JP2004168218A

JP2004168218A - Energy absorbing member

Info

Publication number: JP2004168218A
Application number: JP2002337665A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawasaki; 健川崎; Takayuki Yamamoto; 隆之山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a member capable of absorbing much impact energy with small volume. <P>SOLUTION: Hollow members 220 made out of light alloy have a cylindrical structure. The hollow members are arranged in parallel with each other in the extruding direction, and the hollow members are connected by welding at corner parts of the cylindrical structures. In the cylindrical structure, the collision direction is agreed with the extruding direction. The cylindrical structure has a division plate on its center in the longitudinal direction. That is, the division plate is used as a partition of the cylindrical structure. When the impact load is applied, the the hollow members 220 are deformed not into the V-shape but continuously deformed in bellows, as the longitudinal direction of the hollow member 220 is partitioned by the division plate 210, and has high rigidity in every direction, whereby much impact energy is absorbed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塑性変形することによりエネルギを吸収する部材に係り、鉄道車両に装着するのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両，道路車両などに代表される輸送機器では、通常の使用の範囲内であるにもかかわらず、予期しない衝突が生じることがある。このような予期せぬ衝突に対して、輸送機器に搭乗している乗員・乗客を保護するために、
【特許文献１】のように、乗員・乗客が搭乗している生存空間は強固な構造とし、乗員・乗客が搭乗しない崩壊空間によりエネルギを吸収するという概念（以後、衝突緩和設計と呼ぶ）が輸送機器の設計に取り入れられつつある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１８６９５１号（ＵＳＰ５７１５７５７）
また、一般的にエネルギ吸収を目的として用いられている材料のエネルギ吸収
特性は、たとえば、
【被特許文献１】に示されている。
【０００４】
【非特許文献１】
ＡｎｄｒｅａｓＧｍｕｒｅｔ．ａｌ．，ＯＮＴＨＥＤＥＳＩＧＮＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴＳＦＯＲＡＬＵＭＩＮＩＵＭＣＲＡＳＨ
ＭＯＤＵＬＥＳ：ＥＮＥＲＧＹＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ，ＧＬＯＢＡＬＳＴＡＢＩＬＩＴＹＡＮＤＳＴＡＴＩＣＳＴＲＥＮＧＴＨ，Ｐｒｏｃ．ｏｆｔｈｅ３^ｒｄＩｎｔ．Ｓｙｍ．ＰａｓｓｉｖｅＳａｆｅｔｙｏｆＲａｉｌＶｅｈｉｃｌｅｓ
【発明が解決しようとする課題】
これらを総合すると、鉄道車両に代表される輸送機器が衝突した場合、乗員・乗客を保護するために、衝突時に生じるエネルギを部材の変形エネルギに変換する構造において、
できるだけ小さな体積で、
多くのエネルギを吸収でき、
衝突初期の最大荷重と安定的崩壊時に生じる荷重の差が小さく、
衝突の方向に大きく依存しない、
エネルギ吸収部材を提供すること
が求められる。
【０００５】
本発明はこのようなエネルギ吸収部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、
焼鈍した中空形材を、その中空形材の押し出し方向が長手方向になるように、筒状に構成すること、
によって達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を鉄道車両構体に対して適用した場合の第一の実施例を図１から図７によって説明する。
