JP2020019479A - Front end structure and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前妻構体及び車両に関する。 The present invention relates to an ex-wife structure and a vehicle.
バスや鉄道以外の新たな交通手段である新交通システムとして、ゴムタイヤ等からなる走行輪によって軌道上を走行する軌道系交通システムが知られている。このような軌道系交通システムは、一般に新交通システムやAPM(Automated People Mover)と呼ばれている。 2. Description of the Related Art As a new transportation system which is a new transportation means other than a bus or a railway, a track-based transportation system that travels on a track by running wheels made of rubber tires or the like is known. Such a track-based transportation system is generally called a new transportation system or an APM (Automated People Mover).
軌道系交通システムの車両では、軽量化やコストダウンが求められている。そのため、車両自体を金属材料ではなく、繊維強化プラスチック(FRP)のようなプラスチック材料で構成する場合がある。例えば、特許文献1に記載の車両では、分割されたブロックを高硬度FRP材料性のパネル状ユニットで構成し、ボルトで固定することで先頭車両の前頭構体(前妻構体)を構成している。
For vehicles of the track-based transportation system, weight reduction and cost reduction are required. Therefore, the vehicle itself may be made of a plastic material such as fiber reinforced plastic (FRP) instead of a metal material. For example, in the vehicle described in
ところで、前妻構体には、様々な方向から負荷がかかる。具体的には、車両が走行することで生じる前方からの走行風だけでなく車両の幅方向に吹く横風により、前妻構体は側面が歪むような負荷を受ける。そのため、プラスチック材で前妻構体を構成した場合であっても、負荷に対する強度を確保する必要がある。 By the way, loads are applied to the ex-wife structure from various directions. Specifically, not only the traveling wind generated from the front of the vehicle but also the crosswind blowing in the width direction of the vehicle, the front wife structure receives a load such that the side surface is distorted. Therefore, even when the ex-wife structure is made of a plastic material, it is necessary to secure strength against a load.
本発明は、上記要望に応えるためになされたものであって、プラスチック材を用いながら、負荷に対する強度を確保することが可能な前妻構体及び車両を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above-mentioned demands, and has as its object to provide a front wife structure and a vehicle capable of securing strength against a load while using a plastic material.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一の態様における前妻構体は、車両の前後方向の端部を構成する前妻構体であって、前記前後方向の一方側を向く前面を形成し、前記前後方向の一方側に向かって開口する開口部を形成する縁部を有する前壁部と、前記前壁部と連続し、前記車両の上下方向の上側を向く天井面を形成している天井壁部と、を備え、前記前壁部は、前記開口部を囲む縁部のうち、前記車両の幅方向の両側の側縁部及び前記上下方向の上側の上縁部が、外表面に沿う二方向を少なくとも繊維方向とし、前記幅方向及び前記上下方向に対して交差する二方向を繊維方向とする多軸繊維強化プラスチック材を有している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The ex-wife structure according to one aspect of the present invention is an ex-wife structure that constitutes an end in the front-rear direction of the vehicle, forms a front surface facing one side in the front-rear direction, and opens toward one side in the front-rear direction. A front wall portion having an edge portion forming an opening to be formed, and a ceiling wall portion continuous with the front wall portion and forming a ceiling surface facing upward in the up-down direction of the vehicle, The part, of the edges surrounding the opening, the side edges on both sides in the width direction of the vehicle and the upper edge in the upper and lower directions, at least two directions along the outer surface are fiber directions, and the width is And a multiaxial fiber reinforced plastic material having a fiber direction in two directions intersecting the direction and the vertical direction.
本発明の他の態様における前妻構体では、前記交差する二方向は前記幅方向及び前記上下方向に対して45°をなしていてもよい。 In the ex-wife structure according to another aspect of the present invention, the two intersecting directions may form an angle of 45 ° with the width direction and the vertical direction.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記前壁部と前記天井壁部とを繋ぐ接続部分が、前記多軸繊維強化プラスチック材のみで構成されていてもよい。 Further, in the ex-wife structure according to another aspect of the present invention, a connection portion connecting the front wall portion and the ceiling wall portion may be formed only of the multiaxial fiber reinforced plastic material.
