铁道车辆转向架用的板簧的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于铁道车辆转向架的纤维强化树脂制的板簧的制造方法。
【背景技术】
[0002]铁道车辆中，设置有用于支持车身并在轨道上行驶的转向架，普通转向架中，轴箱内容纳有支持轮轴的轴承，该轴箱以能够相对于转向架框架在上下方向产生位移的形式、被轴箱支持装置支持。转向架框架具备横向延伸的横梁、和从该横梁的两端部向前后方向延伸的左右一对的侧梁，轴箱支持装置具备插装于轴箱和位于其上方的侧梁之间且由螺旋弹簧形成的轴簧。
[0003]对此，专利文献I中提出了一种省略转向架框架的侧梁部分的转向架。该转向架中，设置有在车辆长度方向上延伸且由纤维强化树脂形成的板簧，以取代轴箱支持装置及侧梁，该板簧的前后方向两端部被轴箱支持，该板簧的前后方向中央部从下方支持横梁的车宽方向两端部。据此可省略转向架框架的侧梁部分，因而转向架框架变得轻量化且组装作业也变得简易化。
[0004]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:国际公开第2013/008468号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题:
可是，当制作由纤维强化树脂形成的板簧时，板簧一个一个分别成形是常规做法。但在纤维强化树脂的成形品中，成形中的成形腔内的压力分布在腔端部可能会不均匀。若作为纤维强化树脂的成形品的板簧的端部出现不均匀部分，则板簧的端部的性质变得不稳定，可能会对板簧的性能或寿命等产生影响。
[0006]因此，本发明的目的是改善由纤维强化树脂形成的板簧的制造效率，并改善板簧的性能及寿命等。
[0007]解决问题的手段:
根据本发明的铁道车辆转向架用的板簧的制造方法是用于制造板簧的方法，所述板簧在铁道车辆转向架中，以支持于容纳车轴的轴承的轴箱的状态在车辆长度方向上延伸，并弹性支持横梁，具备:使纤维强化树脂的母模(mother plate)成形的成形工序，所述母模具有从主面的法线方向观察向一方向取向的连续纤维的层;决定用于沿着所述一方向切割所述母模的平行的多条切割线的位置的切割位置决定工序;和通过沿着所述多条切割线切割所述母模，取出由纤维强化树脂形成的多个板簧的切割工序。
[0008]根据所述制法，与通过纤维强化树脂使多个板簧分别成形的情况相比，制作板簧的个数所对应的成形工序的次数有所减少，因此可改善制造效率。又，即使母模中与切割线延伸方向正交的方向的端部处出现因成形而导致的不均匀部分，仍可决定切割线的位置以避免将该端部作为板簧而利用，以此可改善由纤维强化树脂形成的板簧的性能及寿命等。而且，使用从母模的主面的法线方向观察向一方向取向的连续纤维，沿着所述一方向切割母模，因此可防止切割面上纤维变得不均匀，可充分抑制因切割强化纤维而产生的影响。
[0009]发明效果:
根据本发明，可改善由纤维强化树脂形成的板簧的制造效率，并改善板簧的性能及寿命等。
【附图说明】
[0010]图1是应用了根据第一实施形态的板簧的铁道车辆转向架的侧视图；
图2是对图1所示的板簧的制造步骤进行说明的流程图；
图3是成形工序中成形的母模的俯视图；
图4是图3的IV — IV线的剖视图；
图5是图3的V—V线的剖视图；
图6是示出切割位置决定工序中决定的切割线的一个示例的母模的俯视图；
图7是切割工序中从母模取出的板簧的俯视图；
图8是图7的VIII — VIII线的剖视图；
图9是图7的IX — IX线的剖视图；
图10是应用了根据第二实施形态的板簧的铁道车辆转向架的要部侧视图；
图11是图10所示的板簧的要部的纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0011]以下，参照说明书【附图说明】实施形态。
[0012](第一实施形态)
图1是应用了根据第一实施形态的板簧的铁道车辆转向架I的侧视图。如图1所示，铁道车辆转向架I具备通过作为二次悬架的空气弹簧2支持车身50的转向架框架3。转向架框架3具备在作为左右方向的车宽方向上延伸的横梁4，但不具备从横梁4的车宽方向两端部向作为前后方向的车辆长度方向延伸的侧梁。空气弹簧2设置于横梁4的上表面。在横梁4的前方及后方，沿着车宽方向配设前后一对的车轴5，在车轴5的车宽方向两侧固定有车轮6。在车轴5的车宽方向两端部，比车轮6靠近车宽方向外侧处设置有旋转自如地支持车轴5的轴承7，该轴承7容纳于轴箱8。横梁4的车宽方向两端部通过轴梁式的连接机构9与轴箱8连接。在横梁4和轴箱8之间架设有在车辆长度方向上延伸的板簧10，板簧10的长度方向中央部1a从下方弹性支持横梁4的车宽方向两端部，板簧10的长度方向两端部1c支持于轴箱8。即，板簧10兼具一次悬架的功能和以往的侧梁的功能。