【０００８】
鉄道車両構体１は、車体長手方向に対して両端を閉鎖する面を形成する妻構体２，車体長手方向に対して左右の面を形成する側構体３，屋根を形成する屋根構体４、及び床面を形成する台枠５から構成されている。側構体３には窓や出入口の開口がある。側構体の最下部でありかつ台枠の両端の部分には、側梁６が設けられている。
【０００９】
鉄道車両構体１は、その全部または一部について複数の中空形材を接合して構成している。中空形材は軽合金（例えば、アルミニウム合金）を用いて押出された形材であり、その押出し方向（すなわち、長手方向）と車体の長手方向を一致させている。すなわち、中空形材の幅方向が車体の周方向に並ぶように配置されている。その後、これらの中空形材を溶接して鉄道車両構体１を構成している。
【００１０】
このような基本構造を持つ鉄道車両構体１は、衝突時に乗員・乗客の生命を保護する衝突生存空間１０と、衝突時に生じるエネルギを部材の塑性変形エネルギに変換して吸収する衝突崩壊空間２０により構成される。衝突生存空間１０は、車両の長手方向の中央に設置されている。衝突崩壊空間２０は、車両の長手方向の両端部に存在し、あたかも衝突生存空間１０をはさみこむように配置されている。
【００１１】
次に、図２から図４を用いて衝突崩壊空間２０の衝突崩壊構造１００について説明する。図２に、運転台を有する衝突崩壊空間２０を側面から見た図を示す。衝突崩壊空間２０の構造は、鉄道車両構体１に固定するために鉄道車両構体１の端部の形状にほぼ等しいほぼ四角形の取付け枠１１０，取付け枠１１０よりも前方側に位置する複数の縦柱１２０，１３０、縦柱１２０，１３０を取付け枠１１０に結合する横骨１４０，床１５０，最初に衝突するアンチクライマ１６０，衝突崩壊部材２００等といった部材を主にして構成される。衝突崩壊構造１００は、取付け枠１１０により衝突生存空間１０に結合され鉄道車両構体１を構成している。
【００１２】
ここで、以下の説明を容易にするために、取付け枠１１０側を後端、その反対側である鉄道車両としての端部（アンチクライマ１６０側）を先端とする。また、先端と後端を結ぶ縁を側面と呼ぶ。
【００１３】
縦柱１２０は、取付け枠１１０の上端と床１５０の実質的な先端側の端部を連結している。縦柱１３０は取付け枠１１０と縦柱１２０との間において、床１５０の実質的な側面とを接続している。縦柱１２０は、縦柱１３０よりも断面積が大きい。横骨１４０は、高さ方向に関して屋根と台枠の間の位置で、取付け枠１１０，縦柱１３０，縦柱１２０を接続する。これらの部材は溶接により接続している。
【００１４】
衝突崩壊部材２００は、床１５０の下部に位置しており、その高さ方向の位置は、実質的に衝突生存空間を構成する台枠５の高さと同等かそれよりも下である。衝突崩壊部材２００の車体長手方向の長さは、取付け枠１１０から他方の端部までである。衝突崩壊部材２００は、鉄道車両構体側の端部で取付け枠１１０と接続し、もう一方の端部でアンチクライマ１６０と接続している。衝突崩壊部材２００は、その上下面を水平にして設置されており、長手方向の中央で仕切り板２１０が設けられている。
【００１５】
衝突崩壊部材２００は前側の衝突崩壊部材２００Ｆと後側の衝突崩壊部材２００Ｒとからなる。前側の衝突崩壊部材２００Ｆの断面形状は、後側の衝突崩壊部材
２００Ｒの断面形状と比較して同じである。
【００１６】
衝突崩壊部材２００と取付け枠１１０は、取付け枠１１０の最も下側に車体幅方向に設けた横梁１９０を用いて接続している。衝突崩壊部材２００と床１５０は、支持梁１７０で接続されている。
【００１７】
図３において、衝突崩壊部材２００は、車体幅方向の中央を対称にして、鉄道車両構体１の幅方向の両端（側構体３の近傍側）に設置している。すなわち、衝突崩壊部材２００は、一つの衝突崩壊空間２０あたり、車体幅方向に対して対称に合計２つある。
【００１８】
図４において、衝突崩壊部材２００は、連結器７０を挟んで車体の幅方向の両側に設置されている。また、衝突崩壊部材２００の縦断面形状は、中空の４角形であり、この４角形で車体の長手方向に沿った筒状であり、前記４角形の各面は中空形材である。衝突崩壊部材２００を取付け枠１１０に接続している横梁１９０は、車体の幅方向に関して、側梁６から中梁１８０に至る長さを有する。また、この横梁１９０は車体高さ方向に関して、衝突崩壊部材２００を包括する高さを有する。
【００１９】
次に、図５から図７を用いて衝突崩壊部材２００について説明する。図５において、本図に示す衝突崩壊部材２００を使用状況に合わせて長さ方向（中空形材の押出し方向）に対して直角に切断することにより、衝突崩壊部材２００Ｆや２００Ｒを構成することができる。衝突崩壊部材２００は、軽合金（例えば、アルミニウム合金）製の中空形材２２０で四面を構成された筒状の構造をしている。中空形材２２０は押出し方向を車両の走行方向（長手方向）に向けている。すなわち、衝突方向と中空形材２２０の押出し方向を一致させている。
【００２０】
図６において、中空形材２２０は、実質的に平行な２枚の面板２２１ａ，２２１ｂと両面板を接続するリブ２２２からなる。面板２２１とリブ２２２が接続する部分を結節点２２３と呼ぶ。リブ２２２は、面板２１１ａ，２１１ｂに対して傾斜している。このため、面板２１１ａ，２１１ｂとリブ２２２に囲まれる空間は、押出し方向に対して三角形に似た形状となる。つまり、リブ２２２，２２２…はトラス状に面板２１１ａ，２１１ｂに接続されている。面板２２１ａと２２２ｂは平面を構成している。
