幹線先頭車両１の長手方向中心線Ｌに沿って左右対
称に分割された複合材構体２，２は、上面左右方向が円
弧状に上方に膨らむ曲面３で且つ中央部長手方向が上方
に盛り上がる盛り上がり曲面３ａを有し、先頭車両１の
後部から前部にかけて緩く前方に曲面４で傾斜した流面
形状になされ、傾斜曲面４の途中に運転室窓開口部５を
有し、傾斜曲面４の前部左右両側に前照灯取付開口部６
を有し、前端７が連結器カバー８と接続され、後端９が
運転室後方の乗降口１０の近くの位置で後部構体１１と
接続されるもので、この分割複合材構体２，２を構成し
ている複合材は、高弾性ＦＲＰスキンプラスチックコア
サンドイッチ材である。
構体の中央部結合方法の実施形態を説明する。図１に示
す新幹線先頭車両１の長手方向中心線Ｌに沿って左右対
称に分割された複合材構体２，２は、上面左右方向が円
弧状に上方に膨らむ曲面３で且つ中央部長手方向が上方
に盛り上がる盛り上がり曲面３ａを有し、先頭車両１の
後部から前部にかけて緩く前方に曲面４で傾斜した流面
形状になされ、傾斜曲面４の途中に運転室窓開口部５を
有し、傾斜曲面４の前部左右両側に前照灯取付開口部６
を有し、前端７が連結器カバー８と接続され、後端９が
運転室後方の乗降口１０の近くの位置で後部構体１１と
接続されるもので、この分割複合材構体２，２を構成し
ている複合材は、高弾性ＦＲＰスキンプラスチックコア
サンドイッチ材である。
【００１０】かかる構造の分割複合材構体２，２の分割
部を結合するには、予め分割複合材構体２，２を、分割
部に図２に示すように上下方向の厚み、即ち約３０mm〜
６０mm、本例の場合３０mmの厚みをもたせるように且つ
垂直な分割面１２，１２がフラット面となるようにオー
トクレーブで成形する。そして図３のａに示すようにフ
ラットな分割面１２，１２の内側にて夫々長手方向に一
定間隔を存して多数の凹部１３を設ける。次いで図３の
ｂに示すように各凹部１３より分割面１２，１２を貫通
する引っ張りボルト貫通穴１４を穿設する。この引っ張
りボルト貫通穴１４は、１本だけ長手方向位置決め穴と
し、他は径を大きくしてガタ穴とする。次に分割複合材
構体２，２の分割面１２，１２の合わせ面の隙間に図３
のｃに示すように接着剤１５を充填塗布する。次いで各
凹部１３より引っ張りボルト貫通穴１４に図３のｄに示
すように引っ張りボルト１６を取り付ける。然る後、長
手方向位置決め穴とした引っ張りボルト貫通穴１４に取
り付けた引っ張りボルト１６を最初に締め付けて分割面
１２，１２を位置決めし、以後径を大きくしてガタ穴と
した他の引っ張りボルト貫通穴１４に取り付けた引っ張
りボルト１６を締め付けて図３のｅに示すように分割面
１２，１２を結合する。
部を結合するには、予め分割複合材構体２，２を、分割
部に図２に示すように上下方向の厚み、即ち約３０mm〜
６０mm、本例の場合３０mmの厚みをもたせるように且つ
垂直な分割面１２，１２がフラット面となるようにオー
トクレーブで成形する。そして図３のａに示すようにフ
ラットな分割面１２，１２の内側にて夫々長手方向に一
定間隔を存して多数の凹部１３を設ける。次いで図３の
ｂに示すように各凹部１３より分割面１２，１２を貫通
する引っ張りボルト貫通穴１４を穿設する。この引っ張
りボルト貫通穴１４は、１本だけ長手方向位置決め穴と
し、他は径を大きくしてガタ穴とする。次に分割複合材
構体２，２の分割面１２，１２の合わせ面の隙間に図３
のｃに示すように接着剤１５を充填塗布する。次いで各
凹部１３より引っ張りボルト貫通穴１４に図３のｄに示
すように引っ張りボルト１６を取り付ける。然る後、長
手方向位置決め穴とした引っ張りボルト貫通穴１４に取
り付けた引っ張りボルト１６を最初に締め付けて分割面
１２，１２を位置決めし、以後径を大きくしてガタ穴と
した他の引っ張りボルト貫通穴１４に取り付けた引っ張
りボルト１６を締め付けて図３のｅに示すように分割面
１２，１２を結合する。
【００１１】上記のように実施形態の新幹線先頭車両の
複合材構体の中央部結合方法は、分割部の厚さを厚くし
た分割面１２，１２同士を直接引っ張りボルト１６を締
め付けて結合するので、その結合部の剛性が高くなる。
また、分割面１２，１２同士の隙間に接着剤１５を充填
塗布するので、引っ張りボルト１６を締め付けて分割面
１２，１２を結合することにより、その結合部のシール
が完全となり、気密を保てる。さらに引っ張りボルト貫
通穴１４は、１本だけ分割面１２，１２の長手方向位置
決め穴とし、他はガタ穴とするので、引っ張りボルト１
６を容易に挿通し締め付けることができて、分割複合材
構体２，２の結合作業が簡単である。また、接着剤の接
着力と引っ張りボルト１６の摩擦でせん断荷重をとるの
で、結合部の強度が高くなる。また、先頭車両１の運転
室窓開口部５付近の天井は庇を突き出した構造になって
いるので、たわみが大きくなるが、分割部の厚さを厚く
して結合する実施形態によれば庇の剛性を補強すること
ができる。
複合材構体の中央部結合方法は、分割部の厚さを厚くし
た分割面１２，１２同士を直接引っ張りボルト１６を締
め付けて結合するので、その結合部の剛性が高くなる。
また、分割面１２，１２同士の隙間に接着剤１５を充填
塗布するので、引っ張りボルト１６を締め付けて分割面
１２，１２を結合することにより、その結合部のシール
が完全となり、気密を保てる。さらに引っ張りボルト貫
通穴１４は、１本だけ分割面１２，１２の長手方向位置
決め穴とし、他はガタ穴とするので、引っ張りボルト１
６を容易に挿通し締め付けることができて、分割複合材
