JP2008247256A - 輸送機 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突時の衝撃のレベルに応じて衝撃吸収材の機能をオンオフし、衝撃吸収材の交換を頻発させない衝撃吸収構造を提供する。
【解決手段】衝撃吸収装置１０Ａを構成する荷重作用部１１の裏面には荷重伝達棒１２と衝撃吸収材１３が結合している。荷重伝達棒１２は衝撃吸収材の中心を貫通して、支持部１４に対して半径方向を向いて延びるピン１５を介して結合している。衝撃吸収材１３の後端は支持部１４に隙間を介して対面している。ピン１５には、切欠溝２１が設けられている。低荷重作用時には荷重作用部１１から荷重伝達棒１２、ピン１５、支持部１４を通して機器本体に荷重が伝達されるため衝撃吸収材１３に荷重が伝達しない。高荷重作用時にはピン１５が切欠溝２１を起点として破断し、支持部１４に塞ぎ板１７の表面が当たるため衝撃吸収材１３に荷重が伝達され、有効に衝撃を吸収することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両やモノレールカー等の軌条車両や自動車等、衝突による衝撃の発生が予測される輸送機に関する。本発明は、特に、衝突時の衝撃を吸収するために衝撃吸収特性の優れた材料で構成した衝撃吸収材から成る衝撃吸収装置を備えた輸送機に関する。

近年、鉄道車両においては、衝突時の乗務員及び乗客の安全を確保するため、衝突時の衝撃を吸収するクラッシャブルゾーンを設置することが望まれている。これに対して、先頭車（最後尾車を含む。以下、同じ）及び中間車の車体長手方向端部に衝撃吸収装置を設置して、衝突時に車体の端部に作用する荷重を車体の最端部に設けた吸収材で負担し、衝撃を緩和しようとすることが提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の構造では、車体の端部に作用する大小さまざまな荷重を車体の最端部に設けた衝撃吸収材で負担することになる。このため、衝撃を有効に吸収するよう衝撃吸収材を潰れやすい構造にした場合、小さな衝突が発生するたびに衝撃吸収材に荷重が作用し、そのつど衝撃吸収材の交換が必要になり、運行の妨げやコストの増加が発生する恐れがある。また、これを避けるため、衝撃吸収材を強固な構造とした場合、衝撃吸収特性が悪化し、大きな衝突が発生した際に、衝撃吸収材が有効に機能しないおそれがある。
特許第０３７４５０４３号公報

そこで、衝撃吸収装置を備えた輸送機において、小さな衝突では衝撃吸収材が機能しないように、衝突時の衝撃のレベルに応じて衝撃吸収装置の衝撃吸収材の機能をオン・オフさせる点で解決すべき課題がある。

本発明の目的は、衝突時の衝撃のレベルに応じて衝撃吸収材の機能をオン・オフし、衝撃吸収材の交換を頻発させない衝撃吸収装置を備えた輸送機を提供することである。

上記目的は、衝撃を吸収する衝撃吸収装置を備えた輸送機において、前記衝撃吸収装置は、低荷重作用時には衝撃吸収材に荷重を伝達しないようにオフしており高荷重作用時には前記衝撃吸収材に荷重を伝達するようにオンし、衝撃を吸収すること、によって達成できる。

かかる構成によれば、衝撃荷重が低荷重の場合には、衝撃吸収材には荷重が伝達されないので、荷重が衝撃吸収材に作用せず、衝撃吸収材に潰れが生じることがなくなる。したがって、従来の衝撃のたびに潰れが生じる衝撃吸収材の場合に強いられていた衝撃吸収材を交換して新品にする手間やコストが発生しない。
衝撃荷重が高荷重の場合には、荷重が衝撃吸収材に作用し、衝撃吸収材が崩壊して（オン）衝撃を吸収する。

