CN101186214A - 车辆 - Google Patents
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Abstract
一种具有冲击吸收结构的车辆,其对于所有的冲撞条件都能够稳定的吸收冲撞能量,可以确保乘务人员和乘客的安全。在车辆的端部配置了冲击吸收结构,其特征在于,冲击吸收结构由如下构成:上段冲击吸收机构(100),其配置在压碎区的上部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;下段冲击吸收机构(120),其配置在压碎区的下部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;中段冲击吸收机构(110),其被保持在上下配置的上段冲击吸收机构(100)和下段冲击吸收机构(120)之间,中段冲击吸收机构(110)由缓冲机构(112)和滑动机构(113)构成,在规定的负载下缓冲机构(112)向后方滑动。
Description
技术领域
本发明涉及铁道车辆、道路车辆等为代表的运输机器中,具有冲撞时的冲击吸收结构的车辆。
背景技术
在以铁道车辆、道路车辆等为代表的运输机器中,有时在运行中会产生预想不到的冲撞。因此,为了保护在运输机器上乘载的乘务人员和乘客,存在一种使运输机器的一部分积极地变形来吸收能量的概念。即,是一种为了保护乘载的乘务人员和乘客,分开设置以冲撞时压溃为目的的空间(以后称为生存区)、和冲撞时积极地变形来吸收能量的空间(以后称为压碎区)的概念。在此,将构成压碎区的主要结构称为冲击吸收结构。
在线路上行驶的铁道车辆的情况下,由于主要的冲撞位置是各车辆的端部,所以冲撞吸收结构配置在车辆端部。
在专利文献1中,公开有在车辆端部的下部配置由中空形材构成的能量吸收件,可有效地吸收冲撞能量的冲撞吸收结构的例子。
专利文献1:日本特开2005-350065号公报
在上述现有技术中,虽然对于在配置有能量吸收件的位置的冲撞能够发挥足够的效果,但存在对于其他冲撞条件无法稳定地吸收冲撞能量的问题。作为铁道车辆的冲撞条件,可举出:(1)在同一线路上的铁道车辆;(2)在线路上的石头、小动物等小障碍物;(3)停止在铁道道口内的车辆等大的障碍物。(1)的铁道车辆之间的冲撞,由于从车辆的前端开始冲撞,所以可以由在前端配置的能量吸收件吸收冲撞能量。但是,有时种类不同的车辆也在相同线路上行驶,此时,由于是具有结构不同的冲击吸收结构的车辆冲撞,所以发生能量吸收件的冲撞位置错开了的偏置冲撞。在偏置冲撞中,由于对能量吸收件不均衡地施加负载,所以能量吸收件不会向行进方向充分压溃而直接弯曲等,从而无法充分吸收能量。因此,为了对于偏置冲撞也能够充分吸收冲撞能量,需要设计冲击吸收结构。另外,在偏置冲撞中,由于有时产生一方的铁道车辆跃到另一方的铁道车辆之上的现象(叠起冲撞),所以还需要考虑该叠起冲撞。(2)的小障碍物,由在前头车辆上安装的排障器应对排除。(3)的大障碍物冲撞于铁道车辆端部的整面。施加到铁道车辆端部的负载的位置和时刻由于依存于障碍物的形状和压溃方式,所以需要假设所有的冲撞模式来构成冲击吸收结构。另外,由于与铁道车辆彼此的冲撞同样地,障碍物有时会跃到驾驶台的窗户或顶棚上,所以还需要考虑该叠起冲撞。尤其是在高速车辆的情况下,由于车辆前端呈流线型,所以容易发生叠起冲撞。
如果想要应对这些所有的冲撞条件,要考虑将能量吸收件配置在所有的冲撞位置,但在多个能量吸收件连锁压溃的情况下,冲撞时的冲击力过强,对乘务人员和乘客造成伤害,或发生不是能量吸收件而是生存区先压溃的现象。因此,在冲击吸收结构的设计中,需要将能量吸收件的压溃载荷或配置位置进行适当设定。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供一种具备对于所有的冲撞条件都能稳定地吸收冲撞能量、可以确保乘务人员和乘客的安全的冲击吸收结构的车辆。
