WO2017022158A1 - 鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置 - Google Patents

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WO2017022158A1
WO2017022158A1 PCT/JP2016/002743 JP2016002743W WO2017022158A1 WO 2017022158 A1 WO2017022158 A1 WO 2017022158A1 JP 2016002743 W JP2016002743 W JP 2016002743W WO 2017022158 A1 WO2017022158 A1 WO 2017022158A1
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WO
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partition plate
plate
outer cylinder
collision energy
horizontal
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Application number
PCT/JP2016/002743
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐野　淳
直朗 川上
吉田　直弘
晋一郎 畑
誠一郎 矢木
雅幸 冨澤
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to SG11201709333PA priority patent/SG11201709333PA/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
    • B61D15/06—Buffer cars; Arrangements or construction of railway vehicles for protecting them in case of collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F19/00—Wheel guards; Bumpers; Obstruction removers or the like
    • B61F19/04—Bumpers or like collision guards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G11/00—Buffers
    • B61G11/16—Buffers absorbing shocks by permanent deformation of buffer element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/128—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members characterised by the members, e.g. a flat strap, yielding through stretching, pulling apart

Definitions

  • the present invention relates to a collision energy absorbing device for a railway vehicle.
  • the impact-absorbing member disclosed in Patent Document 1 includes a rectangular tube-shaped main body and a cross-shaped rib provided therein along the axial direction, and is manufactured by extrusion molding.
  • a flat pressure receiving plate is provided at the front end of the shock absorbing member, and a cutout portion is partially formed at the rear end of the shock absorbing member. In this shock absorbing member, the strength is partially reduced in the vicinity of the cutout portion, so that the load peak value in the initial stage of the collision is reduced.
  • an object of the present invention is to stabilize the posture at the time of deformation of the collision energy absorbing device while absorbing the desired collision energy and reducing the load peak value at the initial stage of the collision.
  • a collision energy absorbing device for a railway vehicle extends in the vehicle longitudinal direction in an outer plate that forms an outer cylinder having an axis extending in the vehicle longitudinal direction, and an internal space surrounded by the outer plate, At least one partition plate fixed to the outer plate and partitioning the internal space, and the outer shape of the outer cylinder has a symmetrical shape with respect to a virtual horizontal plane including the axis, and the at least one partition The plate has a missing portion in the internal space.
  • a missing portion is formed in the partition plate in the inner space surrounded by the outer plate, and the outer shape of the outer cylinder has a symmetrical shape with respect to the virtual horizontal plane including the axis, so that the desired collision energy is absorbed.
  • the moment load generated during the crushing of the collision energy absorbing device is suppressed, and the outer plate is easily collapsed in a stable posture at the time of the collision. If the outer plate constituting the outer cylinder is crushed in a stable posture, the partition plate fixed to the outer plate can be easily maintained in a stable posture, and the partition plate having a missing portion can be buckled and deformed in a stable posture.
  • the outer plate away from the axis collapses in a stable posture, even if a load with a direction shifted from the axial direction is generated on the partition plate having the missing portion, the missing portion is closer to the axis than the outer plate.
  • the moment load generated in the energy absorbing device can be suppressed.
  • the posture at the time of deformation of the collision energy absorbing device can be stabilized while absorbing the desired collision energy and reducing the load peak value at the initial stage of the collision.
  • FIG. 1 It is a side view of the head part of the body of the railroad vehicle which concerns on 1st Embodiment. It is a perspective view of the collision energy absorption device mounted in the vehicle body shown in FIG. It is a perspective view of the state which removed the outer plate and front board of the collision energy absorption device shown in FIG. (A) is a vertical sectional view of the collision energy absorbing device shown in FIG. 2, and is a diagram showing an outer cylinder in phantom lines, and (b) is a horizontal sectional view thereof. It is a graph which shows the relationship between the amount of compression of an axial direction at the time of the crushing of the collision energy absorption apparatus shown in FIG. 2, and a load. It is a perspective view of the collision energy absorption device concerning a 2nd embodiment.
  • FIG. 7 is a horizontal sectional view of the collision energy absorbing device shown in FIG. 6, in which the outer cylinder is indicated by a virtual line.
  • (A) is the vertical sectional view of the collision energy absorption device concerning a 3rd embodiment, Comprising: The figure which showed the outer cylinder by the phantom line, (b) is the horizontal sectional view.
  • (A) is the vertical sectional view of the collision energy absorption device concerning a 4th embodiment, Comprising: The figure which showed the outer cylinder with the imaginary line, (b) is the horizontal sectional view.
  • (A) is the vertical sectional view of the collision energy absorption device concerning a 5th embodiment, Comprising: The figure which showed the outer cylinder by the phantom line, (b) is the horizontal sectional view.
  • (A) is the vertical sectional view of the collision energy absorption device concerning a 6th embodiment, Comprising: The figure which showed the outer cylinder with the phantom line, (b) is the horizontal sectional view.
  • the direction in which the railway vehicle travels and the direction in which the vehicle body extends is referred to as the vehicle longitudinal direction or the front-rear direction, and the lateral direction orthogonal thereto is referred to as the vehicle width direction or the left-right direction.
  • the railway vehicle can travel in both directions in the longitudinal direction of the vehicle, in the following description, for the sake of convenience, the right direction in FIG. 1 is defined as the front and the left direction is defined as the rear.
  • FIG. 1 is a side view of a leading portion 2a of a vehicle body 2 of a railway vehicle 1 according to the first embodiment.
  • the railway vehicle 1 includes a vehicle body 2 and a carriage 3 that supports the vehicle body 2.
  • a collision energy absorbing device 10 is fixed to the front portion of the head portion 2a of the vehicle body 2 in a state of protruding forward. As a result, when vehicles traveling on the same track collide head-on or collide with an obstacle, the collision energy absorbing device 10 is crushed by the load from the front and the collision energy is absorbed.
  • the vehicle body 2 has a frame 4.
  • the underframe 4 has a pair of side beams 4a and end beams 4b.
  • the pair of side beams 4a extends in the longitudinal direction of the vehicle while being separated in the vehicle width direction.
  • the end beams 4b extend in the vehicle width direction and connect the front ends of the pair of side beams 4a.
  • the lower end portion of the column 5 extending upward is joined to the end beam 4b.
  • the collision energy absorbing device 10 is fixed to the front surfaces of the end beams 4b and the pillars 5 and protrudes forward from the underframe 4.
  • FIG. 2 is a perspective view of the collision energy absorbing device 10 mounted on the vehicle body 2 shown in FIG.
  • the collision energy absorbing device 10 includes a plurality of outer plates 11 to 14, a vertical partition plate 15, a horizontal partition plate 16, a rear plate 17, and a front plate 18.
  • Each of the plates 11 to 18 is made of metal, for example.
  • the plurality of outer plates 11 to 14 are combined with each other via the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 to form the outer cylinder 20.
  • the outer cylinder 20 has an axial line AX that passes through the center of gravity thereof in the vehicle longitudinal direction.
  • the outer cylinder 20 is symmetrical with respect to the virtual vertical plane V including the axis AX, and has an outer shape that is symmetric with respect to the virtual horizontal plane H including the axis AX.
  • the outer cylinder 20 may have an outer shape that is asymmetric with respect to the virtual vertical plane V including the axis AX and symmetric with respect to the virtual horizontal plane H including the axis AX.
  • the outer cylinder 20 has a tapered shape in which the vertical cross section including the axis AX decreases from the rear toward the front.
  • the outer cylinder 20 has a rectangular horizontal cross section including the axis AX. Further, the vertical cross section perpendicular to the axis AX of the outer cylinder 20 has a quadrangular shape.
  • the plurality of outer plates 11 to 14 are obtained by dividing the outer cylinder 20 into a plurality of portions along a dividing line extending in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the number of outer plates 11 to 14 is four.
