JP2942218B2

JP2942218B2 - 高速先頭車両の連結器カバー

Info

Publication number: JP2942218B2
Application number: JP9173926A
Authority: JP
Inventors: 舜一坂東; 誠古川; 昌昭小西; 孝一小椋
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2017-06-30
Also published as: JPH1120694A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項の発明は、新幹線など
の高速車両のうち先頭（または後尾。以下同様）の車両
に取り付けられる連結器カバーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】新幹線の先頭車両の構体は、図６に例示
されるように金属製のいわゆるセミモノコック構造にな
っている。つまり、アルミ合金等からなる金属製フレー
ム４２の外側に、やはりアルミ合金等の金属製外板４１
を張り付けることによって構体が構成されている。

【０００３】先頭車両の最前部（図６の構体のさらに前
方の部分。後尾車両の最後部についても同様）には、図
３(ｂ)のように連結器９が設けられており、それを覆う
べく連結器カバー（図３では符号１０）が取り付けられ
ている。連結器カバーについても、従来は他の構体部分
と同様に金属製セミモノコック構造とされている。すな
わち図４(ａ)のように、従来の連結器カバー２０は、金
属板２１の内側に補強のための金属製フレーム２２を一
体化することにより形成されている。

【０００４】先頭車両の構体や連結器カバーを上記のよ
うに構成するには、金属製フレーム（４２など）を先に
組み立ててその外側に金属製外板（４１など）を当て、
その外板をハンマーでたたくなどしてフレームに沿わせ
たうえ、溶接によって両者を一体化する。その過程で外
板の表面には凹凸ができているため、パテを塗って凹凸
を平らにし、さらにパテの表面等を滑らかに磨いて仕上
げとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、車両技術者の間
には、高速先頭車両の構体をＦＲＰ（すなわち繊維強化
プラスチック）化しようという提案がある。三次元曲面
を有する先頭車両の構体を従来のように金属製のセミモ
ノコック構造にすると、上記のようなフレームと外板と
の一体化や表面の仕上げにかなりの工数がかかる等の不
都合があるため、その構体をＦＲＰで製作してそれらの
工数を減らそうというのである。なお、複合材を用いた
高速車両についての参考的な従来技術として、特開平５
−３４５５６７号公報および特開平７−９６８３３号公
報がある。

【０００６】先頭車両構体のＦＲＰ化は図３(ａ)に示さ
れるすべての部分について実現されるのが好ましいが、
とくに連結器カバーの部分については、強度的にＦＲＰ
化が容易であるうえにコストメリットも多いため、ＦＲ
Ｐ化を進める意義が大きい。強度的に実現容易であるの
は、連結器カバーは、図３(ｂ)に示す圧力隔壁５以降の
部分（乗務員等が乗車する部分）の外壁とは違って内部
を密閉するものではないからである。内部を密閉するこ
とがないため、トンネルに入ったとき等にも外側と内側
との間に風圧による圧力差が生じず、したがって面外方
向への剛性が連結器カバーには要求されないのである。
またコストメリットが大きい理由は、先頭車両では、後
方部分と違って連結器カバーが三次元曲面を主体とする
ため、従来どおり金属製のセミモノコック構造とする場
合には上記のように一体化や仕上げが容易でないからで
ある。つまり、連結器カバーのＦＲＰ化は製作工数の削
減効果が大きいのである。

【０００７】ただし、連結器カバーをＦＲＰ化するにあ
たってはつぎのような課題もある。すなわち、内外間に風圧による圧力差が生じないため強度的に
有利であるとはいえ、十分な強度をもたせていなけれ
ば、カラスやトビなどの鳥が衝突（いわゆる鳥衝突）し
た場合にその連結器カバーが破壊する恐れがある。鳥衝
突は、在来線ではほとんど起きないが新幹線のような高
速車両においてしばしば発生し、しかも、鳥衝突にとも
なう衝撃エネルギーは衝突速度（したがって車両の走行
速度）の上昇とともに著しく増大するため、高速車両に
おいてはそれが強度設定上の重要な要素になる。図３
(ｂ)のような連結器カバー１０では、傾斜角度が大きい
前方の部分でとくに衝撃が大きくなる。航空機の場合と
は異なり、車両においては鳥衝突を受けた部分をすぐに
は交換しないため、繰り返し使用に耐える強度が必要で
あるという事情も考慮しなければならない。