【００２１】
衝突崩壊部材２００の中空形材２２０の材質は、図示している中空形材２２０を押出しにより成形可能なものである。この一例として、Ａｌ，Ｍｇ，Ｓｉなどが添加された、いわゆる三元系のアルミニウム合金をあげることができる。中空形材２２０の材料は、押出し後に衝撃エネルギを吸収しやすくするために、金属組織を微細化するか、または、焼なましと同等の熱処理が行われる。
【００２２】
なお、リブ２２２は面板２２１ａ，２２１ｂに直交するものであってもよい。これによれば、押出性が向上するので薄い板厚の中空形材を用いることができる。また、座屈に対する挙動がより単純化されるので、蛇腹状の変形モードを得やすくなる。
【００２３】
図７において、衝突崩壊部材２００を構成する中空形材２２０，２２０どうしを接続する部分を説明する。衝突崩壊部材２００を構成する中空形材２２０ａと中空形材２２０ｂは、衝突崩壊部材２００の角で接続している。中空形材２２０ａにおいて、中空形材２２０ｂと接続する端部は、端部のリブ２２２ｃで接続している。中空形材２２０ｂの端部にはリブがない。このため、中空形材の面板２２１ｃ，２２１ｄの端部は中空形材の面板２２１ａ，２２１ｂの端部に突き合せられ、溶接されている。つまり、衝突崩壊部材２００の角部は、リブ２２２ｃ，２２２ｄと、面板２２１ｃによって閉空間となっている。面板２２１ａの端部は、結節点２２３ｂである。また、面板２２１ｂの端部は、結節点２２３ａである。
【００２４】
中空形材２２０ａと２２０ｂは、結節点２２３ａと２２３ｂで溶接により接続されている。溶接は、結節点２２３ａにおいては衝突崩壊部材２００の内側から行われる。一方、結節点２２３ｃにおいては、衝突崩壊部材２００の外側から行われる。
【００２５】
かかる構成において、車両が他の車両または障害物に衝突したとき、衝突崩壊部材２００は長手方向に、塑性変形し、衝突エネルギを吸収する。衝突部材２００Ｆと衝突部材２００Ｒとの間の仕切り板２１０は、衝突崩壊部材２００が衝突エネルギによって全体として２つに座屈しないようにするためのものであり、これによって衝突崩壊部材２００は小さく局所的に座屈する。前記仕切り板２１０によって、衝突崩壊部材２００を構成する中空形材２２０が「く」状に変形することなく蛇腹状に連続して変形し、多くの衝撃エネルギを吸収することができる。
【００２６】
図８に示す実施例を説明する。中空形材２２０ａの面板２２１ｂの端部は、中空形材２２０ｂに接触しない程度に延長している。かかる構成により、中空形材２２０ａを加工するための労力を軽減できる。
【００２７】
図９に示す実施例を説明する。中空形材２２０ａの面板２２１ａの端部は、中空形材２２０ｂの面板２２１ｃとの交点から先に延長している。延長した面板
２２１ａにより、部品の取付けを容易にすることができる。
【００２８】
図１０に示す実施例を説明する。中空形材２２０ａの面板２２１ｂの端部は中空形材２２０ｂの面板２２１ｃとの交点とし、面板２２１ａと面板２２１ｂの端部を接続する接続板２２４を設けている。接続板２２４は面板２２１ａ，２２１ｂに直交している。かかる構成により、中空形材２２０ａを加工するための労力を軽減できる。
【００２９】
なお、接続板２２４を面板２２１ａ，２２１ｂと一体の押出し加工によって製作してもよい。また、この場合、溶接箇所の中空形材２２０に溶接開先を設けるように押出し加工を行うとよい。
【００３０】
図１１の実施例を説明する。中空形材２２０ａの端部に中空形材２２０ｂの面板２２１ｃに沿ったリブ２２２ｆを一体に設けている。面板２２１ｃの端部はリブ２２２ｆと面板２２１ｂとの接続部の外面に重なっている、接続部には溶接開先を設けている。また、中空形材２２０ａと中空形材２２０ｂとの位置決めを容易にするため、面板２２１ｂの外面側に、裏当ともなる突起２２５を設けている。
【００３１】
図１２の実施例を説明する。これは直交する２つの中空形材を一体にしたＬ状の中空形材２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄを設け、これを溶接部２２６の部分で突き合せ溶接したものである。
【００３２】
かかる構成において、押出すために必要な型の数が一つとなり、型の数を減らすことができる。また、平面で接合するので、角部で接合することと比較すると、接合が容易になる。
【００３３】
図１３の実施例を説明する。これは衝突崩壊部材２００の幅方向の中央で２分割した中空形材２２０ａ，２２０ｂを設け、これを溶接部２２６の部分で溶接したものである。これによればさらに溶接箇所が少なくなる。
【００３４】
図１４，図１５の実施例を説明する。以上までの実施例では、中空形材同士の溶接は中空形材の両面を溶接しなければならないので、衝突崩壊部材２００の筒内の溶接が困難である。図１４，図１５の実施例は、２面を衝突崩壊部材２００の外側から溶接できるようにしたものである。図１４の溶接部２２６の詳細な構造を図１５に示し、以下に説明する。
【００３５】
