JPH06300018A - 繊維強化樹脂製管体用の交差継手部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輸送機関の構造物等を繊維強化樹脂製管体で
作製し交差継手部材で組み立て、構造物の軽量化を図
る。 【構成】 管体の外面と略等しい曲率を有する接合面を
対応する被接合体に対しそれぞれ備え、接合面を構成す
る管状の部材を被接合体の配置どおりに配して一体化
し、かつ、一方の管体が貫通できるようにした交差継手
部材。 【効果】 管体の剛性・強度の低下を招くことなく、軽
量かつ低コストで一方の管体の任意の位置に交差する他
方の管体を接合することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輸送機関の構造物等に
使用する繊維強化樹脂製管体用の交差継手に関するもの
である。

【０００２】たとえば、本発明は、鉄道車両用台車枠や
リニアモーターカー用台車枠を構成する側梁と横梁を軽
量化のために繊維強化樹脂製管体で作製し、これらを接
合し組み立てる台車枠の製作に応用できる。

【０００３】

【従来の技術】台車枠を構成する繊維強化樹脂製管体
は、アルミ、鋼のような金属材料と異なって溶接が不可
能であり、２つ以上の繊維強化樹脂製管体を接合するこ
とが極めて困難である。

【０００４】たとえば、特開平３―２３１０６３におい
ては、繊維強化プラスチック製の箱型断面の側梁に繊維
強化プラスチック製で円筒形状の横梁を嵌挿し、接着剤
と接合部材を介して接合しているが、この方法では、嵌
挿するために側梁に横梁断面分の大きな開口を有するこ
ととなり、当該部分の剛性・強度低下を防ぐため側梁内
部にハニカムコアを充填すると共に接合部位には接合面
積確保のため特に当該ハニカムコア内部に樹脂を充填す
る必要があり、構造が複雑でコストも高く、重量も増大
して軽量化を阻害していた。

【０００５】また、実開昭６３―１４７３９７では、２
本のＣＦＲＰ角柱同士を略Ｌ字形に結合する場合におい
て、それぞれの角柱端面を斜めに切り欠いて接合し、角
柱の表面が平面であることを利用して補強部材を２本の
角柱にまたがるように配して接合しているが、Ｌ字形に
接合するため、側梁の任意の位置に横梁を接合すること
ができない。

【０００６】また、角柱をそれぞれ斜めに切り欠くため
に剛性・強度が低下するため補強を必要とするが、角柱
以外の形状、たとえば円筒形状や楕円形状等の平面だけ
で構成されず曲面を有する管体の場合には、平面を利用
した当該補強部材を用いることができなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２本以上の
繊維強化樹脂製管体を直交又は斜めに交差させて接続す
る場合において、管体の剛性・強度を低下させることな
く一方の管体の任意の位置に他方の管体を接合すること
が可能な管体の交差継手部材を提供することを目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、２本以上の繊
維強化樹脂製管体を直交又は斜めに交差させて接続する
場合において、被接合体である繊維強化樹脂製管体の外
面と略等しい曲率を有する接合面を、対応する前記被接
合体に対してそれぞれ備え、前記接合面を構成する管状
の部材を前記被接合体の配置どおりに配して一体化した
ことを特徴とする繊維強化樹脂製管体用の交差継手部材
である。

【０００９】また、前記交差継手部材において、必要に
応じて前記交差継手部材を２つ以上に分割したことを特
徴とする繊維強化樹脂製管体用の交差継手部材である。

【００１０】図１に、本発明の接合面が２つの場合の交
差継手部材の概要図を示す。接合面１は、接合面１に接
合される繊維強化樹脂製管体（以下側梁と呼ぶ）の外面
と略等しい曲率を有しており、接合面２は、側梁と交差
する被接合体である繊維強化樹脂製管体（以下横梁と呼
ぶ）の外面と略等しい曲率を有している。

【００１１】交差継手部材の厚さ、接合面１の側梁軸方
向長さ、接合面２の横梁軸方向長さ及び材質は、要求さ
れる継手の剛性・強度により決定される。

【００１２】接合面１、２はそれぞれ側梁、横梁の外面
と略等しい曲率を有するようにする。

【００１３】仮に、接合面と対応する管体外面の曲率が
異なると、接合面に隙間が生じ接着層に欠陥を生じて接
合強度低下の原因となり、要求される継手の剛性・強度
を満足できなくなる。

【００１４】本発明のように継手部材の接合面の曲率が
対応する管体外面とそれぞれ略等しければ、わずかな隙
間は接着剤の充填によって埋まり、管体外面を利用して
広い接合面積を容易に確保することができ、充分な接合
強度を発現することが可能である。

