JP2000318608A

JP2000318608A - 鉄道車両などにおけるエネルギー吸収構造

Info

Publication number: JP2000318608A
Application number: JP11129472A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Marunaka; 俊則丸中; Makoto Taguchi; 真田口; Toshinobu Kimura; 敏宣木村
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した座屈荷重を得て、高い吸収エネルギ
ーを期待できる、鉄道車両などにおけるエネルギー吸収
構造を提供する。【解決手段】中空四角筒部材１の一方の端部から一定
距離離れた部位の各コーナー部１ａ〜１ｄに対して周期
をずらせて、直線形状のスリット５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄを、隣り合う面板４Ａ〜４Ｄ間に亘って軸線方向に対
して傾斜して形成する。座屈変形の連続性を保ちなが
ら、塑性座屈変形を進行させるために、スリット５ａ〜
５ｄは、対称に配置する。前記スリット５ａ〜５ｄを、
軸線方向に対する傾斜角度が４５°であり、隣り合う各
面板４Ａ〜４Ｄにおいて、ほぼ同じ長さだけ延びてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄道車両などに
おけるエネルギー吸収構造に関する。特に、鉄道車両な
どの車両の衝突時におけるショックを吸収緩和するため
に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄道車両などの車両の衝突時
において、その衝突エネルギーを吸収緩和することで、
衝突により乗員が受けるショックを和らげる構造は種々
提案されている。

【０００３】そのような構造として、例えば米国特許第
５７３２８０１号明細書及び図面に記載されるように、
軸線方向において衝撃荷重を受ける中空円筒部材の筒壁
表面に、軸線方向において潰れるときにダイヤモンド形
状の変形を引き起こすように、多数の菱形形状のぎざぎ
ざパターン及び潰れるのを制御する穴を形成し、衝突時
に規則的な座屈変形を生じさせようとするものが提案さ
れている。

【０００４】また、例えば欧州特許第６２１４１６号明
細書及び図面に記載されるように、薄いシート材料から
形成され共通の頂点において交差する断面三角形状の柱
状部材を設け、この柱状部材に高い座屈荷重を持たせた
ものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
構造では、中空円筒部材に多数の菱形形状のぎざぎざパ
ターン及び潰れるのを制御する穴を設ける必要があるの
で、それらの加工が面倒である。また、前記菱形形状の
ぎざぎざパターンや穴を設けるために、座屈荷重を高く
確保することができず、その寸法の割に吸収エネルギー
が小さくなる傾向があると考えられる。

【０００６】また、後者の構造では、交差する２つの断
面三角形状の柱状部材を用いているため、隣り合う面板
間において座屈変形の周方向での凹凸の連続性が保たれ
ず、規則的な逐次座屈現象が生ずるという保証がない。
また、座屈変形が不規則であると、安定した座屈荷重を
保証することができない。

【０００７】この発明は、安定した座屈荷重を得て、高
い吸収エネルギーを期待できる、鉄道車両などにおける
エネルギー吸収構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る鉄道車両などにおけるエネルギー吸
収構造は、前後方向に延びる中空角筒部材を有する鉄道
車両などにおけるエネルギー吸収構造であって、前記中
空角筒部材は、偶数個のコーナー部を有する角筒部材と
して構成され、前記中空角筒部材のいずれかの端部から
一定距離離れた部位の各コーナー部に、前記中空角筒部
材の軸線方向に衝突荷重が作用したときに、特定の１対
の面板を座屈変形させる一方、それらと隣り合い互いに
対向する他の１対の面板を、前記座屈変形に対して周期
をずらせて座屈変形させる変形誘発手段が設けられてい
るものである。

【０００９】この発明によれば、衝突時において、衝突
荷重が中空角筒部材の軸線方向に作用すると、変形誘発
手段によって、まず、ある特定の互いに対向する１対の
面板を座屈変形させる一方、それらと隣り合い互いに対
向する他の１対の面板を、前記座屈変形に対して周期を
ずらせて座屈変形させる。