【０００８】軽量かつ安価に製造するためには、図
４(ｂ)・(ｃ)のように板３１の内側にリブ等の補強部材
３２を付けることによりＦＲＰ製の連結器カバー３０を
構成することも可能であるが、発明者らの実験による
と、そのようなカバー３０では板３１と補強部材３２と
の間（たとえば接合部３２ａ）が剥離する不都合が生じ
る。これは、鳥衝突の際の衝撃がその補強部材３２と板
３１との境界部分に集中するためと考えられる。連結器
カバーと結合している他の構体において部分補強を不要
にしまたは簡単にするという観点からも、連結器カバー
における衝撃が広く分散するのが好ましい。

【０００９】風圧による内外間の圧力差を受けない
という強度的条件をふまえ、連結器カバーは低コストの
ものにする必要がある。鳥衝突があるだけでなく内外間
の圧力差をも受ける乗務員室等の部分の外壁と同程度の
強度を連結器カバーにもたせると、それのコストが上が
って車両のコストにも響いてしまう。

【００１０】各請求項に記載した発明の目的は、先頭車
両の連結器カバーをＦＲＰ化するとともに、その連結器
カバーについて耐鳥衝突強度を高めるなど上記〜の
課題を解決することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した高速
先頭車両の連結器カバーは、主要部分を１０ｍｍ程度以
上の均一な厚さとした繊維強化プラスチック板（すなわ
ちＦＲＰ板）であり、補強のための構造部材を一体化し
ていないものによって構成した（つまり、かかるＦＲＰ
板のモノコック構造とした）−ことを第一の特徴とす
る。ここでいう「主要部分」とは、他の構体部分との結
合部とその付近とを除く部分をさす。

【００１２】この請求項１の連結器カバーではＦＲＰ板
のモノコック構造を採用しており、補強のための構造部
材（図４(ｂ)に示すリブなど）を一体化していないた
め、鳥衝突の際の衝撃力が特定の部材やその付近に集中
することがなく、したがってその部材が剥離したり破損
したりする不都合が生じない。また主要部分の厚さを均
一にしている点でも、この連結器カバーは衝撃力を広く
分散させて受け止めることができる。衝撃力が分散する
と、連結器カバーそのものが破壊しにくいほか、それと
結合されている他の構体に対しても特定の箇所に集中的
に衝撃力が伝達される恐れがないため、当該他の構体を
部分的に補強する等の必要もない。

【００１３】またこの連結器カバーは、ＦＲＰ板の主要
部分の厚さを１０ｍｍ程度以上に設定しているため、実
用上要求される耐鳥衝突強度を満たす。ＦＲＰ板は、塑
性変形によって衝撃エネルギーを吸収することができな
いためそのエネルギーを弾性変形の範囲内で吸収する必
要があるが、上記のとおり１０ｍｍ以上の厚さを有する
この連結器カバーはその条件を満たし、通常は弾性変形
のみで完全に鳥を跳ね返せるのである。なお、衝撃エネ
ルギーを弾性変形範囲内で吸収できない場合、ＦＲＰ板
は、マトリックスである樹脂と内部の繊維とが剥離を起
こすことによる表面エネルギーの増大によってそのエネ
ルギーを吸収することがある。しかしそれは内部のミク
ロ構造の破壊にほかならないため、一回の鳥衝突によっ
ては見かけ上の損傷がなくても、繰り返して衝撃を受け
ることによりカバーが大きく破壊することになる。主要
部分の厚さを１０ｍｍ程度以上としたこの連結器カバー
では、そのような破壊も、また一回の鳥衝突による目に
見える破壊も通常は生じない。この連結器カバーにその
ような耐鳥衝突強度があることは、発明者らによる統計
的調査と独自の実験とに基づいてつぎのとおり説明され
る。

【００１４】まず、調査によると、地上を走る車両に衝
突する動物の９５％は１．２５ｋｇ以下の鳥である。そ
して実験によると、ＦＲＰ板のモノコック構造として製
作した連結器カバー（図３(ｂ)のように傾斜したもの）
において、そのような鳥が衝突したことにより破壊（上
記したミクロ構造の破壊を含む）が起こることのない最
小限の厚さは１０ｍｍ程度であると判明した。つまり、
ＦＲＰ板からなる請求項１の連結器カバーは、そのＦＲ
Ｐの種類（マトリックスや繊維の種類等）によらず、厚
さが１０ｍｍ以上あれば鳥衝突によってはほとんど破壊
することがない。１．２５ｋｇを超える大型の鳥などが
衝突したときには破壊する場合も考えられるが、そのよ
うなケースは稀であり、しかもそのようなケースにおい
ても破壊の多くは上記したミクロ構造の破壊であるた
め、カバーを適当な頻度で交換する限りは実用上の支障
がないわけである。この連結器カバーには、金属製のも
のと違って凹むことがないため修理が不要であるという
利点もある。