このような構成によれば、異なる方向を向く前壁部と天井壁部とを繋ぐ接続部分では、湾曲した面が形成される。このような湾曲した面を形成する領域では、湾曲した面によるフープ応力が生じる。そのため、二軸繊維強化プラスチック材のみで、上下方向の負荷に対する剛性を確保することができる。したがって、コア材の使用量を抑えることができ、コストを抑えて前妻構体を製造することができる。 According to such a configuration, a curved surface is formed at a connection portion connecting the front wall portion and the ceiling wall portion facing in different directions. In a region where such a curved surface is formed, a hoop stress is generated by the curved surface. Therefore, the rigidity against the load in the up-down direction can be ensured only by the biaxial fiber reinforced plastic material. Therefore, the amount of the core material used can be reduced, and the ex-wife structure can be manufactured at a reduced cost.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記側縁部及び前記上縁部の少なくとも一方は、前記多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれたコア材を有していてもよい。 In another aspect of the present invention, at least one of the side edge and the upper edge may have a core material sandwiched between the multiaxial fiber reinforced plastic materials.
このような構成によれば、多軸繊維強化プラスチック材のみの場合に比べて、走行風による前側から後側への負荷に対する側縁部及び上縁部の曲げ剛性をそれぞれコア材によって向上させることができる。 According to such a configuration, the bending rigidity of the side edge portion and the upper edge portion with respect to the load from the front side to the rear side due to the traveling wind is improved by the core material as compared with the case of using only the multiaxial fiber reinforced plastic material. Can be.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記開口部の縁部のうち、前記上下方向の下側の下縁部が前記幅方向を繊維方向とする一軸繊維強化プラスチックを有していてもよい。 Further, in the extremity structure according to another aspect of the present invention, among the edges of the opening, the lower edge of the lower side in the vertical direction has a uniaxial fiber reinforced plastic whose fiber direction is the width direction. Is also good.
このような構成によれば、走行風による前側から後側への負荷に対する前壁部の剛性を下縁部によって向上させることができる。 According to such a configuration, the rigidity of the front wall portion against the load from the front side to the rear side due to the traveling wind can be improved by the lower edge portion.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記下縁部は、前記一軸繊維強化プラスチックで挟み込まれたコア材を有していてもよい。 Further, in the extremity structure according to another aspect of the present invention, the lower edge portion may include a core material sandwiched between the uniaxial fiber reinforced plastics.
このような構成によれば、一軸繊維強化プラスチックのみの場合に比べて、走行風による前側から後側への負荷に対する下縁部の曲げ剛性をコア材によって向上させることができる。 According to such a configuration, the bending rigidity of the lower edge portion against the load from the front side to the rear side due to the traveling wind can be improved by the core material as compared with the case of using only the uniaxial fiber reinforced plastic.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記下縁部は、前記多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれた前記一軸繊維強化プラスチックを有していてもよい。 In another aspect of the present invention, the lower edge portion may include the uniaxial fiber reinforced plastic sandwiched by the multiaxial fiber reinforced plastic material.
このような構成によれば、横風によるせん断応力に対する前壁部の剛性を下縁部でも向上させることができる。 According to such a configuration, the rigidity of the front wall portion against the shear stress due to the cross wind can be improved even at the lower edge portion.
また、本発明の他の態様における前妻構体では、前記天井壁部は、前記幅方向の中央部分を含む少なくとも一部の領域が、前記多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれたコア材を有していてもよい。 Further, in the ex-wife structure according to another aspect of the present invention, the ceiling wall has at least a part of a region including a central portion in the width direction, a core material sandwiched between the multiaxial fiber reinforced plastic materials. May be.
このような構成によれば、コア材によって上下方向の負荷に対する天井壁部の曲げ剛性を向上させることができる。したがって、異なる方向への負荷に対する剛性を高める機能を前壁部と天井壁部とにそれぞれ分離させて前妻構体を構成することができる。 According to such a configuration, the bending rigidity of the ceiling wall with respect to the load in the vertical direction can be improved by the core material. Therefore, the function of increasing the rigidity against loads in different directions can be separated into the front wall portion and the ceiling wall portion, respectively, so that the ex-wife structure can be configured.
また、本発明の一の態様における車両は、第一から第八の態様のいずれか一つの前妻構体と、前記前妻構体と固定される車両本体とを備える。 Further, a vehicle according to one aspect of the present invention includes the ex-wife structure according to any one of the first to eighth aspects, and a vehicle body fixed to the ex-wife structure.
このような構成によれば、強度を確保しながら、車両としてのコストを抑えつつ軽量化を図ることができる。 According to such a configuration, it is possible to reduce the weight while securing the strength while suppressing the cost as a vehicle.
本発明によれば、プラスチック材を用いながら、負荷に対する強度を確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intensity | strength with respect to load can be ensured, using a plastic material.