【００１５】また、交差継手部材の２つ以上の接合面に
互いに異なる曲率を持たせれば、異なる曲率・断面形状
を持った２本の管体（たとえば外径１００ｍｍの管体と
一辺が１２０ｍｍの正方形断面の管体）を接合すること
も可能である。

【００１６】また、接合面１、２をそれぞれ側梁と横梁
の配置どおりに配し一体化し、一方の被接合体である側
梁を貫通できるようにすることで、管体を大きく切り欠
いたり開口したりして管体の剛性・強度の低下を招いた
り、管体内部にハニカムコアや樹脂を充填して重量増や
コスト増を招くことなく、一方の被接合体である側梁の
任意の位置に他方の被接合体である横梁を接合すること
ができる。

【００１７】さらに、組立手順上、被接合体である側梁
と横梁を所望の位置に配置した後継手部材で接合しなけ
ればならない場合においては、横梁の中心軸を通り側梁
の中心軸に平行な平面で交差継手部材を２つ以上に分割
することで接合することができる。

【００１８】本発明における交差継手部材の材質は特に
制約はなく、炭素繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊
維等の繊維で強化したエポキシ、不飽和ポリエステル、
またはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹
脂や、チタン、アルミ、およびそれらの合金等の金属を
用いることができる。

【００１９】

【実施例】図２に２本の繊維強化樹脂製管体を直交させ
て接合するＴ形で一体形の交差継手部材の実施例を示
す。

【００２０】一方の被接合体である側梁５は外径１００
ｍｍの円筒状であり、他方の被接合体である横梁６は外
径１２０ｍｍの円筒状である。

【００２１】交差継手部材４は板厚５．０ｍｍの金物を
用い、側梁との接合面は側梁と接合するため曲率が側梁
の外面と略等しくなるよう管状に作製し、同様に横梁と
の接合面の曲率が横梁の外面と略等しくなるよう管状に
作製した。

【００２２】側梁と横梁の配置どおりに前記接合面を配
し、かつ、側梁が継手部材を貫通できるようにするた
め、接合面を構成する管状の部材２つをＴ形に溶接して
一体化した。

【００２３】要求される継手の剛性・強度を確保するた
め、側梁との接合面の長さ、横梁との接合面の長さを算
出し決定した。

【００２４】図３に２本の繊維強化樹脂製管体を斜めに
交差させて接合するＴ形で分割形の交差継手部材の実施
例を示す。

【００２５】一方の被接合体である側梁９は、断面が外
形寸法で巾１２０ｍｍ、高さ２００ｍｍの長方形で４隅
に曲率１０ｍｍのＲを持っており、他方の被接合体であ
る横梁１０は外径１００ｍｍの円筒状である。

【００２６】交差継手部材７、８は板厚５．０ｍｍの繊
維強化樹脂製であり、側梁と接合する接合面の曲率が側
梁の外面と略等しくなるよう管状に作製し、同様に横梁
との接合面の曲率が横梁の外面と略等しくなるよう管状
に作製した。

【００２７】側梁と横梁を所望の位置に配置した後交差
継手部材を接合するため、横梁の中心軸を含み側梁に平
行な平面で継手部材を分割したＴ形の半割り形状にプリ
プレグを積層して作製した。

【００２８】継手に要求される剛性・強度を確保するた
め、側梁との接合面長さ、横梁との接合面長さを算出し
決定した。

【００２９】図４に３本の繊維強化樹脂製管体を直交さ
せて接合するΠ形で分割形の交差継手部材の実施例を示
す。

【００３０】一方の被接合体である側梁１３は外径１１
０ｍｍの円筒状であり、他方の被接合体である２本の横
梁１４、１５は外径１２０ｍｍの円筒状である。

【００３１】交差継手部材１１、１２は板厚５．０ｍｍ
の金物を用い、側梁と接合する接合面の曲率が側梁の外
面と略等しくなるよう管状に作製し、同様に横梁との接
合面の曲率が横梁の外面と略等しくなるよう管状に作製
した。

【００３２】側梁と横梁を所望の位置に配置した後交差
継手部材を接合するため、横梁と側梁の中心軸で形成さ
れる平面で継手部材を分割したＴ形の半割り形状にプレ
ス成形で作製した。

【００３３】継手に要求される剛性・強度を確保するた
め、側梁との接合面長さ、横梁との接合面長さを算出し
決定した。

【００３４】図５に３本の繊維強化樹脂製管体を直交さ
せて接合する＋形で一体形の交差継手部材の実施例を示
す。

【００３５】一方の被接合体である側梁１７は断面が外
形寸法で一辺が２００ｍｍの正方形で四隅に曲率半径１
５ｍｍのＲを持っており、他方の被接合体である２本の
横梁１８、１９は外径１００ｍｍの円筒状である。