【００１５】そのほか、請求項１のこの連結器カバー
は、低コストで構成することが可能である。１０ｍｍ程
度かまたはそれを少し上回る程度の厚さしかなく、他の
補強部材を一体化されてもいないＦＲＰ板であれば、材
料費が低いため、型を用いて成形するとしてもその製造
コストは高くない。この点は、乗務員室等の外壁などと
は違って連結器カバーには内外間の圧力差がかかること
がなく、したがって面外方向の剛性を確保する目的で厚
さを増やしたり他の材料を積層したりする必要がないこ
とに基づくもので、連結器カバー、さらには車両全体の
コストを抑制する利点をもたらす。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】請求項１の連結器カバーは、上記のＦＲＰ
板について、他の構体部分との結合部付近（結合部とそ
の周辺）の厚さを上記主要部分よりも薄くするととも
に、当該構体部分との結合を、厚さ方向に軸体（ボルト
等）が貫くファスナー（いわゆる剪断型ファスナー）に
よって行った−ことを第二の特徴とする。

【００２０】他の構体と結合される部分では、連結器カ
バーとその構体との双方によって強度が発揮され、鳥衝
突にともなう衝撃エネルギーもそれらの双方によって吸
収される。したがってその結合部の付近については、こ
の請求項１のカバーのように主要部分に比べて厚さが薄
くても強度上の不都合がない。むしろ、結合部付近を薄
くした方が材料費や重量の点で有利になるうえ、その付
近において連結器カバーが弾性変形しやすくなり他の構
体との結合も容易になるという利点がある。

【００２１】連結器カバーは、前述したように面外の曲
げに対する剛性を要求されないが、車両の変形にともな
う力（引っ張りやねじり等）が上記の結合部から作用す
る。請求項１のこの連結器カバーは、上記のように結合
部付近を薄くしたうえ剪断型ファスナーを用いることに
よって他の構体部分と結合しているため、その結合部に
おいても引っ張り力等に対し円滑に抗することができ
る。上記のように薄くした部分に剪断型ファスナーを使
用するのが好ましい理由はつぎのとおりである。

【００２２】ＦＲＰ板には金属板ほどの変形能がないた
め、ファスナーにおける軸体（ボルト等）を通すための
穴は現物合わせにて加工する（つまり事前に穴を設けて
おくのでなく、結合する相手方の構体と実際に合わせた
うえ組立て現場で加工する）のが一般である。しかし、
ＦＲＰ板が難加工性であるために現物合わせで大径の穴
を設けることは難しく、その直径はせいぜい１０ｍｍで
ある。穴の径が制限されると、使用する軸体としても径
の小さなものを使用せざるを得ないが、軸体が細いにも
かかわらず連結器カバーなど結合される板が厚ければ、
その軸体が曲がったり傾いたりしてファスナーの機能が
不十分になりやすい。それに対し、請求項１の連結器カ
バーのように結合部を薄くしたうえで剪断型ファスナー
を使用すると、その軸体が曲がる等の不都合は生じにく
いため、軸体の数を適当に定める限りファスナーは十分
な強度を発揮する。