以下、本発明に係る実施形態の車両について図1から図5を参照して説明する。
本発明の車両1は、ガイドレールによって案内されながら軌道を走行する軌道系交通システムの連結車両である。本実施形態の軌道系交通システムは、車両1の幅方向Dwの両側に、軌道の延在方向に沿って延びるガイドレールが設けられた側方案内軌条式(サイドガイド方式)の交通システムとなっている。本実施形態の車両1は、図1に示すように、車両本体2と、前妻構体3とを備えている。
Hereinafter, a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
The
ここで、以下では、車両1が走行する方向を前後方向Daと称する。前後方向Daと直交する車両1の幅方向Dwを単に幅方向Dwと称する。前後方向Da及び幅方向Dwと直交する方向を上下方向Dvと称する。
Here, the direction in which the
車両本体2は、内部に空洞を有する外形視箱体状の構造物を有している。車両本体2は、幅方向Dwを向く側面に不図示の開閉扉や窓等が設けられている。車両本体2は、軌道の走行路上を転動する走行輪(不図示)、及びガイドレールに沿って車両1を目的の方向に導く案内輪(不図示)が取り付けられている。
The
前妻構体3は、車両1の前後方向Daの一方側である前側の端部を構成している。前妻構体3は、車両本体2にボルト等によって機械的に一体に固定されている。本実施形態の前妻構体3は、前壁部4と、天井壁部5と、側壁部6と、を備える。前妻構体3は、前壁部4と天井壁部5と側壁部6とが一体に成形されている。
The front wife structure 3 constitutes a front end, which is one side of the
前壁部4は、前妻構体3の前後方向Daの前側を向く外表面である前面4bを形成している。前壁部4は、前側に向かって開口する開口部4aを形成する縁部を有する。開口部4aは、ガラスや強化プラスチック等の透明の部材が嵌め込まれることで、車両1の前方の窓を形成する。本実施形態における前壁部4は、前妻構体3を前後方向Daの前側から見た際に見える領域である。開口部4aは、矩形状をなして開口している。前壁部4は、開口部4aを囲む縁部として、図2に示すように、上縁部40と、第一側縁部(側縁部)41と、第二側縁部(側縁部)42と、下縁部43とを有する。
The
上縁部40は、開口部4aに対して上下方向Dvの上側に位置している。上縁部40は、前壁部4において、開口部4aの上側で幅方向Dwに延びている。上縁部40は、外表面に沿う二方向を少なくとも繊維方向とする多軸繊維強化プラスチック材を有している。ここで、本実施形態の上縁部40における外表面に沿う二方向とは、外表面に沿って上下方向Dvの成分を含む方向と、外表面に沿って幅方向Dwの成分を含む方向である。上縁部40は、図3に示すように、多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれたコア材300を有している。ここで、上縁部40におけるコア材300と、コア材300を挟む多軸繊維強化プラスチック材とを合わせて第一積層材400と称する。上縁部40は、多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれた第一積層材400を有している。
The
本実施形態の多軸繊維強化プラスチック材は、シート状の二軸繊維強化プラスチック材(二軸FRP)200である。本実施形態の二軸繊維強化プラスチック材200は、外表面に沿って直交する二方向を繊維方向としている。したがって、本実施形態の二軸繊維強化プラスチック材200は、前壁部4に使用される場合には、上下方向Dv及び幅方向Dwに対して±45°でそれぞれ傾斜する方向を繊維方向としている。また、二軸繊維強化プラスチック材200は、後述する天井壁部5に使用される場合には、幅方向Dw及び前後方向Daに対して±45°でそれぞれ傾斜する方向を繊維方向としている。また、二軸繊維強化プラスチック材200は、後述する側壁部6に使用される場合には、前後方向Da及び上下方向Dvに対して±45°でそれぞれ傾斜する方向を繊維方向としている。
The multiaxial fiber reinforced plastic material of the present embodiment is a sheet-shaped biaxial fiber reinforced plastic material (biaxial FRP) 200. In the biaxial fiber reinforced
コア材300は、バルサ材や発泡性の樹脂材料等の公知の芯材である。コア材300は、外表面と直交する方向の負荷に対する曲げ剛性を向上させる。したがって、本実施形態のコア材300は、前壁部4に使用される場合には、前後方向Daに対する曲げ剛性を向上させる。また、コア材300は、後述する天井壁部5に使用される場合には、上下方向Dvに対する曲げ剛性を向上させる。また、コア材300は、仮に、後述する側壁部6に使用される場合には、幅方向Dwに対する曲げ剛性を向上させる。本実施形態のコア材300は、二軸繊維強化プラスチック材200と同様に燃えにくい難燃性の高い発泡性の樹脂材料である。
The
第一積層材400は、シート状をなす二軸繊維強化プラスチック材200でコア材300を挟み込むことで構成されている。第一積層材400は、枠状をなしている。
The first
上縁部40は、第一積層材400を構成する二軸繊維強化プラスチック材200とは厚みの異なるシート状の二軸繊維強化プラスチック材200が、第一積層材400を封止するように挟み込んで積層されることで構成されている。具体的には、本実施形態の上縁部40は、開口部4aに面する内側上縁領域40aと、内側上縁領域40aよりも外側の外側上縁領域40bとを有している。