  • the outer plates 11 to 14 are arranged symmetrically with respect to the virtual vertical plane V and symmetrically with respect to the virtual horizontal plane H.
  • the outer plates 11 to 14 have the same shape, and the vertical cross section perpendicular to the axis AX has an L shape.
  • Slots SL1 and SL2 (gap) are formed between the opposite side edges of the outer plates 11 to 14.
  • the slots SL1 and SL2 are orthogonal to the axis AX of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16.
  • the side end portions 15a and 16a are sandwiched by the outer plates 11 to 14 by inserting the outer side end portions 15a and 16a in the direction in which the outer plates 11 to 14 are inserted.
  • the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 extend in the direction of the axis AX in the internal space S surrounded by the outer plates 11 to 14.
  • the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 cross each other and fix the outer plates 11 to 14.
  • the vertical partition plate 15 partitions the internal space S into left and right
  • the horizontal partition plate 16 partitions the internal space S up and down.
  • the upper and lower side end portions 15a of the vertical partition plate 15 are respectively positioned in the upper and lower slots SL1 formed by the outer plates 11 to 14, and are formed by the side edges 11a to 14a of the outer plates 11 to 14, respectively. It is sandwiched from the left and right.
  • the left and right side end portions 16a of the horizontal partition plate 16 are respectively positioned in the slots SL2 formed by the outer plates 11 to 14, and are sandwiched from above and below by the side end edges 11b to 14b of the outer plates 11 to 14. . That is, the side end portions 15 a and 16 a of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 also partially constitute the outer cylinder 20. The side end portions 15a, 16a of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 protrude outward from the outer surfaces of the outer plates 11-14.
  • the present invention is not limited thereto, and the side end portions 15a and 16a of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 may not protrude outward from the outer surfaces of the outer plates 11 to 14.
  • the side end portions 15a, 16a of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 may be flush with the outer surfaces of the outer plates 11-14. Further, the side end portions 15a, 16a of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 may be disposed on the inner side of the outer surfaces of the outer plates 11-14. Even in this case, the upper and lower side end portions 15a of the vertical partition plate 15 may be sandwiched from the left and right sides by the side end edges 11a to 14a of the outer plates 11 to 14.
  • the rear plate 17 faces the rear end of the outer cylinder 20 and closes the opening at the rear end of the outer cylinder 20 in a liquid-tight manner.
  • the rear plate 17 is larger than the outer shape of the rear end of the outer cylinder 20.
  • a fastening hole 17 a is formed in the rear plate 17 outside the rear end of the outer cylinder 20 in the direction orthogonal to the axis AX. That is, the collision energy absorbing device 10 is fixed to the vehicle body 2 by a fastener (for example, a bolt or a rivet) inserted into the fastening hole 17a of the rear plate 17.
  • the rear plate 17 may be fixed to the vehicle body 2 by welding.
  • the front plate 18 faces the front end of the outer cylinder 20 and closes the opening at the front end of the outer cylinder 20 in a liquid-tight manner.
  • the front plate 18 is larger than the outer shape of the front end of the outer cylinder 20.
  • the front plate 18 has a shape in which the center portion 18a in the vehicle width direction protrudes forward from the end portions 18b on both sides in the vehicle width direction (see also FIG. 4).
  • the horizontal cross section of the front plate 18 has a shape that protrudes forward
  • the vertical cross section of the front plate 18 has a shape that extends straight in the vertical direction.
  • the internal space S of the collision energy absorbing device 10 is a closed space closed by the outer cylinder 20, the rear plate 17 and the front plate 18.
  • FIG. 3 is a perspective view of the collision energy absorbing device 10 shown in FIG. 2 with the outer plates 11 to 14 and the front plate 18 removed.
  • 4A is a vertical cross-sectional view of the collision energy absorbing device 10 shown in FIG. 2, and is a view showing the outer cylinder 20 by an imaginary line
  • FIG. 4B is a horizontal cross-sectional view thereof.
  • the rear end of the outer cylinder 20 has a vertically long shape
  • the front end of the outer cylinder 20 has a horizontally long shape.
  • the height H R of the rear end of the outer tube 20 is larger than the width W R of the rear end of the outer tube 20, the height H F of the front end of the outer tube 20, the width W F of the front end of the outer tube 20 Smaller than.
  • the vertical length of the rear end of the outer cylinder 20 is larger than the horizontal length of the rear end of the outer cylinder 20, and the vertical length of the front end of the outer cylinder 20 is the outer cylinder. It is smaller than the length of 20 front ends in the horizontal direction.
  • the height of the rear end of the vertical partition plate 15 is larger than the width of the rear end of the horizontal partition plate 16, and the height of the front end of the vertical partition plate 15 is smaller than the width of the front end of the horizontal partition plate 16.
  • the pair of side end portions 15a of the vertical partition plate 15 are inclined so as to approach each other from the rear to the front.
  • the vertical partition plate 15 has a missing portion M1 in the internal space S surrounded by the outer plates 11-14.
  • the missing part M1 makes the area of the vertical partition plate 15 smaller than the area defined by the front surface of the rear plate 17, the inner surface of the outer cylinder 20, and the rear surface of the front plate 18 in a virtual plane including the vertical partition plate 15. In this way, the thinned portion is provided on the vertical partition plate 15.
  • the missing portion M1 is formed by cutting out the front portion of the vertical partition plate 15 so that the front end of the vertical partition plate 15 is recessed rearward. That is, the missing portion M1 is formed at the front end portion of the longitudinal partition plate 15 in the vehicle longitudinal direction.
  • the missing portion M1 has a shape that gradually increases the area of the cross section as the cutting position of the cross section perpendicular to the axis AX of the vertical partition plate 15 moves from the front to the rear.
  • the front end portion of the vertical partition plate 15 has a plurality of convex portions 15b and 15c having different protrusion amounts.
  • the front end of the vertical partition plate 15 is formed in a W shape. That is, the front end of the vertical partition plate 15 includes a side protrusion 15b that protrudes forward on both sides in the vertical direction, a center protrusion 15c that protrudes forward in the center in the vertical direction, and a side protrusion 15b and a center protrusion 15c. And a recess 15d recessed rearward.
  • the missing part M1 is formed by the outer edge of the side convex part 15b on the axis AX side, the outer edge of the central convex part 15c, and the outer edge of the concave part 15d.
  • the forward protrusion amount of the central convex portion 15c is smaller than the forward protrusion amount of the side convex portion 15b. That is, the front end of the central convex portion 15c is located behind the front end of the side convex portion 15b.
  • the side convex portion 15b and the central convex portion 15c have a shape in which the area of the cross section increases as the cutting position of the cross section orthogonal to the axis AX moves later.
  • the side convex portion 15 b is in contact with the front plate 18.
  • the side protrusions 15b are arranged at the intersections with the outer plates 11-14.
  • the central convex portion 15 c is disposed at the intersection between the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16.
  • a counter slit 15 e is formed at the vertical center of the vertical partition plate 15. The counter slit 15e extends rearward from the front end and terminates at an intermediate position between the front end and the rear end.
  • the pair of side end portions 16a of the horizontal partition plate 16 are substantially parallel to each other.
  • the horizontal partition plate 16 has a missing portion M2 in the internal space S surrounded by the outer plates 11-14.
  • the missing part M2 makes the area of the horizontal partition plate 16 smaller than the area defined by the front surface of the rear plate 17, the inner surface of the outer cylinder 20, and the rear surface of the front plate 18 in a virtual plane including the horizontal partition plate 16. In this way, the thinned portion is provided in the horizontal partition plate 16.