【００２３】なお、ファスナーの軸体から伝わる剪断力
によって連結器カバー（のとくに結合部付近）が破損し
にくいようにするためには、たとえば、連結器カバーを
構成するＦＲＰ板のうちに、車両の前後方向と概ね４５
°をなして交差するような向きに繊維を配するとよい。
軸体から連結器カバーに伝わる剪断力の方向はほとんど
が車両の前後方向またはそれと直角であるため、上記の
ように繊維が配されておれば、その繊維に沿って剪断力
が連結器カバーのうちに広く分散しやすく、特定の箇所
には集中し難いからである。請求項２に記載の連結器カ
バーは、上記ＦＲＰ板の強化材をガラス繊維としたこと
を特徴とする。ガラス繊維を強化材とするＦＲＰ（つま
りＧＦＲＰ）はフレキシブルであって弾性変形し得る範
囲が大きいため、他の強化材を有するＦＲＰに比べて、
吸収できる衝撃エネルギーが大きい。たとえば炭素繊維
を強化材とするＦＲＰ（つまりＣＦＲＰ）と比べた場
合、弾性率や引張強さの点では劣るものの最大衝撃吸収
エネルギーははるかに大きい。したがって、鳥衝突によ
り衝撃力を受ける部材の材料としてＧＦＲＰは好まし
く、請求項２の連結器カバーは、かなり厚さを薄くして
も、前述のような破壊を起こすことなく弾性変形の範囲
内で当該衝撃力を吸収することができる。また、ＧＦＲ
Ｐがフレキシブルであるため、製作誤差等に基づいて他
の構体部分との間に多少の段差等があった場合にも、こ
の連結器カバーは無理なく弾性変形をしてその構体部分
との結合を可能にする。そのほか、ＧＦＲＰが比較的安
価であることにより、請求項２の連結器は低コストで製
造され車両のコストを抑制する利点がある。なお、最近
におけるＧＦＲＰの市場価格はＣＦＲＰの３分の１前後
である。

【００２４】請求項３の連結器カバーは、上記のＦＲＰ
板のマトリックスとして、１００〜１３０℃の硬化温度
を有するエポキシ樹脂を使用していることを特徴とす
る。

【００２５】そのような高い硬化温度を有するエポキシ
樹脂は、ビニルやポリエチレン等と重合していわゆる高
分子ブレンドをされたものであり、固化したのちは、比
較的軟らかいが靭性の高い樹脂となるものである（逆に
硬化温度の低い樹脂は、固化後は固くて脆い性質を示
す）。つまり上記の樹脂は弾性変形し得る範囲が大きい
ため、それをマトリックスとするＦＲＰ板は、他の樹脂
をマトリックスとするものに比べて吸収できる衝撃エネ
ルギーが大きく、鳥衝突によって衝撃力を受けるものと
して好ましい。そのため請求項３の連結器カバーは、厚
さが薄くとも、破壊を起こすことなく弾性変形の範囲内
で大きな衝撃力を吸収することが可能である。またフレ
キシブルであるため、他の構体部分との結合に関して
も、この連結器カバーは無理なく弾性変形をしてその結
合を容易にする。

【００２６】請求項４の連結器カバーは、上記ＦＲＰ板
を、オートクレーブ成型法によって硬化させることを特
徴とする。

【００２７】プラスチック部品をオートクレーブ内で硬
化させるオートクレーブ成型法は、加熱の際に圧力をも
加えるため、当該部品の内部に気泡を発生させ難い。加
えた圧力によって、繊維間などに付着内在するガスが気
泡になることを抑制するからである。ＦＲＰ板の内部に
もし気泡があると、それを起点にして損傷が進展するこ
とがあるが、上記のとおりオートクレーブ成型法によっ
てＦＲＰ板を硬化させるこの請求項４の連結器カバーで
は、ＦＲＰ板の内部に気泡が存在し難いため、鳥衝突等
を受けても簡単には破壊しないという利点を有する。な
お、オートクレーブ成型法は、ＦＲＰ板の両面から型
（加圧型）を当てて加熱する方法よりは、型の必要数が
少ない分だけ低コストでもある。

【００２８】なお、請求項１の連結器カバーについてＦ
ＲＰ板の主要部分の厚さを１０ｍｍ程度以上としたが、
最小限必要な厚さはＦＲＰ板の種類（配合）等に応じて
定めることができる。たとえば、以上の記載にしたがっ
てガラス繊維を強化材とし、硬化温度が１００〜１３０
℃のエポキシ樹脂をマトリックスとして、オートクレー
ブ成型法により硬化させたＦＲＰ板を使用する場合に
は、主要部分は最小で８ｍｍあれば足りる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１〜図３に、発明の実施につい
ての一形態を紹介する。図１は連結器カバー１０の斜視
図、図２は、図１（および図３）におけるII−II断面図
であって構体３等との結合部付近を示す図である。そし
て図３は、その連結器カバー１０を取り付けた鉄道車両
であって、３００ｋｍ／ｈに近い最高速度設定をした新
幹線の先頭車両１を全体的に示す斜視図（図３(ａ)）お
よび側面図（同(ｂ)）である。

