JP4757650B2

JP4757650B2 - パンタグラフカバー

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Publication number: JP4757650B2
Application number: JP2006033131A
Authority: JP
Inventors: 昭彦鳥居; 智之南; 敏和竹田; 政紀島田; 聡大島
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Nippon Steel Materials Co Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: JP2007215328A

Description

本発明は、例えば新幹線用車両のような高速車両に使用する繊維強化複合材製のパンタグラフカバーに関するものである。

従来、例えば、図９に示すように、高速車両、例えば、新幹線用車両２００には騒音防止を主目的として、パンタグラフカバー１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）が、車体屋根２０１の上に設けられたパンタグラフ２０２の前後及び左右側面に取り付けられている。

つまり、パンタグラフカバー１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の中のパンタグラフ２０２の前後に取り付けられている先端部及び後端部カバー１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、パンタグラフ２０２やその下面のガイシ部２０３の風きり音を少なくするため、直接風が当たらないようにする役目をしている。

また、パンタグラフカバー１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の中のパンタグラフ２０２の左右側面に取り付けられているキャビティー部側壁１Ｂや、２面側壁１Ａは、発生した風きり音を横方向に伝えないような役目を目的としている。

斯かる従来のパンタグラフカバー１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）は、ほとんどがアルミニウム製とされる。また、ガラス繊維強化プラスチックで検討したものもあるが、いずれにしても、最近の高速化、軽量化にとっては、問題となっている。

つまり、車両高速化のニーズの高まりから、高速化に伴う軌道等のインフラへの影響を緩和させるため、車両の軽量化が大きな課題となっている。そのため、使用材料も金属から比重の小さい繊維強化樹脂（複合材）への転換が期待されている。

最初は、ガラス繊維強化プラスチックが模索されたが、強度、剛性の面から軽量化の設計ができなく、また直近のリサイクルの問題もあり、他の材料の進出が期待されていた。
特開平６−２１７４０５号公報特開２００３−２１９５０５号公報

そこで、本発明の目的は、軽量化を達成し、また、強度、剛性の面でも満足し得る設計が可能であって、高速車両に使用することのできる繊維強化複合材製のパンタグラフカバーを提供することである。

上記目的は本発明に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバーにて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、車体屋根に設けられたパンタグラフの周囲に配置し、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバーが提供される。

第２の本発明によれば、車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための２面側壁を形成するパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバーが提供される。一実施態様によれば、前記パンタグラフカバーが車体屋根に取り付けられた時前記車体屋根より外部に露出する前記メイン部材の端縁部に沿って、上面部に軽量樹脂で形成した半円状の部材を配置し、該半円状部材の表層に繊維強化複合材が積層される。

第３の本発明によれば、車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのキャビティ部側壁を形成するパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバーが提供される。

第４の本発明によれば、車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバーを形成するパンタグラフカバーであって、
前記先端部カバー及び後端部カバーは、それぞれ、傾斜面パネル、上面部パネル及び側壁パネルの中のいずれかの複数のパネルを組み合わせることによって構成され、
前記各パネルは、内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバーが提供される。

第５の本発明によれば、（ａ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための２面側壁、
（ｂ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのキャビティ部側壁、及び
（ｃ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバー、
の中の複数の部材を備えたパンタグラフカバーであって、
前記２面側壁は、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有し、
前記キャビティ部側壁は、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有し、そして、
前記先端部カバー及び後端部カバーは、
それぞれ、傾斜面パネル、上面部パネル及び側壁パネルの中のいずれかの複数のパネルを組み合わせることによって構成され、
前記各パネルは、内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有する、
ことを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバーが提供される。一実施態様によれば、前記２面側壁は、前記２面側壁が車体屋根に取り付けられた時前記車体屋根より外部に露出する前記前記２面側壁の端縁部に沿って、上面部に軽量樹脂で形成した半円状の部材を配置し、該半円状部材の表層に繊維強化複合材が積層される。

上記各本発明にて、一実施態様によれば、前記メイン部材は、前記内層が、ハニカム構造体と繊維強化複合材とが交互に２層以上積層された積層構造体である。

他の実施態様によれば、前記メイン部材の前記内層を形成する前記ハニカム構造体の外周辺部に充填する軽量樹脂、及び、前記メイン部材の前記内層の周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に配置する軽量樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はウレタン樹脂である。また、前記軽量樹脂としては、炭素繊維の短繊維、ガラス繊維の短繊維、カーボンブラック、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスバルーン、エポキシ発泡バルーン、ウレタン発泡バルーン、アクリル発泡バルーンのいずれか１種又は複数種を強化材として混入したエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はウレタン樹脂のいずれかを使用することもできる。