  • the missing portion M2 is formed by cutting out the front portion of the horizontal partition plate 16 so that the front end of the horizontal partition plate 16 is recessed rearward. That is, the missing part M2 is formed at the front end of the horizontal partition plate 16 in the vehicle longitudinal direction.
  • the missing part M2 has a shape that gradually increases the area of the cross section as the cutting position of the cross section perpendicular to the axis AX of the horizontal partition plate 16 moves from the front to the rear.
  • the front end portion of the horizontal partition plate 16 has a plurality of convex portions 16b and 16c having different protrusion amounts.
  • the front end of the horizontal partition plate 16 is formed in a W shape. That is, the front end portion of the horizontal partition plate 16 includes a side protrusion 16b that protrudes forward on both sides in the horizontal direction, a center protrusion 16c that protrudes forward in the center in the horizontal direction, and a side protrusion 16b and a center protrusion 16c. And a recess 16d recessed rearward.
  • the missing part M2 is formed by the outer edge of the side convex part 16b on the axis AX side, the outer edge of the central convex part 16c, and the outer edge of the concave part 16d.
  • the amount of forward protrusion of the central convex portion 16c is smaller than the amount of forward protrusion of the side convex portion 16b. That is, the front end of the central convex portion 16c is located behind the front end of the side convex portion 16b.
  • the central convex portion 16c has a shape that increases the area of the cross section as the cutting position of the cross section orthogonal to the axis AX moves later. In the axis AX direction, the front end position of the central convex portion 16c is the same as the front end position of the central convex portion 15c.
  • the amount of dent to the rear of the concave portion 16d is larger than the amount of dent to the rear of the concave portion 15d.
  • the last end of the missing part M2 is located behind the last end of the missing part M1. Accordingly, the length L1 in the vehicle longitudinal direction of the missing portion M1 of the vertical partition plate 15 and the length L2 in the vehicle longitudinal direction of the missing portion M2 of the horizontal partition plate 16 are different from each other.
  • the side convex portion 16 b is in contact with the front plate 18.
  • the side protrusions 16b are arranged at the intersections with the outer plates 11-14.
  • the central convex portion 16 c is disposed at the intersection between the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16.
  • a counter slit 16e is formed at the center of the horizontal partition plate 16 in the horizontal direction.
  • the opposing slit 16e extends forward from the rear end and terminates at an intermediate position between the rear end and the front end.
  • the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 are positioned so as to intersect with each other, and the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 are located at the intersecting portion. They are joined together by welding.
  • the missing portions M1 and M2 are symmetrical with respect to the virtual vertical plane V including the axis AX, and symmetrical with respect to the virtual horizontal plane H including the axis AX (see FIG. 2). Not limited to this, the missing portions M1 and M2 may be symmetrical with respect to the virtual vertical plane V including the axis AX or symmetrical with respect to the virtual horizontal plane H including the axis AX.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of compression in the axial direction and the load when the collision energy absorbing device 10 shown in FIG. 2 is crushed.
  • a solid line shows the load characteristic of the collision energy absorbing device 10 of the first embodiment (Example), and a broken line shows the load characteristic of the collision energy absorbing device without a missing part in the partition plate (comparison).
  • Example) A one-dot chain line shows an average load line.
  • the initial load peak value can be kept low.
  • the load starts to decrease, but the front plate 18 comes into contact with the center projections 15c and 16c. Reduction of load is suppressed. Thereafter, as the crushing progresses, the cross-sectional area where the partition plates 15 and 16 are buckled and deformed gradually increases, so that the collision energy is absorbed while the load fluctuation is suppressed.
  • the load peak value at the initial stage of the collision is suppressed as compared with the case of the comparative example, and the deviation from the average load line between the maximum value and the minimum value of the load is small. Energy absorption efficiency is also increased.
  • the missing portions M1 and M2 are formed in the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 in the internal space S surrounded by the outer plates 11 to 14, and the outer shape of the outer cylinder 20 is vertical and Since it has a symmetrical shape in the horizontal direction, the outer plates 11 to 14 are easily collapsed in a stable posture at the time of collision. If the outer plates 11 to 14 constituting the outer cylinder 20 are crushed in a stable posture, the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 fixed to the outer plates 11 to 14 are also maintained in a stable posture. The vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 having M1 and M2 can also be buckled and deformed in a stable posture.
  • the outer plates 11 to 14 separated from the axis AX are crushed in a stable posture, even if a load in a direction deviating from the axial direction is generated in the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16 having the missing portions M1 and M2. Since the missing portions M1 and M2 are closer to the axis AX than the outer plates 11 to 14, the moment load in the pitching direction and the yaw direction generated during the crushing of the collision energy absorbing device 10 can be suppressed. Further, since the rear end of the outer cylinder 20 has a vertically long shape and the front end of the outer cylinder 20 has a horizontally long shape, the moment load in the pitching direction and the moment load in the yaw direction can be suppressed with a good balance.
  • the missing portions M1 and M2 have a shape that gradually increases the area of the cross section as the cutting position of the cross section perpendicular to the axis AX of the partition plates 15 and 16 moves from the front to the back, thereby suppressing load fluctuations associated with the stroke. As a result, the collision energy absorption capability is improved.
  • the length L1 in the vehicle longitudinal direction of the missing part M1 of the vertical partition plate 15 and the length L2 in the vehicle longitudinal direction of the missing part M2 of the horizontal partition plate 16 are different, the load during the crushing of the collision energy absorbing device 10 Variation can be further suppressed.
  • the missing portions M1 and M2 are symmetrical with respect to the virtual vertical plane V including the axis AX and symmetrical with respect to the virtual horizontal plane H including the axis AX. Stabilization can be promoted. Further, since the central convex portions 15c and 16c are arranged at the intersecting position of the vertical partition plate 15 and the horizontal partition plate 16, the impact generated in the central convex portions 15c and 16c is received in three dimensions at the intersecting portion, and appropriate Buckling deformation can be promoted.
  • the front plate 18 has a shape in which the center portion 18a in the vehicle width direction projects forward from the end portions 18b on both sides in the vehicle width direction, the peak load at the initial stage of the collision can be further reduced.
  • the rear plate 17 closes the opening at the rear end of the outer cylinder 20 and the front plate 18 closes the opening at the front end of the outer cylinder 20, the appearance design of the collision energy absorbing device 10 is improved.
  • the rear plate 17 and the front plate 18 are liquid-tightly joined to the outer cylinder 20, it is difficult for rainwater to enter the internal space S and rusting can be prevented.
  • FIG. 6 is a perspective view of the collision energy absorbing device 110 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view of the collision energy absorbing device 110 shown in FIG. 6, and shows the outer cylinder 120 with phantom lines.
  • a plurality of outer plates 111 to 114 are combined with each other via a vertical partition plate 15 and a horizontal partition plate 116 to form an outer cylinder. 120 is configured.
  • the side end portion 116 a of the horizontal partition plate 116 is spaced rearward from the front ends of the outer plates 111 to 114 and the front plate 18.
  • the entire horizontal partition plate 116 is spaced rearward from the front plate 18, and a missing portion M 12 is formed between the horizontal partition plate 116 and the front plate 18. Therefore, the left and right slots SL12 formed by the outer plates 111 to 114 are spaced rearward from the front ends of the outer plates 111 to 114.
  • the front end of the horizontal partition plate 116 is formed in a W shape.
  • the forward protruding amount of the side convex portion 116b of the horizontal partition plate 116 is smaller than the forward protruding amount of the central convex portion 116c.
  • the front end of the side convex portion 116b is located behind the front end of the central convex portion 116c. In other words, the front end of the side convex portion 116b of the horizontal partition plate 116 is different in position in the vehicle longitudinal direction from any of the convex portions 15b and 15c of the vertical partition plate 15 (see FIG. 4A).
  • the load peak value at the initial stage of the collision can be further reduced, and the load fluctuation during the collapse of the collision energy absorbing device 110 can be suitably suppressed.