衝突崩壊部材２００の中空形材は図１２に示すようにＬ状の４つの中空形材からなる。溶接部２２６の構造は、筒部の一方の中空形材の内側の面板２２１ａは隣接する他方の中空形材の内側の面板２２１ｂに突き合せられている。外側の面板２２１ｃ，２２１ｄは面板２２１ａ，２２１ｂよりも後退した位置にある。リブ２２２ｂは面板２２１ｃの端部に接続している。面板２２１ｃとリブ２２２ｂとの接続部の近傍に隣接するリブ２２２ａがある。この結節点の面板２２１ｃの外面側は凹部になっている。隣接した中空形材の各凹部には接続材２２７が重ねられ、面板に溶接されている。
【００３６】
溶接手順を説明すると、先ず面板２２１ａ，２２１ｂを突き合せ、上側（面板２２１ｃ側）から接合個所２２８ａの突き合せ部を溶接する。次に、接続材２２７を重ね、接続材２２７の各端部の接合個所２２８ｂ，２２８ｃを面板２２１ｃ，２２１ｄとリブ２２２ｂ，２２２ｃとの結節点に上側（面板２２１ｃ，２２１ｄ側）から溶接する。
【００３７】
これによれば、中空形材の溶接を外側から行うことができるので、溶接作業を簡単に行うことができる。また、平面で接合するので、角部で接合することと比較すると、接合が容易になる。さらに、衝突崩壊部材の接合は外側からのみで完了するので、衝突崩壊部材が小さい場合にも作業性よく接合できる。
【００３８】
なお、溶接に替えて摩擦攪拌接合方法によって接合してもよい。この場合、面板２２１ｄと接続材２２７を接合する際に生じる摩擦撹拌接合の下向きの力は、リブ２２２ｃ，２２２ｄによって支える。
【００３９】
図１６の実施例を説明する。中空形材２２０は、あたかも円のような断面形状をしている。
【００４０】
かかる構成において、中空形材を円に配置しているので、あらゆる方向から作用する荷重に対して常に等しい剛性を有することができる。そこで、ロバスト性が向上する。
【００４１】
図１７の実施例を説明する。なお、本図では発明の理解を容易にするために、中空形材を簡略化して表記している。本実施例において、衝突崩壊部材２００は、中空形材により構成されている。中空形材２２０は、あたかも三角形のような断面形状をしている。
【００４２】
かかる構成によれば、中空形材を三角形に配置しているので、他の機器との干渉を避けることができる。
【００４３】
上記各実施例では中空形材で囲まれた空間には他の部材がはっていないが、エネルギを吸収する部材を配置するとよい。例えば、発泡アルミニウム，ハニカムパネルなどを配置する。これによれば、衝突崩壊部材を小さくしても大きなエネルギを吸収できる。
【００４４】
図１８の実施例を説明する。なお、本図では発明の理解を容易にするために、中空形材を簡略化して表記している。中空形材２２０は、あたかも十字型のような断面形状をしている。
【００４５】
かかる構成において、中空形材を直角に配置しているので面外曲げ剛性が高いので座屈しにくい。さらに、図１５までの実施例では中空形材で囲まれた空間が有るので、省スペースは困難であったが、本実施例によれば当該空間を省略することが可能になり、小さな空間でより多くのエネルギを吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両構体の斜視図である。
【図２】図１の車両構体を側構体側から見た側面図である。
【図３】図２の先端部の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】衝突部材の斜視断面図である。
【図６】中空形材の要部の断面図である。
【図７】衝突部材の角部の断面図である。
【図８】他の実施例の図７相当図である。
【図９】他の実施例の図７相当図である。
【図１０】他の実施例の図７相当図である。
【図１１】他の実施例の図７相当図である。
【図１２】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【図１３】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【図１４】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【図１５】図１４の中空形材と中空形材との接続部の断面図である。
【図１６】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【図１７】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【図１８】他の実施例の衝突部材の断面図である。
【符号の説明】
１…鉄道車両構体、２…妻構体、３…側構体、４…屋根構体、５…台枠、６…側梁、１０…衝突生存空間、２０…衝突崩壊空間、１００…衝突崩壊構造、１１０…取付け枠、１２０，１３０…縦柱、１４０…横骨、１５０…床、１６０…アンチクライマ、１７０…支持梁、１８０…中梁、１９０…横梁、２００…衝突崩壊部材、２１０…仕切り、２２０…中空形材、２２１…面板、２２２…リブ、２２３…結節点、２２４…接続板、２２５…突起、２２６…溶接部、２２７…接続材、２２８…接合個所。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a member that absorbs energy by plastically deforming, and is suitable for mounting on a railway vehicle.