【００１０】すなわち、前記特定の１対の面板が凹変形
する部分では、前記他の１対の面板の部分は凸変形して
おり、前記特定の１対の面板が凸変形する部分では、前
記他の１対の面板が凹変形しているので、前記特定の１
対の面板と他の１対の面板とでは、座屈変形（凹凸変
形）の周期がずれて、隣り合う面板間における座屈変形
が無理なくマッチングする。また、例えば、前記特定の
１対の面板が凹変形する部分で断面において考えると、
周方向において、凹変形と凸変形とが交互に繰り返され
ていることとなり、凹凸変形が連続的になめらかに形成
されることになる。それから、前記特定の１対の面板に
おいて凹変形する部分に続いて凸変形する部分では、前
記他の１対の面板は凹変形しているので、その部分で断
面において考えると、前述した部分と同様に、周方向に
おいて凸変形と凹変形とが交互に繰り返えされ、凹凸変
形がなめらかに連続的に形成されることになる。

【００１１】このように、衝突時に、対向する特定の面
板とそれらに隣り合う他の１対の面板との間で、前述し
たように周期をずらせて座屈変形を生じさせると、相互
になめらかに連続する屈曲変形となり、それが変形を開
始するきっかけとなって、衝突荷重が作用している限
り、前記特定の面板と他の１対の面板とにおいて、前記
最初の座屈変形に連続する形で、それに続く凹凸変形で
ある座屈変形が順次繰り返され、その座屈変形によって
衝突エネルギーが効率よく吸収され、衝突によるショッ
クが和らげられる。

【００１２】このように連続して座屈変形（凹凸変形）
が繰り返されるのは、変形誘発手段によって形成される
最初の座屈変形が、中空角筒部材の、ある断面において
考えると、全周に亘って凹変形と凸変形とが交互に繰り
返されたものであり、その凹凸変形の連続性があること
から、その最初の座屈変形を変形開始のきっかけとし
て、各対向する面板同士がそれぞれ一定の周期で凹凸変
形を交互に繰り返すようになるためであると考えられ
る。そして、その凹凸変形が周方向において連続性を保
ちながら、塑性座屈変形が軸線方向に進行するようにな
り、安定した逐次座屈現象（progressive buckling）が
生じる。

【００１３】このような逐次座屈現象のため、安定して
高い座屈荷重を得ることが可能となり、中空角筒部材の
寸法の割に大きいエネルギーを吸収することを期待する
ことができる。

【００１４】また、この発明においては、前記変形誘発
手段を、前記互いに対向する特定の面板とそれと隣り合
う他の１対の面板との間に亘って設けられたスリットで
構成し、該スリットは、前記中空角筒部材の軸線方向に
対して傾斜し、前記互いに対向する特定の面板に形成さ
れる第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と前
記コーナー部において連通し前記第１のスリット部分と
ほぼ同じ長さの第２のスリット部分とを備えるようにす
ることができる。ここで、第１及び第２のスリット部分
を有するスリットは、各面板の強度を、周方向において
部分的に低下させることで、逐次座屈現象が起こるきっ
かけとなる座屈変形（凹凸変形）を生じさせるものであ
る。

【００１５】このようにすれば、第１のスリット部分が
形成されている部分（互いに対向する特定の１対の面）
は、周方向について考えると、他の部分に比べて強度が
低下せしめられていることになる。よって、衝突時にお
いて、衝突荷重が中空角筒部材の軸線方向に作用する
と、変形は強度的に劣る部分から開始するので、まず、
前記特定の１対の面板において、前記第１のスリット部
分が形成されている部分から凹変形又は凸変形が生ず
る。その変形による反力を受けて、他の１対の面板にお
いて、前記凹変形又は凸変形に周方向において連続する
凸変形又は凹変形が生ずる。

【００１６】それから、それらに続く部分は、他の１対
の面板に、第２のスリット部分が形成されているので、
他の１対の面板において、前記第２のスリット部分が形
成されている部分から凹変形又は凸変形が生ずる。その
変形による反力を受けて、前記特定の１対の面板におい
て、前記凹変形又は凸変形に周方向において連続する凸
変形又は凹変形が生ずる。この場合、他の１対の面板の
第２のスリット部分はコーナー部を経て特定の１対の面
板の第１のスリット部分と連通しているので、特定の１
対の面板における凹凸変形と、他の１対の面板における
凹凸変形とは、無理なく連続して、引き起こされる。