【００３６】交差継手部材は板厚５．０ｍｍの金物を用
い、側梁との接合面は側梁と接合するため曲率が側梁の
外面と略等しくなるよう管状に作製し、同様に横梁との
接合面の曲率が横梁の外面と略等しくなるよう管状に作
製した。

【００３７】側梁と横梁の配置どおりに前記接合面を配
するため、接合面を構成する管状の部材３つを＋形に溶
接して一体化した。継手に要求される剛性・強度を確保
するため、側梁との接合面長さ、横梁との接合面長さを
算出し決定した。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の繊維強化樹脂製管体用の交差継手部材は、接合面の曲
率が対応する被接合体の管体外面とそれぞれ略等しいた
め、管体外面を利用して広い接合面積を容易に確保する
ことができ、充分な接合強度を発現して継手に要求され
る剛性・強度を確保することができた。

【００３９】また、交差継手部材の２つ以上の接合面に
互いに異なる曲率を持たせることで、異なる曲率・断面
形状を持った２本以上の管体を接合することもできた。

【００４０】また、接合面を、対応する被接合体の管体
の配置どおりに配し一体化し、一方の管体を貫通できる
ようにすることで、管体を大きく切り欠いたり開口した
りして管体の剛性・強度の低下を招いたり、管体内部に
ハニカムコアや樹脂を充填して重量増やコスト増を招く
ことなく、軽量かつ低コストな交差継手部材で一方の被
接合体である管体の任意の位置に交差する他方の被接合
体である管体を接合することができた。

【００４１】組立手順上、被接合体である管体を所望の
位置に配置した後継手部材で接合しなければならない場
合においても、被接合体である一方の管体の中心軸を通
り他方の管体の中心軸に平行な平面で交差継手部材をを
２つ以上に分割することで接合することができた。

【００４２】さらに、被接合体である管体が３本以上近
接して配置される場合は、接合面を構成する管状の部材
を一体化してΠ形や＋形とし、より一層、構造の簡素化
・軽量化をはかることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】接合面が２つの場合の繊維強化樹脂製管体用の
交差継手部材の斜視図。

【図２】Ｔ形で一体形の交差継手部材を用いて繊維強化
樹脂製管体を直交させて接合した状態を示す斜視図。

【図３】Ｔ形で分割形の交差継手部材を用いて繊維強化
樹脂製管体を斜めに交差させて接合した状態を示す斜視
図。

【図４】Π形で分割形の交差継手部材を用いて繊維強化
樹脂製管体を直交させて接合した状態を示す斜視図。

【図５】＋形で一体形の交差継手部材を用いて繊維強化
樹脂製管体を直交させて接合した状態を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 交差継手部材の繊維強化樹脂製管体（側梁）との接
合面 ２ 交差継手部材の繊維強化樹脂製管体（横梁）との接
合面 ３ 交差継手部材 ４ Ｔ形で一体形の交差継手部材 ５ 繊維強化樹脂製管体（側梁） ６ 繊維強化樹脂製管体（横梁） ７ Ｔ形で分割形の交差継手部材 ８ Ｔ形で分割形の交差継手部材 ９ 繊維強化樹脂製管体（側梁） １０ 繊維強化樹脂製管体（横梁） １１ Π形で分割形の交差継手部材 １２ Π形で分割形の交差継手部材 １３ 繊維強化樹脂製管体（側梁） １４ 繊維強化樹脂製管体（横梁） １５ 繊維強化樹脂製管体（横梁） １６ ＋形で一体形の交差継手部材 １７ 繊維強化樹脂製管体（側梁） １８ 繊維強化樹脂製管体（横梁） １９ 繊維強化樹脂製管体（横梁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 敏和 東京都千代田区大手町２―６―３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 毎熊 宏則 川崎市中原区井田1618番地 新日本製鐵株 式会社先端技術研究所内 (72)発明者 金屋 大三 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本以上の繊維強化樹脂製管体を交差し
   て接続する場合において、被接合体である繊維強化樹脂
   製管体の外面と略等しい曲率を有する接合面を、対応す
   る前記被接合体に対してそれぞれ備え、前記接合面を構
   成する管状の部材を前記被接合体の配置どおりに配して
   一体化し、前記被接合体の内一方の管体が貫通できるよ
   うにしたことを特徴とする繊維強化樹脂製管体用の交差
   継手部材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の交差継手部材において、
   前記被接合体である一方の管体の中心軸を通り他方の管
   体の中心軸に平行な平面で前記交差継手部材を２つ以上
   に分割したことを特徴とする繊維強化樹脂製管体用の交
   差継手部材。