The
内側上縁領域40aは、上縁部40において開口部4aに直接面する領域である。内側上縁領域40aは、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、内側上縁領域40aは、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。なお、図1及び図2は前妻構体3の概略を示す模式図であるため、内側上縁領域40aの記載が省略されている。
The inner
外側上縁領域40bは、図3に示すように、内側上縁領域40aと連続している。外側上縁領域40bは、内側上縁領域40aの上側に位置している。外側上縁領域40bでは、二軸繊維強化プラスチック材200及び第一積層材400が、二軸繊維強化プラスチック材200、第一積層材400、二軸繊維強化プラスチック材200の順で積層されている。つまり、外側上縁領域40bでは、コア材300が二軸繊維強化プラスチック材200で二重に挟まれている。外側上縁領域40bでは、第一積層材400を挟み込んでいる二軸繊維強化プラスチック材200と、第一積層材400中の二軸繊維強化プラスチック材200とを合わせた厚みが、コア材300の厚みよりも薄くなるように形成されている。例えば、本実施形態の外側上縁領域40bでは、二軸繊維強化プラスチック材200とコア材300と二軸繊維強化プラスチック材200との厚みの比が、1:6:1となっている。
The outer
第一側縁部41は、図1及び図2に示すように、開口部4aに対して幅方向Dwの一方側に位置している。本実施形態における幅方向Dwの一方側とは、前側から前妻構体3を見た際の右側(図1及び図2紙面右側)である。第一側縁部41は、前壁部4において、開口部4aの右側で上下方向Dvに延びている。第一側縁部41は、上縁部40と連続しており、一体的に形成されている。第一側縁部41は、図4に示すように、多軸繊維強化プラスチック材として、二軸繊維強化プラスチック材200を有している。本実施形態の第一側縁部41は、第一積層材400を有している。
The first
第一側縁部41は、シート状の二軸繊維強化プラスチック材200が第一積層材400を封止するように挟み込んで積層されることで構成されている。具体的には、本実施形態の第一側縁部41は、開口部4aに面する内側第一側縁領域41aと、内側第一側縁領域41aよりも外側の外側第一側縁領域41bとを有している。
The first
内側第一側縁領域41aは、第一側縁部41において開口部4aに直接面する領域である。内側第一側縁領域41aは、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、内側第一側縁領域41aは、内側上縁領域40aと同様に、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。内側第一側縁領域41aは、内側上縁領域40aと連続している。なお、図1及び図2は前妻構体3の概略を示す模式図であるため、内側第一側縁領域41aの記載が省略されている。
The inner first
外側第一側縁領域41bは、図4に示すように、内側第一側縁領域41aと連続している。外側第一側縁領域41bは、内側第一側縁領域41aの右側に位置している。外側第一側縁領域41bでは、二軸繊維強化プラスチック材200及び第一積層材400が、二軸繊維強化プラスチック材200、第一積層材400、二軸繊維強化プラスチック材200の順で積層されている。つまり、外側第一側縁領域41bでは、外側上縁領域40bと同様に、コア材300が二軸繊維強化プラスチック材200で二重に挟まれている。外側第一側縁領域41bは、外側上縁領域40bと連続している。外側第一側縁領域41bでは、第一積層材400を挟み込んでいる二軸繊維強化プラスチック材200と、第一積層材400中の二軸繊維強化プラスチック材200とを合わせた厚みが、コア材300の厚みよりも薄くなるように形成されている。本実施形態の外側第一側縁領域41bでは、コア材300の厚みが外側上縁領域40bよりも厚く形成されている。例えば、外側第一側縁領域41bでは、二軸繊維強化プラスチック材200とコア材300と二軸繊維強化プラスチック材200との厚みの比が、1:8:1となっている。
As shown in FIG. 4, the outer first
第二側縁部42は、図1及び図2に示すように、開口部4aに対して幅方向Dwの他方側に位置している。本実施形態における幅方向Dwの他方側とは、前側から前妻構体3を見た際の左側(図1及び図2紙面左側)である。第二側縁部42は、前壁部4において、開口部4aの左側で上下方向Dvに延びている。第二側縁部42は、上縁部40と連続しており、一体的に形成されている。本実施形態の第二側縁部42は、開口部4aに対して第一側縁部41とほぼ対称な形状をなしている。つまり、第二側縁部42は、第一側縁部41と対称な断面形状をなしている。第二側縁部42は、第一側縁部41と同様に、多軸繊維強化プラスチック材として、二軸繊維強化プラスチック材200を有している。本実施形態の第二側縁部42は、第一積層材400を有している。具体的には、第二側縁部42は、内側第一側縁領域41aと同じ形状をなす内側第二側縁領域と、外側第一側縁領域41bと同じ形状をなす外側第二側縁領域42bとを有している。
The