他の実施態様によれば、前記ハニカム構造体は、紙製ハニカム、アルミ製ハニカム、又は、アラミド製ハニカムである。

他の実施態様によれば、前記繊維強化複合材の強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又は、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）繊維が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドで使用される。また、前記繊維強化複合材のマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、又はフェノール樹脂である。

本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーは、軽量化を達成し、また、強度、剛性の面でも満足し得る設計が可能であって、鉄道車両に有効に使用することができる。

以下、本発明に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバーを図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバーは、車体屋根に設けられたパンタグラフの周囲に配置し、車両のパンタグラフの騒音を防止するための側壁を形成する。詳しくは後述するが、図３、図４、図７、図８に図示するように、本発明に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバー１は、内層を形成するハニカム構造体４と、ハニカム構造体４の両側の表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材１１ａ、１１ｂと、を有した積層構造の板状のメイン部材２を有している。また、このメイン部材２のハニカム構造体４の外周部には、その一部若しくは全部に、幅（ｗ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを充填するか、又は、ハニカム構造体４の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅（ｗ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを配置して形成された補強部５、５ａを有している。

次に、本発明に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバーを図面に即して更に具体的に説明する。

先ず、図１、図９を参照して繊維強化複合材製パンタグラフカバーの全体構成について説明する。

（繊維強化複合材製パンタグラフカバーの全体構成）
本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１は、例えば、図９に示した新幹線の車両のような高速車両２００の屋根２０１に取り付けて使用する。

本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１は、図９に示すように、
（１）車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、左右両側面部に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するための２面側壁１Ａ、
（２）車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、左右両側面部に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するためのキャビティ部側壁１Ｂ、
（３）車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバーを形成する傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ、及び、側壁パネル１Ｅ、
とすることができる。

上記２面側壁１Ａは、図９に示すように、車体屋根２０１に直接取り付けられる。一方、上記キャビティー部側壁１Ｂ、並びに、先端部カバー及び後端部カバーを形成する傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ及び側壁パネル１Ｅは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、車体屋根２０１に固定されるフレーム１００に取り付けられる。

図１（ｂ）には、フレーム１００に取り付けられたキャビティ部側壁１Ｂ、並びに、先端部カバー及び後端部カバーを形成する傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ及び側壁パネル１Ｅを示す。勿論、先端部カバー及び後端部カバーは、傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ及び側壁パネル１Ｅの全てを使用した場合のみに限らず、これらパネルの中のいずれかの任意のパネルを使用し、組み合わせることによって作製することもできる。

更には、本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１は、上記部材、即ち、２面側壁１Ａ、キャビティ部側壁１Ｂ、並びに、先端部カバー及び後端部カバーを形成する傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ及び側壁パネル１Ｅの全てに実現される必要はなく、任意の複数の部材に適用することができる。

（２面側壁の構成）
次に、本実施例にて、繊維強化複合材にて作製されるパンタグラフカバー１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ）の中の２面側壁１Ａについて説明する。

図２（ａ）は、２面側壁１Ａの概略全体構成を示す。また、図３は、図２（ａ）の線III−IIIに取った断面図であり、２面側壁１Ａを作製する繊維強化複合材の一実施例を示す。ただ、図３では、２面側壁１Ａを作製する繊維強化複合材は、図９に示すような２面側壁１Ａの使用時の状態とは異なり、水平に置かれた状態で図示されている。

図２、図３に示す本実施例にて、２面側壁としての繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａは、板状のメイン部材２にて構成される。本実施例にて、板状のメイン部材２は、図２（ａ）に示すように、略台形状とされる。

図３にて、メイン部材２は、内層のハニカム構造体４と、ハニカム構造体４の周囲端面に形成された補強部５と、ハニカム構造体４及び補強部５の上下外表面を被覆して接着配置された表面層としての繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）とにて形成される。補強部５は、本実施例では、台形状とされるメイン部材２の底辺部２ａを除いて、残りの周囲端面２ｂ、２ｃ、２ｄに所定の幅（ｗ）にて形成されている。勿論、必要に応じて底辺部２ａにも設けることができる。

つまり、補強部５は、内層のハニカム構造体４の周囲端面の一部若しくは全部において所定の幅（ｗ）にて形成される。この幅（ｗ）は、後述するが、通常、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とされる。

このように、本実施例の２面側壁として使用する繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａは、内層のハニカム構造体４の外周囲端面の一部若しくは全部を所定の幅（ｗ）にて形成された補強部５で補強し、その両表面に繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）を接着することで得られる。