为了解决上述课题,本发明提供一种车辆,其在车辆的端部配置了冲击吸收结构,其特征在于,所述冲击吸收结构包括:上段冲击吸收机构,其配置在压碎区的上部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;下段冲击吸收机构,其配置在压碎区的下部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;中段冲击吸收机构,其被保持在所述上下配置的上段冲击吸收机构和下段冲击吸收机构之间,所述中段冲击吸收机构由缓冲机构和滑动机构构成,在规定的负载下缓冲机构向后方滑动。
另外,在中段冲击吸收机构与下段冲击吸收机构的边界部设有叠起防止机构,该叠起防止机构相比下段冲击吸收机构向前进方向突出而带有台阶,由此能够防止叠起冲撞。
另外,在中段冲击吸收机构与上段冲击吸收机构之间、以及在中段冲击吸收机构与下段冲击吸收机构之间设有缓冲机构,该缓冲机构确保上、下段冲击吸收机构的压溃折皱以上的空间,且长度在上、下段冲击吸收机构的压溃剩余量以下,由此能够实现稳定的能量吸收。
发明效果
根据本发明,可以提供一种具有冲击吸收结构的车辆,其对于所有的冲撞条件都能够稳定的吸收冲撞能量,可以确保乘务人员和乘客的安全。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的冲击吸收结构的概略构成例的说明图;
图2是表示本发明的一实施方式的冲击吸收结构的构成例的侧视图;
图3是表示本发明的一实施方式的能量吸收件完全压溃的状态的冲击吸收结构的侧视图;
图4是表示本发明的一实施方式的冲击吸收结构的构成例的侧视图;
图5是表示一般的铁道车辆构架的构成例的立体图;
图6是具备现有的冲击吸收结构的铁道车辆端部的侧视图;
图7是具备现有的冲击吸收结构的铁道车辆端部的主视图;
图8是具备现有的冲击吸收结构的铁道车辆端部的俯视图。
图中:
1-铁道车辆构架;2-顶棚构架;3-端构架;4-侧构架;5-台框;6-侧梁;10-生存区;11-压碎区;12-驾驶台区域;20-冲击吸收结构;30-连结器;40-外板;50-驾驶台;60-冲击吸收结构区域;70-窗户;80-壁;100-上段冲击吸收结构;110-中段冲击吸收结构;120-下段冲击吸收结构;111-支承结构;112-缓冲结构;113-滑动结构;114-叠起防止结构;121-上段能量吸收件;122-下段能量吸收件。
具体实施方式
以下,参考附图说明本发明的一实施方式。首先,参考图5~图8对于一般的铁道车辆构架以及冲击吸收结构进行说明。
图5是用于说明一般的铁道车辆构架的构成例的立体图。在图5中,铁道车辆构架1由如下构成:形成顶棚的顶棚构架2、相对于车体长度方向形成封闭两端的面的端构架3、相对于车体长度方向形成左右的侧面的侧构架4、以及形成地板面的台框5。在侧构架4的最下部且台框5的两端,设有构成台框的一个部件即侧梁6。另外,端构架3以及侧构架4具有窗户或出入口等的开口。
具有这样的基本结构的铁道车辆构架1由在冲撞时保护乘务人员和乘客的生命的生存区10和吸收冲撞时产生的能量的压碎区11a、11b构成。生存区10设置在车辆的长度方向的中央。压碎区11a、11b设置在车辆的长度方向的两端部,以夹入生存区10的方式配置。
而且,在图5中利用不具有驾驶台的车辆说明了结构,但即使是有驾驶台的车辆,基本的结构以及压碎区11a、11b和生存区10的相对配置也不变。
接着,对于一般的冲击吸收结构进行说明。图6是具有冲击吸收结构的铁道车辆端部的侧视图。参考图6,对于一般的压碎区的构成例进行说明。
在图6中,压碎区11由冲击吸收结构20、连结器30以及外板40构成。压碎区11的各构成要素具有可承受伴随着通常运转而产生的冲击或振动的强度和结构。即,是对于驾驶员或机器的质量、通常运转中作用的振动可以充分承受的结构。另外,设置外板40的目的是外观以及控制行驶时的风压,对冲撞时的动作几乎不会带来影响。在图6中,示出了具有驾驶台且端部是流线型的车辆的例子,驾驶台50属于生存区10。另一方面,在车辆端部为平面时,驾驶台区域12也属于压碎区11,此时的冲击吸收结构配置于驾驶台50的下方的冲击吸收结构区域60。
图7是具有图6所示的冲击吸收结构的铁道车辆端部的主视图。在图7中,车辆整体的大部分被外板40覆盖,局部存在窗户70。在压碎区11,在被外板40覆盖的内部存在冲击吸收结构20以及连结器30。冲击吸收结构20配置在不和连结器30干涉的区域。
