铁道车辆用碰撞能量吸收装置及铁道车辆

摘要

铁道车辆用碰撞能量吸收装置（1A），具备在碰撞时被压坏的能量吸收组件（4）、以及以在内部容纳能量吸收组件（4）的方式在车辆长度方向延伸的筐体（5）。筐体（5）的一端支持于铁道车辆的主构造物。筐体（5）由相互重叠的部分彼此结合的多个筒状体（51）构成，且在碰撞时筒状体（51）彼此的结合部破断并呈伸缩式收缩。

说明书

技术领域

本发明是关于一种铁道车辆用碰撞能量吸收装置及具备其的铁道车辆。

背景技术

以往在铁道车辆中使用碰撞能量吸收装置。例如，在专利文献1中，揭示有以盖体覆盖碰撞时被压坏的能量吸收组件的铁道车辆用碰撞能量吸收装置。

专利文献1中所揭示的碰撞能量吸收装置中的盖体，是用于防止轻度的冲击影响能量吸收组件，使能量吸收组件在碰撞时破断而发挥功能。具体而言，盖体是以从前端覆盖从支持板向前方突出的能量吸收组件的方式，形成朝向支持板的开口的箱状。在盖体的前壁中央，设置有在左右方向延伸的狭缝（slit），在盖体的两侧的侧壁，设置有在前后方向延伸的狭缝。而且，盖体在碰撞时沿狭缝破断，并向支持板呈V字形地被二分成上下两部分。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特许第4943905号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

专利文献1中所揭示的碰撞能量吸收装置中的盖体，由于具有承受轻度冲击的强度，因此要到达破断为止必须有某程度的荷载。然而，在使用像这样的相对较高强度的盖体的情况下，盖体占荷载-位移（冲程）特性的影响较大，难以设计如何吸收碰撞能量。而且，一旦盖体本身破断，则有可能破坏位于周围的电线、损伤周边机器等。因此，有必要在碰撞能量吸收装置的周围确保空间。

因此，本发明的目的在于提供一种容易设计如何吸收碰撞能量、且无需周围的空间的碰撞能量吸收装置及具备其的铁道车辆。

解决问题的手段：

为了解决该课题，本发明的铁道车辆用碰撞能量吸收装置，具备：能量吸收组件，在碰撞时被压坏；以及筐体，以在内部容纳该能量吸收组件的方式在车辆长度方向延伸，一端被支持于铁道车辆的主构造物，且由相互重叠的部分彼此结合的多个筒状体构成，在碰撞时该筒状体彼此的结合部破断并呈伸缩式收缩。

根据上述的构成，由于能够仅以使筐体的筒状体彼此的结合部破断的方式使能量吸收组件发挥功能，因此容易设计如何吸收碰撞能量。此外，一旦筒状体彼此的结合部破断则筐体呈伸缩式收缩，因此无需在碰撞能量吸收装置的周围确保空间。而且，在已呈伸缩式收缩的筐体内，保持已压坏的能量吸收组件，因此能够防止能量吸收组件的碎片飞散。

此外，本发明的铁道车辆的特征在于，具备上述的铁道车辆用碰撞能量吸收装置。

发明效果：

根据本发明，能够提供一种容易设计如何吸收碰撞能量，且无需周围的空间的碰撞能量吸收装置。

附图说明

图1A是第1实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的纵剖面图；图1B是沿图1A的I-I线的横剖面图；

图2A是具备有第1实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的铁道车辆的前视图；图2B是该铁道车辆的车头部分的侧视图；

图3是用于说明卷材的构成的图；

图4是因碰撞而变形的碰撞能量吸收装置的纵剖面图；

图5是表示第1实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的荷载-位移特性的图；

图6A及图6B，是表示碰撞能量吸收装置的配置位置的变形例的图；

图7是第2实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的纵剖面图；

图8A是第3实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的纵剖面图；图8B是该碰撞能量吸收装置的后视图；