本発明の一実施例を図１〜図３に基づいて説明する。
図３において、鉄道車両構体５は、上面を構成する屋根構体１、側面を構成する二枚の側構体２，２、下面を構成する台枠３、端面を構成する二枚の妻構体４，４で構成される。屋根構体１、側構体２，２、台枠３、妻構体４，４は、それぞれ複数の押出形材を接合して構成されている。屋根構体１、側構体２，２、台枠３を構成する押出形材は、アルミニウム合金製の中空形材であり、それらの押出方向は鉄道車両構体５の前後方向に一致している。妻構体４，４を構成する押出形材は、アルミニウム合金製のリブ付き形材であり、その押出方向は鉄道車両構体５の上下方向と一致している。鉄道車両構体５の長手方向端部の台枠３の下面には、当該長手方向に向けて衝撃吸収装置１０Ａが設置されている。

図１に示すように、衝撃吸収装置１０Ａは、荷重作用部１１、荷重伝達部材としての荷重伝達棒１２、衝撃吸収材１３、支持部１４、荷重伝達棒１２と支持部１４とを連結する連結装置とから成る。

衝撃吸収材１３は、衝撃吸収特性の優れた材料（例えば、Ａ６０６３Ｓ−Ｔ５）で構成した断面が八角形状の中空押出形材である。衝撃吸収材１３に対する荷重作用方向は、図１において右側から左端側である。衝撃吸収材１３は、中空押出し形材の押出し方向が荷重作用方向に一致するように配置されている。中空押出し形材の前端には塞ぎ板１６、後端には塞ぎ板１７が溶接されている。塞ぎ板１６，１７、及び衝撃吸収材１３には、それぞれ、中央に衝撃方向（荷重作用方向）に沿って孔が形成されており、これらの孔の内部を荷重伝達棒１２が貫通している。

衝撃吸収材１３は、図２に示すように、八角形の内側の内筒１３ａと、八角形の外側の外筒１３ｂと、両者を接続する複数の板１３ｃとから成っている。内筒１３ａ内を貫通する荷重伝達棒１２の前端は、荷重作用部１１の裏面に溶接されている。衝撃吸収材１３の前端の塞ぎ板１６は、荷重作用部１１に対してボルト・ナット１８によって締結されている。衝撃吸収材１３の後端は、隙間を介して、支持部１４に対面している。

荷重作用部１１は、衝撃荷重を受ける箇所であり、アルミニウム合金製の厚板で構成されている。なお、衝撃吸収措置１０Ａは、図１では右側が前方である。

また、衝撃吸収材１３の後端部には支持部１４が配置されている。支持部１４は鉄道車両構体５の台枠３の下面に固定されている。支持部１４は衝撃吸収材１３を鉄道車両構体５の台枠３に連結する部材である。支持部１４は衝撃荷重によって崩壊しなくてもよい。

支持部１４の前端部（図１において右側）と荷重伝達棒１２の後端部（図１において左側）は、支持部１４及び荷重伝達棒１２に対して半径方向に貫通するピン１５で連結されている。本例では、ピン１５が結合装置になっている。

ピン１５は荷重伝達棒１２に空けた穴１９及び支持部１４に空けた穴２０に通されている。ピン１５には、荷重伝達棒１２の外面と支持部１４の内面との間の外面において、切欠溝２１が設けられている。ピン１５に衝撃荷重が作用したとき、ピン１５は切欠溝２１が形成された部分で破断し易くなっている。

また、支持部１４の前端側の表面は塞ぎ板１７の外形とほぼ同一形状であり、これらの両部材１４，１７の間には隙間が形成されている。

かかる構造においては、衝撃吸収材１３の機能は、衝突時の衝撃のレベルに応じてオンオフする。
即ち、低荷重作用時には、荷重作用部１１に加わった荷重は、衝撃吸収材１３の後端が支持部１４に対して浮いているので、衝撃吸収材１３には荷重は作用しない。この状態をオフという。
一方、荷重作用部１１から高荷重が荷重伝達棒１２、ピン１５に作用すると、ピン１５が切欠溝２１が形成された部分で破断し、荷重伝達棒１２が支持部１４内に挿入されていく。このピン１５が破断した状態をオンという。