【００１７】このようにして、前記特定の１対の面板と
他の１対の面板との間に、相互に関連づけられた最初の
座屈変形（凹凸変形）が誘発されるので、それを起点と
して、軸線方向において衝突エネルギを吸収するための
座屈変形が自然に繰り返されることになる。

【００１８】また、変形誘発手段を、特定の互いに対向
する面板とそれと隣り合う面板との間に亘って設けたス
リットにて構成し、しかもスリットを中空角筒部材の軸
線方向に対して傾斜させるだけであるので、ポンチや型
抜きは不要で、ノコギリなどの簡単な工具でよく、加工
が容易である。

【００１９】さらに、この発明においては、前記中空角
筒部材が、４個のコーナー部を有する断面正方形状で、
前記スリットが、軸線方向に対する傾斜角度が４５°で
あることが望ましい。

【００２０】このようにすれば、衝突時において、衝突
荷重が中空角筒部材の軸線方向に作用すると、中空角筒
部材において、スリットによって形成される座屈変形
（凹凸変形）を軸線方向における座屈変形開始のきっか
けとして、互いに対向する特定の１対の面板とそれと隣
り合う他の１対の面板において、安定した逐次座屈現象
が無理なく引き起こされる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に沿って説明する。

【００２２】図１はエネルギー吸収構造の主たる構成要
素である中空四角筒部材の正面図、図２は同側面図、図
３は図２のIII-III線で示す方向の矢視図、図４は図３
のVI-VI線における断面図、図５は中空四角筒部材の取
付位置を示す鉄道車両の概略平面図である。

【００２３】図１〜図４において、１は断面正方形状の
中空四角筒部材で、それの前後の各端部に矩形状の取付
プレート部材２，３が固着されている。中空四角筒部材
１は、前記プレート部材２，３を利用して、例えば図５
に示すように、端梁として、鉄道車両の台枠１１の前端
部の横梁１２の前側に、軸線方向が車両の前後方向にほ
ぼ一致して延びるように組み込まれる。すなわち、中空
四角筒部材１の軸線方向が予想される衝突方向に一致す
るように配設されることになる。前記取付プレート部材
２には、中心に取付用ねじ孔２ａが、その周囲に４つの
空気抜き用貫通孔２ｂがそれぞれ形成されている。

【００２４】このように、中空四角筒部材１を、車両の
台枠１１の長手方向の部材の一部（端梁）として組み込
むことで、車体の特定の部分の変形で衝突エネルギを吸
収することができる。

【００２５】前記中空四角筒部材１は、互いに直交する
ように連接されている４個の面板４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４
Ｄを備え、それらの連接部分に、４個のコーナー部１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを形成している。各コーナー部１
ａ〜１ｄは、微小な湾曲部とされている。

【００２６】前記中空四角筒部材１の一方の端部から一
定距離離れた部位の各コーナー部１ａ〜１ｄに、直線形
状のスリット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが、隣り合う面板
４Ａ〜４Ｄ間に亘って軸線方向に対して傾斜して形成さ
れている。すなわち、各スリット５ａ〜５ｄは、互いに
対向する特定の１対の面板４Ａ，４Ｃに形成される第１
のスリット部分５ａ１，５ｂ１，５ｃ１，５ｄ１と、該
第１の部分５ａ１〜５ｄ１とコーナー部１ａ〜１ｄにお
いて連通し前記特定の１対の面板４Ａ．４Ｃと隣り合う
他の１対の面板４Ｂ，４Ｄに形成される第２のスリット
部分５ａ２，５ｂ２，５ｃ２，５ｄ２とを有する。よっ
て、第１のスリット部分５ａ１〜５ｄ１の方が、第２の
スリット部分５ａ２〜５ｄ２よりも前側の取付プレート
部材２に近い側に形成されている。

