JPH1178874A - 高速車両の外壁構造および高速車両の外壁の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で、繰返し荷重による破壊を長期にわた
って阻止するのことができ、平滑で最適な空力特性を有
する高速車両を実現する。 【解決手段】 凹型である金型の内周面に、高弾性繊維
を含む繊維強化熱硬化性合成樹脂製プリプレグを載せ、
その上に、複数の空間が形成されるコアを有する中間層
を載せ、さらにその上に、内層となる高弾性繊維を含む
繊維強化熱硬化性合成樹脂製のプリプレグを載せる。そ
の上にさらにカバーを被せて負圧を利用して外層、中間
層および内層を金型の内面に押し付け、この状態でオー
トクレーブ内で加熱し、熱硬化性合成樹脂を所望の硬度
となるように熱硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新幹線などの高速
車両に好適に用いることができる外壁構造および外壁の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】新幹線などの高速車両（以後、単に「車
両」と略称することがある）がトンネルに突入すると、
車両の先頭部に圧力波が形成される。圧力波は、ほぼ音
速に近い速度でトンネル内を伝播し、一部が外部に漏れ
て微気圧波が発生するけれども、残余の圧力波はトンネ
ルの出入り口間で反射を繰返し、トンネル内を走行中の
車両に変動圧力として作用する。

【０００３】より具体的には車両の先頭部がトンネルに
突入すると、圧力波（圧縮波）が形成され、その圧縮波
は、音速でトンネル出口に進行し、出口端部付近で反射
して膨張波となり、その膨張波は、トンネル内を逆行
し、入口端部付近で再び反射して圧縮波になる。このよ
うにトンネル内を往復する圧力波は、出入口端部付近で
反射しながら圧縮波と膨張波とに変化して次第に減衰し
ていく。このような圧力波は、車両がトンネル内に突入
するときだけでなく、車両の後尾部がトンネル内に入る
際にも発生する。この場合の圧力波は膨張波であり、こ
れも同様にトンネル出入口端部で反射し、圧縮波と膨張
波と交互にその性質を変化させながらトンネル内を往復
する。このため車両がトンネルを通過する際にきわめて
複雑な圧力変化が発生し、低サイクルの繰返しの荷重が
車体に加わることとなる。

【０００４】このようなトンネル内に発生する圧力波に
よって車体には最大で約７９０ｍｍＡｑ、平均でも約６
００ｍｍＡｑの圧力が加わる。これによって外壁が大き
く変形すると、たとえば窓枠と窓ガラスとの間のシール
部材が外れるなどの不具合が生じるため、車両の外壁の
最大変形許容量は予め定められる値、たとえば７ｍｍと
されている。

【０００５】また２０年間におよぶ運用期間中におい
て、車両は約１０⁷〜１０⁸回程度、トンネル通過がある
といわれ、その度に圧力波が発生し、外壁が変形する。
さらに長いトンネルを通過する場合には、１回のトンネ
ル通過に付き数回〜数十回にわたる繰返し荷重が加わ
り、外壁が変形することとなる。

【０００６】したがって上述した外壁の最大変形量を前
記予め定める値以内に抑え、かつ車両の運用期間中にお
ける繰返し荷重による疲労破壊を防止するために、高速
車両の外壁構造には、高剛性および疲労に対する高い信
頼性が要求される。

【０００７】また高速車両の先頭車の先頭部には、鳥が
衝突することが多く、２０年におよぶ運用期間中には数
千回から数万回も大小の鳥が衝突するといわれている。
従来の新幹線の外壁構造は、アルミニウム合金製または
鋼製で厚さ２ｍｍ〜３ｍｍの面板を、格子状に組み立て
られたフレーム上に溶接したセミモノコック構造となっ
ている。したがって前記面板上に鳥が衝突すると、鳥の
大きさにもよるが数ｍｍのへこみが生じる。これは、美
観を著しく悪くするので、定期的に整備工場においてパ
テを盛り付け修正するなどの作業が行われている。これ
は、大変労力を要し、整備費用も高価である。

【０００８】また近年の高速車両の先頭部は、空気抵抗
の低減と、トンネルを通過する際に発生する前記微気圧
波による衝撃音の低減とを図るために、より先鋭化し、
その形状が複雑になっている。一方、従来技術の新幹線
は、鋼板およびアルミニウム板などの金属製の面板を、
たたき出しなどの手作業で所望の形状に加工し、この面
板をフレームに溶接などの手段によって取り付けて製造
されている。したがって従来の技術では、生産性が悪
く、かつ形状が複雑になる程、製造コストが上昇し、車
両の外壁を平滑度の高いきれいな形状を形作ることが困
難である。

【０００９】さらに上述した金属製の面板を用いる構成
では、車両の軽量化を図り、かつ加工性を確保するため
に板を薄くすれば、必要とする剛性および構造疲労強度
を確保することができず、これとは逆に板を厚くすれば
軽量化を図ることができないとともに、加工することが
できる形状に限界が生じ、最適な空力設計を行うことが
できないという問題がある。

【００１０】このような上述した金属製の外壁構造を用
いたことによる問題を解決するために、車両の先頭部の
外壁の構造材として、ガラス繊維を不飽和ポリエステル
樹脂で含浸した複合材料を採用することが考えられてい
る。この複合材料は、上述した金属材料に比べて、非常
に軽量、かつ高強度であり、さらに複雑な外形形状にも
容易に成形できるので、空気力学的にも優れた形状を有
する外壁を、低コストで得ることができる。諸外国では
最近になって競って高速車両の先頭部に適用しようと試
作および実車走行試験を行っている。ところが、複合材
料は一般に衝撃強度は高くないといわれている。単車や
工事用の安全ヘルメットなどには使用されているが、こ
れは１回の衝撃にのみ使用することが許されており、繰
返し使用してはならないとされている。その理由は、ア
ルミニウム合金および鋼などの金属材料の場合には塑性
変形により衝撃エネルギを吸収するので、外見さえ気に
ならなければ繰返し使用にできるのに対し、複合材料は
塑性現象がなく、衝撃を受けると繊維が樹脂から引き離
される界面破壊などが発生することによる表面エネルギ
の増大により衝撃を吸収するからである。

【００１１】したがって前記複合材料を車両の外壁の構
造材として用いた場合、トンネル突入時における圧力変
動、および鳥などの衝突による衝撃が複数回繰り返され
ると次第に損傷部が拡大し、外見では識別できないので
異常がないようにみえても、ある日構体内部と外部とが
貫通するような大きな損傷が発生することがある。

【００１２】上述したように車両の先頭部はトンネル通
過時における圧力変動および鳥などの衝撃に耐える構造
でなくてはならない。この「耐える」とは１回２回では
なく、トンネル通過時の圧力変動に対しては約１０⁷〜
１０⁸回、鳥の衝突に対しては構体全体であれば数千回
から数万回の繰返し荷重に耐え、同一個所であれば少な
くとも数百回に、耐えなくてはならない。そのため複合
材料の中実構造では、他の強度要求に対しては充分耐荷
しているのにもかかわらず、上述した繰返し荷重に耐え
るために非常に分厚い面板を使用しなくてはならず、重
量が大きくなる。また前記外壁の面板として使用される
複合材料は、０．３ｍｍ程度の薄いシート状の原材料を
１枚１枚手作業で積層していくことによって得られるの
で、面板の板厚さが大きいということは、非常にコスト
高になることを意味する。