ピン１５が破断したときには、支持部１４の前端部に塞ぎ板１７が当たり、衝撃吸収材１３に荷重が伝達される。これにより、衝撃吸収材１３の内筒１３ａ、外筒１３ｂが支持部１４に衝突し、衝撃吸収材１３は、多くの小座屈を生じて蛇腹状に押し潰されて崩壊し、有効に衝撃を吸収することができる。

かかる構造によれば、小さな衝突が発生した際には、たとえピン１５が破断しても、両部材１４，１７の間には隙間が形成されているので、衝撃吸収材１３は変形を受けることはないので、ピン１５の交換をする必要はあっても衝撃吸収材１３の交換を行なう必要はない。しかも、大きな衝突が発生した際の衝撃吸収材１３の機能不足の発生を回避することができる。

また、本構造によれば、大きな衝突が発生した後にも、ボルト・ナット１８の取り外しにより、塞ぎ板１６，１７を含めた衝撃吸収材１３とピン１５を交換するだけで、衝撃吸収装置１０Ａを再度構成することができる。
なお、高荷重が作用したとき、支持部１４も崩壊するように構成し、高荷重を吸収させるように構成できる。

次に本発明の他の実施例を図４に基づいて説明する。図４に示す衝撃吸収構造１０Ｂにおいては、図１〜図３に示す実施例の構成要素及び部位と同等のものには同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する（以下の他の実施例についても同じ）。この実施例は、上記実施例の図１の荷重作用部１１を本体に結合するための支持部１４とし、図１の支持部１４を荷重作用部としている。このことは以下の実施例においても同様にできる。
図４に示す実施例は、軌条車両の輸送機においては、軌条車両の台枠とレールのある路面との間に設置され、路面の障害物を除去する排障器に適用できる。

図４において、荷重作用部１１から荷重伝達材１１ｂが荷重吸収材１３に向けて突出している。荷重伝達材１１ｂと荷重吸収材１３とは隙間を介して対面している。荷重伝達材１１ｂは荷重作用部１１に溶接されている。
荷重伝達棒１２と荷重伝達材１１ｂとはピン１５で連結されている。ピン１５には荷重によって破断しやすいように切欠き溝２１がある。

本発明の別の実施例を図５に基づいて説明する。図５に示す衝撃吸収構造１０Ｃは、図１の実施例において、支持部１４と塞ぎ板１７を溶接で結合し、荷重作用部１１と塞ぎ板１６との間に隙間を設け、荷重伝達棒１２の結合装置であるピン１５を荷重作用部１１との間に設けたものに相当する。

かかる構造においは、崩壊する衝撃吸収材１３が支持部１４に溶接されているので、大きな衝突が発生（すなわち、衝撃吸収材１３が崩壊）した後のメンテナンス性が若干悪化するものの、図１の実施例と同様の効果を得ることができる。もちろん、衝撃吸収材１３を支持部１４にボルト・ナットで結合してもよい。ボルトの軸方向は、衝撃の作用方向である。ボルトであれば、衝撃を受けた場合も衝撃吸収剤の交換が容易である。

本発明のまた別の実施例を図６及び図７により説明する。図６及び図７に示す衝撃吸収構造１０Ｄは、図１の実施例において、支持部１４と塞ぎ板１７を溶接で結合し、荷重作用部１１と塞ぎ板１６との間に隙間を設けたものに相当する。

本発明の他の実施例を図８及び図９に基づいて説明する。図８及び図９に示す衝撃吸収構造１０Ｅは、図１の実施例において、荷重伝達部材として、衝撃吸収材１３内の中空部に貫通させるように設けられていた荷重伝達棒１２の代わりに、円筒状の荷重伝達筒２２を設けたものである。荷重伝達筒２２は荷重作用部１１と溶接で結合され、衝撃吸収材１３の外周と支持部１４のうち衝撃吸収材１３に近傍部分の外周とを覆っている。