  • the entire lateral partition plate 116 may be spaced forward from the rear plate 17 to form a missing portion with the rear plate 17. Further, instead of the horizontal partition plate 116, the entire vertical partition plate 15 may be separated from the rear plate 17 or the front plate 18.
  • FIG. 8A is a vertical cross-sectional view of the collision energy absorbing device 210 according to the third embodiment, and is a view showing the outer cylinder 20 by an imaginary line
  • FIG. 8B is a horizontal cross-sectional view thereof.
  • the missing part M21 is a vertical partition plate so that the front end of the vertical partition plate 215 is W-shaped. 215 is formed by cutting out the front part, and the missing part M22 is formed by cutting out the front part of the horizontal partition plate 216 so that the front end of the horizontal partition plate 216 is U-shaped.
  • the last end of the missing part M21 is located behind the last end of the missing part M22.
  • the central convex portion 215 c of the vertical partition plate 215 is disposed at the intersection between the vertical partition plate 215 and the horizontal partition plate 216.
  • the front end position of the vertical partition plate 215 and the front end position of the horizontal partition plate 216 are the same in the axis AX direction. According to such a configuration, the load peak value at the initial stage of the collision can be further reduced, and the collision energy absorption capability can be improved.
  • FIG. 9A is a vertical sectional view of the collision energy absorbing device 310 according to the fourth embodiment, and is a diagram showing the outer cylinder 20 in phantom lines
  • FIG. 9B is a horizontal sectional view thereof.
  • the missing portions M31 and M32 are provided on the rear side of the vertical partition plate 315 and the horizontal partition plate 316, respectively. It has been.
  • the missing portions M31 and M32 have a shape that gradually reduces the area of the cross section as the cutting position of the cross section perpendicular to the axis AX of the vertical partition plate 315 and the horizontal partition plate 316 moves from the front to the back.
  • the missing portions M31 and M32 are formed by notching the rear portion of the vertical partition plate 315 and the rear portion of the horizontal partition plate 316 so that the rear end of the vertical partition plate 315 and the rear end of the horizontal partition plate 316 are W-shaped.
  • the rear end portion of the outer cylinder 20 is buckled and deformed in the initial stage of the collision, and the contact range with the rear plate 17 is expanded. Therefore, the attitude of the collision energy absorbing device 310 is easily stabilized from the initial stage of the collision. .
  • FIG. 10A is a vertical cross-sectional view of the collision energy absorbing device 410 according to the fifth embodiment, and is a view showing the outer cylinder 20 by an imaginary line
  • FIG. 10B is a horizontal cross-sectional view thereof.
  • the missing portions M41a to M41d are holes formed in the vertical partition plate 415
  • M42e are holes formed in the horizontal partition plate 416.
  • the number of missing portions M41a to M41d of the vertical partition plate 415 is smaller than the number of missing portions M42a to M42e of the horizontal partition plate 416.
  • the missing portions M41a to M41d of the vertical partition plate 415 and the missing portions M42a to M42e of the horizontal partition plate 416 are formed so that the hole area gradually decreases from the front to the rear.
  • the missing portions M41a to 41d and M42a to M42e are arranged symmetrically with respect to the virtual horizontal plane including the axis AX and symmetrically with respect to the virtual vertical plane including the axis AX.
  • the missing portions M41a to 41d and M42a to M42e are provided at positions away from the axis AX.
  • the positions of the missing portions M41a to 41d of the vertical partition plate 415 and the missing portions M42a to M42e of the horizontal partition plate 416 are shifted from each other in the axis AX direction.
  • the total area of the missing portions M41a to 41d of the vertical partition plate 415 is smaller than the total area of the missing portions M42a to M42e of the horizontal partition plate 416.
  • the overall length in the vehicle longitudinal direction of the missing portions M41a to 41d of the vertical partition plate 415 and the overall length in the vehicle longitudinal direction of the missing portions M42a to M42e of the horizontal partition plate 416 are different from each other. According to such a configuration, the required load characteristics can be easily realized by adjusting the distribution of the hole-like missing portions M41a to 41d and M42a to M42e at the time of designing.
  • FIG. 11A is a vertical cross-sectional view of the collision energy absorbing device 510 according to the sixth embodiment, and is a view showing the outer cylinder 20 in phantom lines
  • FIG. 11B is a horizontal cross-sectional view thereof.
  • the missing portions M51a and M52a are provided on the rear side of the vertical partition plate 515 and the horizontal partition plate 516, respectively.
  • the missing portions M51b and M52b are formed as holes in the vertical partition plate 515 and the horizontal partition plate 516, respectively.
  • the missing portions M51a and M52a are formed by notching the rear portion of the vertical partition plate 515 and the rear portion of the horizontal partition plate 516 so that the rear end of the vertical partition plate 515 and the rear end of the horizontal partition plate 516 are W-shaped. Has been.
  • the missing portions M51b and M52b overlap the axis AX and are arranged on the rear side of the center of the vertical partition plate 515 and the horizontal partition plate 516 in the axis AX direction. That is, the hole-like missing portions M51b and M52b are disposed in the vicinity of the central convex portions 515c and 516c of the vertical partition plate 515 and the horizontal partition plate 516. According to such a configuration, the required load characteristics can be easily realized by adjusting the positions of the hole-like missing portions M51b and M52b with respect to the missing portions M51a and M52a at the time of design.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configuration can be changed, added, or deleted.
  • the above embodiments may be arbitrarily combined with each other, and a part of the configuration in one embodiment may be applied to other embodiments.
  • the configuration of the vertical partition plate and the configuration of the horizontal partition plate in each embodiment described above may be interchanged.
  • the drain hole may be formed in the bottom wall of the outer cylinder while making the outer shape of the outer cylinder symmetrical with respect to the virtual horizontal plane and the virtual vertical line.
  • the rear end of the outer cylinder may have a horizontally long shape, and the front end of the outer cylinder may have a vertically long shape.
  • the present invention is not limited to this, and there may be two or more vertical partition plates or horizontal partition plates.

