TWI615303B - 鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置 - Google Patents

鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置 Download PDF

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TWI615303B
TWI615303B TW105122588A TW105122588A TWI615303B TW I615303 B TWI615303 B TW I615303B TW 105122588 A TW105122588 A TW 105122588A TW 105122588 A TW105122588 A TW 105122588A TW I615303 B TWI615303 B TW I615303B
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Naohiro Yoshida
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Description

鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置
本發明，關於鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置。
於鐵道車輛，可能為了緩和衝撞時之衝擊而設置有衝撞能量吸收裝置。而且，從車體之輕量化之觀點，有以使車體之補強構件減少之方式使對車體作用之最大荷重減少之必要，故於衝撞能量吸收裝置中，追求使於衝撞初期產生之峰值荷重減少以減低衝撞時之最大荷重。揭示於專利文獻1之衝擊吸收構件具備四角筒狀之本體、於其內部沿著軸線方向設置之十字狀肋部，且以擠製成形製作。於衝擊吸收構件之前端設有平坦之受壓板，於衝擊吸收構件之後端局部地形成有缺口部。在此衝擊吸收構件中，由於在缺口部之附近局部地強度降低，故於衝撞初期之荷重峰值減少。
【先前技術】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-162061號公報
然而，專利文獻1之衝擊吸收構件，以擠製成形製作，故於本體及肋部之形狀自由度有限制產生，於提高衝撞吸收性能方面亦有限度。假設與四角筒狀之本體外另外製作十字狀之肋部，以將肋部***本體之方式組裝之場合，形狀自由度雖提高，但將肋部固定於本體之作業變繁雜。此外，於本體與肋部之尺寸誤差較大之場合，組裝本身會變困難。
針對上述問題，本發明，以提供形狀自由度較高，且可容易製作之衝撞能量吸收裝置為目的。
本發明之一態樣之鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，具備：至少一個外板，構成具有於車輛長度方向延伸之軸線之外筒；至少一個分隔板，在被前述至少一個外板包圍之內部空間內於前述車輛長度方向延伸，固定於前述外板且將前述內部空間分隔；前述分隔板之正交於前述軸線之方向之端部，以部分地構成前述外筒之方式藉由前述外板夾持。
根據前述構成，分隔板之正交於軸線之方向之端部係藉由外板夾持，而可對該端部從外筒之外側作業，故可容易完成將分隔板固定於外板之作業等組裝作業。此外，由於分隔板之正交於軸線之方向之端部藉由外板夾持，故即使是於正交於軸線之方向有分隔板之尺寸誤差產生之場合，仍可容易進行組裝。
根據本發明，可提供形狀自由度較高，且可容易製作之衝撞能量吸收裝置。
1‧‧‧鐵道車輛
10、110、210‧‧‧衝撞能量吸收裝置
11~14、111~114、211、212‧‧‧外板
11a~14a、11b~14b、111a~114a、111b~114b、211a、212a‧‧‧端緣
15‧‧‧縱分隔板
15a、16a、116a‧‧‧端部
15aa‧‧‧前端區域
15e、16e‧‧‧對向狹縫
16、116‧‧‧橫分隔板
18‧‧‧前板
20、120、220‧‧‧外筒
AX‧‧‧軸線
H‧‧‧假想水平面
M1、M2‧‧‧缺口部
S‧‧‧內部空間
SL1、SL2、SL12‧‧‧溝槽
V‧‧‧假想鉛直面
圖1是第一實施形態之鐵道車輛之車體之前頭部分之立體圖。
圖2是搭載於如圖1所示之車體之衝撞能量吸收裝置之立體圖。
圖3(a)~(c)是圖2所示之衝撞能量吸收裝置之分解立體圖。
圖4是圖2所示之衝撞能量吸收裝置之俯視圖。
圖5是第二實施形態之衝撞能量吸收裝置之立體圖。
圖6是圖5所示之衝撞能量吸收裝置之水平剖面圖，是將外筒以假想線表示之圖。
圖7是第三實施形態之衝撞能量吸收裝置之立體圖。
以下，參照圖式說明各實施形態。另外，在以下之實施形態中，將鐵道車輛行進之方向亦即車體延伸之方向稱為車輛長度方向或前後方向，將與該車輛長度方向正交之橫方向稱為車寬方向或左右方向。另外，鐵道車輛雖可於車輛長度方向之兩方向行進，但在以下之說明中，為了方便說明，將圖1中之右向定義為前方，將左向定義為後方。
(第一實施形態)
圖1是第一實施形態之鐵道車輛1之車體2之前頭部分2a之側面圖。如圖1所示，鐵道車輛1，具備車體2、支持車體2之台車3。於車體2之前頭部分2a之前部，在向前方突出之狀態下固定有衝撞能量吸收裝置10。藉此，於在同一線路上行進之車輛彼此正面衝撞之場合或衝撞障礙物之場合，衝撞能量吸收裝置10因來自前方之荷重而壓壞，吸收衝撞能量。