構体２，２の結合作業が簡単である。また、接着剤の接
着力と引っ張りボルト１６の摩擦でせん断荷重をとるの
で、結合部の強度が高くなる。また、先頭車両１の運転
室窓開口部５付近の天井は庇を突き出した構造になって
いるので、たわみが大きくなるが、分割部の厚さを厚く
して結合する実施形態によれば庇の剛性を補強すること
ができる。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明の新幹線
先頭車両の複合材構体の中央部結合方法は、厚さの厚い
分割複合材構体同士を引っ張りボルトにより直接結合す
るので、剛性が高く、強度も高くなる。また分割面に接
着剤を介在して結合するので、その結合部のシールが完
全となり、気密を保持できて信頼性が高くなる。さら
に、引っ張りボルトの貫通，締め付けが容易にできて、
結合作業を能率よく行うことができる。
先頭車両の複合材構体の中央部結合方法は、厚さの厚い
分割複合材構体同士を引っ張りボルトにより直接結合す
るので、剛性が高く、強度も高くなる。また分割面に接
着剤を介在して結合するので、その結合部のシールが完
全となり、気密を保持できて信頼性が高くなる。さら
に、引っ張りボルトの貫通，締め付けが容易にできて、
結合作業を能率よく行うことができる。
【図１】新幹線先頭車両における左右対称に分割された
複合材構体を示す斜視図である。
複合材構体を示す斜視図である。
【図２】本発明の複合材構体の中央部結合方法において
採用される複合材構体の分割部の構造を示す断面図であ
る。
採用される複合材構体の分割部の構造を示す断面図であ
る。
【図３】本発明の複合材構体の中央部結合方法を示すも
ので、ａ〜ｅはその工程図である。
ので、ａ〜ｅはその工程図である。
【図４】従来の複合材構体の中央部結合方法を示す要部
断面図である。
断面図である。
１ 新幹線先頭車両 ２ 分割された複合材構体 １２ 分割面 １３ 凹部 １４ 引っ張りボルト貫通穴 １５ 接着剤 １６ 引っ張りボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石▲塚▼ 理 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番 18号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B61D 17/00 B61D 17/04 B61D 17/12
Claims (2)
- 【請求項１】 新幹線先頭車両の長手方向中心線に沿っ
て左右対称に分割された複合材構体の分割部を結合する
方法であって、分割部の上下方向の厚みを厚くすると共
に垂直な分割面をフラットな面となし、次にこのフラッ
トな分割面の片面側の内側に長手方向に一定間隔を存し
て多数の凹部を設け、次いで分割面を合わせて前記各凹
部より分割部を貫通して引っ張りボルトを水平に取り付
け、次に前記分割面の合わせ面の隙間に接着剤を充填
し、然る後前記引っ張りボルトを締め付けて分割面を結
合することを特徴とする新幹線先頭車両の複合材構体の
中央部結合方法。 - 【請求項２】 分割面における引っ張りボルト貫通穴
を、１本だけ長手方向位置決め穴とし、他はガタ穴とな
したことを特徴とする請求項１記載の新幹線先頭車両の
複合材構体の中央部結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197720A JP2892636B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197720A JP2892636B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129033A JPH1129033A (ja) | 1999-02-02 |
| JP2892636B2 true JP2892636B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=16379239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9197720A Expired - Fee Related JP2892636B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 新幹線先頭車両の複合材構体の中央部結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892636B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114604279B (zh) * | 2022-03-24 | 2023-12-15 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 司机室头罩与车体的连接结构及轨道车辆 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP9197720A patent/JP2892636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1129033A (ja) | 1999-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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