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Abstract

鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置は、車両長手方向に延びる軸線を有する外筒を構成する外板と、前記外板に囲まれた内部空間で前記車両長手方向に延び、前記外板に固定されて前記内部空間を仕切る少なくとも１つの仕切板と、を備え、前記外筒の外形は、前記軸線を含む仮想水平面を基準として対称な形状を有し、前記少なくとも１つの仕切板は、前記内部空間において欠落部を有する。

Description

鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置
　本発明は、鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置に関する。
　鉄道車両には、衝突時の衝撃を緩和するために衝突エネルギー吸収装置が設置される場合がある。そして、車体の軽量化の観点からは、車体の補強部材を減らせるように車体に作用する最大荷重を小さくする必要があるため、衝突エネルギー吸収装置には、衝突初期に生じるピーク荷重を小さくして衝突時の最大荷重を低減することが求められる。特許文献１に開示された衝撃吸収部材は、四角筒状の本体と、その内部に軸線方向に沿って設けられた十字状のリブとを備え、押出成形で製作される。衝撃吸収部材の前端には平坦な受圧板が設けられ、衝撃吸収部材の後端には部分的に切り抜き部が形成されている。この衝撃吸収部材では、切り抜き部の近傍にて部分的に強度が低下するため、衝突初期における荷重ピーク値が低減するとされている。
特開２００５－１６２０６１号公報
　しかし、障害物が受圧板に衝突して衝撃吸収部材が座屈変形し始めるときには、切り抜き部の近傍で本体が筒形状でなく、変形時の衝撃吸収部材の姿勢が不安定になるため、エネルギー吸収効率が低下する可能性がある。また、鉄道車両同士の衝突においては、衝撃吸収部材が意図しない向きに変形すると、モーメント荷重が生じて車両の浮き上がりなどが発生し易くなる。
　そこで本発明は、所望の衝突エネルギーを吸収して且つ衝突初期の荷重ピーク値を低減させながらも、衝突エネルギー吸収装置の変形時の姿勢を安定させることを目的とする。
　本発明の一態様に係る鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置は、車両長手方向に延びる軸線を有する外筒を構成する外板と、前記外板に囲まれた内部空間で前記車両長手方向に延び、前記外板に固定されて前記内部空間を仕切る少なくとも１つの仕切板と、を備え、前記外筒の外形は、前記軸線を含む仮想水平面を基準として対称な形状を有し、前記少なくとも１つの仕切板は、前記内部空間において欠落部を有する。
　前記構成によれば、外板で囲まれた内部空間において仕切板に欠落部が形成され、外筒の外形は軸線を含む仮想水平面を基準として対称な形状を有するので、所望の衝突エネルギーを吸収して且つ衝突初期の荷重ピーク値を低減させながらも、衝突エネルギー吸収装置の圧壊中に生じるモーメント荷重が抑制され、外板は衝突時に安定した姿勢で圧壊し易くなる。外筒を構成する外板が安定した姿勢で圧壊すれば、外板に固定された仕切板も安定した姿勢が保たれ易くなり、欠落部を有する仕切板も安定した姿勢で座屈変形できる。また、軸線から離れた外板が安定した姿勢で圧壊すれば、欠落部を有する仕切板に軸線方向からずれた向きの荷重が生じても、欠落部は外板よりも軸線に近いため、衝突エネルギー吸収装置に生じるモーメント荷重を抑制できる。
　本発明によれば、所望の衝突エネルギーを吸収して且つ衝突初期の荷重ピーク値を低減させながらも、衝突エネルギー吸収装置の変形時の姿勢を安定させることができる。
第１実施形態に係る鉄道車両の車体の先頭部分の側面図である。 図１に示す車体に搭載された衝突エネルギー吸収装置の斜視図である。 図２に示す衝突エネルギー吸収装置の外板及び前板を外した状態の斜視図である。 （ａ）は図２に示す衝突エネルギー吸収装置の鉛直断面図であって、外筒を仮想線で示した図、（ｂ）はその水平断面図である。 図２に示す衝突エネルギー吸収装置の圧壊時における軸線方向の圧縮量と荷重との関係を示すグラフである。 第２実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置の斜視図である。 図６に示す衝突エネルギー吸収装置の水平断面図であって、外筒を仮想線で示した図である。 （ａ）は第３実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置の鉛直断面図であって、外筒を仮想線で示した図、（ｂ）はその水平断面図である。 （ａ）は第４実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置の鉛直断面図であって、外筒を仮想線で示した図、（ｂ）はその水平断面図である。 （ａ）は第５実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置の鉛直断面図であって、外筒を仮想線で示した図、（ｂ）はその水平断面図である。 （ａ）は第６実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置の鉛直断面図であって、外筒を仮想線で示した図、（ｂ）はその水平断面図である。
　以下、図面を参照して各実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、鉄道車両が進行する方向であって車体が延びる方向を車両長手方向又は前後方向と称し、それに直交する横方向を車幅方向又は左右方向と称する。鉄道車両は車両長手方向の両方向に走行しうるが、以下の説明では、便宜上、図１中の右向きを前方と定義し、左向きを後方と定義する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る鉄道車両１の車体２の先頭部分２ａの側面図である。図１に示すように、鉄道車両１は、車体２と、車体２を支持する台車３とを備える。車体２の先頭部分２ａの前部には、衝突エネルギー吸収装置１０が前方に向けて突出した状態で固定されている。これにより、同一線路上を走行する車両同士が正面衝突した場合又は障害物に衝突した場合には、衝突エネルギー吸収装置１０が前方からの荷重で圧壊して衝突エネルギーが吸収される。
　車体２は、台枠４を有する。台枠４は、一対の側梁４ａと、端梁４ｂとを有する。一対の側梁４ａは、車幅方向に離れた状態で車両長手方向に延びる。端梁４ｂは、車幅方向に延びて一対の側梁４ａの前端同士を連結する。端梁４ｂには、上方に延びる柱５の下端部が接合されている。衝突エネルギー吸収装置１０は、端梁４ｂ及び柱５の前面に固定され、台枠４から前方に向けて突出している。
　図２は、図１に示す車体２に搭載された衝突エネルギー吸収装置１０の斜視図である。図２に示すように、衝突エネルギー吸収装置１０は、複数の外板１１～１４と、縦仕切板１５と、横仕切板１６と、後板１７と、前板１８とを備える。各板１１～１８は、例えば、金属からなる。複数の外板１１～１４は、縦仕切板１５及び横仕切板１６を介して、互いに組み合わされて外筒２０を構成する。外筒２０は、その重心を通る軸線ＡＸが車両長手方向に一致する。外筒２０は、軸線ＡＸを含む仮想鉛直面Ｖを基準として対称で且つ軸線ＡＸを含む仮想水平面Ｈを基準として対称な外形を有する。これに限られず、外筒２０は、軸線ＡＸを含む仮想鉛直面Ｖを基準として非対称で且つ軸線ＡＸを含む仮想水平面Ｈを基準として対称な外形を有してもよい。外筒２０は、その軸線ＡＸを含む鉛直断面が後から前に向かって小さくなる先細り形状を有する。外筒２０は、その軸線ＡＸを含む水平断面が長方形状を呈する。また、外筒２０の軸線ＡＸに直交する鉛直断面は、四角形状を呈する。
　複数の外板１１～１４は、外筒２０を車両長手方向に延びる分割線に沿って複数に分割されたものであり、本実施形態では、外板１１～１４は４つである。外板１１～１４は、仮想鉛直面Ｖを基準として対称で且つ仮想水平面Ｈを基準として対称に配置されている。本実施形態では、外板１１～１４は、互いに同一形状であり、その軸線ＡＸに直交する鉛直断面がＬ形状を呈する。外板１１～１４の互いに対向する側端縁の間にはスロットＳＬ１，ＳＬ２（隙間）が形成され、それらスロットＳＬ１，ＳＬ２には、縦仕切板１５及び横仕切板１６のうち軸線ＡＸに直交する方向の外側の側端部１５ａ，１６ａが挿入されることで、側端部１５ａ，１６ａが外板１１～１４によって挟まれている。