下縁部43は、開口部4aに対して上下方向Dvの下側に位置している。下縁部43は、前壁部4において、開口部4aの下側で幅方向Dwに延びている。下縁部43は、第一側縁部41や第二側縁部42と連続しており、一体的に形成されている。下縁部43は、図5に示すように、外表面に沿う一方向を繊維方向とする一軸繊維強化プラスチック材100を有している。なお、本実施形態における外表面に沿う一方向とは、外表面に沿って幅方向Dwの成分を含む方向である。本実施形態の下縁部43は、一軸繊維強化プラスチック材100で挟み込まれたコア材300を有している。ここで、下縁部43におけるコア材300と、コア材300を挟む一軸繊維強化プラスチック材100材とを合わせて第二積層材500と称する。下縁部43は、多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれた一軸繊維強化プラスチック材100を有している。具体的には、下縁部43は、二軸繊維強化プラスチック材200で挟み込まれた第二積層材500を有している。
The
本実施形態の一軸繊維強化プラスチック材100は、シート状をなしている。第二積層材500は、二枚の一軸繊維強化プラスチック材100でコア材300を挟み込むことで構成されている。本実施形態の第二積層材500のコア材300は、第一積層材400のコア材300と同じ材料である。第二積層材500は、同じ幅の一軸繊維強化プラスチック材100及びコア材300によって幅方向Dwに延在する梁状をなしている。
なお、第二積層材500のコア材300と第一積層材400のコア材300とは、同じ材料であることに限定されるものではなく、異なる材料であってもよい。
The uniaxial fiber reinforced
Note that the
下縁部43は、シート状の二軸繊維強化プラスチック材200が第二積層材500を封止するように挟み込んで積層されることで構成されている。具体的には、本実施形態の下縁部43は、開口部4aに面する内側下縁領域43aと、内側下縁領域43aよりも外側の外側下縁領域43bとを有している。
The
内側下縁領域43aは、下縁部43において開口部4aに直接面する領域である。内側下縁領域43aは、内側第一側縁領域41aや内側第二側縁領域と連続している。内側下縁領域43aでは、二軸繊維強化プラスチック材200及び第二積層材500が、二軸繊維強化プラスチック材200、第二積層材500、二軸繊維強化プラスチック材200の順で積層されている。つまり、内側下縁領域43aでは、コア材300が二枚の一軸繊維強化プラスチック材100と二枚の二軸繊維強化プラスチック材200とで挟まれている。内側下縁領域43aでは、第二積層材500を挟み込んでいる二軸繊維強化プラスチック材200と、第二積層材500中の一軸繊維強化プラスチック材100とを合わせた厚みが、コア材300の厚みよりも薄くなるように形成されている。例えば、本実施形態の内側下縁領域43aでは、二軸繊維強化プラスチック材200と、一軸繊維強化プラスチック材100と、コア材300と、一軸繊維強化プラスチック材100と、二軸繊維強化プラスチック材200との厚みの比が、1:8:20:8:1となっている。
The inner
外側下縁領域43bは、内側下縁領域43aと連続している。外側下縁領域43bは、内側下縁領域43aの下側に位置している。外側下縁領域43bは、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、外側第一側縁領域41bは、内側上縁領域40aと同様に、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。外側第一側縁領域41bは、外側第一側縁領域41bや外側第二側縁領域42bと連続している。
The outer
また、前壁部4は、図2に示すように、窓下パネル部44を有している。窓下パネル部44は、開口部4aに対して上下方向Dvの下側に位置している。窓下パネル部44は、下縁部43よりも下側に設けられている。窓下パネル部44は、下縁部43と一体に形成されている。窓下パネル部44は、幅方向Dwの両側がそれぞれ第一側縁部41や第二側縁部42と一体に形成されている。窓下パネル部44は、スプレーアップ成形もしくはハンドレイアップ成形によって樹脂材料で板状に形成されている。
The
なお、窓下パネル部44は、二軸繊維強化プラスチック材200で下縁部43や第一側縁部41や第二側縁部42と一体成形されてもよく、別部材として成形されて下縁部43や第一側縁部41や第二側縁部42に対して接合や接着されていてもよい。
The window
天井壁部5は、図1に示すように、車両1の上下方向Dvの上側を向く外表面である天井面5aを形成している。天井壁部5は、前壁部4と連続している。天井面5aは、幅方向Dw及び前後方向Daに広がっている。本実施形態における天井壁部5は、前妻構体3を上下方向Dvの上側から見た際に見える領域である。天井壁部5は、図2に示すように、幅方向Dwの中央部分を含む少なくとも一部の領域が、多軸繊維強化プラスチック材で挟み込まれたコア材300を有している。本実施形態の天井壁部5は、幅方向Dwの中央部分且つ前後方向Daの中央部分を含む所定領域である天井領域51にコア材300が配置されている。天井領域51は、図3に示すように、シート状の二軸繊維強化プラスチック材200がコア材300を封止するように挟み込んで積層されることで構成されている。天井領域51では、二軸繊維強化プラスチック材200及びコア材300が、二軸繊維強化プラスチック材200、コア材300、二軸繊維強化プラスチック材200の順で積層されている。天井領域51では、コア材300を挟み込んでいる二軸繊維強化プラスチック材200の厚みが、コア材300の厚みよりも薄くなるように形成されている。例えば、本実施形態の天井領域51では、二軸繊維強化プラスチック材200とコア材300と二軸繊維強化プラスチック材200との厚みの比が、1:8:1となっている。
As shown in FIG. 1, the