【００２７】ここで、座屈変形の連続性を保ちながら、
塑性座屈変形を無理なく進行させるために、スリット５
ａ〜５ｄは、中心軸線に対して対称に配置されており、
各面板４Ａ〜４Ｄについて正面視すると、ほぼハの字形
状に配置されていることになる。また、前記スリット５
ａ〜５ｄを、軸線方向に対する傾斜角度が４５°であ
る。前記スリット５ａ〜５ｄの第１のスリット部分５ａ
１〜５ｄ１と第２のスリット部分５ａ２〜５ｄ２とは、
コーナー部１ａ〜１ｄを境界として形成され、それらの
長さがほぼ同じ長さとなっている。

【００２８】この４つのスリット５ａ〜５ｄが、互いに
対向する特定の１対の面板４Ａ，４Ｃを凹凸変形させる
一方、それらと隣り合い互いに対向する他の１対の面板
４Ｂ，４Ｄを、前記凹凸変形に対して周期をずらせて凸
凹変形させる変形誘発手段として機能し、衝突時におけ
る衝突エネルギーを、逐次座屈現象により、部材寸法の
割に高い吸収エネルギーが期待できるエネルギー吸収構
造を構成している。すなわち、衝突時には、図６に示す
ように、互いに対向する１対の面板４Ａ，４Ｃとそれら
と隣り合う他の１対の面板４Ｂ，４Ｄとの間で周期がず
れた座屈変形、つまり軸線方向において一定周期だけ凹
凸変形が形成される位置がずれている座屈変形を生じさ
せる一方、対向する面板４Ａ，４Ｃ又は４Ｂ，４Ｄ同士
においては、ほぼ同一の周期で凹凸変形が繰り返される
ことになる。

【００２９】上記のように構成すれば、車両の衝突時
に、衝突荷重が中空四角筒部材１の軸線方向に作用し、
前側の取付プレート部材２を通じて、中空四角筒部材１
の端部に衝突荷重が入力されると、例えば図５に示すよ
うに、特定の１対の面板４Ａ，４Ｃにおいて内方へ突出
する凹変形Ｓ１１が生じる。これは、特定の１対の面板
４Ａ，４Ｃには、４つのスリット５ａ〜５ｄの第１のス
リット部分５ａ１〜５ｄ１が形成されており、その部分
においては他の１対の面板４Ｂ，４Ｄよりも強度的に劣
るからである。このとき、他の１対の面板４Ｂ，４Ｄに
おいては、特定の１対の面板４Ａ，４Ｃにおける内方へ
の凹変形Ｓ１１に伴い、外方に突出する凸屈曲変形Ｓ２
１が生じる。

【００３０】それから、他の１対の面板４Ｂ，４Ｄにお
いて、前記凸変形Ｓ２１に連続して、内方へ突出する凹
変形Ｓ２２が生じる一方、特定の１対の面板４Ａ，４Ｃ
において、前記凹変形Ｓ１１に連続して、外方に突出す
る凸変形Ｓ１２が生ずる。これは、他の１対の面板４
Ｂ，４Ｄには、４つのスリット５ａ〜５ｄの第２のスリ
ット部分５ａ２〜５ｄ２が形成されており、その部分に
おいては特定の１対の面板４Ａ，４Ｃよりも強度的に劣
ることから、前述した場合とは逆転して、凹凸屈曲変形
が生じるからである。

【００３１】このようにして、スリット５ａ〜５ｄを一
定の配置で形成することで、各面板４Ａ〜４Ｄの強度関
係を調整し、各面板４Ａ〜４Ｄにおいて、凹凸変形Ｓ１
１，Ｓ１２又は凸凹変形Ｓ２１，Ｓ２２が生じさせるこ
とで、それらをきっかけとして、逐次座屈現象が無理な
く起こることになる。特に、他の１対の面板４Ｂ，４Ｄ
の第２のスリット部分５ａ２〜５ｄ２はコーナー部１ａ
〜１ｄを経て特定の１対の面板４Ａ〜４Ｄの第１のスリ
ット部分５ａ１〜５ｄ１と連通しているので、各面板ご
とにスリット（変形誘発手段）を設ける場合とは異な
り、特定の１対の面板４Ａ，４Ｃにおける凹凸変形と、
それと隣り合う他の１対の面板４Ｂ，４Ｄにおける凹凸
変形とが相互に簡単に関連づけられることとなり、無理
なく連続して、引き起こされる。