【００１３】典型的な従来技術は特開平５−３４５５６
７号公報に開示される。この従来技術では、微細な孔を
有する気体透過性多孔質材料からなる外壁板と、気密性
を有する緻密な組織の材料からなる内壁板との間に、ハ
ニカム形状の隔壁を配置して構成された構体が開示され
る。この従来技術では、内壁板と外壁板との間に複数の
空間を有する隔壁を配置させることによって、必要な剛
性を確保し、かつ上述した複合材料の中実構造と比較し
て軽量化を図り、製造コスト低減させることができる。
また高速車両がトンネル内を走行中に圧力波が変動して
も、外壁板の微細な孔を通じて空気がハニカム形状の隔
壁の内部空間に流入／流出し、これらの微細な孔が流動
抵抗となり、これによって、外壁構体が緩衝空間の作用
を果たし、客室内の気密性を確保したまま、構体への繰
返し荷重による振動を少なくすることを可能としてい
る。

【００１４】しかしながらこの従来技術では、高速車両
の先頭部の外形形状を、平滑度の高いきれいな形状に形
作るための工夫は全くなされていない。また上述の緩衝
空間を形成するためのハニカム形状の隔壁の厚みを比較
的大きくしなければならず、したがってその隔壁を湾曲
させることが困難となるけれども、最適な空力特性を得
るための工夫は存在しない。また上述の運用期間中に作
用する繰返し荷重に対し、疲労破壊を防ぐための工夫は
なんら開示されていない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軽量
であり、製造コストが低減され、平滑度が高いきれいな
形状を形作ることができ、必要な剛性を充分に確保で
き、しかもトンネル通過時において発生する圧力変動に
よる繰返し荷重、および鳥の複数回の衝突による繰返し
荷重などによる疲労破壊を、長期にわたって阻止する耐
久性に優れた高速車両の外壁構造および高速車両の外壁
の製造方法を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、高弾性繊維を含む繊維強化材料に熱硬化性合成樹脂
を含浸させた複合材料によって形成される内層と、高弾
性繊維を含む繊維強化材料に熱硬化性合成樹脂を含浸さ
せた複合材料によって形成される外層と、内層と外層と
の間に配置され、内層および外層に固定され、多数の空
間が形成されるコアを有する中間層とを含むことを特徴
とする高速車両の外壁構造である。

【００１７】本発明に従えば、新幹線などの高速車両の
外壁は、内壁と外層とよって中間層が挟まれたサンドイ
ッチ構造によって実現される。内層および外層は、繊維
強化材料に合成樹脂を含浸させた複合材料からなる。ま
た中間層は多数の空間が形成されるたとえばハニカム状
材料、または多孔質材料からなるコアを有し、このコア
は一層または複数層からなる。このように高速車両の外
壁を複合材料からなる内層および外層に中間層が挟まれ
たサンドイッチ構造とすることによって、３次元的曲面
の連続した先頭車の外壁を平滑に形成し、かつ所要の強
度、特に曲げ剛性を得ることが可能となる。

【００１８】また複合材料は、軽量で高い剛性を実現す
ることができるので、アルミニウム合金などの金属製の
外壁構造に比べて生産性を向上し、かつトンネル通過時
の圧力変動および鳥衝突などによる衝撃力が繰返し作用
しても、構造疲労が生じにくく、長期にわたって耐衝撃
性を維持することができる。

【００１９】しかも前記複合材料は、高弾性繊維を強化
材料として用いるので、グラスファイバなどの弾性の低
い繊維だけを用いる場合に比べて、内層および外層の弾
性および靭性を格段に高くし、かつ軽量化させることが
でき、上述の繰返し荷重に対して疲労破壊が生じること
を長期にわたって阻止することが可能となり、疲労に対
する信頼性を向上させることができる。

【００２０】また前記複合材料のマトリックスとして用
いられる熱硬化性合成樹脂は、低粘性であるため、繊維
に含浸させ易く、高い界面強度で繊維に密着して複合さ
せることができる。したがって界面破壊が生じにくく、
このような複合材料を用いることによって高速車両の外
壁は、高い衝撃強度を得ることができる。

【００２１】また前記複合材料は、一般的に金属材料よ
りも比重が小さく、かつ外層と内層との間に固定される
中間層のコアには、多数の空間が形成されるので、高速
車両の軽量化を図ることができる。

【００２２】さらにまた前記複合材料は、従来技術の高
速車両の外壁に用いられる鋼板およびアルミニウム板に
比較すると、防振性に優れており、したがって車両の構
体外部から構体内部へ伝播する音を低減することがで
き、かつ断熱性を有するので、本発明の高速車両の外壁
構造によれば、従来技術では必要な遮音材および断熱材
を不要とすることができる。すなわち部品点数が減少す
るので高速車両の製造コストを低減させることができ
る。

【００２３】また請求項２記載の本発明は、中間層は、
高弾性繊維を含む繊維強化材料に熱硬化性合成樹脂を含
浸させた複合材料によって形成される接着層と、この接
着層によって相互に固定され、多数の空間が形成される
複数のコアとを含むことを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、内層と外層との間には、
多数の空間が形成される複数のコアが、接着層によって
相互に固定される。したがって単１枚のコアの厚みを、
比較的薄くし、これによってそれらのコアが厚み方向に
撓んで変形することが容易となり、成形性が向上され
る。また接着層は、高弾性繊維を含む繊維強化材料に熱
硬化性合成樹脂を含浸させた複合材料によって形成され
るので、中間層においても、上述したトンネル通過時お
よび鳥などの衝突時に加わる衝撃荷重に充分に耐荷する
ことができる。

【００２５】また請求項３記載の本発明は、コアは、硬
質発泡合成樹脂から成ることを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、コアは、硬質発泡合成樹
脂からなる。前記硬質発泡合成樹脂は、他の合成樹脂製
の発泡体と比較して、一般的に機械的強度に優れ、かつ
軽量である。このような材料を用いることによって高速
車両の外壁の強度を向上させ、かつ軽量化を図ることが
可能となる。

【００２７】また請求項４記載の本発明は、硬質発泡合
成樹脂は、ポリメタクリルイミドであることを特徴とす
る。

【００２８】本発明に従えば、コアは、ポリメタクリル
イミドからなる。前記ポリメタクリルイミドは、上述し
た硬質発泡合成樹脂の機械的強度に優れかつ軽量である
という性質に加え、耐熱性に優れるという性質を有す
る。このような材料を用いることによって前記圧力変動
や鳥などの衝突に対しても充分な強度を有し、軽量で、
かつ寸法安定性が優れた高速車両の外壁を容易に得るこ
とができる。