　縦仕切板１５及び横仕切板１６は、外板１１～１４に囲まれた内部空間Ｓで軸線ＡＸ方向に延びている。縦仕切板１５及び横仕切板１６は、互いに交差し、外板１１～１４を固定している。縦仕切板１５は、内部空間Ｓを左右に仕切り、横仕切板１６は、内部空間Ｓを上下に仕切る。縦仕切板１５の上側及び下側の側端部１５ａは、外板１１～１４により形成された上側及び下側のスロットＳＬ１にそれぞれ位置し、外板１１～１４の側端縁１１ａ～１４ａにより左右から挟まれている。横仕切板１６の左側及び右側の側端部１６ａは、外板１１～１４により形成されたスロットＳＬ２にそれぞれ位置し、外板１１～１４の側端縁１１ｂ～１４ｂにより上下から挟まれている。即ち、縦仕切板１５及び横仕切板１６の側端部１５ａ，１６ａも、外筒２０を部分的に構成する。縦仕切板１５及び横仕切板１６の側端部１５ａ，１６ａは、外板１１～１４の外面よりも外方に突出している。これに限られず、縦仕切板１５及び横仕切板１６の側端部１５ａ，１６ａは、外板１１～１４の外面よりも外方に突出していていなくてもよい。例えば、縦仕切板１５及び横仕切板１６の側端部１５ａ，１６ａは、外板１１～１４の外面と面一であってもよい。また、縦仕切板１５及び横仕切板１６の側端部１５ａ，１６ａは、外板１１～１４の外面よりも内側に配置されてもよい。この場合でも、縦仕切板１５の上側及び下側の側端部１５ａは、外板１１～１４の側端縁１１ａ～１４ａにより左右から挟まれていればよい。
　後板１７は、外筒２０の後端に対向し、外筒２０の後端の開口を液密的に閉じる。後板１７は、外筒２０の後端の外形よりも大きい。後板１７には、外筒２０の後端よりも軸線ＡＸに直交する方向の外側において締結孔１７ａが形成されている。即ち、衝突エネルギー吸収装置１０は、後板１７の締結孔１７ａに挿入される締結具（例えば、ボルト又はリベット）により車体２に固定される。なお、後板１７は、車体２に溶接で固定されてもよい。
　前板１８は、外筒２０の前端に対向し、外筒２０の前端の開口を液密的に閉じる。前板１８は、外筒２０の前端の外形よりも大きい。前板１８は、その車幅方向の中央部１８ａがその車幅方向両側の端部１８ｂよりも前方に突出する形状を有する（図４も参照）。具体的には、前板１８の水平断面は、前方に向けて凸な形状を有し、前板１８の鉛直断面は、鉛直方向に真っ直ぐに延びた形状を有する。また、前板１８の前面には、鉛直方向に互いに間隔をあけて車幅方向に延びた複数の板状のアンチクライマー１９が固定されている。衝突エネルギー吸収装置１０の内部空間Ｓは、外筒２０、後板１７及び前板１８により閉じられた閉空間である。
　図３は、図２に示す衝突エネルギー吸収装置１０の外板１１～１４及び前板１８を外した状態の斜視図である。図４（ａ）は、図２に示す衝突エネルギー吸収装置１０の鉛直断面図であって、外筒２０を仮想線で示した図、図４（ｂ）は、その水平断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、外筒２０の後端は縦長形状を有し、外筒２０の前端は横長形状を有する。即ち、外筒２０の後端の高さＨＲは、外筒２０の後端の幅ＷＲよりも大きく、外筒２０の前端の高さＨＦは、外筒２０の前端の幅ＷＦよりも小さい。言い換えれば、外筒２０の後端の鉛直方向の長さは、前記外筒２０の後端の水平方向の長さよりも大きく、前記外筒２０の前端の鉛直方向の長さは、前記外筒２０の前端の水平方向の長さよりも小さい。縦仕切板１５の後端の高さは、横仕切板１６の後端の幅よりも大きく、縦仕切板１５の前端の高さは、横仕切板１６の前端の幅よりも小さい。
　図３及び図４（ａ）に示すように、縦仕切板１５の一対の側端部１５ａは、後から前にいくにつれて互いに近づく向きに傾斜している。縦仕切板１５は、外板１１～１４に囲まれた内部空間Ｓにおいて欠落部Ｍ１を有する。欠落部Ｍ１は、縦仕切板１５を含む仮想平面における後板１７の前面と外筒２０の内面と前板１８の後面とで画定される領域の面積よりも縦仕切板１５の面積を小さくするように縦仕切板１５に設けられた肉抜き部である。本実施形態では、欠落部Ｍ１は、縦仕切板１５の前端が後方に向けて窪むような形状に縦仕切板１５の前部を切り欠くことで形成されている。即ち、欠落部Ｍ１は、縦仕切板１５の車両長手方向の前端部に形成されている。
　欠落部Ｍ１は、縦仕切板１５の軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が前から後にいくにつれて当該断面の面積を漸増させる形状を有する。縦仕切板１５の前端部は、互いに突出量の異なる複数の凸部１５ｂ，１５ｃを有する。具体的には、縦仕切板１５の前端は、Ｗ字状に形成されている。即ち、縦仕切板１５の前端部は、鉛直方向両側において前方に突出する側凸部１５ｂと、鉛直方向中央において前方に突出する中央凸部１５ｃと、側凸部１５ｂと中央凸部１５ｃとの間において後方に窪む凹部１５ｄとを有する。欠落部Ｍ１は、側凸部１５ｂの軸線ＡＸ側の外縁と、中央凸部１５ｃの外縁と、凹部１５ｄの外縁とで形成されている。
　中央凸部１５ｃの前方への突出量は、側凸部１５ｂの前方への突出量よりも小さい。即ち、中央凸部１５ｃの前端は、側凸部１５ｂの前端よりも後方に位置している。側凸部１５ｂ及び中央凸部１５ｃは、軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が後にいくにつれて当該断面の面積が増加する形状を有する。側凸部１５ｂは、前板１８に当接している。側凸部１５ｂは、外板１１～１４との交差位置に配置されている。中央凸部１５ｃは、縦仕切板１５と横仕切板１６との交差位置に配置されている。縦仕切板１５の鉛直方向中央には、対向スリット１５ｅが形成されている。対向スリット１５ｅは、前端から後方に向けて延び、前端と後端との間の中間位置で終端している。
　図３及び４（ｂ）に示すように、横仕切板１６の一対の側端部１６ａは、実質的に互いに平行である。横仕切板１６は、外板１１～１４に囲まれた内部空間Ｓにおいて欠落部Ｍ２を有する。欠落部Ｍ２は、横仕切板１６を含む仮想平面における後板１７の前面と外筒２０の内面と前板１８の後面とで画定される領域の面積よりも横仕切板１６の面積を小さくするように横仕切板１６に設けられた肉抜き部である。本実施形態では、欠落部Ｍ２は、横仕切板１６の前端が後方に向けて窪むような形状に横仕切板１６の前部を切り欠くことで形成されている。即ち、欠落部Ｍ２は、横仕切板１６の車両長手方向の前端部に形成されている。
　欠落部Ｍ２は、横仕切板１６の軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が前から後にいくにつれて当該断面の面積を漸増させる形状を有する。横仕切板１６の前端部は、互いに突出量の異なる複数の凸部１６ｂ，１６ｃを有する。具体的には、横仕切板１６の前端は、Ｗ字状に形成されている。即ち、横仕切板１６の前端部は、水平方向両側において前方に突出する側凸部１６ｂと、水平方向中央において前方に突出する中央凸部１６ｃと、側凸部１６ｂと中央凸部１６ｃとの間において後方に窪む凹部１６ｄとを有する。欠落部Ｍ２は、側凸部１６ｂの軸線ＡＸ側の外縁と、中央凸部１６ｃの外縁と、凹部１６ｄの外縁とで形成されている。
　中央凸部１６ｃの前方への突出量は、側凸部１６ｂの前方への突出量よりも小さい。即ち、中央凸部１６ｃの前端は、側凸部１６ｂの前端よりも後方に位置している。中央凸部１６ｃは、軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が後にいくにつれて当該断面の面積を増加する形状を有する。軸線ＡＸ方向において、中央凸部１６ｃの前端位置は、中央凸部１５ｃの前端位置と同じである。凹部１６ｄの後方への窪み量は、凹部１５ｄの後方への窪み量よりも大きい。即ち、欠落部Ｍ２の最後端は、欠落部Ｍ１の最後端よりも後方に位置する。これにより、縦仕切板１５の欠落部Ｍ１の車両長手方向の長さＬ１と横仕切板１６の欠落部Ｍ２の車両長手方向の長さＬ２とは、互いに異なる。側凸部１６ｂは、前板１８に当接している。側凸部１６ｂは、外板１１～１４との交差位置に配置されている。中央凸部１６ｃは、縦仕切板１５と横仕切板１６との交差位置に配置されている。