[0002]
[Prior art]
In transportation equipment typified by railway vehicles, road vehicles, and the like, unexpected collisions may occur even though they are within the range of normal use. In order to protect passengers and passengers aboard transportation equipment against such unexpected collisions,
As described in Patent Document 1, the concept that the living space in which the occupants / passengers are boarding has a strong structure and energy is absorbed by the collapse space in which the occupants / passengers do not board (hereinafter referred to as collision mitigation design). It is being incorporated into the design of transportation equipment.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-7-186951 (US Pat. No. 5,157,575)
The energy absorption characteristics of materials generally used for the purpose of energy absorption include, for example,
[Patent Document 1].
[0004]
[Non-patent document 1]
Andreas Gmur et. al. , ON THE DESIGN REQUIREMENTS FOR ALUMINIUM Crash
MODULES: ENERGY ABSORPTION, GLOBAL STABILITY AND STATIC STRENGTH, Proc. of the 3 ^rd Int. Sym. Passive Safety of Rail Vehicles
[Problems to be solved by the invention]
In summary, in the case of a collision of transportation equipment represented by railway vehicles, in order to protect occupants and passengers, in the structure that converts the energy generated at the time of collision into deformation energy of members,
With the smallest possible volume,
Can absorb a lot of energy,
The difference between the maximum load at the beginning of the collision and the load generated during stable collapse is small,
Does not largely depend on the direction of the collision,
There is a need to provide an energy absorbing member.
[0005]
An object of the present invention is to provide such an energy absorbing member.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above purpose is
Forming the annealed hollow profile into a tubular shape such that the extrusion direction of the hollow profile is the longitudinal direction,
Can be achieved by:
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment in which the present invention is applied to a railway vehicle structure will be described with reference to FIGS.
[0008]
The railway vehicle structure 1 includes a wife structure 2 that forms a surface that closes both ends in the vehicle body longitudinal direction, a side structure 3 that forms left and right surfaces in the vehicle body longitudinal direction 3, a roof structure 4 that forms a roof, and a floor. It is composed of an underframe 5 forming a surface. The side structure 3 has a window and an opening of an entrance. Side beams 6 are provided at the lowermost portion of the side structure and at both ends of the underframe.
[0009]
The railway vehicle structure 1 is formed by joining a plurality of hollow members for all or a part thereof. The hollow profile is a profile extruded using a light alloy (for example, an aluminum alloy), and the extrusion direction (that is, the longitudinal direction) matches the longitudinal direction of the vehicle body. That is, the hollow members are arranged so that the width direction of the hollow members is aligned with the circumferential direction of the vehicle body. Thereafter, these hollow members are welded to form the railway vehicle structure 1.
[0010]
The railway vehicle structure 1 having such a basic structure has a collision survival space 10 that protects the lives of occupants and passengers at the time of a collision, and a collision collapse space 20 that converts energy generated at the time of collision into plastic deformation energy of the member and absorbs it. Be composed. The collision survival space 10 is installed at the center in the longitudinal direction of the vehicle. The collision collapse space 20 exists at both ends in the longitudinal direction of the vehicle, and is arranged as if sandwiching the collision survival space 10.