上記構成の本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａによれば、内層にハニカム構造体４を配置することで、中空の場合に比較して、曲げ強度、弾性率とも向上する。又、繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａは、補強部５の領域を利用して所定の形状に容易に切断することができる。

次に、本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａの各部材について更に詳しく説明する。

（繊維強化複合材）
本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａにて、繊維強化複合材１１に使用される強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、又は、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）繊維のいずれかを単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。

また、繊維強化複合材１１に使用される繊維の形態は、一方向に引き揃えられたＵＤ形状、２軸に織られた平織り及び朱子織り形状、又は、３軸に織られた３軸織り形状が単独で、又は、複数組み合わされて使用することができる。

また、繊維強化複合材１１に使用されるマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又は、フェノール樹脂のいずれかが使用できる。

繊維強化複合材１１の繊維体積含有率は、３０〜７０％、通常、５０〜６０％とされる。

（内層及び補強部）
本実施例にて、メイン部材２のハニカム構造体４としては、例えば、通常使用されるアルミニウム、アラミド樹脂、或いは紙などで作製したハニカムが使用可能であり、特に、ノーメックスハニカム（商品名：ディーアイシーヘクセル株式会社製）を好適に使用することができる。

メイン部材２の補強部５は、一実施態様によれば、図１及び図２（ａ）に示すように、ハニカム構造体４の端面の開放部、即ち、孔部４ａに軽量樹脂Ｒを充填、即ち、詰め込むことによって形成される。

また、補強部５の幅（ｗ）は、上述のように、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とされるが、本発明者らの研究実験の結果によれば、１０ｍｍ未満だと、繰り返し荷重がかかった際、強度低下が早期に起こったことから、１０ｍｍ以上は必須であり、上限は重量面から、５０ｍｍ以下が妥当である。

上述のように、補強部５は、ハニカム構造体４の端部に、端面よりｗ＝１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の領域に、補強材として、軽量樹脂Ｒを、ハニカム構造体４内に詰め込むことによって、ハニカム構造体４の周囲を補強する。

ハニカム構造体４の周囲に詰め込む軽量樹脂Ｒは、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ウレタン樹脂のいずれかが好適である。更に、軽量樹脂Ｒとしては、上記樹脂に、強化材を混入したものも使用できる。具体的には、炭素繊維の短繊維、ガラス繊維の短繊維、カーボンブラック、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスバルーン、エポキシ発泡バルーン、ウレタン発泡バルーン、アクリル発泡バルーンのいずれか１種又は複数種を強化材として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はウレタン樹脂のいずれかに混入したものを軽量樹脂Ｒとして使用することができる。

上記実施例では、補強部５は、図３に示すように、ハニカム構造体４の外周囲において、ハニカム構造体４の端面開放部、即ち、孔部４ａに軽量樹脂Ｒを詰め込むことによって形成されるものとして説明したが、他の実施態様によれば、図４に示すように、ハニカム構造体４の周囲端面４ｂに隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを配置して、補強部５を形成することもできる。

本実施例によれば、メイン部材２を構成するハニカム構造体４とされる内層の端部に、軽量樹脂Ｒからなる補強部５を設けることによって、ハニカム構造体４の端部の弱さを補強し、曲げ強度、疲労強度に強い繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａを提供することができる。

更に、図２（ｂ）に示すように、必要に応じて、パンタグラフカバー１Ａの上面端縁部には、半円状の繊維強化複合材２０を一体に形成することができる。

つまり、パンタグラフカバー１Ａが車体屋根２０１に取り付けられた時、車体屋根２０１より外部に露出するメイン部材２の端縁部２ｂ、２ｃ、２ｄに沿って、上面部に軽量樹脂Ｒで形成した半円状の部材２２を配置し、該半円状部材２２の表層に繊維強化複合材２１を積層することができる。繊維強化複合材２１は、上記繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）と同じ構成とし得る。

（具体的寸法例）
上記構成の本実施例による繊維強化複合材製パンタグラフカバー１の具体的な諸寸法の一例を挙げれば、次の通りである。図２を参照して、
（１）パンタグラフカバー１Ａの長辺部２ａの長さ（Ｌ１）：５１３４ｍｍ
（２）パンタグラフカバー１Ａの短辺部２ｃの長さ（Ｌ２）：１６２０ｍｍ
（３）パンタグラフカバー１Ａの高さ（Ｈ）：１０００ｍｍ
ここで、板状メイン部材２の厚さ（Ｔ１）は５０ｍｍ、内層（ハニカム構造体）４の厚さ（Ｔ２）は４６ｍｍ、表面層（繊維強化複合材）１１の厚さ（Ｔ３）は２ｍｍとすることができる。又、補強部の幅ｗは２７ｍｍとした。