图8是具有图6所示的冲击吸收结构的铁道车辆端部的俯视图。在图8中,车辆整体被外板40覆盖,局部存在窗户70。在压碎区11,在被外板40覆盖的内部存在冲击吸收结构20以及连结器30。
接着,参考图1~图4说明本发明的一实施方式。图1是表示本例的冲击吸收结构的概略构成例的构成图。
在图1的(1)所示的构成例中,冲击吸收结构包括:作为上段冲击吸收机构的上段冲击吸收结构100,作为中段冲击吸收机构的中段冲击吸收结构110a、110b,作为下段冲击吸收机构的下段冲击吸收结构120a、120b。在图1的(1)中,中段冲击吸收结构110a、110b和下段冲击吸收结构120a、120b,为了确保配置连结器的区域而左右分割配置。各冲击吸收结构被固定在区分生存区10和压碎区11的壁80上。下段冲击吸收结构120a、120b是障碍物最先冲撞的部分,配置能量吸收件吸收大部分的冲撞能量。配置上段冲击吸收结构100是为了应对大的障碍物的冲撞或向驾驶台的叠起,将冲撞能量适度地吸收,同时压回障碍物。中段冲击吸收结构110a、110b应对大的障碍物的冲撞、来自上下段冲击吸收结构的冲撞物的错位防止、上下段冲击吸收结构的倒入防止等,各冲击吸收结构稳定地在前进方向压溃。对于中段冲击吸收结构的具体的结构和作用利用图2和图3进行说明。
图1的(2)表示本例的冲击吸收结构的其他构成例。图1的(2)是连结器收敛于下段冲击吸收结构的高度时的例子。在(1)中,考虑连结器的区域而左右分割配置中段冲击吸收结构,在(2)中,没有分割地配置中段冲击吸收结构110′。如此,冲击吸收结构的配置或具体的形状可以对应于适用的车辆的结构等来构成。
图2是用于说明具有本例的冲击吸收结构的车辆与大的障碍物冲撞时的冲击吸收结构的侧视图。
在图2中,中段冲击吸收结构110由作为缓冲机构的缓冲结构112和作为滑动机构的滑动结构113构成,缓冲结构112配置在车辆的端部侧,滑动结构113配置在缓冲结构112和壁80之间。上段冲击吸收结构100、中段冲击吸收结构110、以及下段冲击吸收结构120被固定保持于壁80和支承结构111。
图2是车辆端部形成平面的情况下的例子,在所述结构中,对于大的障碍物冲撞于冲击吸收结构时的动作进行说明。在大的障碍物冲撞于车辆端部时,冲击负载经由支承结构111传递给上段冲击吸收结构100、缓冲结构112以及下段冲击吸收结构120。其结果是,上段冲击吸收结构100和下段冲击吸收结构120在前进方向压溃而吸收冲撞能量。缓冲结构112通过不压溃而大致维持其形状,使负载在上段冲击吸收结构100、滑动结构113、以及下段冲击吸收结构120之间传递,为防止上下段冲击吸收结构的倒入在前进方向压溃地进行控制。另外,滑动结构113如果施加规定的负载,则滑动机构动作而将缓冲结构112向后方引导。滑动机构的动作可以由利用了螺栓或部件的断裂的开关机构控制。
如此,缓冲结构112由于不压溃而只是后退,所以不会干预冲击吸收结构的压溃负载。另外,缓冲结构112伴随着上下段冲击吸收结构的压溃而后退,由此可以吸收能量直到上下段冲击吸收结构被完全压溃为止。由此,对于任何冲撞条件都能够只通过上下段冲击吸收结构来稳定地吸收冲撞能量。
图3是说明在图2的例子中,上段冲击吸收结构100以及下段冲击吸收结构120的能量吸收件因冲撞而被完全压溃的状态的冲击吸收结构的侧视图。
在图3中,上段冲击吸收结构100和下段冲击吸收结构120呈蛇腹状连续变形,是被完全压溃的状态,中段冲击吸收结构110表示滑动结构113动作使得缓冲结构112后退到最后的状态。根据该状态,缓冲结构112预先确定其形状和大小以及配置,使得不与上下段冲击吸收结构的压溃折皱相干涉,且滑动机构动作到到底的状态。具体地说,例如上段冲击吸收结构100的压溃折皱是相比压溃前的状态的位置向外侧突出宽度H的状态。因此,在上段冲击吸收结构100和中段冲击吸收结构110之间,配置宽度H以上的空间。同样地,在下段冲击吸收结构120和中段冲击吸收结构110之间,以下段冲击吸收结构120的压溃折皱的突出宽度为基准,也配置必要大小的空间。另外,中段冲击吸收结构110的缓冲结构112后退到最后的状态的长度,需要不能比上段冲击吸收结构100和下段冲击吸收结构120的完全压溃的状态下的长度L长。因此,缓冲结构112的长度构成为长度L以下。
