金属（バッテリーカー ボディ）の補強

質問

金属（バッテリーカー ボディ）の補強

ものづくりとしてバッテリーカーを製作しています。
一人乗りで２時間程度の連続走行を目指しています。
土台はできあがってきたのですが、
ここにきてボディの強度に問題がでてきてしまいました。。
そこで解決案や補強素材など、どんなことでもよいのでアドバイスをください。

デザインは三輪です。
軽くて丈夫な素材で作るのが理想ですが、予算内で工夫して作ってきたつもりです。
上から体重をかけるとたわむため、底（地面側）から金属を渡してねじ留めして補強しました。
それでもデリケートというか・・まだまだ不安な状態です。
硬貨するウレタンフォームというものがあると知り、
底の金属を渡した隙間に埋められないかと考えましたが
スプレー式のものを試した感じでは期待した硬さにはなりませんでした。

みなさまのお知恵をよろしくお願いします。

回答No.5

esaomann · ベストアンサー

一人乗りの電動三輪車のシャーシフレームの強度が不足してたわみが出て物にならない。
底からパイプか何かをあてがってみたが、まだ不安なほどたわみが残っている。
最初からやり直すにには時間もなく志気の面からも採用しない。
できるだけ重量を増やさす、かつ安価に補強したい。
高校生の製作でさほど技術も経験もない（工業高校…ではないですよね？）と、こんなところですか？

シャーシはどんな構成なんでしょう？まさかコンパネじゃないですよね？いや、コンパネなら補強を入れれば使えるか。
上部（ボディ）はどうしようと思っているのですか？
アルミのTIG溶接ができれば何とでもしようがあるでしょうが…ガス溶接もできませんか？
ビス穴を開けるとかリベット止め位はできるのでしょうね。
想像しようにも漠然としすぎているので、こんなのはどう？ってのを羅列してみますか。

1　シャーシがパイプなどでできているならシャーシ下面（上面でもいいですが）にパネルを張る。
FRPでもいいでしょうが、たわみを減らすためには凸凹のある形状にする必要があるでしょう。
ガラスマットに樹脂を塗って積層していく、と口では簡単に言えますが、型も無しの造形で、硬化時の収縮への対応とか、これらうまくできるようになるには経験から得たノウハウが必要です。それなりに費用もかかり、とてもぶっつけでできるような物ではないと思います。
アルミ板かコンパネを細かくビス止めかリベット止めすれば、ねじれ方向の補強効果は期待できると思います。

2　ドライバーが乗るのはシートですよね。シートの座面を受ける枠を延ばし、補強部材と兼用になるような構成でシャーシに固定する。
部材は直角なり取付け部が変位しないよう（できるだけ剛となるように）な補強が必要です。
一部にトラスを入れたりパネルを張ってもいいかもしれません。

3　上部ボディをトラス構造にし、シャーシに組み合わせることで箱状の構造物とする。
さらにベニヤを張ってやれば剛性が増し、ペイントもできる？

4　サイドにパネルを立て、全体としてお皿というか舟型の構成にして剛性を出す。

5　モーターやバッテリーをケース（合板製のボックスでいいかと思いますが）の中に入れ、ケースをシャーシの構成の一部とし、さらにケースからトラスなりパイプなり角材なりでシャーシの要所に補強の筋交いを入れる。

シャーシだけを見てこれを補強しようとするといたずらに重量がかさみうまくいかない可能性が高いと思います。やるなら接続部を溶接等で「剛」の状態にしないと効果が薄いでしょう。
考え方としては、弓のように柔なシャーシを全体としてモノコック状の箱としてやるか、上部構造をトラスなどにしてシャーシを吊ってやるかしかないと思います。

もう少し状況がわかれば何か言えるかもしれませんが。

補足

わたしの言いたいことを５行に簡潔にまとめてくださってありがとうございます。
お恥ずかしいです。。
文章が拙くて、質問が漠然としてしまいすみません。
実は、わたし自身は、ねじをビスとよぶことや
リベット留めなどの専門用語もまるで知らない人間で（調べたのでいまはわかります）、
設計にも制作にも携わっていません。

工業系の高校ではありません。
溶接器具もありませんし、FRPは毒ガスがでるということで許可が得られませんでした。
ガラスマットもむずかしいという結論になってしまいましたが、
ガラスマットでできたらきっと見栄えもよく本格的にできるんでしょうね・・