　横仕切板１６の水平方向中央には、対向スリット１６ｅが形成されている。対向スリット１６ｅは、後端から前方に向けて延び、後端と前端との間の中間位置で終端している。対向スリット１５ｅと対向スリット１６ｅとが互いに嵌め合わされることで、縦仕切板１５と横仕切板１６とが互いに交差した状態で位置決めされ、その交差部分において縦仕切板１５と横仕切板１６とが互いに溶接で接合されている。欠落部Ｍ１，Ｍ２は、軸線ＡＸを含む仮想鉛直面Ｖを基準として対称で且つ軸線ＡＸを含む仮想水平面Ｈを基準として対称な形状を有する（図２参照）。これに限られず、欠落部Ｍ１，Ｍ２は、軸線ＡＸを含む仮想鉛直面Ｖを基準として対称、又は、軸線ＡＸを含む仮想水平面Ｈを基準として対称な形状であってもよい。
　図５は、図２に示す衝突エネルギー吸収装置１０の圧壊時における軸線方向の圧縮量と荷重との関係を示すグラフである。図５のグラフにおいて、実線は、第１実施形態の衝突エネルギー吸収装置１０の荷重特性を示し（実施例）、破線は、仕切板に欠落部の無い衝突エネルギー吸収装置の荷重特性を示し（比較例）、一点鎖線は、平均荷重線を示す。図５に示すように、衝突エネルギー吸収装置１０に障害物が衝突する場合、衝突初期には、前板１８に障害物が接触するが、仕切板１５，１６には欠落部Ｍ１，Ｍ２があるため、初期の荷重ピーク値は低く抑えられる。次いで、外板１１~１４と仕切板１５，１６の側凸部１５ｂ，１６ｂとの座屈変形が進むと、荷重が減り始めるが、前板１８が中央凸部１５ｃ，１６ｃに接触することで荷重の減少が抑制される。その後、圧壊が進行するにつれて仕切板１５，１６の座屈変形する断面積が徐々に増加するため、荷重変動が抑制されたままで衝突エネルギーが吸収される。このように、実施例の場合には、比較例の場合に比べて、衝突初期の荷重ピーク値が抑えられているとともに、荷重の極大値及び極小値の平均荷重線からの乖離が小さく、衝突エネルギーの吸収効率も高くなる。
　以上に説明した構成によれば、外板１１～１４で囲まれた内部空間Ｓにおいて縦仕切板１５及び横仕切板１６に欠落部Ｍ１，Ｍ２が形成され、外筒２０の外形は鉛直方向及び水平方向に対称な形状を有するので、外板１１～１４は衝突時に安定した姿勢で圧壊し易くなる。外筒２０を構成する外板１１～１４が安定した姿勢で圧壊すれば、外板１１～１４に固定された縦仕切板１５及び横仕切板１６も安定した姿勢が保たれるため、欠落部Ｍ１，Ｍ２を有する縦仕切板１５及び横仕切板１６も安定した姿勢で座屈変形できる。また、軸線ＡＸから離れた外板１１～１４が安定した姿勢で圧壊すれば、欠落部Ｍ１，Ｍ２を有する縦仕切板１５及び横仕切板１６に軸線方向からずれた向きの荷重が生じても、欠落部Ｍ１，Ｍ２は外板１１～１４よりも軸線ＡＸに近いため、衝突エネルギー吸収装置１０の圧壊中に生じるピッチング方向及びヨー方向のモーメント荷重を抑制できる。また、外筒２０の後端は縦長形状を有し且つ外筒２０の前端は横長形状を有するので、ピッチング方向のモーメント荷重とヨー方向のモーメント荷重とをバランス良く抑制できる。
　また、欠落部Ｍ１，Ｍ２は、各仕切板１５，１６の軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が前から後にいくにつれて当該断面の面積を漸増させる形状を有するので、ストロークに伴う荷重変動が抑制されて衝突エネルギー吸収能力が向上する。また、縦仕切板１５の欠落部Ｍ１の車両長手方向の長さＬ１と横仕切板１６の欠落部Ｍ２の車両長手方向の長さＬ２とが異なるので、衝突エネルギー吸収装置１０の圧壊中における荷重変動を更に抑制できる。また、欠落部Ｍ１，Ｍ２は、軸線ＡＸを含む仮想鉛直面Ｖを基準として対称で且つ軸線ＡＸを含む仮想水平面Ｈを基準として対称な形状を有するので、各仕切板１５，１６の圧壊姿勢の安定化を促進できる。また、縦仕切板１５と横仕切板１６との交差位置に中央凸部１５ｃ，１６ｃが配置されているので、中央凸部１５ｃ，１６ｃに生じる衝撃が交差部分で立体的に受け止められ、適切な座屈変形を促すことができる。
　また、前板１８は、その車幅方向の中央部１８ａがその車幅方向両側の端部１８ｂよりも前方に突出する形状を有するので、衝突初期のピーク荷重を更に低減できる。また、後板１７は外筒２０の後端の開口を閉じ、前板１８は外筒２０の前端の開口を閉じているので、衝突エネルギー吸収装置１０の外観の意匠性が向上する。また、後板１７及び前板１８は、外筒２０に液密的に接合されているので、内部空間Ｓに雨水が侵入しにくく、サビ発生を防止できる。
　（第２実施形態）
　図６は、第２実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置１１０の斜視図である。図７は、図６に示す衝突エネルギー吸収装置１１０の水平断面図であって、外筒１２０を仮想線で示した図である。図６及び図７に示すように、第２実施形態の衝突エネルギー吸収装置１１０では、複数の外板１１１～１１４が、縦仕切板１５及び横仕切板１１６を介して、互いに組み合わされて外筒１２０を構成する。横仕切板１１６の側端部１１６ａは、外板１１１～１１４の前端及び前板１８から後方に離間している。即ち、横仕切板１１６の全体が、前板１８から後方に離間し、横仕切板１１６と前板１８との間に欠落部Ｍ１２を形成している。そのため、外板１１１～１１４により形成された左側及び右側のスロットＳＬ１２は、外板１１１～１１４の前端よりも後方に離間している。
　横仕切板１１６の前端は、Ｗ字状に形成されている。横仕切板１１６の側凸部１１６ｂの前方への突出量は、中央凸部１１６ｃの前方への突出量よりも小さい。側凸部１１６ｂの前端は、中央凸部１１６ｃの前端よりも後方に位置している。即ち、横仕切板１１６の側凸部１１６ｂの前端は、縦仕切板１５の何れの凸部１５ｂ，１５ｃ（図４（ａ）参照）とも車両長手方向の位置が異なる。このような構成によれば、衝突初期の荷重ピーク値を更に低減できるとともに、衝突エネルギー吸収装置１１０の圧壊中における荷重変動が好適に抑制できる。なお、横仕切板１１６の全体が、後板１７から前方に離間して後板１７との間に欠落部を形成するようにしてもよい。また、横仕切板１１６の代わりに、縦仕切板１５の全体を後板１７又は前板１８から離間させてもよい。
　（第３実施形態）
　図８（ａ）は、第３実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置２１０の鉛直断面図であって、外筒２０を仮想線で示した図、図８（ｂ）は、その水平断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第３実施形態の衝突エネルギー吸収装置２１０では、欠落部Ｍ２１は、縦仕切板２１５の前端がＷ字状になるように縦仕切板２１５の前部を切り欠くことで形成され、欠落部Ｍ２２は、横仕切板２１６の前端がＵ字状になるように横仕切板２１６の前部を切り欠くことで形成されている。欠落部Ｍ２１の最後端は、欠落部Ｍ２２の最後端よりも後方に位置する。縦仕切板２１５の中央凸部２１５ｃは、縦仕切板２１５と横仕切板２１６との交差位置に配置されている。縦仕切板２１５と横仕切板２１６との交差位置では、軸線ＡＸ方向において、縦仕切板２１５の前端位置と横仕切板２１６の前端位置とが互いに同じである。このような構成によれば、衝突初期の荷重ピーク値を更に低減できるとともに、衝突エネルギー吸収能力を向上させることできる。
　（第４実施形態）
　図９（ａ）は、第４実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置３１０の鉛直断面図であって、外筒２０を仮想線で示した図、図９（ｂ）は、その水平断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第４実施形態の衝突エネルギー吸収装置３１０では、欠落部Ｍ３１，Ｍ３２が、それぞれ縦仕切板３１５及び横仕切板３１６の後側に設けられている。欠落部Ｍ３１，Ｍ３２は、縦仕切板３１５及び横仕切板３１６の軸線ＡＸに直交する断面の切断位置が前から後にいくにつれて当該断面の面積を漸減させる形状を有する。欠落部Ｍ３１，Ｍ３２は、縦仕切板３１５の後端及び横仕切板３１６の後端がＷ字状になるように縦仕切板３１５の後部及び横仕切板３１６の後部をそれぞれ切り欠くことで形成されている。このような構成によれば、衝突初期に外筒２０の後端部が座屈変形して後板１７との接触範囲が拡がるので、衝突初期から衝突エネルギー吸収装置３１０の姿勢が安定し易くなる。
　（第５実施形態）