图9，是省略底板的铁道车辆用碰撞能量吸收装置的纵剖面图。

具体实施方式

（第1实施形态）

在图1A及1B中，表示第1实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置1A，在图2A及2B中，表示具备有该碰撞能量吸收装置1A的铁道车辆10。

图2A及2B所示的铁道车辆10是车头车辆，在铁道车辆10的主构造物11的前表面下部，以夹着连结器13而分隔的方式配置有一对碰撞能量吸收装置1A。更详细而言，主构造物11，包含台座框、侧构造体、端构造体及车顶构造体，且一对碰撞能量吸收装置1A，从台座框的前表面的两端部往前方（车辆长度方向的外方侧）突出。碰撞能量吸收装置1A，可以由铁道车辆10的外壳12覆盖，也可从外壳12突出。

但是，安装碰撞能量吸收装置1A的铁道车辆10，并不一定为车头车辆。例如，如图6A所示，安装碰撞能量吸收装置1A的铁道车辆10也可为中间车辆。在该情形，碰撞能量吸收装置1A也可在台座框的前表面的两端部（图中的A位置）配置2个。或者，碰撞能量吸收装置1A也可在端构造体的中间高度位置的两侧（图中的B位置）配置2个，在端构造体中央的门的上方（图中的C位置）配置1个，在台座框的两端部的下方（图中的D位置）配置2个。在台座框的下方配置碰撞能量吸收装置1A的情况下，也可将下述的底板2通过托架（未图示）安装在台座框。

或者，碰撞能量吸收装置1A，如图6B所示，也可配置在铁道车辆10（车头车辆与中间车辆的哪一个均可）的连结器13的后方（车辆长度方向的内方侧）。在该情形，也可将下述的底板2通过托架（未图示）安装在台座框。

回到图1A及1B，碰撞能量吸收装置1A，包含碰撞时被压坏的能量吸收组件4、及夹持该能量吸收组件4的底板2及顶板3。此外，碰撞能量吸收装置1A，在底板2与顶板3之间包含容纳能量吸收组件4的筐体5。

底板2，是安装于铁道车辆10的主构造物11的在前后方向（车辆长度方向）扁平的板。顶板3，是以夹着能量吸收组件4的方式与底板2相向的在前后方向扁平的板。在本实施形态中，底板2及顶板3，为相同大小的矩形。但是，底板2及顶板3的大小及形状，也可相互不同。例如，底板2及顶板3的一者或两者的形状，也可为圆形或椭圆形。

能量吸收组件4，只要是可藉由屈曲（buckling）而吸收碰撞能量即可，可具有任何的构造。例如，能量吸收组件4，也可为以碳纤维强化塑料（CFRP）构成的管。在本实施形态中，能量吸收组件4，是卷绕如图3所示的金属制的中空片材45而成的卷材。具体而言，中空片材45，如图1A及1B所示，卷绕于在连结顶板3与底板2的方向即车辆长度方向延伸的中心轴40周围。也就是说，能量吸收组件4，是在车辆长度方向延伸的圆柱状。但是，在使用卷材以外者作为能量吸收组件4的情况下，能量吸收组件4，例如也可为剖面为四角形或八角形这样的多角形的柱，也可为圆筒、圆锥、角锥等。此外，能量吸收组件4，也可为由发泡树脂构成的实心构件。在该情形，可采用各种形状（例如，立方体）作为能量吸收组件4的形状。

中空片材45，具有平板41与波板42层叠而成的构造。平板41及波板42，例如是由铝构成的薄板。波板42的波形，可为梯形，也可为脉波状，也可为圆滑的曲线状。

能量吸收组件4即卷材，在中央具有在前后方向（卷材的轴方向）延伸的贯通孔4a。在顶板3及底板2，分别设置有嵌合在贯通孔4a的导引件31、21。在本实施形态中，导引件31、21，是在前后方向延伸的管，且在插通于设在顶板3及底板2的孔的状态下，例如藉由熔接（焊接）而固定在顶板3及底板2。

但是，并不一定要在顶板3及底板2设置供导引件31、21插通的孔。例如，也可为：导引件21、31是实心的圆柱，且该导引件21、31，在抵接于顶板3及底板2的一方的主表面的状态下，藉由贯通顶板3及底板2的螺栓而固定于顶板3及底板2。