どうもありがとうございました。参考にさせていただきます☆

回答No.7

vsl2000

＞引き続きアイディアを募集します。

　アイディアを募集する前に、きちんと皆さんに伝えておくべきことがあるのではないでしょうか。

＞土台はできあがってきたのですが、
＞ここにきてボディの強度に問題がでてきてしまいました。

　そもそも土台とは建築用語だと思いますが、それはともかくとして、その土台なるものの材質や構造はどうなっているのですか？
　土台とボディとの関係はどうなっているのですか？
　ボディの強度に問題が出てきたそうですが、ではその土台なるものの強度には問題はないのですか？

補足

質問を投稿した当初は、
一番下（底）の部分を土台、全体をボディと表現していました。

で、壁と天井はまだできてなくて
土台の強度に問題がでてきてしまったんです。
紛らわしくて申し訳ないです。

回答No.6

vfr400r

ウレタンはフレームの中に注入することで剛性を出すものです。
外側から吹き付けたって、への突っ張りにもなりません。

リベット留めでコの字やL字のアングルのようなものを補強として入れて行けば、まだマシかもしれませんが・・・。

いっそ、捨てるような3輪自転車にバッテリーなどをのせた方が早いかも。

補足

＞捨てるような3輪自転車にバッテリーなどをのせた方が早いかも。

あはは、、その通りですね＾＾；
でも禁止事項なんです。。うーん

ありがとうございました。

回答No.4

RTO

見てくれとよじれを無視してもいいなら

トラス構造のパイプフレーム桁を現在のフレームの上に重ねましょう
参考
http://kozo.milkcafe.to/rikigaku/truss.html

よい例（バイクのフレーム、実際はエンジンも構造体の一部になるのをお忘れなく）
http://www.ducati.co.jp/bikes/trellis_frame/277/index.do
なんでこのメーカーがトラスフレームを使っているかと言うと、工作機械への投資が安く済むこと、構造計算（設計）が単純であること、生産が小規模であること、などが挙げられます。

補足

実は、去年制作したバッテリーカーが
木製の板の底と、プラスチックのフレームでトラス構造にしたものでした。
もっとも「トラス構造」という単語はたったいま知りましたが。。
予算的にも力学的にも考えられたものだったのだなぁ、といまさらながら気づきました。
みなさん博学なのでびっくりしてしまいます。工業系出身の方々なのでしょうか・・？

再度のコメントありがとうございました。

回答No.3

debukuro

補強すればするほど重量が増加します
基本設計からやり直し
素材と構造を工夫しないといけません
補強するのではなく無駄を削るという方向で考えた方が良いでしょう

補足

そうなんです。
No.1さんがおっしゃるように、どんどんぼてぼてしてきています・・

基本設計が甘いのは重々承知なのですが、
売る商品を作っている訳ではなく「ものづくり」がテーマなので、
アイディアで乗り越えられたらいいなと思います。
ものづくりには潔くやり直す勇気が必要、というのも真理ですが
正直、基本設計からやり直すのは時間的に厳しいので・・

実際制作しているのは経験も浅い高校生で、
いまから作り直しとなると士気を下げてしまうのではないかという不安もあったりして。
注文が多くてわがままですみません＾＾

引き続きアイディアを募集します。

回答No.2

miyachi

FRPはご存知でしょうか
小型ボートなど、これでできています
さらに強度軽量のカーボン素材は、レース用に使用されています
型に合わせてクロスを引きFRPを流して作るというものです

補足

有力情報をありがとうございます！

調べて相談してみます。
追ってご報告いたします。

回答No.1

RTO

ご質問から　フレームの強度が足らない　とお見受けしました。外装板の強度云々ではありませんよね。

強度計算を怠ったツケなのですから「強度計算からやり直して作りなおせ」と言う回答になります
現在のへにょへにょのフレームを補強してボテボテにするより、適度に設計されたシンプルなパイプフレームの方がよっぽど軽量で強いでしょう。

補足

はい、外装はこれからです。
フレームという単語がでてきませんでした。
拙い文章から読み取っていただきありがとうございます。

おっしゃることはごもっともです。
本来なら設計からしっかりやり直すべきだとわたしも思います。
だましだまし作っても、一流のものは作れませんよね。
潔く作り直せればよいのですが、あいにく
期限が近い、工具がそろっていない、等の現実があり、
パイプフレームへの作り直しはむずかしそうです。

引き続き、幅広くアイディアを募集したいと思います。

ありがとうございました＾＾