尚、上記実施例では、内層としては、ハニカム構造体４が配置されたものとして説明したが、内層として、ハニカム構造体４と繊維強化複合材１２とが交互に２層以上積層された積層構造体とすることも可能である。本実施例では、図５に示すように、ハニカム構造体４Ａ、繊維強化複合材１２、ハニカム構造体４Ｂから成る３層構造とされるが、これに限定されるものではない。

内層を構成する繊維強化複合材１２は、表面層として使用する繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）と同じものを使用し得る。

又、補強部５（５Ａ、５Ｂ）は、上述と同様に、各ハニカム構造体４の周囲端面４ｂに隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを配置して、或いは、ハニカム構造体４の孔部４ａに軽量樹脂Ｒを充填することができる。

（パンタグラフカバーの製造方法）
先ず、本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａを製造するに際しては、周囲を端面補強された補強部５を有するハニカム構造体とされる内層４の上下両表面に、繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）を接着、硬化する。必要に応じて、ハニカム構造体４は、図５に示すように、繊維強化複合材１２を介して積層して内層を形成し、この内層４の上下両表面に、繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）を接着、硬化することもできる。

その後、補強部５を利用して所定の寸法に切断、加工することにより、本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａが提供される。

本実施例のパンタグラフカバー１Ａは、図３にて、下表面層としての繊維強化複合材１１ｂの上に、周囲を端面補強されたハニカム構造体４を乗せ、さらに、ハニカム構造体４の上表面に上表面層としての繊維強化複合材１１ａを乗せて、これら部材を互いに接着することで製作される。

従って、成形が非常に簡単であり、また最初から全体を大きめに製作し、後で正確な寸法に切断、加工することができるメリットもある。

つまり、最初から周囲の端部補強部５を、その加工代を予測して大きくしておけば、加工時にハニカム構造体４が端面に出てくる心配はない。

また、成形の時の寸法精度が、それ程よくなくても、後加工で処理できることから、この面からも成形が楽になり、安価なコストでの成形が可能となる。

更に、上下層に配置される繊維強化複合材１１（１１ａ、１１ｂ）に使用する繊維を選択することで、高強度の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａ、高剛性の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａ、電気絶縁性をもった繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ａ等の設計、製作が容易にできる利点もある。

例えば、繊維強化複合材１１の強化繊維として、高強度炭素繊維Ｔ−７００（東レ株式会社製）を採用すると、アルミと同じ厚みで、アルミ製の３倍以上の強度が得られ、高弾性率炭素繊維ＸＮ−６０（日本グラファイトファイバー株式会社製）を採用すると、アルミと同じ厚みで、アルミ製の２倍以上の曲げ剛性が得られる。

また、高強度炭素繊維と高弾性率炭素繊維を組み合わせて採用すると、強度、弾性率両方を満足したものが得られる。一方、ＰＢＯ繊維を採用すると、アルミと同じ厚みで、アルミ製並みの曲げ剛性を持ち、且つ電気絶縁性をもったものが得られる。

本実施例によれば、パンタグラフカバー１の曲げ強度や曲げ弾性率が大幅に向上するのみでなく、端面の応力集中に対しても補強され、曲げ疲労に対しても強いものとなる。

実施例２
実施例１では、特に、車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、左右両側面に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するための２面側壁１Ａについて詳しく説明した。

本実施例では、車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、左右両側面に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するためのキャビティ部側壁１Ｂとして使用する繊維強化複合材製パンタグラフカバー、並びに、車体屋根２０１に設けられたパンタグラフ２０２の、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両２００のパンタグラフ２０２の騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバーを形成する傾斜面パネル１Ｃ、上面部パネル１Ｄ、及び、側壁パネル１Ｅとして使用する繊維強化複合材製パンタグラフカバーについて説明する。

図６〜図８に、繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの一実施例を示す。これら繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、実施例１で説明したパンタグラフカバー１Ａと同様の構成とすることができる。

つまり、本実施例の繊維強化複合材製パンタグラフカバー１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、図６に示すように、板状のメイン部材２は、内層を形成するハニカム構造体４と、ハニカム構造体４の両側表面層を形成する繊維強化複合材１１ａ、１１ｂと、を有した積層構造とされる。

又、図７及び図８に示すように、メイン部材２の前記内層を形成するハニカム構造体４の外周辺部の孔部４ａには幅（ｗ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを充填するか（図７）、或いは、メイン部材２の前記内層のハニカム構造体４の周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅（ｗ）が１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂Ｒを配置する（図８）、ことができる。

