JPH04293668A - 強化プラスチック製の台車 - Google Patents
強化プラスチック製の台車Info
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- JPH04293668A JPH04293668A JP3059891A JP5989191A JPH04293668A JP H04293668 A JPH04293668 A JP H04293668A JP 3059891 A JP3059891 A JP 3059891A JP 5989191 A JP5989191 A JP 5989191A JP H04293668 A JPH04293668 A JP H04293668A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両用等の台車に
関し、特に軽量で耐久性に優れかつ製造性に優れる強化
プラスチック製台車に関するものである。
関し、特に軽量で耐久性に優れかつ製造性に優れる強化
プラスチック製台車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両用台車は、従来、鋼材を用いて
作られていた。近年、新幹線に代表されるように車両の
高速化、省エネ化の要求により台車の軽量化の検討が各
所で試みられるようになっている。これらの軽量化の手
法としては設計の合理化および軽量材料の応用がある。 国内においてはＪＲ各社の指導によりアルミ製台車、お
よびガラス、アラミドおよびカーボン等の強化材を用い
た強化プラスチック製台車の開発が進められている。本
発明もかかる開発のひとつである。
作られていた。近年、新幹線に代表されるように車両の
高速化、省エネ化の要求により台車の軽量化の検討が各
所で試みられるようになっている。これらの軽量化の手
法としては設計の合理化および軽量材料の応用がある。 国内においてはＪＲ各社の指導によりアルミ製台車、お
よびガラス、アラミドおよびカーボン等の強化材を用い
た強化プラスチック製台車の開発が進められている。本
発明もかかる開発のひとつである。
【０００３】台車は車輪と駆動系およびバネを介して車
両本体を支持する一次構造部材である。台車の構造は車
輪を支持する側梁とバネを介して車体と駆動系を支持す
る横梁とからなる。これら部材を組み立てる際には、一
般に鋼やアルミ等の金属を用いた台車構造では溶接によ
る接合方法が採用されている。
両本体を支持する一次構造部材である。台車の構造は車
輪を支持する側梁とバネを介して車体と駆動系を支持す
る横梁とからなる。これら部材を組み立てる際には、一
般に鋼やアルミ等の金属を用いた台車構造では溶接によ
る接合方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最も軽量化の期待でき
る強化プラスチックを用いた台車においては側梁と横梁
の接合方法が問題となっている。本来、強化プラスチッ
ク製品の構造は側梁と横梁を一体的に成形した場合には
十分の強度を有するが製造面から見ると自動化が困難と
なるという問題点があった。本発明の目的は、かかる問
題点を解消した強化プラスチック製台車を提供すること
にある。
る強化プラスチックを用いた台車においては側梁と横梁
の接合方法が問題となっている。本来、強化プラスチッ
ク製品の構造は側梁と横梁を一体的に成形した場合には
十分の強度を有するが製造面から見ると自動化が困難と
なるという問題点があった。本発明の目的は、かかる問
題点を解消した強化プラスチック製台車を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる構造を容
易にしかも高信頼性をもって製造する方法を鋭意検討し
た結果、従来とは異なる構造を得て本発明に至ったもの
である。本発明の要旨は、強化プラスチック材からなる
桁フランジ用平板と桁ウエブ用の断面コ字形部材を接合
した梁構造を、同様材質からなる断面Ｌ字形継ぎ手部材
を介して組み立ててなる強化プラスチック製台車にある
。
易にしかも高信頼性をもって製造する方法を鋭意検討し
た結果、従来とは異なる構造を得て本発明に至ったもの
である。本発明の要旨は、強化プラスチック材からなる
桁フランジ用平板と桁ウエブ用の断面コ字形部材を接合
した梁構造を、同様材質からなる断面Ｌ字形継ぎ手部材
を介して組み立ててなる強化プラスチック製台車にある
。
【０００６】本発明は２つの特徴を備えており、その一
つは梁構造自体の構造である。すなわち、本発明に用い
る梁構造材１は図１に示すように強化プラスチック材か
らなる桁フランジの平板１−１ と桁ウエブの断面コ字
形部材１−２ とを用い、２本の断面コ字形部材１−２
，１−２ の端部同士を突き合わせると共に、その突合
せ面を挟んで上下面に２枚の桁フランジの平板１−１，
１−１ を接着することにより接合して組み立てる構造
にある。ここで、前記２本の断面コ字形部材１−２，１
−２ の端部同士は必ずしも接触するまで突き合わせる
必要はなく、２本の断面コ字形部材１−２，１−２の端
部間に所望の間隔を置くようにしてもよい。もう一つは
前記梁構造材１を用いて２本の側梁２，２ と２本の横
梁３，３ からなる格子状の組立構造とすることにある
。すなわち、図１および図２に示すように、横梁用の挿
入穴が形成された側梁２，２ に横梁３，３ を挿入、