　図１０（ａ）は、第５実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置４１０の鉛直断面図であって、外筒２０を仮想線で示した図、図１０（ｂ）は、その水平断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第５実施形態の衝突エネルギー吸収装置４１０では、欠落部Ｍ４１ａ～Ｍ４１ｄは、縦仕切板４１５に形成された孔であり、欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅは、横仕切板４１６に形成された孔である。縦仕切板４１５の欠落部Ｍ４１ａ～Ｍ４１ｄの数は、横仕切板４１６の欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅの数よりも少ない。縦仕切板４１５の欠落部Ｍ４１ａ～Ｍ４１ｄ及び横仕切板４１６の欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅは、それぞれ前から後にいくにつれて徐々に孔面積が小さくなるように形成されている。各欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄ，Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅは、軸線ＡＸを含む仮想水平面を基準として対称で且つ軸線ＡＸを含む仮想鉛直面を基準として対称に配置されている。
　各欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄ，Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅは、軸線ＡＸから離れた位置に設けられている。縦仕切板４１５の欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄと、横仕切板４１６の欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅとは、軸線ＡＸ方向における位置が互いにずれている。縦仕切板４１５の欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄの合計面積は、横仕切板４１６の欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅの合計面積よりも小さい。縦仕切板４１５の欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄの全体の車両長手方向の長さと、横仕切板４１６の欠落部Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅの全体の車両長手方向の長さとは、互いに異なる。このような構成によれば、設計時において孔状の欠落部Ｍ４１ａ～４１ｄ，Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅの分布等を調整することで、要求される荷重特性を容易に実現できる。
　（第６実施形態）
　図１１（ａ）は、第６実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置５１０の鉛直断面図であって、外筒２０を仮想線で示した図、図１１（ｂ）は、その水平断面図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第６実施形態の衝突エネルギー吸収装置５１０では、欠落部Ｍ５１ａ，Ｍ５２ａが、それぞれ縦仕切板５１５及び横仕切板５１６の後側に設けられ、かつ、欠落部Ｍ５１ｂ，Ｍ５２ｂが、縦仕切板５１５及び横仕切板５１６にそれぞれ孔として形成されている。欠落部Ｍ５１ａ，Ｍ５２ａは、縦仕切板５１５の後端及び横仕切板５１６の後端がＷ字状になるように縦仕切板５１５の後部及び横仕切板５１６の後部をそれぞれ切り欠くことで形成されている。
　欠落部Ｍ５１ｂ，Ｍ５２ｂは、軸線ＡＸに重なり、縦仕切板５１５及び横仕切板５１６の軸線ＡＸ方向の中心よりも後側に配置されている。即ち、孔状の欠落部Ｍ５１ｂ，Ｍ５２ｂは、縦仕切板５１５及び横仕切板５１６の中央凸部５１５ｃ，５１６ｃに近接して配置されている。このような構成によれば、設計時において欠落部Ｍ５１ａ，Ｍ５２ａに対する孔状の欠落部Ｍ５１ｂ，Ｍ５２ｂの位置を調整することで、要求される荷重特性を容易に実現できる。
　なお、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、１つの実施形態中の一部の構成を他の実施形態に適用してもよい。例えば、前述した各実施形態における縦仕切板の構成と横仕切板の構成とを互いに入れ替えてもよい。また、外筒の外形を仮想水平面及び仮想鉛直線を基準として対称な形状としつつ、外筒の底壁にドレン孔を形成してもよい。外筒の後端が横長形状を有し、外筒の前端が縦長形状を有するようにしてもよい。また、各実施形態では、縦仕切板及び横仕切板はそれぞれ１つであった。これに限られず、縦仕切板又は横仕切板の少なくとも一方が２つ以上あってもよい。
　１　鉄道車両
　１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０　衝突エネルギー吸収装置
　１１～１４，１１１～１１４　外板
　１５，２１５，３１５，４１５，５１５　縦仕切板
　１５ｃ，２１５ｃ，５１５ｃ　中央凸部
　１５ｄ　凹部
　１６，１１６，２１６，３１６，４１６，５１６　横仕切板
　１６ｃ，１１６ｃ，５１６ｃ　中央凸部
　１６ｄ　凹部
　１７　後板
　１８　前板
　２０，１２０　外筒
　ＡＸ　軸線
　Ｈ　仮想水平面
　Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ３１，Ｍ３２，Ｍ４１ａ～４１ｄ，Ｍ４２ａ～Ｍ４２ｅ，Ｍ５１ａ，Ｍ５１ｂ，Ｍ５２ａ，Ｍ５２ｂ　欠落部
　Ｓ　内部空間
　Ｖ　仮想鉛直面

Claims (7)

  1. 　車両長手方向に延びる軸線を有する外筒を構成する外板と、
    　前記外板に囲まれた内部空間で前記車両長手方向に延び、前記外板に固定されて前記内部空間を仕切る少なくとも１つの仕切板と、を備え、
    　前記外筒の外形は、前記軸線を含む仮想水平面を基準として対称な形状を有し、
    　前記少なくとも１つの仕切板は、前記内部空間において欠落部を有する、鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  2. 　前記欠落部は、前記仕切板の前記軸線に直交する断面の切断位置が前から後にいくにつれて当該断面の面積を増加又は減少させる形状を有する、請求項１に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  3. 　前記欠落部は、前記軸線を含む仮想水平面、又は、前記軸線を含む仮想鉛直面を基準として対称な形状を有する、請求項１又は２に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  4. 　前記外筒の前端に対向する前板と、
    　前記外筒の後端に対向する後板と、を更に備え、
    　前記前板は、前記外筒の前端の開口を閉じ、前記後板は、前記外筒の後端の開口を閉じている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  5. 　前記外筒の前端に対向する前板を更に備え、
    　前記前板は、その車幅方向の中央部がその車幅方向両側の端部よりも前方に突出する形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  6. 　前記少なくとも１つの仕切板は、縦仕切板と、前記縦仕切板に交差する横仕切板とを含み、
    　前記縦仕切板又は前記横仕切板のうち少なくとも一方の仕切板の前記欠落部は、前記少なくとも一方の仕切板の前記車両長手方向の端部に形成され、
    　前記端部は、前記車両長手方向に窪んだ凹部と、前記車両長手方向に突出した凸部と有し、
    　前記凸部は、前記縦仕切板と前記横仕切板との交差位置に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
  7. 前記外筒の後端の鉛直方向の長さは、前記外筒の後端の水平方向の長さよりも大きく、前記外筒の前端の鉛直方向の長さは、前記外筒の前端の水平方向の長さよりも小さい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
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