【００３０】図３に示す先頭車両１においては、乗務員
室を覆う位置にある構体３をプラスチックの複合材によ
って構成している。図２に示すように、その構体３の主
要部は、カーボンファイバーを強化材とする内外２層の
高弾性ＦＲＰ（ＣＦＲＰ）スキン３ａ・３ｃの内側に、
耐熱構造用発泡材であるポリメタクリルイミド発泡材の
コア３ｂを積層した、サンドイッチ構造の複合材（全厚
さは約５０ｍｍ）である。ただし他の部材との結合部に
ついては図２のようにコア３ｂを含めず、スキン３ａ・
３ｃと同一材料である高弾性ＣＦＲＰのプレート３ｄの
みとしている。このような複合材からなる構体３は、主
としてスキン３ａ・３ｃの作用で面内の曲げや引っ張り
・剪断等に対する強度を有し、またコア３ｂ等の作用を
合わせることにより面外の曲げ等に対する剛性を備えて
いる。したがってこの構体３は、他のフレーム類を一体
化することなく先頭車両１の構体として必要な強度を発
揮するものであり、トンネルに入ったときの内外間の圧
力差を繰り返し受けても、また外面に鳥衝突を受けても
破壊することがない。

【００３１】複合材製のこの構体３は、先頭車両１に取
り付けられたのちはその内側から加えられるべき作業が
ほとんどないため、車両１の組立て工程のうちほとんど
最後の段階で車両１に付けることができる。つまり、内
側のフレームに対して金属板を溶接したり内側から金属
板を叩いたりする必要があるために組立て工程の初期に
組み付けられねばならない図６の構体などとは違って、
この構体３は、車両１に各種の機器・電装部品等を搭載
したのちに取り付ければよい。そのため、複合材製の構
体３を使用する車両１においては、それら機器・部品等
の搭載作業がきわめて行いやすくなる。

【００３２】構体３に対し図３のように後部および下部
につながる構体４については、ほとんどの部分が平板ま
たは単純な二次曲面を主体として構成されるため、この
先頭車両１においても図６のものと同様なアルミ合金製
のセミモノコック構造を採用している。平板や二次曲面
の部分は、フレームを組み立てたのちに金属板を沿わせ
て一体化することが比較的簡単であり、その後の仕上げ
にも多くは工数を要しないからである。

【００３３】先頭車両１のうち図３に示す連結器カバー
１０は、先端のキャップ２とともにＦＲＰ板によるモノ
コック構造としている。すなわち、図１のように、ほぼ
均一な厚さを有していて補強部材を含まない単層のＦＲ
Ｐ板によってそのカバー１０を構成している。ＦＲＰ板
によって構成したのは、そのほとんどの部分が三次元曲
面であるため、構体３におけるのと同様、フレームと金
属板とを一体化して仕上げを行うよりは成形用の型を準
備するとしてもＦＲＰ板による方が製造コストが低いか
らである。補強部材を一切含まないモノコック構造とし
たのは、補強部材を取り付けた場合、鳥衝突を受けた際
の衝撃によって当該部材が剥離等を起こし、かえって耐
久性が低いという発明者らの実験結果に基づく。また、
構体３よりも簡単な単層のＦＲＰ板としたのは、鳥衝突
を受けるとはいえ、圧力隔壁５よりも前方にあって内外
間に圧力差が生じないために面外方向の剛性が要求され
ないからである。なお、取付け状態でのこの連結器カバ
ー１０の傾斜面の角度は、図３(ｂ)のように車両１の前
後方向に対して平均約１５°であるが、前端の部分で最
大になり約４０°をなす。

【００３４】連結器カバー１０を構成するそのＦＲＰ板
は、硬化温度が１００〜１３０℃のエポキシ樹脂のうち
にガラス繊維を強化材として含むもの（ＧＦＲＰ）であ
り、周縁の部分を除くほとんどの部分（図２に示す主要
部１０ａ）は厚さを１０ｍｍとしている。そのようなエ
ポキシ樹脂をマトリックスとするＧＦＲＰは靭性が高く
フレキシブルであって衝撃吸収特性に優れるため、その
程度の厚さであっても鳥衝突による衝撃を弾性変形の範
囲内で吸収することが可能なのである。そのカバー１０
の成形は、図１に示す外側表面に沿う形状をもつ成形型
（図示せず）の上に、ＦＲＰ板の素材であるプリプレグ
（プリポリマーをガラス繊維に含浸させたもの）を積層
し、それをオートクレーブ（図示せず）に入れて加熱・
加圧することにより行う。