側壁部6は、図1及び図2に示すように、車両1の幅方向Dwの外側を向く外表面である側面を構成している。側壁部6は、幅方向Dwの両側に設けられている。本実施形態における側壁部6は、前妻構体3を幅方向Dwから見た際に見える領域である。側壁部6は、前壁部4及び天井壁部5と連続している。側壁部6は、上下方向Dv及び前後方向Daに広がっている。側壁部6は、図4に示すように、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、本実施形態の側壁部6は、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、前壁部4と天井壁部5とが接続される部分や、前壁部4と側壁部6とが接続される部分のように異なる方向を向く領域同士を繋ぐ接続部分では、湾曲した面が形成される。このような湾曲する部分は、コア材300が配置されていない。
Also, a curved portion is formed at a connection portion connecting regions facing in different directions such as a portion where the
具体的には、前壁部4と天井壁部5とが接続される部分である天井側遷移領域7は、図2及び図3に示すように、外側上縁領域40bと天井領域51とを繋ぐ領域である。天井側遷移領域7は、コア材300を有する外側上縁領域40bと天井領域51とに挟まれる位置に配置されている。天井側遷移領域7は、外側に向かって凸状をなすように湾曲している。天井側遷移領域7は、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、本実施形態の天井側遷移領域7は、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。
Specifically, the ceiling-
前壁部4と側壁部6とが接続される部分である側壁側遷移領域8は、図2及び図4に示すように、コア材300を有する外側第一側縁領域41bや外側第二側縁領域42bとそれぞれ連続している。側壁側遷移領域8は、天井側遷移領域7と連続している。側壁側遷移領域8は、二枚の二軸繊維強化プラスチック材200が積層されることで形成されている。つまり、本実施形態の側壁側遷移領域8は、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 4, the side wall-
上記のような前妻構体3によれば、上縁部40、第一側縁部41、及び、第二側縁部42が二軸繊維強化プラスチック材200を有している。そのため、第一側縁部41、第二側縁部42、及び上縁部40における外表面に沿う方向である幅方向Dw及び上下方向Dvの負荷に対する比強度が高い状態で二軸繊維強化プラスチック材200が配置されている。これにより、上下方向Dv及び幅方向Dwの負荷に対する剛性を向上させたフレーム構造として、二軸繊維強化プラスチック材200を用いた前壁部4を形成することができる。その結果、幅方向Dwに吹く横風によって前妻構体3が受ける前側から見た前妻構体3が長方形から平行四辺形に変形してしまうようなせん断応力に対する剛性を二軸繊維強化プラスチック材200によって前壁部4に確保することができる。
According to the ex-wife structure 3 as described above, the
加えて、天井領域51が第一積層材400を有することで、コア材300によって上下方向Dvの負荷に対する天井壁部5の曲げ剛性を向上させることができる。前妻構体3は、車両1が走行することで前側から吹く走行風によって生じる上側負圧によって、天井壁部5が上側に膨らむように変形してしまうような応力を受ける。しかしながら、本実施形態の前妻構体3では、この応力に対する曲げ剛性をコア材300によって天井壁部5に確保することができる。特に、本実施形態の天井領域51のように、天井面がフラットな場合には、上側に膨らむように変形してしまうような応力に対する曲げ剛性をコア材300によって効果的に確保することができる。
In addition, since the
したがって、上縁部40、第一側縁部41、及び第二側縁部42と、天井壁部5とで、異なる方向への負荷に対する剛性を向上させることができる。つまり、剛性を高める機能を前壁部4と天井壁部5とにそれぞれ分離させて前妻構体3を構成することができる。その結果、単純に繊維強化プラスチック(FRP)を用いて前妻構体3を構成した場合のように、大量の繊維強化プラスチックを用いて断面形状を厚くすることなく、前妻構体3に必要な強度を確保することができる。つまり、プラスチック材を用いながら、幅方向Dw及び上下方向Dvの複数方向からの負荷に対する強度を確保することができる。
Therefore, the rigidity of the
また、シート状の二軸繊維強化プラスチック材200や一軸繊維強化プラスチック材100を積層して各領域を形成することで、任意の厚みや曲率で前妻構体3を成形し易くすることができる。そのため、前妻構体3を必要な形状としながら、強度を確保することができる。
In addition, by laminating the sheet-like biaxial fiber reinforced
また、天井側遷移領域7のように湾曲した面を形成する領域では、湾曲した面によるフープ応力が生じる。そのため、天井領域51のようにコア材300を用いることなく、二軸繊維強化プラスチック材200のみで、上下方向Dvの負荷に対する剛性を確保することができる。したがって、コア材300の使用量を抑えることができ、コストを抑えて前妻構体3を製造することができる。
In a region forming a curved surface such as the ceiling-