【００３２】すなわち、図５に示すように、特定の１対
の面板４Ａ，４Ｃにおける凹凸変形と、それらに隣り合
う他の１対の面板４Ｂ，４Ｄにおける凸凹変形とは、断
面周方向においてみれば、第１のスリット部分５ａ１〜
５ｄ１においても、第２のスリット部分５ａ２〜５ｄ２
においても、凹凸の連続性がある。また、１つの凹変形
と１つの凸変形とからなる凹凸変形を１周期とすれば、
特定の１対の面板４Ａ，４Ｃとそれら隣り合う他の１対
の面板４Ｂ，４Ｄとの間では、第１のスリット部分５ａ
１〜５ｄ１と第２のスリット部分５ａ２〜５ｄ２とにお
いて、凹凸変形の周期が１／２周期だけずれており、各
面板４Ａ〜４Ｄにおいて生ずる凹凸変形が軸線方向にお
いても連続性がある。

【００３３】このように、スリット５ａ〜５ｄを設ける
だけで、衝突時に、軸線方向及び断面周方向において連
続する１周期分の凹凸変形Ｓ１１，Ｓ１２及び凸凹変形
Ｓ２１，Ｓ２２が生じるので、それらをきっかけとし
て、それらに連続して凹凸変形Ｓ１３，Ｓ１４，・・・
及びＳ２３，Ｓ２４，・・・が無理なく繰り返えされる
ようになり、連続性を保ちながら塑性座屈変形が軸線方
向に沿って進行することとなり、安定した逐次座屈現象
（progressive buckling）が生じる。この逐次座屈現象
のため、安定して高い座屈荷重を得ることができ、部材
寸法の割に高い吸収エネルギーが期待できる。

【００３４】特に、構造的に、中空四角筒部材１の４つ
のコーナー部１ａ〜１ｄに、スリット５ａ〜５ｄを設け
るだけのシンプルな構造としているため、ポンチや型抜
きは不要で、ノコギリなどの簡単な工具を用いるだけで
よく、車両などの衝突時において、安定した座屈荷重を
得て、高い吸収エネルギーを期待できる構造とするため
の加工が容易である。

【００３５】続いて、上記中空四角筒部材１のエネルギ
ー吸収効果を確認するために行った静的試験について説
明する。（試験方法）幅１００ｍｍ、板厚４ｍｍ、及びコーナー
部の曲率半径８ｍｍである断面正方形状の鋼製の中空四
角筒部材を用い、荷重が作用する方向の変位と、作用す
る荷重及び吸収エネルギーとの関係を調べた。（試験結果）作用する荷重と、その荷重の作用方向にお
ける変位との関係は、図７に示すとおりであり、最大荷
重は５３４．２ｋＮで、変位が４．０８２ｍｍ付近で発
生した。

【００３６】荷重の作用方向における変位と、それによ
って吸収される吸収エネルギーとの関係は、図８に示す
とおりであり、最大変位は３６２．２３８ｍｍで、吸収
エネルギーは、８８３６７Ｊとなった。

【００３７】前記実施の形態においては、変形誘発手段
として、第１のスリット部分と第２のスリット部分とが
コーナー部において連通するスリットを用いているが、
中空角筒部材の軸線方向に衝突荷重が作用したときに、
特定の１対の面板を座屈変形させる一方、それらと隣り
合い互いに対向する他の１対の面板を、前記座屈変形に
対して周期をずらせて座屈変形させることができれば、
前記第１及び第２のスリット部分はコーナ部において連
通している必要はなく、また、変形誘発手段の形状も、
スリットに限定されることなく、長孔や切欠きなどの他
の形状とすることも可能である。