【００３５】連結器カバー１０の周縁部付近は、他の部
材と結合することを考慮して厚みを薄くしている。すな
わち図２のように、構体３と（構体４やキャップ２とに
対する部分も同様）重ねて結合される結合部１０ｃの厚
さは６ｍｍとし、上記の主要部１０ａの厚さ（１０ｍ
ｍ）を、幅１００ｍｍ程度の中間部１０ｂにおいてその
結合部１０ｃの厚さ（６ｍｍ）にまで徐々に減少させて
いる。

【００３６】そのように薄くした結合部１０ｃと構体３
（構体４やキャップ２についても同様）とは、図２に示
すファスナー１１により結合している。ファスナー１１
は、カバー１０（の結合部１０ｃ）と構体３（のプレー
ト３ｄ）とを、厚さ方向に貫くボルトによって結合する
もので、ボルトにかかる剪断力を介してカバー１０・構
体３間の力の伝達をなす剪断型のファスナーである。図
１のごとくカバー１０の周縁付近に設ける穴１０ｄは、
組立ての直前に相手方部材の穴との間で位置を合わせた
うえ現場加工する関係上、加工困難でないようφ１０ｍ
ｍ以下とされるが、そのことによってボルトの太さが制
限されるため、上記のように結合部１０ｃを薄くしたの
は合理的である。もし結合部１０ｃが厚いにもかかわら
ず剪断型ファスナー１１のボルトが細いならば、ボルト
が曲がったりして十分な力が伝達されないからである。
ファスナー１１を設けた間隔（ピッチ）は、ボルトが細
いことを考慮して１００ｍｍ前後と狭くしている。

【００３７】なお、連結器カバー１０が結合される構体
３のプレート３ｄは、下方へ屈曲させた先端の部分をボ
ルト６により圧力隔壁５の上端と結合している。構体３
と圧力隔壁５とは、このように結合したうえで車両１に
組み付けるのである。そのようにして車両１に取り付け
た構体３（および圧力隔壁５）の内側には前述のように
すでに各種の機器・部品類が搭載されていて、カバー１
０を結合する際にも、また連結器９（図３(ｂ)）を使用
する等の目的でそのカバー１０を取り外す際にも構体３
等の内側からの操作は一切できないため、ファスナー１
１としてはいわゆるブラインドファスナーを使用してい
る。ブラインドファスナーであるから、ファスナー１１
におけるネジ（雌ネジ）の固定やボルトの付け外しは、
すべてカバー１０の外側から行うことができる。

【００３８】図５は、連結器カバー１０を単層のＦＲＰ
板により構成するうえで拠り所とした実験結果の一部で
ある。すなわち当該実験では、図３等に示す連結器カバ
ー１０と同等の面積をもつ矩形状の板であってカバー１
０と同じ厚さ１０ｍｍの同一材質である単層の（つまり
補強部材を含まない）ＦＲＰ板（図中の符号○）と、図
４(ｂ)のように補強部材を付けた厚さ９ｍｍおよび６ｍ
ｍのＦＲＰ板（符号◇）、および図４(ａ)のように補強
用のアルミフレームを付けた厚さ２ｍｍのアルミ板（符
号□）のそれぞれ（いずれも面積や形状は同じ）に対し
て、模擬的な鳥衝突を実施した。実験用の各板の傾斜角
度は、車両１のカバー１０における実際の傾斜角度の平
均値に合わせて１０〜２５°とし、鳥に模した１．２５
ｋｇのゼラチンを３００ｋｍ／ｈの速さで各板の中央に
ぶつけた。

【００３９】図５に示されるように、補強部材のない厚
さ１０ｍｍのＦＲＰ板の場合には、その傾斜角度をやや
大きめ（２５°）にしていても上記ゼラチンの衝突によ
って損傷の生じることがなかった（図中、白塗りの符号
は無損傷のものを示す）。それに対し、他の板の場合に
はそれぞれ何らかの損傷が発生した（黒塗りの符号は損
傷のあったものを示す）。つまり、補強部材つきのＦＲ
Ｐ板では、補強部材の一部が板の本体から剥離を起こ
し、フレームつきのアルミ板では、その板がフレームと
ともに大きく凹む結果となった。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載した高速先頭車両の連結
器カバーには、つぎのような効果がある。すなわち、 1) 鳥衝突の際の衝撃力が広く分散して特定の部材等に
集中することがないので、連結器カバーそのものが破壊
しにくいほか、それと結合される他の構体を部分的に補
強する必要性が低い。