[0011]
Next, the collision collapse structure 100 of the collision collapse space 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a side view of the collision collapse space 20 having a cab. The structure of the collision collapse space 20 includes a substantially rectangular mounting frame 110 having substantially the same shape as the end of the railway vehicle structure 1 for fixing to the railway vehicle structure 1, and a plurality of vertical columns positioned forward of the mounting frame 110. The main components are members 120, 130, horizontal bones 140 connecting the vertical columns 120, 130 to the mounting frame 110, a floor 150, an anti-climber 160 that collides first, a collision collapse member 200, and the like. The collision collapse structure 100 is connected to the collision survival space 10 by a mounting frame 110 to constitute the railway vehicle structure 1.
[0012]
Here, in order to facilitate the following description, the mounting frame 110 side is the rear end, and the opposite end (the anti-climber 160 side) as a railway vehicle is the front end. The edge connecting the front end and the rear end is called a side surface.
[0013]
The vertical column 120 connects the upper end of the mounting frame 110 and the substantially distal end of the floor 150. The vertical column 130 connects the substantial side surface of the floor 150 between the mounting frame 110 and the vertical column 120. The vertical column 120 has a larger cross-sectional area than the vertical column 130. The horizontal bone 140 connects the mounting frame 110, the vertical column 130, and the vertical column 120 at a position between the roof and the underframe in the height direction. These members are connected by welding.
[0014]
The collision disintegration member 200 is located at the lower part of the floor 150, and the position in the height direction is substantially equal to or lower than the height of the underframe 5 constituting the collision survival space. The length of the collision collapse member 200 in the vehicle body longitudinal direction is from the mounting frame 110 to the other end. The collision collapsing member 200 is connected to the mounting frame 110 at the end on the railway vehicle structure side, and is connected to the anti-climber 160 at the other end. The collision breakdown member 200 is installed with its upper and lower surfaces horizontal, and a partition plate 210 is provided at the center in the longitudinal direction.
[0015]
The collision collapse member 200 includes a front collision collapse member 200F and a rear collision collapse member 200R. The cross-sectional shape of the front collision collapsing member 200F is the same as the cross-sectional shape of the rear collision collapsing member 200R.
[0016]
The collision collapse member 200 and the mounting frame 110 are connected to each other by using a cross beam 190 provided at the lowermost side of the mounting frame 110 in the vehicle width direction. The collision collapse member 200 and the floor 150 are connected by a support beam 170.
[0017]
In FIG. 3, the collision collapse members 200 are installed at both ends in the width direction of the railway vehicle structure 1 (near the side structure 3) with the center in the vehicle width direction being symmetrical. That is, there are a total of two collision collapse members 200 per one collision collapse space 20 symmetrically in the vehicle width direction.
[0018]
In FIG. 4, the collision collapse members 200 are installed on both sides in the width direction of the vehicle body with the coupler 70 interposed therebetween. The longitudinal section shape of the collision collapse member 200 is a hollow quadrilateral, which is a cylindrical shape along the longitudinal direction of the vehicle body, and each surface of the quadrilateral is a hollow profile. The cross beam 190 connecting the collision collapse member 200 to the mounting frame 110 has a length from the side beam 6 to the center beam 180 in the width direction of the vehicle body. Further, the cross beam 190 has a height covering the collision collapse member 200 in the vehicle body height direction.
[0019]
Next, the collision collapse member 200 will be described with reference to FIGS. In FIG. 5, the collision collapse member 200F or 200R can be formed by cutting the collision collapse member 200 shown in the figure at right angles to the length direction (the direction in which the hollow profile is extruded) in accordance with the state of use. it can. The collision collapse member 200 has a cylindrical structure having four surfaces formed of a hollow member 220 made of a light alloy (for example, an aluminum alloy). The hollow member 220 has its pushing direction oriented in the running direction (longitudinal direction) of the vehicle. That is, the direction of collision and the direction of extrusion of the hollow profile 220 are matched.
[0020]
In FIG. 6, the hollow profile 220 includes two substantially parallel face plates 221a and 221b and a rib 222 connecting the two face plates. The portion where the face plate 221 and the rib 222 are connected is referred to as a node 223. The rib 222 is inclined with respect to the face plates 211a and 211b. For this reason, the space surrounded by the face plates 211a and 211b and the rib 222 has a shape similar to a triangle in the extrusion direction. That is, the ribs 222 are connected to the face plates 211a and 211b in a truss shape. The face plates 221a and 222b constitute a plane.
[0021]
The material of the hollow profile 220 of the collision collapse member 200 is a material which can be formed by extruding the illustrated hollow profile 220. An example of this is a so-called ternary aluminum alloy to which Al, Mg, Si, or the like has been added. The material of the hollow section 220 is subjected to heat treatment equivalent to annealing or finer metal structure in order to make it easier to absorb impact energy after extrusion.