【００３８】また、前記実施の形態においては、中空四
角筒部材を断面正方形状として、前記スリット５ａ〜５
ｄを、軸線方向に対する傾斜角度が４５°であり、隣り
合う各面板４Ａ〜４Ｄにおいてほぼ同じ長さだけ延びる
ようにしているが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、スリットの傾斜角度や長さを調整することによ
り、断面長方形状のものにも適用することができるのは
もちろん、偶数個のコーナー部を有する中空角筒部材で
あれば、同様に適用することができる。すなわち、偶数
個のコーナー部を有する中空角筒部材であれば、いずれ
かの端部から一定距離離れた部位の各コーナー部に、例
えば前述した場合とスリットからなる変形誘発手段を設
けることで、衝突時に生じる凹凸変形を、断面周方向に
おいて、交互に連続的に繰り返えさせることができるの
で、この変形をきっかけとして、連続性を保ちながら塑
性座屈変形が進行することとなり、安定した逐次座屈現
象（progressive buckling）を生じさせるようにするこ
とができる可能となるからである。

【００３９】前記実施の形態においては、本発明を主と
して鉄道車両に適用した場合について説明しているが、
本発明はそれに限定されるものではなく、例えば乗用車
においてバンパーを支持する部分などの衝突荷重が作用
する部分に本構造を適用することも可能である。同様
に、トラック、バスなどの他の交通機関においても適用
することができる。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したような形態で
実施され、以下に記載するような効果を奏する。

【００４１】この発明に係る、鉄道車両などにおけるエ
ネルギー吸収構造は、偶数個のコーナー部を有する中空
角筒部材において、変形誘発手段によって、車両などの
衝突時において、前記中空角筒部材の軸線方向に衝突荷
重が作用したときに、特定の１対の面板を座屈変形させ
る一方、それらと隣り合い互いに対向する他の１対の面
板を、前記座屈変形に対して周期をずらせて座屈変形さ
せるさせるようにしているので、逐次座屈現象の起点と
なる屈曲変形を簡単に生じさせることが可能となる。よ
って、衝突時に、座屈変形を無理なく繰り返させて、安
定して高い座屈荷重を得ることができるようになり、部
材寸法の割に高い吸収エネルギーを期待することが可能
となる。

【００４２】また、前記変形誘発手段を、互いに対向す
る特定の１対の面板とそれと隣り合う他の１対の面板と
の間に亘って設けたスリットでもって構成し、該スリッ
トが、互いに対向する特定の面板に形成される第１のス
リット部分と、該第１のスリット部分と前記コーナー部
において連通し前記第１のスリット部分とほぼ同じ長さ
を有する第２のスリット部分を備えるようにしているの
で、前記スリットを、前記中空角筒部材のコーナー部に
傾斜させて設けるという簡単な構成で、安定した逐次座
屈現象を生じさせるきっかけとなる屈曲変形を簡単に生
じさせることができる。しかも、前記中空角筒部材のコ
ーナー部に、スリットを設けるだけの構造としているた
め、ポンチや型抜きは不要で、ノコギリなどの簡単な工
具を用いるだけでよく、加工が容易である。

【００４３】さらに、中空角筒部材を、断面正方形状と
して、前記スリットを、軸線方向に対する傾斜角度が４
５°とすることで、互いに対向する１対の面板とそれと
隣り合い互いに対向する他の１対の面板において、交互
に外方に突出する屈曲変形が繰り返される逐次座屈現象
を無理なく生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエネルギー吸収構造の主たる構成
要素である中空四角筒部材の正面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】図２のIII-III線で示す方向の矢視図である。