【００２９】また請求項５記載の本発明は、コアは、内
層に固定されている内側コアと、外層に固定される外側
コアとを有し、外側コアは内側コアに比べて薄く形成さ
れることを特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、外側コアは、内側コアよ
りも高密度であり、すなわちかさ密度が大きく、強度が
向上されており、したがって外側コアを、内側コアの厚
みに比べて小さくして、薄くすることができる。これに
よって軽量化を図り、また成形性が良好となるので、優
れた空力特性を有する高速車両の外壁を得ることができ
る。

【００３１】また請求項６記載の本発明は、外側コア
は、非耐熱性であり、内側コアは、耐熱性であることを
特徴とする。

【００３２】本発明に従えば、外側コアは、上述のよう
に多数の空間が形成された構成を有し、たとえばポリメ
タクリルイミドなどのような硬質発泡合成樹脂製であ
る。

【００３３】成形後の高速車両の先頭部の運搬を容易に
するために、外壁構造全体を複数に分割し、他の工場な
どで再び接合する際に、外側コアを熱加工などの手段に
よって圧縮してさらに高密度とし、その外側コアと外層
との間に、接合すべきもう１つの外層を介在させること
ができる。こうして接合部分付近において、外層の外面
をほぼ滑らかにして凹凸を吸収することができる。なお
内側コアは耐熱性とし、外壁構造全体の寸法安定性を確
保する。

【００３４】また請求項７記載の本発明は、外側コアの
かさ密度は、０．１〜０．２に選ばれ、内側コアのかさ
密度は、０．０２〜０．０８に選ばれることを特徴とす
る。

【００３５】本発明に従えば、外側コアのかさ密度を
０．１〜０．２に選び、好ましくは０．１１〜０．１９
に選び、さらに好ましくは０．１７〜０．１９に選んで
軽量化と耐久性の向上とを図る。内側コアのかさ密度
は、０．０２〜０．０８に選び、好ましくは０．０３〜
０．０８に選び、軽量化を図る。本件発明者は、実験を
して、外側および内側コアが、上述したかさ密度におい
て、高速車両の外壁として用いるのに必要な強度を有
し、かつ良好な成形性を有することを確認している。

【００３６】また請求項８記載の本発明は、コアは、厚
み方向に複数の透孔が延びて形成されるハニカムコアで
あることを特徴とする。

【００３７】本発明に従えば、コアは、たとえばアルミ
ニウムなどの金属材料からなるハニカムコアが用いられ
てもよい。ハニカムコアは、軽量で、かつ透孔の軸線方
向に沿う方向に作用する圧縮力に対し、高い強度を有す
るので、外壁が鳥などの衝突によってへこむといった不
具合を確実になくすことができる。なお、ハニカムコア
は、透孔を小さくしてかさ密度を高くすることによっ
て、厚みを大きくすることなく前記強度を向上させるこ
とができる。

【００３８】また請求項９記載の本発明は、外層と内層
とは、複数層のプリプレグからそれぞれ成り、引張強度
がほぼ等方性となるように各プリプレグが一体化される
ことを特徴とする。

【００３９】本発明に従えば、外層および内層の引張強
度がほぼ等方性とされる。このようにして外層および内
層の引張強度をほぼ等方性とすることによって、強度分
布にばらつきが生じるといった不具合をなくすことがで
きる。

【００４０】また請求項１０記載の本発明は、外層と内
層とをそれぞれ構成する各プリプレグは、配向方向が厚
み方向に順次的に変化することを特徴とする。

【００４１】本発明に従えば、外層は、外層を構成する
複数層の各プリプレグの繊維の配向方向、すなわち各層
の繊維の延びる方向が、外層の厚み方向に順次的に、た
とえば４５度ずつずれて重ねられている。このようして
面構成がほぼ均一な引張強度分布を有する外層が実現さ
れ、このことは内層に関しても同様である。

【００４２】また請求項１１記載の本発明は、外層と内
層とを一体化して外壁の周縁部が形成されることを特徴
とする。

【００４３】本発明に従えば、先頭部の周縁部では、コ
アが介在されることなく、外層と内層とがたとえば熱融
着されて一体化され、したがって高速車両の運転席周り
の各種機器などの取り付け用のファスナおよびリベット
などを、成形後に任意の場所に打ち込むことができ、設
計変更などに容易に対応することができる。

【００４４】また請求項１２記載の本発明は、外層と内
層とは、たて糸とよこ糸とがカーボン繊維、アラミド繊
維、およびカーボン繊維またはアラミド繊維にガラス繊
維が混合した混合繊維のいずれかから成る織物に、熱硬
化性合成樹脂が含浸されたものであることを特徴とす
る。

【００４５】本発明に従えば、内層と外層とはいずれ
も、織物を含み、たとえば平織、綾織りまたは朱子織な
どによって実現され、この織物は、たて糸とよこ糸とが
カーボン繊維、アラミド繊維、およびカーボン繊維また
はアラミド繊維にガラス繊維が混合した混合繊維のうち
の１つから成り、この織物に、熱硬化性合成樹脂が含浸
されたものであり、これによって外層および内層の強度
がさらに一層向上される。熱硬化性合成樹脂は、不飽和
ポリエステルであってもよく、フェノール樹脂およびポ
リイミド樹脂などであってもよく、さらにエポキシ樹脂
などであってもよい。たとえば不飽和ポリエステルは、
それ自体、透明な液体であり、硬化剤を加え、さらに熱
を加えることによって硬化が起こる。

【００４６】また請求項１３記載の本発明は、高速車両
の車体の外面に対応する内面を有する金型を準備し、金
型の前記内面に、繊維強化熱硬化性合成樹脂から成る可
撓性を有する外層を配置し、外層の内面上に中間層を配
置し、この中間層は、多数の空間が形成されるコアを有
し、この中間層上に、繊維強化熱硬化性合成樹脂から成
る可撓性を有する内層を配置し、内層の内面を覆うとと
もに金型の内面にわたって、気密性を有しかつ可撓性を
有する前記熱硬化性合成樹脂よりも高い融点を有する合
成樹脂製カバーを被せ、金型の内面とカバーとの間を負
圧にしてカバーによって内層、中間層および外層を金型
の内面に押し付け、この押しつけた状態で、オートクレ
ーブ内で、前記繊維強化熱硬化性合成樹脂の熱硬化温度
以上であってかつカバーの融点未満の温度で加熱して、
前記繊維強化熱硬化性合成樹脂を熱硬化させることを特
徴とする高速車両の外壁の製造方法である。

【００４７】本発明に従えば、成形治具である凹形の金
型を準備し、この金型の内周面は、高速車両の先頭部の
外面に一致した形状を有し、この金型の内面に可撓性を
有する外層を配置し、その上に中間層を配置し、さらに
その中間層上に内層を配置する。この状態で内層の表面
には、気密性を有する可撓性のカバーを被せて、金型の
内面とカバーの内面とによって囲まれる空間を負圧にす
ることによって、前記外層と中間層と内層とを大気圧に
よって金型の内面に押し付ける。

