JP2020019479A - 前妻構体及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック材を用いながら、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。【解決手段】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。【選択図】図１

Description

本発明は、前妻構体及び車両に関する。

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。

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。

特許第３６２５７７９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る実施形態における車両の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る実施形態における前妻構体の各領域を説明する斜視図である。 本発明に係る実施形態における上縁部及び天井壁部の断面を示す斜視図であって、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面である。 本発明に係る実施形態における第一側縁部及び側壁部の断面を示す斜視図であって、図１におけるＩＶ−ＩＶ断面である。 本発明に係る実施形態における下縁部及び窓下パネル部の断面を示す斜視図であって、図１におけるＩＶ−ＩＶ断面である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (9)

1. 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前妻構体。
2. 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°をなすことを特徴とする請求項１に記載の前妻構体。
3. 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る請求項１または請求項２に記載の前妻構体。
4. 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る請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の前妻構体。
5. 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る請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の前妻構体。
6. 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る請求項５に記載の前妻構体。
7. 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る請求項６に記載の前妻構体。
8. 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る請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の前妻構体。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の前妻構体と、
   前記前妻構体と固定される車両本体とを備える車両。

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