また、内側上縁領域40a、内側第一側縁領域41a、及び内側第二側縁領域42aが第一積層材400を有している。そのため、二軸繊維強化プラスチック材200のみの場合に比べて、走行風による前側から後側への負荷に対する第一側縁部41、第二側縁部42、及び上縁部40の曲げ剛性をそれぞれコア材300によって向上させることができる。
The inner
また、内側下縁領域43aには、幅方向Dwに対して耐性の強い一軸繊維強化プラスチック材100が配置されている。そのため、走行風による前側から後側への負荷に対する前壁部4の剛性を下縁部43によって向上させることができる。
Further, a uniaxial fiber reinforced
特に、本実施形態では、内側下縁領域43aには第二積層材500が配置されている。そのため、一軸繊維強化プラスチック材100のみの場合に比べて、走行風による前側から後側への負荷に対する下縁部43の曲げ剛性をコア材300によって向上させることができる。
In particular, in the present embodiment, the second
また、本実施形態では、内側下縁領域43aでは第二積層材500が二軸繊維強化プラスチック材200で挟み込まれている。二軸繊維強化プラスチック材200を用いることで、横風によるせん断応力に対する前壁部4の剛性を下縁部43でも向上させることができる。
In the present embodiment, the second
上記のような前妻構体3を有する車両1によれば、強度を確保しながら、金属材料によって形成する場合に比べて、車両1としてのコストを抑えつつ軽量化を図ることができる。
According to the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, each configuration in each embodiment and a combination thereof are merely examples, and addition and omission of configurations are not deviated from the scope of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible. The present invention is not limited by the embodiments, but is limited only by the claims.
例えば、本実施形態の変形例として、側壁側遷移領域8及び天井側遷移領域7がコア材300を有していてもよい。具体的には、変形例の側壁側遷移領域8及び天井側遷移領域7は、天井領域51や上縁部40と同様に、シート状の二軸繊維強化プラスチック材200がコア材300を封止するように挟み込んで積層されることで構成されていてもよい。この際、側壁側遷移領域8及び天井側遷移領域7では、コア材300を挟み込んでいる二軸繊維強化プラスチック材200の厚みが、コア材300の厚みよりも薄くなるように形成されることが好ましい。このような構成とすることで、曲げ剛性が向上し、前妻構体3としての強度をより向上させることができる。
For example, as a modification of the present embodiment, the side wall
また、本実施形態の天井壁部5では、天井領域51のみにコア材300を設けたが、このような構成に限定されるものではない、天井壁部5は、幅方向Dwの中央部分を含む少なくとも一部の領域がコア材300を有していればよく、天井壁部5の全域がコア材300を有していてもよい。
Further, in the
また、本実施形態の側壁部6は、二軸繊維強化プラスチック材200のみで構成されていたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、側壁部6は、全域または一部の領域にコア材300を有していてもよい。
Further, although the
また、本実施形態の下縁部43は、二軸繊維強化プラスチック材200で挟み込まれた第二積層材500を有していたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、下縁部43は、必要な剛性を確保することができれば、第二積層材500のみを有する構成であってもよく、一軸繊維強化プラスチック材100のみを有する構成であってもよい。このような構成とすることで、下縁部43をより軽量化することができる。
The
また、下縁部43は、一軸繊維強化プラスチック材100のようにプラスチック材を用いる代わりに、金属材料を有していてもよい。下縁部43のみが金属材料で構成されることで、ワイパーやライト等の部品を取り付けるための構造を容易に形成することができる。これにより、前壁部4のうち、最も多く部品を取り付ける必要がある開口部4aの下側の構造を、プラスチック材を使用する場合に比べてシンプルにすることができる。
Further, the
また、本実施形態では、上縁部40、第一側縁部41、及び第二側縁部42がコア材300を有していたが、このような構造に限定されるものではなく、縁部のうち、側縁部及び上縁部の少なくとも一方がコア材300を有していればよい。したがって、上縁部40のみがコア材300を有していてもよく、第一側縁部41及び第二側縁部42のみがコア材300を有していてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、多軸繊維強化プラスチック材として二軸繊維強化プラスチック材200を用いたが、これに限定されるものではない。多軸繊維強化プラスチック材は、少なくとも外表面に沿って交差する二方向を繊維方向とする繊維強化プラスチックであれば、三方向以上を繊維方向としてもよい。