【図４】図３のVI-VI線における断面図である。

【図５】中空四角筒部材の取付位置を示す鉄道車両の概
略平面図である。

【図６】本発明に係る中空四角筒部材が逐次座屈変形し
た状態を説明するための概略斜視図である。

【図７】本発明に係る構造における変位と荷重との関係
を示す図である。

【図８】同構造における変位と吸収エネルギーとの関係
を示す図である。

【符号の説明】

１中空四角筒部材１ａ〜１ｄコーナー部２，３取付プレート部材４Ａ〜４Ｄ面板５ａ〜５ｄスリット５ａ１〜５ｄ１第１のスリット部分５ａ２〜５ｄ２第２のスリット部分

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る鉄道車両などにおけるエネルギー吸
収構造は、前後方向に延び偶数個のコーナー部を有する
中空角筒部材を備え、前記中空角筒部材のいずれかの端
部から一定距離離れた部位の各コーナー部に、前記中空
角筒部材の軸線方向に衝突荷重が作用したときに、特定
の１対の面板を座屈変形させる一方、それらと隣り合い
互いに対向する他の１対の面板を、前記座屈変形に対し
て周期をずらせて座屈変形させる変形誘発手段が設けら
れている鉄道車両などにおけるエネルギー吸収構造であ
って、前記変形誘発手段は、前記特定の１対の面板とそ
れらと隣り合う他の１対の面板との間に亘って設けられ
たスリットであり、該スリットは、前記中空角筒部材の
軸線方向に対して傾斜し、前記特定の１対の面板に形成
される第１のスリット部分と、該第１のスリット部分と
前記コーナー部において連通し前記第１のスリット部分
とほぼ同じ長さの第２のスリット部分とを備えているも
のである。ここで、第１及び第２のスリット部分を有す
るスリットは、各面板の強度を、周方向において部分的
に低下させることで、逐次座屈現象が起こるきっかけと
なる座屈変形（凹凸変形）を生じさせるものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】第１のスリット部分が形成されている部分
（互いに対向する特定の１対の面）は、周方向について
考えると、他の部分に比べて強度が低下せしめられてい
ることになる。よって、衝突時において、衝突荷重が中
空角筒部材の軸線方向に作用すると、変形は強度的に劣
る部分から開始するので、まず、前記特定の１対の面板
において、前記第１のスリット部分が形成されている部
分から凹変形又は凸変形が生ずる。その変形による反力
を受けて、他の１対の面板において、前記凹変形又は凸
変形に周方向において連続する凸変形又は凹変形が生ず
る。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】前記実施の形態においては、中空四角筒部
材を断面正方形状として、前記スリット５ａ〜５ｄを、
軸線方向に対する傾斜角度が４５°であり、隣り合う各
面板４Ａ〜４Ｄにおいてほぼ同じ長さだけ延びるように
しているが、本発明はそれに限定されるものではなく、
スリットの傾斜角度や長さを調整することにより、断面
長方形状のものにも適用することができるのはもちろ
ん、偶数個のコーナー部を有する中空角筒部材であれ
ば、同様に適用することができる。すなわち、偶数個の
コーナー部を有する中空角筒部材であれば、いずれかの
端部から一定距離離れた部位の各コーナー部に、例えば
前述した場合とスリットからなる変形誘発手段を設ける
ことで、衝突時に生じる凹凸変形を、断面周方向におい
て、交互に連続的に繰り返えさせることができるので、
この変形をきっかけとして、連続性を保ちながら塑性座
屈変形が進行することとなり、安定した逐次座屈現象
（progressive buckling）を生じさせるようにすること
ができる可能となるからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村敏宣兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号川崎重工業株式会社兵庫工場内Ｆターム(参考） 3J066 AA08 AA23 BA03 BB01 BC01 BD07 BF02 BG05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前後方向に延びる中空角筒部材を有する
鉄道車両などにおけるエネルギー吸収構造であって、前記中空角筒部材は、偶数個のコーナー部を有する角筒
部材として構成され、前記中空角筒部材のいずれかの端部から一定距離離れた
部位の各コーナー部に、前記中空角筒部材の軸線方向に
衝突荷重が作用したときに、特定の１対の面板を座屈変
形させる一方、それらと隣り合い互いに対向する他の１
対の面板を、前記座屈変形に対して周期をずらせて座屈
変形させる変形誘発手段が設けられていることを特徴と
する鉄道車両などにおけるエネルギー吸収構造。
【請求項２】前記変形誘発手段は、前記特定の１対の
面板とそれらと隣り合う他の１対の面板との間に亘って
設けられたスリットであり、該スリットは、前記中空角筒部材の軸線方向に対して傾
斜し、前記特定の１対の面板に形成される第１のスリッ
ト部分と、該第１のスリット部分と前記コーナー部にお
いて連通し前記第１のスリット部分とほぼ同じ長さの第
２のスリット部分とを備えている請求項１記載の鉄道車
両などにおけるエネルギー吸収構造。
【請求項３】前記中空角筒部材は、４個のコーナー部
を有する断面正方形状であり、前記スリットは、軸線方向に対して略４５°の角度でも
って傾斜している請求項２記載の鉄道車両などにおける
エネルギー吸収構造。