【００４８】この状態で、オートクレーブ内で加熱し、
外層と内層と構成する熱硬化性合成樹脂を加熱して熱硬
化させる。カバーは、外層および内層の熱硬化性合成樹
脂の熱硬化温度を超える融点を有し、オートクレーブ内
の加熱温度は、このカバーの融点未満の温度に定められ
る。こうして熱硬化性合成樹脂の熱硬化時に、カバーが
軟化溶解することがなく、またカバーが内層などに溶融
付着してしまうことはない。

【００４９】こうして厚みがほぼ均一で、かつ金型の内
面に忠実に沿った外面を有する高速車両の先頭部を、容
易に成形することができるので、外面が平滑で空力特性
の優れた高速車両の外壁を安価に製造することができ
る。

【００５０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある新幹線などの高速車両の先頭車の先頭部１を示す斜
視図である。先頭部１の前部の下部には、スカート部２
が固定される。先頭部１の後部には、後部構体外板３が
固定される。先頭部１の長さはたとえば７．７５ｍであ
り、高さはたとえば４．０ｍであり、幅はたとえば３．
５ｍであって、先頭部１は、高速車両の大形部品であ
る。

【００５１】先頭部１は、外層４と内層５との間に中間
層６がサンドイッチされて構成される。中間層６は、本
実施形態では、単一層のコアを有する。外層４は、複数
（この実施の形態ではたとえば４）層のプリプレグ９が
積層される。内層５もまた、外層４と同様に構成され
る。

【００５２】図２は、先頭部１の一部の拡大断面図であ
る。外層４および内層５は、高弾性繊維を含む繊維強化
材料に熱硬化性合成樹脂を含浸させた複合材料によって
形成される。前記繊維強化材料としては、たとえばカー
ボン繊維が選ばれる。このカーボン繊維はガラス繊維と
比べて、単位面積当たりの直接材料費は高価となるもの
の、非常に高い剛性を有するため高速車両の外壁構造材
して必要な剛性を充分確保したうえで、後述するプリプ
レグの積層数を約１／３以下にすることができる。した
がって外層４および内層５の製造時間と手間とを低減さ
せ、かつ大幅な軽量化を実現することができる。

【００５３】前記熱硬化性合成樹脂は、一般的に耐食
性、断熱性および遮音性を有する。また熱硬化性合成樹
脂は、粘性が小さく、これによって前記繊維強化材料を
含浸させやすい。したがって前記繊維強化材料に確実に
含浸させることができ、精度の高い製品を容易に形作る
ことができる。前記熱硬化性合成樹脂としては、たとえ
ば不飽和ポリエステル樹脂が選ばれる。この不飽和ポリ
エステル樹脂は、マリン酸、フマル酸などの不飽和脂肪
酸と無水フタル酸、イソフタル酸などの飽和酸ととも
に、プロピレングリコール、ビスフェノールＡなどの多
価アルコールとの反応によるエステル化合物にスチレン
モノマーなどの架橋剤で溶解した液状樹脂である。この
ような不飽和ポリエステル樹脂は、硬化が早く生産性が
高く、価格が小さい。また着色性がよく、さらに多様な
成形方法が可能であり、特に低圧での成形が可能であ
る。また耐食性が良好である。

【００５４】中間層６は、硬質発泡合成樹脂製である。
この硬質発泡合成樹脂としては、たとえばポリメタクリ
ルイミドが好適であり、次の構造式を有する。

【００５５】

【化１】

【００５６】このポリメタクリルイミドは、他の合成樹
脂の発泡体と比較して、引張および圧縮強度、弾性率、
せん断強度などの機械的強度が大きく、特に低温下での
特性が優れている。さらに耐熱性、耐溶剤性、断熱性に
優れている。このポリメタクリルイミドは、メタクリル
酸とメタクリルニトリルとの共重合ポリマーシートを加
熱発泡することによって得られ、この発泡工程で前記ポ
リマーは、ポリメタクリルイミドに変化する。この中間
層６を形成するコアは、複数の空間である独立気泡４８
を有する。圧縮方向の強度を向上するために、この気泡
４８は、厚み方向に沿って延びる。

【００５７】外層４と内層５との各厚みＷ１，Ｗ２は、
たとえばＷ１＝２．５ｍｍ、Ｗ２＝１．６ｍｍである。
中間層６、外層４および内層５の合計の厚みＷ３＝４０
ｍｍである。

【００５８】図３は、外層４を構成するプリプレグ９の
積層順序を説明するための平面図である。このプリプレ
グは、個別的には、参照符９に添え字ａ〜ｄを付して示
し、総括的にはそれらの添え字ａ〜ｄを省略して参照符
９のみで示す。各プリプレグ９は、たて糸とよこ糸と
が、カーボン繊維から成る平織、綾織りまたは朱子織な
どの織物に、不飽和ポリエステル樹脂が含浸されたもの
である。

【００５９】図３（１）に示される第１層のプリプレグ
９ａの織物１０ａは、たて糸１１ａとよこ糸１２ａとを
有し、たて糸１１ａの延びる方向は矢符１３ａで示され
る。たて糸１１ａの延びる方向１３ａおよびその方向１
３ａに垂直であるよこ糸１２ａの延びる方向のプリプレ
グ９ａの引張強度は大きく、これに比べてたて糸１１ａ
およびよこ糸１２ａに対して垂直以外の角度の引張強度
は小さい。織物１０には、熱硬化性合成樹脂１４が含浸
される。

【００６０】本発明では、この第１層のプリプレグ９ａ
上に、図３（２）に示される第２層のプリプレグ９ｂを
載せる。このプリプレグ９ｂのたて糸１１ｂは、第１層
のプリプレグ９ａのたて糸１１ａの延びる方向１３ａに
対して時計方向に４５度交差した方向１３ｂを有し、よ
こ糸１２ｂは、たて糸１１ｂに垂直方向に延びる。

【００６１】さらに図３（３）に示される第３層のプリ
プレグ９ｃのたて糸１１ｃは、第２層のプリプレグ９ｂ
のたて糸１１ｂの延びる方向１３ｂに対して時計方向に
さらに４５度交差した方向１３ｃである。よこ糸１２ｃ
は、たて糸１１ｃに垂直に延びる。

【００６２】第３層のプリプレグ９ｃ上には、図３
（４）に示される第４層のプリプレグ９ｄが重ねられ
る。この第４層のプリプレグ９ｄのたて糸１１ｄの延び
る方向１３ｄは、第３層のプリプレグ９ｃのたて糸１１
ｃの延びる方向１３ｃに対して時計方向に４５度ずれて
いる。よこ糸１２ｄは、たて糸１１ｄに垂直に延びる。

【００６３】こうして下から上に順次積み重ねられる合
計４層のプリプレグ９のたて糸１１の延びる方向は、時
計方向に４５度ずつ順次的に厚み方向に変化される。こ
うして熱融着されて熱硬化された合計４層からなるプリ
プレグ９を有する外層４は、ほぼ等方性の引張強度を有
する。内層５もまた、外層４と同様な構成を有する。こ
れらのいわばＦＲＰ化された外層４および内層５は、そ
の重量がアルミニウム板とほぼ同程度、またはそれ未満
の密度を有し、比較的軽い。