进一步地，在本实施形态中，能量吸收组件4即卷材的两端面，藉由粘合剂而粘合于底板2及顶板3。

在内部容纳能量吸收组件4的筐体5，在前后方向延伸，其两端固定于底板2及顶板3。也就是说，筐体5的一端，通过底板2而支持于铁道车辆10的主构造物11。

更详细而言，筐体5，是由以前后方向作为轴方向的多个（在图例中为3个）筒状体51构成。各筒状体51的剖面形状，虽在本实施形态中为矩形，但也可为六角形或八角形那样的多角形或圆形。

在本实施形态中，筒状体51的大小，以相邻的筒状体51的端部彼此重叠的方式，随着越接近底板2而逐渐变大。而且，筒状体51的重叠的部分彼此藉由铆钉52结合。但是，筒状体51的大小，也可为与本实施形态相反，随着越接近顶板3而逐渐变大。此外，筒状体51的重叠的部分彼此，并不一定要以铆钉52结合，例如，也可以点焊或螺栓-螺帽结合。

在两端的筒状体51设置有凸缘53，两端的筒状体51，藉由该凸缘53而固定于底板2或顶板3。固定于顶板3的最小的筒状体51的大小，以在与能量吸收组件4之间即使碰撞时能量吸收组件4被压毁而往径向扩大也能确保容纳其空间的方式设定。另外，筒状体51彼此的间隙及两端的筒状体51与底板2及顶板3的间隙，为了防止雨水的侵入而较佳为以密封材密封。

筒状体51彼此的结合部即铆钉52的强度，以在铁道车辆10的碰撞时铆钉52破断的方式设定。因此，在碰撞时，铆钉52破断，筐体5如图4所示般呈伸缩（telescopic）式收缩。

像这样，在本实施形态中，能够仅以使铆钉52（筒状体51彼此的结合部）破断而使能量吸收组件4发挥功能，因此容易设计如何吸收碰撞能量。换言之，铆钉52破断之后，能够主要仅以能量吸收组件4吸收碰撞能量。此外，一旦铆钉52破断则筐体5呈伸缩式收缩，因此无需在碰撞能量吸收装置1A的周围确保空间。而且，在呈伸缩式收缩后的筐体5内，保持已压坏的能量吸收组件4，因此能够防止能量吸收组件4的碎片飞散。

图5，是表示本实施形态的碰撞能量吸收装置1A的荷载-位移特性的图。另外，在图5中，以虚线表示能量吸收组件4单体的荷载-位移特性。

在本实施形态中，能量吸收组件4，是卷绕中空片材45而成的卷材，因此如图5中虚线所示以大致一定的荷载压坏。借助于此，能够抑制因碰撞时的减速度的变化而使作用于乘员（乘客及乘务员）的惯性力变动。

此外，在本实施形态中，能量吸收组件4，预先仅以既定量被压坏。「既定量」只要是些微的即可，例如为能量吸收组件4的压坏前（制造时）的长度的1/10以下。在能量吸收组件4未预先压坏的情形下，在碰撞时能量吸收组件4开始被压坏时所需的初期荷载会非常大。相对于此，如本实施形态这样若预先压坏能量吸收组件4，则能够抑制此种初期荷载需较高才能起作用的情况。另外，预先压坏的效果，即使是能量吸收组件4不以金属构成的情形也能够同样地获得。

而且，预先压坏的能量吸收组件4，外观不佳、且也发生腐蚀，因此若以筐体5包围预先压坏的能量吸收组件4，则能够谋求提高美观及防止能量吸收组件4的腐蚀。

进一步地，在本实施形态中，嵌合于能量吸收组件4即卷材的贯通孔4a的导引件21、31设置于底板2及顶板3，因此能够以简易的构成保持卷材。

此外，在本实施形态中，卷材的两端面藉由粘合剂而粘合于底板2及顶板3，因此能够容易地固定具有多个开口的卷材的端面。而且，能量吸收组件4容纳于筐体5，因此能够防止粘合剂的劣化。另外，即使粘合剂的粘合力降低，也能够藉由设于底板2及顶板3的导引件21、31，使能量吸收组件4继续夹持于底板2与顶板3之间。也就是说，能够实现一般行进时的耐久性佳的构造。