[0022]
The rib 222 may be orthogonal to the face plates 221a and 221b. According to this, since the extrudability is improved, a hollow member having a small thickness can be used. In addition, since the behavior against buckling is further simplified, it becomes easier to obtain a bellows-like deformation mode.
[0023]
In FIG. 7, a description will be given of a portion that connects the hollow members 220, 220 that constitute the collision collapse member 200. The hollow profile 220a and the hollow profile 220b that constitute the collision collapse member 200 are connected at the corner of the collision collapse member 200. In the hollow profile 220a, an end connected to the hollow profile 220b is connected by a rib 222c at the end. There is no rib at the end of the hollow profile 220b. For this reason, the ends of the hollow profile face plates 221c and 221d are butted and welded to the ends of the hollow profile face plates 221a and 221b. That is, the corners of the collision collapse member 200 are closed spaces by the ribs 222c and 222d and the face plate 221c. The end of the face plate 221a is a node 223b. The end of the face plate 221b is a node 223a.
[0024]
The hollow members 220a and 220b are connected by welding at nodes 223a and 223b. The welding is performed from the inside of the collision collapse member 200 at the node 223a. On the other hand, at the node 223c, the operation is performed from outside the collision collapse member 200.
[0025]
In such a configuration, when a vehicle collides with another vehicle or an obstacle, the collision collapse member 200 plastically deforms in the longitudinal direction and absorbs collision energy. The partition plate 210 between the collision member 200F and the collision member 200R is used to prevent the collision collapse member 200 from buckling as a whole due to collision energy. Buckle. By the partition plate 210, the hollow shape member 220 constituting the collision collapsing member 200 is continuously deformed in a bellows shape without being deformed in a "ku" shape, and can absorb much impact energy.
[0026]
The embodiment shown in FIG. 8 will be described. The end of the face plate 221b of the hollow profile 220a extends so as not to contact the hollow profile 220b. With this configuration, the labor for processing the hollow profile 220a can be reduced.
[0027]
The embodiment shown in FIG. 9 will be described. The end of the face plate 221a of the hollow profile 220a extends first from the intersection with the face plate 221c of the hollow profile 220b. The extended face plate 221a makes it easy to mount components.
[0028]
The embodiment shown in FIG. 10 will be described. An end of the face plate 221b of the hollow profile 220a is set at an intersection with the face plate 221c of the hollow profile 220b, and a connection plate 224 for connecting the ends of the face plate 221a and the face plate 221b is provided. The connection plate 224 is orthogonal to the face plates 221a and 221b. With this configuration, the labor for processing the hollow profile 220a can be reduced.
[0029]
Note that the connection plate 224 may be manufactured by extrusion processing integrally with the face plates 221a and 221b. Further, in this case, it is preferable to perform extrusion processing so as to provide a welding groove in the hollow profile 220 at the welding location.
[0030]
The embodiment of FIG. 11 will be described. A rib 222f along the face plate 221c of the hollow profile 220b is integrally provided at an end of the hollow profile 220a. The end of the face plate 221c overlaps the outer surface of the connection between the rib 222f and the face plate 221b, and the connection is provided with a welding groove. Further, in order to facilitate positioning of the hollow profile 220a and the hollow profile 220b, a projection 225 serving as a backing is provided on the outer surface side of the face plate 221b.
[0031]
The embodiment of FIG. 12 will be described. This is provided with L-shaped hollow members 220a, 220b, 220c, 220d in which two orthogonal hollow members are integrated, and these are butt-welded at a welding portion 226.
[0032]
In such a configuration, the number of molds required for extrusion becomes one, and the number of molds can be reduced. In addition, since the bonding is performed on a flat surface, the bonding becomes easier as compared with the bonding at the corners.
[0033]
The embodiment of FIG. 13 will be described. This is provided with hollow sections 220a and 220b which are divided into two at the center in the width direction of the collision collapse member 200, and are welded at a welded portion 226. This further reduces the number of welding locations.
[0034]
The embodiment of FIGS. 14 and 15 will be described. In the embodiments described above, since the hollow sections must be welded to both sides of the hollow sections, it is difficult to weld the collision collapse member 200 in the cylinder. 14 and 15, the two surfaces can be welded from the outside of the collision collapse member 200. The detailed structure of the weld 226 of FIG. 14 is shown in FIG. 15 and will be described below.