【００４１】2) １０ｍｍ程度以上の厚さのＦＲＰ板が
鳥衝突による衝撃エネルギーを弾性変形の範囲内で吸収
するため、実用上必要な耐鳥衝突強度が満たされる。

【００４２】3) 他の補強部材を一体化されてはいない
ＦＲＰ板が材料であるため、低コストで構成される。

【００４３】

【００４４】

【００４５】また、 4) 結合部付近を薄くしたうえで剪断型ファスナーを用
いることにより他の構体部分と結合されるため、そのフ
ァスナーが十分な強度を発揮し、結合された連結器カバ
ーと他の構体との間に十分な力が伝達される。請求項２
に記載の連結器カバーは、さらにつぎの効果も有する。
つまり、 5) ガラス繊維を強化材とするＦＲＰ板を使用するた
め、弾性変形し得る範囲が大きく、したがって、厚さが
薄くても鳥衝突の衝撃エネルギーを円滑に吸収でき、破
壊を起こしにくい。フレキシブルであるために、他の構
体部分との結合を無理なく行えるという効果もある。 6) 他の強化材を有するＦＲＰ板を使用する場合と比べ
て低コストで構成される。

【００４６】請求項３の連結器カバーはさらに、 7) 硬化温度の高いエポキシ樹脂をマトリックスとする
ＦＲＰ板を使用するため、吸収できる衝撃エネルギーが
大きい。したがって、厚さが薄くとも、破壊を起こすこ
となく弾性変形の範囲内で、鳥衝突による衝撃エネルギ
ーを円滑に吸収することができる。フレキシブルである
ために、他の構体部分との結合を無理なく行えるという
効果もある。

【００４７】請求項４の連結器カバーは、上記のほか、 8) その成型法に基づいてＦＲＰ板の内部に気泡が存在
し難いため、耐鳥衝突強度など機械的性質にすぐれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施について一形態を示すもので、連結
器カバー１０の斜視図である。

【図２】図１および図３におけるII−II断面図であっ
て、連結器カバー１０と構体３等との結合部付近を示
す。

【図３】連結器カバー１０を取り付けた先頭車両１を全
体的に示す斜視図（図３(ａ)）および側面図（同(ｂ)）
である。

【図４】従来の金属製の連結器カバー２０を示す斜視図
（図４(ａ)）、ＦＲＰ化するにあたって一般に計画され
る連結器カバー３０を示す斜視図（同(ｂ)）およびその
ｃ−ｃ断面図（同(ｃ)）である。

【図５】模擬的に行った鳥衝突実験についての結果を示
すグラフである。

【図６】高速先頭車両の一般的な構体を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１先頭車両３・４構体１０連結器カバー１０ａ主要部分１１ファスナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小椋孝一岐阜県各務原市川崎町１番地川崎重工業株式会社岐阜工場内 (56)参考文献特開平２−220965（ＪＰ，Ａ) 特開平９−76904（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B61G 7/00 B61D 17/02 - 17/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高速先頭車両の連結器を覆うカバーであ
って、主要部分に１０ｍｍ程度以上の均一な厚さを有してい
て、補強のための構造部材を一体化されていない繊維強
化プラスチック板によってなり、上記の繊維強化プラスチック板が、他の構体部分との結
合部付近では上記の主要部分よりも薄くなったうえ、厚
さ方向に軸体が貫くファスナーによって当該構体部分と
の結合がなされていることを特徴とする高速先頭車両の
連結器カバー。
【請求項２】上記の繊維強化プラスチック板が、ガラ
ス繊維を強化材としていることを特徴とする請求項１に
記載の高速先頭車両の連結器カバー。
【請求項３】上記の繊維強化プラスチック板が、１０
０〜１３０℃の硬化温度を有するエポキシ樹脂をマトリ
ックスとしていることを特徴とする請求項１または２に
記載の高速先頭車両の連結器カバー。
【請求項４】上記の繊維強化プラスチック板が、オー
トクレーブ成型法により硬化したものであることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の高速先頭車両の
連結器カバー。