由此,中段冲击吸收结构110可以控制成,在上下段冲击吸收结构在前进方向压溃时不发生干涉,且在倒入时干涉而在前进方向压溃。其结果是,对于各种冲撞条件都能够稳定地吸收冲撞能量。
图4是具有本例的冲击吸收结构的车辆中的、用于说明叠起冲撞的冲击吸收结构的侧视图。图4是车辆端部为流线型的情况下的例子,下段冲击吸收结构120比上段冲击吸收结构100更向前方突出。在本例中,假设发生障碍物最先冲撞于下段冲击吸收结构120,之后沿着车辆的形状向上段冲击吸收结构100的方向错开而叠起的现象,对于这样的叠起冲撞也能够应对。
在图4中,下段冲击吸收结构120由上段能量吸收件121和下段能量吸收件122这两种能量吸收件构成。下段能量吸收件122在冲击吸收结构的构成要素中伸出到最前端,最先与障碍物冲撞而吸收能量。上段能量吸收件121在此是相对于从下段能量吸收件122的叠起而动作的能量吸收件。在图4中,中段冲击吸收结构110由与流线型的车辆的形状匹配的形状的缓冲结构112和滑动结构113构成。上段冲击吸收结构100、中段冲击吸收结构110、以及下段冲击吸收结构120被固定、保持于壁80和支承结构111,而支承结构111沿着各个冲击吸收结构的形状由多个面构成。另外,在下段冲击吸收结构120的上段能量吸收件121上固定的支承结构111上,配置叠起防止机构即叠起防止结构114,其比上段能量吸收件121突出而设有台阶。
在所述结构中,在发生叠起冲撞、障碍物越过了下段能量吸收件122时,冲撞于叠起防止结构114而阻止其进一步的上升,通过在下段冲击吸收结构120停留,可以由上段能量吸收件121有效地吸收冲撞能量。缓冲结构112控制成防止上段能量吸收件121的倒入并在前进方向压溃。而且,如本例那样,在上段冲击吸收结构100和下段冲击吸收结构120的长度不同等平衡不同的情况下,为了调整障碍物的冲撞角度、高效地吸收冲撞能量,构成为将缓冲结构112压溃。在图4中,缓冲结构112在施加了规定的负载时,比上段冲击吸收结构100突出的部分压溃,通过改变形状,控制上段冲击吸收结构100和下段冲击吸收结构120的压溃。另外,支承结构111在施加规定的负载时,通过从上段能量吸收件121分离,不会阻碍上段能量吸收件121压溃。作为分离方法,可以由利用了螺栓或部件的断裂的开关机构进行控制。
由此,即使产生叠起冲撞,也可以将障碍物保留在下段冲击吸收结构120内,所以可以用能量的吸收效率最好的下段冲击吸收结构120吸收冲撞能量。
用于形成本例的冲击吸收结构的材料,为了吸收冲撞时的能量,可以采用在施加规定的负载时在前进方向呈蛇腹状压溃的材料。为此,采用一直以来适用于冲击吸收结构的轻合金(例如铝合金)制的中空挤压形材或其他的能量吸收材料等。另外,也可以采用分别不同特性的材料来形成上、中、下段冲击吸收结构。
Claims (3)
1.一种车辆,其在车辆的端部配置了冲击吸收结构,其特征在于,
所述冲击吸收结构包括:
上段冲击吸收机构,其配置在压碎区的上部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;
下段冲击吸收机构,其配置在压碎区的下部,在规定的负载下压溃来吸收冲撞能量;和
中段冲击吸收机构,其被保持在所述上下配置的上段冲击吸收机构和下段冲击吸收机构之间,
所述中段冲击吸收机构由缓冲机构和滑动机构构成,在规定的负载下缓冲机构向后方滑动。
2.如权利要求1所述的车辆,其特征在于,
所述中段冲击吸收机构在与下段冲击吸收机构的边界部设有叠起防止机构,该叠起防止机构相比下段冲击吸收机构向前进方向突出而带有台阶。
3.如权利要求1所述的车辆,其特征在于,
所述中段冲击吸收机构在与上段冲击吸收机构之间以及与下段冲击吸收机构之间设有缓冲机构,该缓冲机构确保上、下段冲击吸收机构的压溃折皱以上的空间,且长度在上、下段冲击吸收机构的压溃剩余量以下。
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