【００６４】このようなオートクレーブ成形法によって
繊維の配向方向の制御を容易に行うことができ、かつ精
度の高い成形品を得ることができる。

【００６５】図４は本件発明者の実験結果を示す。外側
コア７ａおよび内側コア７ｂとして、上述のポリメタク
リルイミドを用い、繰返し曲げ試験による疲労強度を、
実験したところ、図４の結果が得られた。１０Ｈｚにお
いて１０⁷回の繰返し荷重試験では、曲げ強度の大幅な
劣化はないことがわかる。したがって特に中間層６のコ
アとして、ポリメタクリルイミドを用いることが好まし
いことが理解される。

【００６６】図５は、本発明の実施の１形態の先頭部１
を製造するための工程を示すフローチャートである。ス
テップｎ１では、外層４の合計４層のプリプレグ９を裁
断して準備し、同様に内層５に関してもステップｎ５お
いて合計４層のプリプレグを裁断して準備する。ステッ
プｎ３では、中間層６を準備する。

【００６７】図６は、図５に示される製造時において用
いられる凹形の成形治具である金型１４の斜視図であ
る。この金型１４の外周面１５は、先頭部１の外周面に
対応する形状を有する。

【００６８】図７は、先頭部１を製造するための各工程
を示す断面図である。上述の図５におけるフローチャー
トのステップｎ２において、図７（１）に示されるよう
に金型１４の内周面１５に、図３に関連して上述したよ
うに、外層４を構成するプリプレグ９を合計４枚、第１
〜第４層のプリプレグのカーボン繊維の長手方向が厚み
方向に交差して積層される。

【００６９】次に図７（２）に示されるように、上述の
図５のステップｎ４では、外層４上に中間層６を載せて
配置する。その後、図７（３）に示されるように、図５
のステップｎ６では、内層５のために、合計４枚のプリ
プレグを、第１〜第４層のプリプレグ９のカーボン繊維
の長手方向が厚み方向に交差するように、重ねられる。
この内層５は、外層４と同様にして、重ねられて配置さ
れる。

【００７０】次に、カバー１７によって内層５の内周面
を覆うとともに、金型１４の内周面１５において、内層
５の周縁部付近からさらに外方で前記金型１４の内周面
１５上にわたって被せられる。このカバー１７は可撓性
を有し、合成樹脂、たとえば塩化ビニルなどから成り、
気密性を有する。

【００７１】そこで、金型１４の内周面１５とカバー１
７の内周面との間の空間１８を、真空ポンプ１９に接続
して負圧とする。これによってカバー１７は、内層５、
中間層６および外層４を金型１４の内周面１５に、大気
圧によって押し付ける。こうして外層４、中間層６およ
び内層５は、周縁部以外の部分がほぼ均一な厚みとなっ
て金型１４の内周面１５に沿って高い平滑度できれいな
形となり、図５のステップｎ７が達成される。

【００７２】図８は、オートクレーブ２１の斜視図であ
る。このオートクレーブ２１は、オートクレーブ本体２
２と、開閉可能な蓋２３とを有する。加熱室に２４内に
は、図７（３）に示されるように、真空ポンプ１９を用
いてカバー１７が金型１４の内周面１５に、外層４、中
間層６および内層５を押し付けた状態のままで装入さ
れ、蓋２３が閉じられる。この状態で、空間２４内が加
熱される。これによって外層４および内層５の半硬化状
態のプリプレグが熱硬化されるとともに、相互に接着さ
れて、一体化される。

【００７３】カバー１７の軟化溶解温度は、オートクレ
ーブ２１による熱硬化温度を超えており、したがってカ
バー１７が軟化溶解する恐れはなく、作業性が良好され
る。こうして図７（４）に示されるように高速車両の先
頭部１が、図５のステップｎ８において一体成形され
る。

【００７４】次のステップｎ９では、蓋２３を開いてオ
ートクレーブ本体２２の空間２４から金型１４などを取
り出し、真空ポンプ１９およびカバー１７を取り外した
後、先頭部１１を金型１４から取り外して脱型する。こ
うして得られた完成された先頭部１は、高速車両の先頭
部の構体として用いられ、車体が組み立てられる。

【００７５】図９は、図１に示される先頭部１のセクシ
ョンＩＸの一部の拡大断面図である。中間層７は、窓２
５の周縁部で薄く形成され、最外方の周縁部２６では、
外層４と内層５とが熱融着されて、参照符２６で示され
るように一体化される。この周縁部２６の厚みは、たと
えば１０ｍｍである。窓２５を構成するガラス板２７
は、シール材２８を介して金属製のガラス板押え部材２
９と窓フレーム３０との間に挟持され、ボルト３１によ
って固定される。

【００７６】先頭部１の周縁部２６には、ボルト挿通孔
３２が形成され、このボルト挿通孔３２を挿通するボル
ト３３は、金属製窓枠フレーム３０を挿通し、ナット３
４が螺着される。

【００７７】図１０は、図１のセクションＸの断面図で
ある。先頭部１の後部の周縁部３５には、ボルト挿通孔
３６が形成される。ボルト挿通孔３６にはボルト３７が
挿通され、スプライスプレート３８を挿通し、ナット３
９が螺着される。スプライスプレート３８は金属製であ
り、後部構体外板３に溶接される。周縁部３５の厚み
は、たとえば１０ｍｍであってもよい。

【００７８】図１１は、図１のセクションＸＩの断面で
ある。先頭部１と同様にしてスカート部２もまた外層、
中間層および内層がサンドイッチ構造で実現される。先
頭部１の周縁部４１とスカート部２の周縁部４３とは、
それらをそれぞれ挿通するボルト４４，４５が、金属製
台枠４６に挿通され、ナットがそれぞれ螺着されて固定
される。スカート部２は、上述のように先頭部１と基本
的に同様な構成を有している。

【００７９】上述したようにして成形された高速車両の
先頭部１の運搬を容易にするために、外壁構造全体を複
数に分割し、他の工場などで再び接合する際、以下のよ
うにして接合させる。図１２を参照して、図１〜図８に
関連して述べた本実施形態のシート５，１５２を接合す
る構造について述べる。一方のシート５１の外層４と中
間層６との間に、他方のシート５２の外層４を介在させ
る。また一方のシート５１と内層５との間に他方のシー
ト５２の外層４を介在させる。こうして接合部分５３を
形成する。一方のシート５１の中間層６の前記他方のシ
ート５２の外層４および内層５に挟まれる部分５４は、
圧縮されてさらに高密度とされる。これによって一方の
シート５１の外層４の外周面を、接合部分５３付近で、
ほぼ滑らかにすることができる。