本実施例においても、上記実施例１で説明したと同様に、内層として、図５に示すように、ハニカム構造体４と繊維強化複合材１２とが交互に２層以上積層された積層構造体とすることも可能である。

図１（ａ）は、本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーを取り付けるためのフレームの一実施例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、フレームに、本発明の一実施例に係る繊維強化複合材製パンタグラフカバーを取り付けた状態を示す斜視図である。図２（ａ）は、繊維強化複合材製パンタグラフカバーの一実施例を説明するための斜視図であり、図２（ｂ）は、繊維強化複合材製パンタグラフカバーの他の実施例を説明するための断面図である。図２（ａ）の線III−IIIに取った繊維強化複合材製パンタグラフカバーの斜視図である。本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーの他の実施例を示す斜視図である。本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーの他の実施例を示す断面図である。本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーの他の実施例を示す斜視図である。図６の線VII−VIIIに取った繊維強化複合材製パンタグラフカバーの斜視図である。本発明の繊維強化複合材製パンタグラフカバーの他の実施例を示す斜視図である。従来のパンタグラフカバーの例を示す斜視図である。

符号の説明

１繊維強化複合材製パンタグラフカバー
２メイン部材
４内層（ハニカム構造体）
４ａ孔部
４ｂ端面
５、５ａ補強部
１１（１１ａ、１１ｂ）表面層（繊維強化複合材）
１２内層（繊維強化複合材）
Ｒ軽量樹脂

Claims

車体屋根に設けられたパンタグラフの周囲に配置し、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための２面側壁を形成するパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記パンタグラフカバーが車体屋根に取り付けられた時前記車体屋根より外部に露出する前記メイン部材の端縁部に沿って、上面部に軽量樹脂で形成した半円状の部材を配置し、該半円状部材の表層に繊維強化複合材を積層したことを特徴とする請求項２に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのキャビティ部側壁を形成するパンタグラフカバーであって、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバーを形成するパンタグラフカバーであって、
前記先端部カバー及び後端部カバーは、それぞれ、傾斜面パネル、上面部パネル及び側壁パネルの中のいずれかの複数のパネルを組み合わせることによって構成され、
前記各パネルは、内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有することを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
（ａ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための２面側壁、
（ｂ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して直交する左右両側部に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するためのキャビティ部側壁、及び
（ｃ）車体屋根に設けられたパンタグラフの、車両進行方向に対して、前後端に取り付けられ、車両のパンタグラフの騒音を防止するための先端部カバー及び後端部カバー、
の中の複数の部材を備えたパンタグラフカバーであって、
前記２面側壁は、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有し、
前記キャビティ部側壁は、
内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有し、そして、
前記先端部カバー及び後端部カバーは、
それぞれ、傾斜面パネル、上面部パネル及び側壁パネルの中のいずれかの複数のパネルを組み合わせることによって構成され、
前記各パネルは、内層を形成するハニカム構造体と、前記ハニカム構造体の両表面に配置されて表面層を形成する繊維強化複合材と、を有した積層構造の板状のメイン部材にて形成され、
前記メイン部材の前記ハニカム構造体の外周部には、その一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を充填するか、又は、前記ハニカム構造体の外周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に、幅１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で軽量樹脂を配置して形成された補強部を有する、
ことを特徴とする繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記２面側壁は、前記２面側壁が車体屋根に取り付けられた時前記車体屋根より外部に露出する前記前記２面側壁の端縁部に沿って、上面部に軽量樹脂で形成した半円状の部材を配置し、該半円状部材の表層に繊維強化複合材を積層したことを特徴とする請求項６に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記メイン部材は、前記内層が、ハニカム構造体と繊維強化複合材とが交互に２層以上積層された積層構造体であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記メイン部材の前記内層を形成する前記ハニカム構造体の外周辺部に充填する軽量樹脂、及び、前記メイン部材の前記内層の周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に配置する軽量樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記メイン部材の前記内層を形成する前記ハニカム構造体の外周辺部に充填する軽量樹脂、及び、前記メイン部材の前記内層の周囲端面に隣接した外側の一部若しくは全部に配置する軽量樹脂は、炭素繊維の短繊維、ガラス繊維の短繊維、カーボンブラック、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスバルーン、エポキシ発泡バルーン、ウレタン発泡バルーン、アクリル発泡バルーンのいずれか１種又は複数種を強化材として混入したエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又はウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記ハニカム構造体は、紙製ハニカム、アルミ製ハニカム、又は、アラミド製ハニカムであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記繊維強化複合材の強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又は、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）繊維が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドで使用されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。
前記繊維強化複合材のマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１２に記載の繊維強化複合材製パンタグラフカバー。