断面Ｌ字形継ぎ手部材４を側梁２，２ と横梁３，３
に接着して両者を接合一体化するものである。
つは梁構造自体の構造である。すなわち、本発明に用い
る梁構造材１は図１に示すように強化プラスチック材か
らなる桁フランジの平板１−１ と桁ウエブの断面コ字
形部材１−２ とを用い、２本の断面コ字形部材１−２
，１−２ の端部同士を突き合わせると共に、その突合
せ面を挟んで上下面に２枚の桁フランジの平板１−１，
１−１ を接着することにより接合して組み立てる構造
にある。ここで、前記２本の断面コ字形部材１−２，１
−２ の端部同士は必ずしも接触するまで突き合わせる
必要はなく、２本の断面コ字形部材１−２，１−２の端
部間に所望の間隔を置くようにしてもよい。もう一つは
前記梁構造材１を用いて２本の側梁２，２ と２本の横
梁３，３ からなる格子状の組立構造とすることにある
。すなわち、図１および図２に示すように、横梁用の挿
入穴が形成された側梁２，２ に横梁３，３ を挿入、
断面Ｌ字形継ぎ手部材４を側梁２，２ と横梁３，３
に接着して両者を接合一体化するものである。
【０００７】本発明を実施するに当たり、断面Ｌ字形継
ぎ手部材４は図２に示すような枠状の一体成形品でも、
分割された数枚の断面Ｌ字形継ぎ手部材の組合せによっ
てもよい。また、強化プラスチックの補強繊維として炭
素繊維を用いれば軽量かつ強靱性を得るので好都合であ
る。
ぎ手部材４は図２に示すような枠状の一体成形品でも、
分割された数枚の断面Ｌ字形継ぎ手部材の組合せによっ
てもよい。また、強化プラスチックの補強繊維として炭
素繊維を用いれば軽量かつ強靱性を得るので好都合であ
る。
【０００８】
【作用】上記組立構造を用いれば、構成部材は平板、断
面コ字形部材および断面Ｌ字形部材の簡単な構造材で足
り容易な製造を可能にする。また、強化プラスチック材
を用い、しかも全て接着構造とするため、軽量でかつ耐
久性においても極めて優れたものとなる。
面コ字形部材および断面Ｌ字形部材の簡単な構造材で足
り容易な製造を可能にする。また、強化プラスチック材
を用い、しかも全て接着構造とするため、軽量でかつ耐
久性においても極めて優れたものとなる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。図３〜図５は本発明に係る台車構造および該台車に
かかる荷重方向を示し、図示例における台車は側梁２，
２ と横梁３，３ を井桁状に組み立てられている。図
２および図３に示す台車構造に図４に矢印で示す設計荷
重が負荷される場合について、以下にその計算例を示す
。また、本設計に用いた構造接着剤の剪断強度は０．５
Ｋｇ／ｍｍ２ とした。この強度は加湿状態、９６℃高
温状態、更には２ ×１０６ 回時の疲労状態を加味し
た強度である。因みにイニシャルの強度は２．１ Ｋｇ
／ｍｍ２ であった。
る。図３〜図５は本発明に係る台車構造および該台車に
かかる荷重方向を示し、図示例における台車は側梁２，
２ と横梁３，３ を井桁状に組み立てられている。図
２および図３に示す台車構造に図４に矢印で示す設計荷
重が負荷される場合について、以下にその計算例を示す
。また、本設計に用いた構造接着剤の剪断強度は０．５
Ｋｇ／ｍｍ２ とした。この強度は加湿状態、９６℃高
温状態、更には２ ×１０６ 回時の疲労状態を加味し
た強度である。因みにイニシャルの強度は２．１ Ｋｇ
／ｍｍ２ であった。
【００１０】各設計荷重の数値を表１に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】ここで、Ｆ１ は次のように見積もった。
車両重量Ｗｂ＝１０，４００Ｋｇｗ、電動機重量Ｗｍ＝
５００Ｋｇｗ、駆動系重量Ｗｄ＝２６０Ｋｇｗとした。 まず、電動機重量Ｗｍと駆動系重量Ｗｄによる接合点１
ケ所当たりの上下荷重Ｆ１−１ は下式で見積もった。 Ｆ１−１ ＝（Ｗｍ×８＋Ｗｄ×１０
／３）／２＝２，４３５Ｋｇまた、変動分を考慮した車
両重量Ｗｂによる上下荷重Ｆ１−２ は下式のように見
積もった。
５００Ｋｇｗ、駆動系重量Ｗｄ＝２６０Ｋｇｗとした。 まず、電動機重量Ｗｍと駆動系重量Ｗｄによる接合点１
ケ所当たりの上下荷重Ｆ１−１ は下式で見積もった。 Ｆ１−１ ＝（Ｗｍ×８＋Ｗｄ×１０
／３）／２＝２，４３５Ｋｇまた、変動分を考慮した車
両重量Ｗｂによる上下荷重Ｆ１−２ は下式のように見
積もった。
【００１３】
Ｆ１−２ ＝Ｗｂ／２＝５，２００Ｋｇそして接合点１
箇所に負荷される上下荷重の合計Ｆ１ は、上記Ｆ１−
１ とＦ１−２の合計とした。
箇所に負荷される上下荷重の合計Ｆ１ は、上記Ｆ１−
１ とＦ１−２の合計とした。
【００１４】主たる荷重である上下荷重Ｆ１ に対する
接合部での剪断応力は次のように計算される。 〈計算の仮定〉： 図５参照 １）側梁２，２ と横梁３，３ の接合点にはＦ１ の
剪断力が負荷される。 ２）継ぎ手であるアングルジョイント４−１，４−２，
４−３，４−４ は側梁２，２ の左右２箇所、計４箇
所に配されるジョイント４−１，４−２ を考慮の対象
し、ピールのかかる上下部に配されるジョイント４−３
，４−４ は無効とした。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとした。 〈計算の結果〉剪断応力＝剪断力／接着面積＝７，６４
０／（１５０×２０×８）＝０．３２Ｋｇ／ｍｍ２ よ