[0035]
As shown in FIG. 12, the hollow section of the collision collapse member 200 is composed of four L-shaped hollow sections. The structure of the welded portion 226 is such that the inner face plate 221a of one hollow profile of the cylindrical portion is butted against the inner face plate 221b of the other adjacent hollow profile. The outer face plates 221c and 221d are located at positions retracted from the face plates 221a and 221b. The rib 222b is connected to an end of the face plate 221c. There is an adjacent rib 222a near the connection between the face plate 221c and the rib 222b. The outer surface side of the face plate 221c at the node is a concave portion. The connecting member 227 is superimposed on each concave portion of the adjacent hollow member and is welded to the face plate.
[0036]
The welding procedure will be described. First, the face plates 221a and 221b are butted, and the butted portion of the joint 228a is welded from the upper side (face plate 221c side). Next, the connecting material 227 is overlapped, and the joining points 228b, 228c at the respective ends of the connecting material 227 are welded to the nodes between the face plates 221c, 221d and the ribs 222b, 222c from above (the face plate 221c, 221d side).
[0037]
According to this, since the welding of the hollow profile can be performed from the outside, the welding operation can be easily performed. In addition, since the bonding is performed on a flat surface, the bonding becomes easier as compared with the bonding at the corners. Furthermore, since the joining of the collision collapsing members is completed only from the outside, even when the collision collapsing members are small, they can be joined with good workability.
[0038]
In addition, you may join by a friction stir welding method instead of welding. In this case, the downward force of the friction stir welding generated when joining the face plate 221d and the connecting material 227 is supported by the ribs 222c and 222d.
[0039]
The embodiment of FIG. 16 will be described. The hollow shape member 220 has a cross-sectional shape like a circle.
[0040]
In such a configuration, since the hollow profiles are arranged in a circle, it is possible to always have the same rigidity against loads acting from all directions. Therefore, the robustness is improved.
[0041]
The embodiment of FIG. 17 will be described. In this figure, the hollow members are simplified for easy understanding of the invention. In the present embodiment, the collision collapse member 200 is formed of a hollow member. The hollow shape member 220 has a cross-sectional shape like a triangle.
[0042]
According to such a configuration, since the hollow members are arranged in a triangular shape, interference with other devices can be avoided.
[0043]
In the above embodiments, no other member is provided in the space surrounded by the hollow profile, but a member that absorbs energy may be disposed. For example, foam aluminum, a honeycomb panel, and the like are arranged. According to this, a large energy can be absorbed even if the collision collapse member is made small.
[0044]
The embodiment of FIG. 18 will be described. In this figure, the hollow members are simplified for easy understanding of the invention. The hollow member 220 has a cross-sectional shape like a cross.
[0045]
In such a configuration, since the hollow sections are arranged at right angles, the out-of-plane bending rigidity is high, so that buckling is difficult. Further, in the embodiments up to FIG. 15, it is difficult to save space because there is a space surrounded by hollow members. However, according to the present embodiment, the space can be omitted, and a small space can be used. More energy can be absorbed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a vehicle structure.
FIG. 2 is a side view of the vehicle structure of FIG. 1 as viewed from a side structure side.
FIG. 3 is a plan view of a tip portion of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;
FIG. 5 is a perspective sectional view of a collision member.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of the hollow profile.
FIG. 7 is a sectional view of a corner of the collision member.
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 7 of another embodiment.
FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 7 of another embodiment.
FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 7 of another embodiment.
FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 7 of another embodiment.
FIG. 12 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
FIG. 13 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
FIG. 14 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a connecting portion between the hollow members of FIG. 14;
FIG. 16 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
FIG. 17 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
FIG. 18 is a sectional view of a collision member according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Railroad vehicle structure, 2 ... Wife structure, 3 ... Side structure, 4 ... Roof structure, 5 ... Underframe, 6 ... Side beams, 10 ... Collision survival space, 20 ... Collision collapse space, 100 ... Collision collapse structure, 110 ... Mounting frame, 120,130 ... Vertical column, 140 ... Horizontal bone, 150 ... Floor, 160 ... Anti-climber, 170 ... Support beam, 180 ... Center beam, 190 ... Horizontal beam, 200 ... Collision collapse member, 210 ... Partition, 220 .., Hollow plates, 221 face plates, 222 ribs, 223 joints, 224 connection plates, 225 projections, 226 welds, 227 connection materials, 228 joints.

Claims

It is cylindrical, and the member constituting the cylindrical shape is formed of a hollow shape, and the extrusion direction of the hollow shape is arranged so as to be the longitudinal direction,
An energy absorbing member characterized by the above-mentioned.