【００８０】図１３は本発明の実施の他の形態である高
速車両の先頭部６１を示す斜視図である。なお、先頭部
６１は、上述した実施形態に類似し、対応する部分には
同一の参照符を付し、説明は省略する。

【００８１】本実施形態の先頭部６１の中間層６２は、
複数（この実施の形態では２）の層である外側コア７a
と内側コアｂと、これらのコア７ａ７ｂの層の相互間に
介在される接着層８とを含む。

【００８２】図１４は、先頭部６１の１部の拡大断面図
である。中間層６２の外側コア７aと外層４との合計の
厚みＷ４＝１０ｍｍであり、接着層８、内側コア７ｂお
よび内層５の合計の厚みＷ５＝４０ｍｍであり、接着層
８の厚みＷ６＝０．８ｍｍである。接着層８を構成する
各プリプレグは、繊維強化熱硬化性合成樹脂製であり、
たとえば不飽和ポリエステルが、カーボン繊維に含浸さ
れた構成を有する。

【００８３】内側コア７ｂの材料として表１の材料１，
２，３を用い、また外側コア７aとして材料４，５，６
を、表１のように用いることができる。材料４は、内側
コア７ｂとして用いるようにしてもよく、このとき外側
コア７ａとして材料５，６のいずれかを用いる。材料
は、上述のようにポリメタクリルイミドである。

【００８４】

【表１】

【００８５】また本実施形態の先頭部６１の製造方法は
上述の実施の形態の先頭部１の製造方法と類似する。た
だし、上述した図５のステップｎ３において、本実施形
態では、中間層６２を構成する２層の外側および内側コ
ア７ａ，７ｂを準備する。またステップｎ３では、接着
層８も準備される。

【００８６】この中間層６２は、外層４上に、外側コア
７ａの層を配置し、次に接着層８を構成する合計２枚の
プリプレグを載せて配置する。接着層８を構成する２枚
のプリプレグは、外層４を構成するプリプレグ９と同様
な構成を有しており、その繊維方向は厚み方向に交差さ
れていてもよいけれども、厚み方向に平行であって交差
されていなくてもよい。

【００８７】さらにその接着層８上にもう１つの層の内
側コア７ｂを載せる。各層のコア７Ａ，７ｂは、分断さ
れることによって、金型１４の内周面１５に沿って、外
層４を介し、さらには接着層８を介して、ほぼ沿って撓
るんで湾曲することができる。

【００８８】また本実施形態では、外層４および外側コ
ア７Ａを用いて、接着層８との間でサンドイッチ構造を
実現する。こうして内側コア７ｂのサンドイッチ構造の
他に、その外側コア７Ａによるもう一つのサンドイッチ
構造が実現される。外側コア７Ａの面圧強度を向上する
ために、外側コア７Ａは、かさ密度が、内側コア７ｂに
比べて高い。この外側コア７Ａの厚み（＝Ｗ３−Ｗ１）
は、本件発明者の実験によれば、せいぜい１０ｍｍ未満
であって比較的薄い。これによって重量が軽減されると
ともに、成形性が悪くなることはない。

【００８９】外側コア７Ａのかさ密度は、０．１〜０．
２に選ばれ、好ましくは０．１１〜０．１９に選ばれ、
もっと好ましくは０．１７〜０．１９に選ばれる。これ
によって比較的薄く、しかも軽量であって、成形性が良
好である。

【００９０】内側コア７ｂは、非常に小さな面圧に耐え
ればよいので、かさ密度が低く、軽量、安価であって、
成形性が良好である。とりわけ成形性に関しては、その
内側コア７ｂの厚み（Ｗ５−Ｗ２−Ｗ６）は、本件発明
者の実験によれば４０ｍｍ未満であればよく、したがっ
て作業者の手作業によって充分に金型１４の内周面１５
に沿わせて変形させることができ、製造コストおよび加
工コストが安価になる。なお、内側コア７ｂは、たとえ
ば５０ｍｍ程度であってもよいけれども、上述のように
４０ｍｍ程度とすることによって、曲げ剛性ＥＩは、約
１／２程度になるけれども、上述したようにかさ密度は
小さく選ばれてあるので、加工が容易であるとともに、
実用上充分な強度が得られる。内側コア７ｂには、上述
した実施形態の中間層６のコアと同様に、独立気泡４８
が存在する。圧縮方向の強度を向上するために、この気
泡４８は、厚み方向に沿って延びる。このことは外側コ
ア７Ａに関しても同様である。

【００９１】こうして外側コア７Ａは、上述の表１に示
される材料５，６のように、内側コア７ｂに比べて非耐
熱形を用いる。これに対して内側コア７ｂは、表１に示
される材料１〜４のいずれかを用い、耐熱形とし、寸法
安定性を図る。寸法安定性とは、加熱によって熱収縮な
どが生じないことである。これらのコア７Ａ，７ｂは、
いずれも非耐熱形であってもよく、またはいずれも耐熱
形であってもよい。

【００９２】図１５は、本件発明者の実験結果を示す。
外層４および内層５として、カーボン繊維およびアラミ
ド繊維などの高弾性繊維を用いた複合材料と、ガラス繊
維を用いた複合材料と、アルミニウム合金などの金属材
料とにおいて、荷重と、破損までの繰返し数との関係を
求めたところ、図１５の結果が得られた。ライン６７
は、前記高弾性繊維を用いた複合材料の実験結果を示
し、ライン６８はガラス繊維を用いた複合材料および金
属材料のものを示す。またライン６９は、高速車両の運
用期間中に生じる車体への圧力変動の範囲を示す。

【００９３】本発明の実施の形態の高弾性繊維を用いた
複合材料は、ガラス繊維を用いた複合材料および金属材
料と比べて、疲労強度の低下が著しく小さいので、外層
４および内層５ならびに接着層８の厚みを大きくして、
むやみに高い疲労強度を確保する必要がない。したがっ
て高速車両の外壁の軽量化と製造コストの低減とを図る
ために、外層４および内層５ならびに接着層８として高
弾性繊維を含む繊維強化材料を用いた複合材料を用いる
ことが好ましいことが理解される。

【００９４】本発明の実施のさらに他の形態では、中間
層コアとして、図１６（１）〜図１６（４）の参照符７
０で示されるように、ハニカムコアを用いてもよい。ハ
ニカムコア７０は、たとえばアルミニウムなどの金属材
料から成り、正六角形の多数の各透孔の外径は、たとえ
ば３／１６インチである。ハニカムコア７０を構成する
アルミニウムの厚みは、たとえば０．３〜１．０ｍｍで
ある。厚み方向に延びる多数の透孔の軸線に直角な断面
は、上述のように正六角形であってもよく、また図１６
（２）に示されるように細長い六角形であってもよい。

【００９５】ハニカムコア７０は、この図１６（１）〜
図１６（３）に示されるように、複数枚の屈曲された金
属、たとえばアルミニウムなどの板が各板の厚み方向に
重ねられて、多数の透孔の軸線に直角な断面が六角形以
外の形状であってもよい。さらに図１６（４）のよう
に、多数の透孔の軸線に直角な断面は、六角形以外のさ
らに複雑な形状を有していてもよい。