って、安全である。
接合部での剪断応力は次のように計算される。 〈計算の仮定〉： 図５参照 １）側梁２，２ と横梁３，３ の接合点にはＦ１ の
剪断力が負荷される。 ２）継ぎ手であるアングルジョイント４−１，４−２，
４−３，４−４ は側梁２，２ の左右２箇所、計４箇
所に配されるジョイント４−１，４−２ を考慮の対象
し、ピールのかかる上下部に配されるジョイント４−３
，４−４ は無効とした。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとした。 〈計算の結果〉剪断応力＝剪断力／接着面積＝７，６４
０／（１５０×２０×８）＝０．３２Ｋｇ／ｍｍ２ よ
って、安全である。
【００１５】また、カーブした時に想定される左右荷重
については次のように計算される。
については次のように計算される。
【００１６】左右荷重は単軸あたり荷重Ｆ２ を横梁３
の一本で受けることとした。 〈計算の仮定〉： 図６参照 １）表１の荷重Ｆ２ を負荷する。 ２）ジョイントは図６に斜線を付した部分以外である左
右の一方だけが有効であるとする。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとする。 〈計算の結果〉 剪断応力＝２，４００／（１５０×２０×６）＝０．１
３Ｋｇ／ｍｍ２ よって、安全である。
の一本で受けることとした。 〈計算の仮定〉： 図６参照 １）表１の荷重Ｆ２ を負荷する。 ２）ジョイントは図６に斜線を付した部分以外である左
右の一方だけが有効であるとする。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとする。 〈計算の結果〉 剪断応力＝２，４００／（１５０×２０×６）＝０．１
３Ｋｇ／ｍｍ２ よって、安全である。
【００１７】次に、ブレーキをかけた時に想定される前
後荷重については次のように計算される。前後荷重は単
軸当たり荷重Ｆ３ を側梁２の一本で受けるとした。
後荷重については次のように計算される。前後荷重は単
軸当たり荷重Ｆ３ を側梁２の一本で受けるとした。
【００１８】〈計算の仮定〉： 図７参照１）表１の荷
重Ｆ３ を負荷する。 ２）ジョイントは左右各４箇所のが有効であり、上下は
無効とする。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとする。 〈計算の結果〉 剪断応力＝２，４００／（１５０×２０×８）＝０．１
０Ｋｇ／ｍｍ２ よって、安全である。
重Ｆ３ を負荷する。 ２）ジョイントは左右各４箇所のが有効であり、上下は
無効とする。 ３）ジョイント有効幅は２０ｍｍとする。 〈計算の結果〉 剪断応力＝２，４００／（１５０×２０×８）＝０．１
０Ｋｇ／ｍｍ２ よって、安全である。
【００１９】以上の結果を表２にまとめて示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】この結果から本継ぎ手構造は想定される各
荷重において、いずれも十分な耐久性を有すると結論で
きる。
荷重において、いずれも十分な耐久性を有すると結論で
きる。
【００２２】この設計計算および各部材の引張り、圧縮
、剪断及び圧縮座屈、剪断座屈に対する検討に基づき、
各要素部材の構成を決定し、次の要領で台車を作製した
。材料はパイロフィル（三菱レイヨン登録商標）ＭＲ５
０／♯９８２炭素繊維プリプレグを用い、表３に示す構
成で平板と断面コ字形部材と断面Ｌ字形継ぎ手部材をオ
ートクレーブで成形した。
、剪断及び圧縮座屈、剪断座屈に対する検討に基づき、
各要素部材の構成を決定し、次の要領で台車を作製した
。材料はパイロフィル（三菱レイヨン登録商標）ＭＲ５
０／♯９８２炭素繊維プリプレグを用い、表３に示す構
成で平板と断面コ字形部材と断面Ｌ字形継ぎ手部材をオ
ートクレーブで成形した。
【００２３】硬化条件は次の通りであった。
１８０℃×１時間×７気圧
【００２４】
【表３】
【００２５】接着は次の手順で実施した。まず、平板と
断面コ字形部材を接着して横梁を２本組み立てた。接着
剤はＡＣＣ社製フィルム接着剤、品名ＦＭ３００を使用
した。次に、側梁に横梁貫通用角穴を機械加工し、側梁
を組み立てる前に横梁と側梁内面を接着する断面Ｌ字形
継ぎ手材を横梁に接着し、その後側梁を組み立てた。最
後に横梁と側梁外面を接着する断面Ｌ字形継ぎ手材を取
り付けて目的の台車構造を得た。ここで得た強化プラス
チック製台車は耐久性に優れ、鋼製の台車重量の８００
Ｋｇｗに比較して２５０Ｋｇｗと軽く、十分な軽量化を
達成した。
断面コ字形部材を接着して横梁を２本組み立てた。接着
剤はＡＣＣ社製フィルム接着剤、品名ＦＭ３００を使用
した。次に、側梁に横梁貫通用角穴を機械加工し、側梁
を組み立てる前に横梁と側梁内面を接着する断面Ｌ字形
継ぎ手材を横梁に接着し、その後側梁を組み立てた。最
後に横梁と側梁外面を接着する断面Ｌ字形継ぎ手材を取
り付けて目的の台車構造を得た。ここで得た強化プラス
チック製台車は耐久性に優れ、鋼製の台車重量の８００
Ｋｇｗに比較して２５０Ｋｇｗと軽く、十分な軽量化を
達成した。
【図１】本発明の構成部材の一つある梁構造材の分解斜
視図である。
視図である。
【図２】同梁構造材からなる側梁と横梁の組立斜視図で
ある。
ある。
【図３】本発明の代表的な実施例である台車の平面図で
ある。
ある。