Further, in the present embodiment, the biaxial fiber reinforced
また、多軸繊維強化プラスチック材は、本実施形態の二軸繊維強化プラスチック材200のように、外表面に沿って直交する二方向を繊維方向としているものに限定されるものではない。したがって、多軸繊維強化プラスチック材は、外表面に沿って交差する複数方向を繊維方向としていれば、斜交する二方向や三方向を繊維方向としていてもよい。
Further, the multiaxial fiber reinforced plastic material is not limited to a material in which two directions orthogonal to each other along the outer surface are fiber directions as in the biaxial fiber reinforced
また、車両1は新交通システム用の軌道系交通システムの車両に限定されるものではなく、鉄道用の車両であってもよい。
Further, the
また、前妻構体3は、本実施形態のように車両1の前後方向Daの前側の端部のみを構成する構造に限定されるものではなく、車両1の前後方向Daの前側の端部を構成する構造であればよい。例えば、前妻構体3は、車両1の前後方向Daの他方側である後側の端部のみを構成していてもよく、車両1の前後方向Daの両側の端部を構成していてもよい。
Further, the ex-wife structure 3 is not limited to a structure that forms only the front end of the
また、開口部4aは、本実施形態のように矩形状をなして開口しているものに限定されるものではなく、前壁部4で開口していれば良い。例えば、開口部4aは、円形状や楕円形状をなして開口していてもよい。
Further, the
1…車両 Da…前後方向 Dw…幅方向 Dv…上下方向 2…車両本体 3…前妻構体 4…前壁部 4a…開口部 40…上縁部 40a…内側上縁領域 40b…外側上縁領域 41…第一側縁部 41a…内側第一側縁領域 41b…外側第一側縁領域 42…第二側縁部 42a…内側第二側縁領域 42b…外側第二側縁領域 43…下縁部 43a…内側下縁領域 43b…外側下縁領域 44…窓下パネル部 5…天井壁部 51…天井領域 6…側壁部 7…天井側遷移領域 8…側壁側遷移領域 100…一軸繊維強化プラスチック材 200…二軸繊維強化プラスチック材 300…コア材 400…第一積層材 500…第二積層材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記前後方向の一方側を向く前面を形成し、前記前後方向の一方側に向かって開口する開口部を形成する縁部を有する前壁部と、
前記前壁部と連続し、前記車両の上下方向の上側を向く天井面を形成している天井壁部と、を備え、
前記前壁部は、
前記開口部を囲む縁部のうち、前記車両の幅方向の両側の側縁部及び前記上下方向の上側の上縁部が、外表面に沿う二方向を少なくとも繊維方向とし、前記幅方向及び前記上下方向に対して交差する二方向を繊維方向とする多軸繊維強化プラスチック材を有している前妻構体。 The ex-wife structure that constitutes the longitudinal end of the vehicle,
A front wall having an edge forming an opening that opens toward one side in the front-rear direction, forming a front surface facing one side in the front-rear direction;
A ceiling wall portion that is continuous with the front wall portion and forms a ceiling surface that faces upward in the up-down direction of the vehicle,
The front wall portion,
Among the edges surrounding the opening, the side edges on both sides in the width direction of the vehicle and the upper edge on the upper side in the vertical direction have at least two directions along the outer surface as the fiber direction, the width direction and the width direction and An extremity structure having a multiaxial fiber reinforced plastic material having a fiber direction in two directions intersecting the vertical direction.
前記前妻構体と固定される車両本体とを備える車両。 An ex-wife structure according to any one of claims 1 to 8,
A vehicle comprising the ex-wife structure and a vehicle body fixed thereto.
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