【００９６】なお、上述した各実施形態では、繊維強化
材料としてカーボン繊維を用いたけれども、これに限定
されることはなくカーボン繊維とガラス繊維との混合繊
維を用いた構成、またはアラミド繊維のみの構成、また
はアラミド繊維とガラス繊維との混合繊維を用いた構成
であってもよい。また熱硬化性合成樹脂として不飽和ポ
リエステル樹脂が用いられたけれども、これに限定され
ることなく、エポキシ樹脂またはフェノールイミド樹脂
であってもよい。

【００９７】また上述した各実施形態では、高速車両と
して新幹線の先頭車両の先頭部を想定しているけれど
も、これに限定されることはなく、前記先頭車両の後部
であってもよい。また先頭車両に限定されることはなく
中間車両であってもよく、さらに新幹線に限定されず磁
気浮上車両であってもよい。

【００９８】また上述した各実施形態では、外層４およ
び内層５は、合計４枚のプリプレグを積層させた構成で
あったけれども、さらに他の実施形態として、前記４枚
のプリプレグの最外層の各表面にガラス繊維を繊維強化
材料として用いたプリプレグを積層させて構成してもよ
い。これによって難燃性を有する外層４および内層５を
実現することができる。

【００９９】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、内層および
外層は、繊維強化材料に合成樹脂を含浸させた複合材料
からなり、また中間層は多数の空間が形成されるたとえ
ばハニカム状材料、または多孔質材料からなるコアを有
し、このコアは一層または複数層からなり、このように
高速車両の外壁を複合材料からなる内層および外層に中
間層が挟まれたサンドイッチ構造とすることによって、
３次元的曲面の連続した先頭車の外壁を平滑に形成し、
かつ所要の強度、特に曲げ剛性を得ることが可能とな
る。

【０１００】また複合材料は、軽量で高い剛性を実現す
ることができるので、アルミニウム合金などの金属製の
外壁構造に比べて生産性を向上し、かつトンネル通過時
の圧力変動および鳥衝突などによる衝撃力が繰返し作用
しても、構造疲労が生じにくく、長期にわたって耐衝撃
性を維持することができる。

【０１０１】しかも前記複合材料は、高弾性繊維を強化
材料として用いるので、グラスファイバなどの弾性の低
い繊維だけを用いる場合に比べて、内層および外層の弾
性および靭性を格段に高くし、かつ軽量化させることが
でき、上述の繰返し荷重に対して疲労破壊が生じること
を長期にわたって阻止することが可能となり、疲労に対
する信頼性を向上させることができる。

【０１０２】また前記複合材料のマトリックスとして用
いられる熱硬化性合成樹脂は、低粘性であるため、繊維
に含浸させ易く、高い界面強度で繊維に密着して複合さ
せることができる。したがって界面破壊が生じにくく、
このような複合材料を用いることによって高速車両の外
壁は、高い衝撃強度を得ることができる。

【０１０３】また前記複合材料は、一般的に金属材料よ
りも比重が小さく、かつ外層と内層との間に固定される
中間層のコアには、多数の空間が形成されるので、高速
車両の軽量化を図ることができる。

【０１０４】さらにまた前記複合材料は、従来技術の高
速車両の外壁に用いられる鋼板およびアルミニウム板に
比較すると、防振性に優れており、したがって車両の構
体外部から構体内部へ伝播する音を低減することがで
き、かつ断熱性を有するので、本発明の高速車両の外壁
構造によれば、従来技術では必要な遮音材および断熱材
を不要とすることができる。すなわち部品点数が減少す
るので高速車両の製造コストを低減させることができ
る。

【０１０５】請求項２の本発明によれば、内層と外層と
の間には、多数の空間が形成される複数のコアが、接着
層によって相互に固定されるので、単１枚のコアの厚み
を、比較的薄くし、これによってそれらのコアが厚み方
向に撓んで変形することが容易となり、成形性が向上さ
れる。また接着層は、高弾性繊維を含む繊維強化材料に
熱硬化性合成樹脂を含浸させた複合材料によって形成さ
れるので、中間層においても、上述したトンネル通過時
および鳥などの衝突時に加わる衝撃荷重に充分に耐荷す
ることができる。

【０１０６】請求項３の本発明によれば、硬質発泡合成
樹脂は、他の合成樹脂製の発泡体と比較して、一般的に
機械的強度に優れ、かつ軽量である。このような材料を
用いることによって高速車両の外壁の強度を向上させ、
かつ軽量化を図ることが可能となる。

【０１０７】請求項４の本発明によれば、コアは、ポリ
メタクリルイミドからなり、このポリメタクリルイミド
は、上述した硬質発泡合成樹脂の機械的強度に優れかつ
軽量であるという性質に加え、耐熱性に優れるという性
質を有する。このような材料を用いることによって前記
圧力変動や鳥などの衝突に対しても充分な強度を有し、
軽量で、かつ寸法安定性が優れた高速車両の外壁を容易
に得ることができる。

【０１０８】請求項５の本発明によれば、外側コアは、
内側コアよりも高密度であり、すなわちかさ密度が大き
く、強度が向上されており、したがって外側コアを、内
側コアの厚みに比べて小さくして、薄くすることができ
る。これによって軽量化を図り、また成形性が良好とな
るので、優れた空力特性を有する高速車両の外壁を得る
ことができる。

【０１０９】請求項６の本発明によれば、外側コアは、
上述のように多数の空間が形成された構成を有し、たと
えばポリメタクリルイミドなどのような硬質発泡合成樹
脂製であるので、たとえば成形後の高速車両の先頭部の
運搬を容易にするために、外壁構造全体を複数に分割
し、他の工場などで再び接合する際に、外側コアを熱加
工などの手段によって圧縮してさらに高密度とし、その
圧縮された外側コアと外層との間に、接合すべきもう１
つの外層を介在させることができる。こうして接合部分
付近において、外層の外面をほぼ滑らかにして凹凸を吸
収することができる。

【０１１０】請求項７の本発明によれば、本件発明者
は、実験をして、外側および内側コアが、上述したかさ
密度において、高速車両の外壁として用いるのに必要な
強度を有し、軽量で、かつ良好な成形性を有することを
確認している。

【０１１１】請求項８の本発明によれば、コアは、たと
えばアルミニウムなどの金属材料からなるハニカムコア
が用いられてもよく、このハニカムコアは、軽量で、か
つ透孔の軸線方向に沿う方向に作用する圧縮力に対し、
高い強度を有するので、外壁が鳥などの衝突によってへ
こむといった不具合を確実になくすことができる。また
ハニカムコアは、透孔を小さくしてかさ密度高くするこ
とによって、厚みを大きくすることなく前記強度を向上
させることができる。