[0013]在横梁4的车宽方向两端部的下部，设置具有圆弧状的下表面Ila的抵接构件11，抵接构件11从上方载置于板簧10的长度方向中央部1a并与其自由接触。即，以板簧10在上下方向上未固定的状态，抵接构件11通过横梁4的重力所产生的下方荷重与板簧10的上表面接触。又，轴箱8的上端部安装有支持构件12，板簧10的长度方向两端部1c通过支持构件12从下方被轴箱8支持。板簧10的长度方向两端部1c也从上方载置于支持构件12，通过来自板簧1的下方荷重与支持构件12的上表面自由接触。板簧1中，长度方向中央部I Oa和长度方向两端部1c之间的延长部1b侧视时朝着长度方向中央部1a向下方倾斜，板簧10的长度方向中央部1a位于比板簧10的长度方向两端部1c靠近下方处。即，板簧10形成为侧视时整体向下方凸出的弓形状。而且，板簧10形成为厚度从长度方向两端部1c向长度方向中央部逐渐增厚。
[0014]随后，参照说明书【附图说明】用于转向架I的板簧10的制造步骤。图2是对图1所示的板簧10的制造步骤进行说明的流程图。图3是成形工序中成形的母模的俯视图。图4是图3的IV—IV线的剖视图。图5是图3的V—V线的剖视图。图6是示出切割位置决定工序中决定的切割线的一个示例的母模的俯视图。如图2至4所示，首先，进行成形工序，该工序采用成形法使由纤维强化树脂形成的母模100成形，该成形法例如采用了高压锅(autoclave)成形法等金属模具(步骤SI)。
[0015]母模100俯视时呈矩形状，将沿其一边的方向作为X方向(一方向)，将沿与其正交的另一边的方向作为Y方向(参照图3 )。母模100在X方向的长度与成品板簧1的车辆长度方向的长度LU参照图7)实质相同。母模100在Y方向的长度L2两倍大于与成品板簧10的车辆长度方向正交的宽度方向的长度L3(参照图6及7)，优选三倍大于。从Y方向观察的侧视时母模100形成为整体向下方凸出的弓形状。
[0016]母模100具有上层121、中间层122及下层123，将不同种类的纤维强化树脂复合从而形成。例如，上层121及下层123由CFRP形成，中间层122(芯层)由GFRP形成。各层121?123之间置有接合剂。母模100形成为厚度从X方向的两端部向X方向的中央部逐渐增厚。具体而言，中间层122的厚度形成为从X方向的两端部向X方向的中央部逐渐增厚，而上层121及下层123的厚度为恒定。与母模100的Y方向正交的截面的形状(图4的形状)在Y方向的任意位置均相同。
[0017]将在强化纤维片(例如，玻璃纤维片)内浸入树脂的半固化片(prepreg)于Y方向上积层并加压加热从而形成多个FRP板122a(例如，板厚30mm)，将该多个FRP板122a进一步在Y方向上积层并相互接合后形成中间层122。中间层122沿着与Y方向正交的平面延伸，并具有向该平面内交叉的二方向取向的连续纤维以作为强化纤维。因此，从母模100的主面的法线方向(例如，图3及图4的Z方向)观察时，中间层122的强化纤维是在X方向上取向的连续纤维。
[0018]上层121及下层123是将在强化纤维片(例如，碳纤维片)内浸入树脂的半固化片于Z方向上积层并加压加热而成的。上层121及下层123具有沿母模100的主面从X方向的一端部10a连续地沿X方向延伸至另一端部10b的连续纤维以作为强化纤维。因此，从母模100的主面的法线方向(例如，图3及图4的Z方向)观察时，上层121及下层123的强化纤维也是在X方向上取向的连续纤维。
[0019]为使强化纤维以半固化片的状态预先保持片状，各层121?123内含有与上述强化纤维在不同方向上延伸的辅助纤维。不过，母模100中的强化纤维所对应的辅助纤维的质量比例不足20%。另，各层121?123内不含有短纤维来作为强化纤维。
[0020]随后，如图6所示，执行缺陷检查工序，该工序采用公知的无损检测装置检查母模100的内部缺陷(例如，气泡或接合不良)等，并特别指定母模100中的缺陷部位10e的位置(步骤S2)。接着，执行切割位置决定工序，该工序决定沿X方向切割母模100的平行的多条切割线A?I的位置(步骤S3)。此时，为了不将母模100的Y方向的两端部100c、100d作为板簧10而利用，以窄于板簧10的宽度剪掉该两端部100c、100d的形式决定切割线A、I的位置。此外，为了不将缺陷检查工序中特别指定的缺陷部位10e的位置作为板簧10而利用，以从取出板簧10的区域内除去该缺陷部位10e的形式决定切割线C、D的位置。即，图6中母模100的阴影部分被特别指定为不可作为板簧而利用的区域。
[0021 ]然后，以在剩余的可利用的区域内取出平行的多个板簧100的形式综合决定切割线A?I的Y方向位置。届时，如需取出弹簧常数不同的板簧，以使板簧10的Y方向的长度