（第2实施形态）

接着，参照图7，说明第2实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置1B。另外，在本实施形态及下述的第3实施形态中，对与第1实施形态为相同的构成组件标记相同符号，并省略重复的说明。

在本实施形态中，在底板2与顶板3之间，前后排列地配置有2个能量吸收组件4及2个筐体5。具体而言，在底板2与顶板3之间配置中间板7，2个能量吸收组件4以夹着中间板7的状态而夹持于底板2与顶板3之间。就是说，本实施形态的碰撞能量吸收装置1B，具有以下的构成：前后排列第1实施形态的碰撞能量吸收装置1A，且使用一片中间板7作为前方的碰撞能量吸收装置1A的底板2与后方的碰撞能量吸收装置1A的顶板3。

即使是在本实施形态，各能量吸收组件4也是在中央具有贯通孔4a的卷材。而且，在中间板7，以贯通中间板7的方式设置有嵌合于两者的能量吸收组件4的贯通孔4a的导引件71。此外，前方的能量吸收组件4的后端面与后方的能量吸收组件4的前端面，藉由粘合剂而粘合于中间板7。

即使是在如本实施形态的构成中，也能够得到与第1实施形态同样的效果。此外，根据本实施形态，能够以简易的构成呈串联地排列能量吸收组件4。藉此，能够吸收比以往更大的碰撞能量。

（第3实施形态）

接着，参照图8A及8B，说明第3实施形态的铁道车辆用碰撞能量吸收装置1C。即使是在本实施形态中，能量吸收组件4也是在中央具有贯通孔4a的卷材。而且，藉由插通于贯通孔4a的线材（wire）6而能量吸收组件4受顶板3及底板2的拘束。

在本实施形态中，在顶板3中与能量吸收组件4的上侧顶点与下侧顶点对应的位置，设置有2个线材插通孔32。同样地，在底板2中与能量吸收组件4的上侧顶点与下侧顶点对应的位置，设置有2个线材插通孔23。进一步地，在底板2的后侧的主面，设置有从插通于导引件21的孔向各线材插通孔23延伸的2个沟槽22。线材6，通过线材插通孔23、沟槽22、导引件21的内部、贯通孔4a、导引件31的内部、线材插通孔32而配置，且在能量吸收组件4的外周面上将端部彼此紧固。

但是，线材6的配置方法并不限于此。例如，也可不在底板2设置线材插通孔23及沟槽22，而将线材6的一端接合于导引件21，另一端在能量吸收组件4的外侧与底板2接合。或者，也可在底板2上设置卷绕线材6的卷绕机构。

即使是在如本实施形态的构成中，也能够得到与第1实施形态同样的效果。此外，在本实施形态中藉由线材6固定能量吸收组件4，因此能够比使用粘合剂的情形提高一般行进时的耐久性。

（其它实施形态）

容纳于筐体5的能量吸收组件4的数量，并不一定必须为一个，也可为多个。

此外，筐体5，并不一定要以3个筒状体51构成，也可以2个筒状体51构成。但是，筐体5若以3个以上的筒状体51构成，则能够使能量吸收组件4在全长的大约2/3以上顺利地压坏。

进一步地，底板2，也可省略。例如，如图9所示，也可将筐体5的一端直接固定于铁道车辆10的主构造物11。

工业应用性：

本发明的铁道车辆用碰撞能量吸收装置，对于各种的车辆是有贡献效果的。

符号说明：

1A~1C碰撞能量吸收装置

10铁道车辆

11主构造物

2底板

21导引件

3顶板

31导引件

4能量吸收组件

4a贯通孔

40中心轴

41平板

42波板

45中空片材

5筐体

51筒状体

52铆钉（结合部）

6线材。