【０１１２】請求項９の本発明によれば、外層および内
層の引張強度がほぼ等方性とされるので、強度分布にば
らつきが生じるといった不具合をなくすことができる。

【０１１３】請求項１０の本発明よれば、外層は、外層
を構成する複数層の各プリプレグの繊維の配向方向、す
なわち各層の繊維の延びる方向が、外層の厚み方向に順
次的に、たとえば４５度ずつずれて重ねられているの
で、面構成がほぼ均一な引張強度分布を有する外層が実
現される。このことは内層に関しても同様である。

【０１１４】請求項１１の本発明によれば、先頭部の周
縁部では、コアが介在されることなく、外層と内層とが
たとえば熱融着されて一体化され、したがって高速車両
の運転席周りの各種機器などの取り付け用のファスナお
よびリベットなどを、成形後に任意の場所に打ち込むこ
とができ、設計変更などに容易に対応することができ
る。

【０１１５】請求項１２の本発明によれば、内層と外層
とはいずれも、織物を含み、たとえば平織、綾織りまた
は朱子織などによって実現され、この織物は、たて糸と
よこ糸とがカーボン繊維、アラミド繊維、およびカーボ
ン繊維またはアラミド繊維にガラス繊維が混合した混合
繊維のうちの１つから成り、この織物に、熱硬化性合成
樹脂が含浸されたものであり、これによって外層および
内層の強度がさらに一層向上される。また熱硬化性合成
樹脂は、不飽和ポリエステルであってもよく、たとえば
不飽和ポリエステルは、それ自体、透明な液体であり、
硬化剤を加え、さらに熱を加えることによって硬化が起
こる。

【０１１６】請求項１３の本発明によれば、厚みがほぼ
均一で、かつ金型の内面に忠実に沿った外面を有する高
速車両の先頭部を、容易に成形することができるので、
外面が平滑で空力特性の優れた高速車両の外壁を安価に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の新幹線などの高速車両
の先頭部１を示す斜視図である。

【図２】先頭部１の一部の拡大断面図である。

【図３】外層４を構成するプリプレグ９の積層順序を説
明するため平面図である。

【図４】本件発明者の実験結果を示す図である。

【図５】本発明の実施の一形態の先頭部１を製造するた
めの工程を示すフローチャートである。

【図６】図５に示される製造工程において用いられる凹
形の成形治具である金型１４の斜視図である。

【図７】先頭部１を製造するための各工程を示す断面図
である。

【図８】オートクレーブ２１の斜視図である。

【図９】図１に示される先頭部１のセクションＩＸの拡
大断面図である。

【図１０】図１のセクションＸの断面図である。

【図１１】図１のセクションＸＩの断面図である。

【図１２】本発明の実施の他の形態の接合部分付近の構
造を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施のさらに他の形態である先頭部
６１を示す斜視図である。

【図１４】先頭部６１の一部の拡大断面図である。

【図１５】本件発明者の実験結果を示す図である。

【図１６】本発明の実施のさらに他の形態のハニカムコ
アの一部の斜視図である。

【符号の説明】

１，６１ 先頭部 ２ スカート部 ３ 後部構体外板 ４ 外層 ５ 内層 ６，６２ 中間層 ７ ハニカムコア ７Ａ 外側コア ７ｂ 内側コア ８ 接着層 ９ プリプレグ １１ たて糸 １２ よこ糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:30 (72)発明者 水田 明能 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 西川 弘泰 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高弾性繊維を含む繊維強化材料に熱硬化
   性合成樹脂を含浸させた複合材料によって形成される内
   層と、 高弾性繊維を含む繊維強化材料に熱硬化性合成樹脂を含
   浸させた複合材料によって形成される外層と、 内層と外層との間に配置され、内層および外層に固定さ
   れ、多数の空間が形成されるコアを有する中間層とを含
   むことを特徴とする高速車両の外壁構造。
2. 【請求項２】 中間層は、高弾性繊維を含む繊維強化材
   料に熱硬化性合成樹脂を含浸させた複合材料によって形
   成される接着層と、この接着層によって相互に固定さ
   れ、多数の空間が形成される複数のコアとを含むことを
   特徴とする請求項１記載の高速車両の外壁構造。
3. 【請求項３】 コアは、硬質発泡合成樹脂から成ること
   特徴とする請求項１または２記載の高速車両の外壁構
   造。
4. 【請求項４】 硬質発泡合成樹脂は、ポリメタクリルイ
   ミドであることを特徴とする請求項３記載の高速車両の
   外壁構造。
5. 【請求項５】 コアは、内層に固定されている内側コア
   と、外層に固定される外側コアとを有し、外側コアは内
   側コアに比べて薄く形成されることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の高速車両の外壁構造。
6. 【請求項６】 外側コアは、非耐熱性であり、 内側コアは、耐熱性であることを特徴とする請求項５記
   載の高速車両の外壁構造。
7. 【請求項７】 外側コアのかさ密度は、０．１〜０．２
   に選ばれ、 内側コアのかさ密度は、０．０２〜０．０８に選ばれる
   ことを特徴とする請求項５または６記載の高速車両の外
   壁構造。
8. 【請求項８】 コアは、厚み方向に複数の透孔が延びて
   形成されるハニカムコアであることを特徴とする請求項
   １または２記載の高速車両の外壁構造。
9. 【請求項９】 外層と内層とは、複数層のプリプレグか
   らそれぞれ成り、引張強度がほぼ等方性となるように各
   プリプレグが一体化されることを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれかに記載の高速車両の外壁構造。
10. 【請求項１０】 外層と内層とをそれぞれ構成する各プ
    リプレグは、配向方向が厚み方向に順次的に変化するこ
    とを特徴とする請求項９記載の高速車両の外壁構造。
11. 【請求項１１】 外層と内層とを一体化して外壁の周縁
    部が形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れかに記載の高速車両の外壁構造。
12. 【請求項１２】 外層と内層とは、たて糸とよこ糸とが
    カーボン繊維、アラミド繊維、およびカーボン繊維また
    はアラミド繊維にガラス繊維が混合した混合繊維のいず
    れかからなる織物に、熱硬化性合成樹脂が含浸されたも
    のであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに
    記載の高速車両の外壁構造。
13. 【請求項１３】 高速車両の車体の外面に対応する内面
    を有する金型を準備し、 金型の前記内面に、繊維強化熱硬化性合成樹脂から成る
    可撓性を有する外層を配置し、 外層の内面上に中間層を配置し、 この中間層は、多数の空間が形成されるコアを有し、 この中間層上に、繊維強化熱硬化性合成樹脂から成る可
    撓性を有する内層を配置し、 内層の内面を覆うとともに金型の内面にわたって、気密
    性を有しかつ可撓性を有する前記熱硬化性合成樹脂より
    も高い融点を有する合成樹脂製カバーを被せ、 金型の内面とカバーとの間を負圧にしてカバーによって
    内層、中間層および外層を金型の内面に押し付け、 この押しつけた状態で、オートクレーブ内で、前記繊維
    強化熱硬化性合成樹脂の熱硬化温度以上であってかつカ
    バーの融点未満の温度で加熱して、前記繊維強化熱硬化
    性合成樹脂を熱硬化させることを特徴とする高速車両の
    外壁の製造方法。