【図４】同正面図である。
【図５】同台車の荷重方向を示す斜視説明図である。
【図６】上下荷重と接続構造を示す概念図である。
【図７】左右荷重と接続構造を示す概念図である。
【図８】前後荷重と接続構造を示す概念図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 強化プラスチック材からなる桁フラン
ジ用平板と桁ウエブ用の断面コ字形部材を接合した梁構
造を、同様材質からなる断面Ｌ字形継ぎ手部材を介して
組み立てたことを特徴とする強化プラスチック製台車。 - 【請求項２】 強化プラスチックの補強繊維に炭素繊
維を用いたことを特徴とする請求項１記載の強化プラス
チック製台車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03059891A JP3123658B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 強化プラスチック製の台車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03059891A JP3123658B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 強化プラスチック製の台車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293668A true JPH04293668A (ja) | 1992-10-19 |
| JP3123658B2 JP3123658B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=13126196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03059891A Expired - Lifetime JP3123658B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 強化プラスチック製の台車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123658B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0716935A (ja) * | 1993-06-18 | 1995-01-20 | Nikkiso Co Ltd | 繊維強化格子状構造物およびその製造方法 |
| JP2008218506A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinkawa Ltd | ホーン取付用アーム |
| JP2009107460A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Kinki Sharyo Co Ltd | 継ぎ手構造及び鉄道車両構体 |
| CN103085829A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-05-08 | 济南轨道交通装备有限责任公司 | 快速货车转向架 |
| CN105905126A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-31 | 中车株洲电力机车有限公司 | 一种构架及其转向架 |
| CN106364517A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-02-01 | 北京理工大学 | 一种纤维增强复合材料抗侧滚梁 |
| CN106494447A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-03-15 | 中车大连机车车辆有限公司 | 转向架内置橡胶关节端梁结构 |
| CN114670889A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-28 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种插接式复合材料转向架构架 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4113985B2 (ja) | 1998-07-22 | 2008-07-09 | 富士フイルム株式会社 | 塗布方法及び装置 |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP03059891A patent/JP3123658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0716935A (ja) * | 1993-06-18 | 1995-01-20 | Nikkiso Co Ltd | 繊維強化格子状構造物およびその製造方法 |
| JP2008218506A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinkawa Ltd | ホーン取付用アーム |
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