支持部１４の前端部（図８において右側）と荷重伝達筒２２の後端部（図８において左側）とは、支持部１４及び荷重伝達筒２２を半径方向に貫通するピン１５によって連結されている。ピン１５は、荷重伝達筒２２に形成された孔２３、及び支持部１４に形成された孔２０に通されている。ピン１５において、荷重伝達筒２２の内面と支持部１４の外面との間に位置する部分の外面には、切欠溝２１が形成されている。ピン１５に衝撃荷重が作用するとき、ピン１５は切欠溝２１が形成されている部分で破断し易くなっている。

かかる構成においては、衝撃吸収材１３及び支持部１４の外周を荷重伝達筒２２で覆っているので、外観を向上できる。また、高荷重作用時に崩壊する衝撃吸収材１３からの小片の飛散を少なくできる。

図８及び図９の実施例においては、支持部１４に対し、隙間を介して衝撃吸収材１３が対面しているが、図６の実施例のように、衝撃吸収材１３を支持部１４に溶接し、荷重作用部１１との間に隙間を設けて対面させてもよい。
衝撃吸収材１３と荷重作用部１１又は作用部１４との結合を溶接に変えてボルト・ナットにする場合には、衝撃吸収材１３の交換を容易に行うことができる。

本発明の他の実施例を図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０及び図１１に示す衝撃吸収構造１０Ｆは、図１の実施例において、荷重伝達棒１２と支持部１４とをピン１５ではなく、結合用部材２４，２５を介してボルト２７及びナット２８で結合したものである。荷重伝達棒１２の後端は、結合用部材２４を貫通させた後、結合用部材２４に溶接される。この溶接は、支持部１４を台枠３の下面に固定する以前に行う。

また、支持部１４を台枠３の下面に固定する以前に支持部１４の前端に溶接した結合用部材２５と荷重伝達棒１２の後端に溶接した結合用部材２４にボルト２７を通し、開口３０からスパナでボルト２７の頭を締める。ボルト２７のナット２８は支持部１４と塞ぎ板１７との間の隙間からスパナを掛ける。

かかる構造においては、高荷重の衝突が発生した場合、ボルト２７が破断し、衝撃吸収材１３が支持部１４に接触し、衝撃を吸収できる。これによれば、塞ぎ板１６，１７を含めた衝撃吸収材１３、ボルト・ナット２７，２８の交換のみでよいので、加工品のピン１５を交換する場合と比較して、コストの低減を図ることができる。
また、ボルト２７の引張強さは購入時のミルシートで確認することができるので、衝撃吸収装置１０の品質の安定を図ることができる。

本発明の一実施例の衝撃吸収装置の側面図。図１の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図。 鉄道車両構体の斜視図。 本発明の他の実施例の衝撃吸収装置の側面図。図４の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施例の衝撃吸収装置の側面図。図５の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施例の衝撃吸収装置の側面図。図６の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。 本発明の他の実施例の衝撃吸収装置の側面図。図８の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ断面図。 本発明の他の実施例の衝撃吸収装置の側面図。図１０の下部（ｂ）は上部（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図。

符号の説明

１：屋根構体 ２：側構体
３：台枠 ４：妻構体
５：鉄道車両構体 １０Ａ〜１０Ｆ：衝撃吸収装置
１１：荷重作用部 １１ｂ：荷重伝達材
１２：荷重伝達棒 １３：衝撃吸収材
１４：支持部 １５：ピン
１６，１７：塞ぎ板 １８：ボルト・ナット
１９，２０，２３：穴 ２１：切欠溝
２２：荷重伝達筒 ２４，２５：結合用部材
２７，２８：ボルト・ナット ３０：開口

Claims (11)

1. 衝撃を吸収する衝撃吸収材を有する衝撃吸収装置を備えた輸送機において、
   前記衝撃吸収装置は、低荷重作用時には前記衝撃吸収材に荷重を伝達しないようにオフしており、高荷重作用時には前記衝撃吸収材に荷重を伝達するようにオンして、衝撃を吸収すること、
   を特徴とする輸送機。
2. 請求項１記載の輸送機において、
   前記衝撃吸収装置は、衝撃荷重を受ける荷重作用部と、前記輸送機の本体に設置した支持部と、前記支持部と前記荷重作用部との間にあって前記支持部と前記荷重作用部との一方に結合され且つ他方に結合されることなく隙間を介して対面して設けられた衝撃吸収材と、前記荷重作用部及び前記支持部に結合された荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材を前記荷重作用部又は前記支持部に結合する結合装置と、から成り、
   前記衝撃吸収材は、前記荷重作用部の高荷重によってオンし、崩壊して荷重を吸収すること、
   を特徴とする輸送機。
3. 請求項２の輸送機において、
   前記荷重伝達部材は、前記衝撃吸収材の内部を貫通する状態で前記結合装置を介して前記支持部に結合されている荷重伝達棒、又は前記衝撃吸収材及び前記支持部の前記荷重伝達筒との結合部の外周を取り囲んだ状態で前記結合装置を介して前記支持部に結合されている荷重伝達筒であること、
   を特徴とする輸送機。
4. 請求項２の輸送機において、
   前記結合装置は、前記荷重伝達手段が荷重を伝達する方向を軸方向とするときの当該荷重伝達手段の半径方向を向いたピンであること、
   を特徴とする輸送機。
5. 請求項３の輸送機において、
   前記ピンは、前記支持部と前記荷重伝達手段との間に位置する部分において、外周に切欠溝が形成されていること、
   を特徴とする輸送機。
6. 請求項２の輸送機において、
   前記結合装置は、前記荷重伝達手段の後端部を前記支持部の前端部に結合した前記荷重伝達手段の長手方向に沿ったボルト・ナットであること、
   を特徴とする輸送機。
7. 請求項２の輸送機において、
   前記衝撃吸収材と前記荷重作用部又は前記支持部との結合はボルト・ナットで行っていること、
   を特徴とする輸送機。
8. 請求項１の輸送機において、
   前記衝撃吸収装置は、衝撃荷重を受ける荷重作用部と、前記輸送機の本体に設置した支持部と、前記支持部と前記荷重作用部との間にあって前記支持部と前記荷重作用部との一方に結合され且つ他方に結合されることなく隙間を介して対面して設けられた衝撃吸収材と、前記荷重作用部及び前記支持部に結合された荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材を前記荷重作用部又は前記支持部に結合する結合装置と、から成り、
   前記荷重作用部は、軌条車両が走行する路面上に向けて前記輸送機に設置されており、
   前記衝撃吸収材は、前記荷重作用部の高荷重によってオンし、崩壊して荷重を吸収すること、
   を特徴とする輸送機。
9. 請求項８の輸送機において、
   前記荷重伝達部材は、前記衝撃吸収材の内部を貫通する状態で前記結合装置を介して前記支持部に結合されている荷重伝達棒、又は前記衝撃吸収材及び前記支持部の前記荷重伝達筒との結合部の外周を取り囲んだ状態で前記結合装置を介して前記支持部に結合されている荷重伝達筒であること、
   を特徴とする輸送機。
10. 請求項８の輸送機において、
    前記結合装置は、前記荷重伝達手段が荷重を伝達する方向を軸方向とするときの当該荷重伝達手段の半径方向を向いたピンであること、
    を特徴とする輸送機。
11. 請求項１０の輸送機において、
    前記ピンは、前記支持部と前記荷重伝達手段との間に位置する部分において、外周に切欠溝が形成されていること、
    を特徴とする輸送機。

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