車體2，具有台框4。台框4，具備一對側梁4a、端梁4b。一對側梁4a，在於車寬方向分離之狀態下於車輛長度方向延伸。端梁4b，於車寬方向延伸且將一對側梁4a之前端彼此連結。於端梁4b接合有往上方延伸之柱體5之下端部。衝撞能量吸收裝置10，固定於端梁4b及柱體5之前面，從台框4向前方突出。
圖2是搭載於圖1所示之車體2之衝撞能量吸收裝置10之立體圖。如圖2所示，衝撞能量吸收裝置10具備複數個外板11~14、縱分隔板15、橫分隔板16、後板17、前板18。各板11~18，例如由金屬構成。複數個外板11~14，透過縱分隔板15及橫分隔板16，互相組合而構成外筒20。外筒20，通過其重心之軸線AX一致於車輛長度方向。外筒20，具有以包含軸線AX之假想鉛直面V為基準對稱且以包含軸線AX之假想水平面H為基準對稱之外形。外筒20，具有包含其軸線AX之鉛直剖面從後向前變小之前端變細之形狀。外筒20，包含其軸線AX之水平剖面呈長方形狀。此外，外筒20之正交於軸線AX之鉛直剖面呈四角形狀。
複數個外板11~14，是沿著將外筒20於車輛長度方向延伸之分割線分割為複數個者，在本實施形態中，外板11~14是四個。外板11~14配置為以假想鉛直面V為基準對稱且以假想水平面H為基準對稱。在本實施形態中，外板11~14，彼此為相同形狀，正交於其軸線AX之鉛直剖面呈L形狀。於外板11~14之互相對向之端緣之間形成有溝槽SL1、SL2(間隙)，藉由縱分隔板15及橫分隔板16之中正交於軸線AX之方向之端部15a、16a***於此等溝槽SL1、SL2，，端部15a、16a被外板11~14夾持。
縱分隔板15及橫分隔板16，在被外板11~14包圍之內部空間S於軸線AX方向延伸。縱分隔板15及橫分隔板16互相交叉，且將外板11~14固定。縱分隔板15將內部空間S分隔為左右，橫分隔板16將內部空間S分隔為上下。縱分隔板15之上側及下側之端部15a，分別位於由外板11~ 14形成之上側及下側之溝槽SL1，被外板11~14之端緣11a~14a從左右夾持。橫分隔板16之左側及右側之端部16a，分別位於由外板11~14形成之上側及下側之溝槽SL2，被外板11~14之端緣11b~14b從上下夾持。亦即，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、16a，亦部分地構成外筒20。縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、16a，比外板11~14之外面更往外方突出。
後板17，對向於外筒20之後端，比外筒20之後端之外形更大。於後板17，於比外筒20後端更靠正交於軸線AX之方向之外側形成有鎖緊孔17a。亦即，衝撞能量吸收裝置10，藉由***後板17之鎖緊孔17a之鎖緊具(例如，螺栓或鉚釘)，固定於車體2。另外，車體2以焊接固定於車體2亦可。
前板18，對向於外筒20之前端，比外筒20之前端之外形更大。前板18具有其車寬方向之中央部18a比車寬方向兩側之端部18b更往前方突出之形狀(亦參照圖4)。具體而言，前板18之水平剖面具有向前方凸出之形狀，前板18之鉛直剖面具有於鉛直方向筆直延伸之形狀。此外，於前板18之前面，固定有於鉛直方向互相隔開間隔於車寬方向延伸之複數個板狀之防爬器19。
圖3(a)~(c)是圖2所示之衝撞能量吸收裝置10之分解立體圖。如圖2及圖3(a)所示，縱分隔板15之一對端部15a，隨著從後往前移動 而往互相接近之方向傾斜。縱分隔板15，於被外板11~14包圍之內部空間S中具有缺口部M1。缺口部M1，是為了於包含縱分隔板15之假想平面中以後板17之前面與外筒20之內面與前板18之後面劃定之區域，使該區域之面積減少而設之切除部。在本實施形態中，缺口部M1是藉由將縱分隔板15之前部切除為如縱分隔板15之前端向後方凹陷之形狀來形成。
缺口部M1，具有正交於縱分隔板15之軸線AX之剖面之切斷位置隨著從前往後移動而使該剖面之面積漸增之形狀。具體而言，縱分隔板15之前端形成為W字狀。亦即，縱分隔板15之前端部，具有於鉛直方向兩側往前方突出之凸部15b、於鉛直方向中央往前方突出之凸部15c、於凸部15b與凸部15c之間往後方凹陷之凹部15d。凸部15c之往前方之突出量，比凸部15b之往前方之突出量更小。於縱分隔板15之鉛直方向中央，形成有對向狹縫15e。對向狹縫15e，從前端向後方延伸，在前端與後端之間之中間位置結束。
橫分隔板16之一對端部16a，實質上互相平行。橫分隔板16，於被外板11~14包圍之內部空間S具有缺口部M2。橫分隔板16之缺口部M2，與縱分隔板15之缺口部M1是大概相同之形狀。亦即，橫分隔板16之前端部，具有於水平方向兩側往前方突出之凸部16b、於水平方向中央往前方突出之凸部16c、於凸部16b與凸部16c之間往後方凹陷之凹部16d。凸部16c之往前方之突出量，比凸部16b之往前方之突出量更小。於橫分隔板16之水平方向中央形成有對向狹縫16e。對向狹縫16e，從後端向前方延伸，在 後端與前端之間之中間位置結束。
接著，針對衝撞能量吸收裝置10之組裝流程說明。如圖3(a)、圖3(b)所示，縱分隔板15之對向狹縫15e與橫分隔板16之對向狹縫16e互相嵌合，將縱分隔板15及橫分隔板16在互相交叉之狀態下定位，在該狀態下，將縱分隔板15與橫分隔板16之接觸部分以焊接接合，且將縱分隔板15及橫分隔板16對後板17以焊接接合。
接著，配置外板11~14以構成外筒20，將縱分隔板15之上側及下側之端部15a以外板11~14從左右夾持，且將橫分隔板16之左側及右側之端部16a以外板11~14從上下夾持。此時，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a，比外板11~14之外面更往外方突出。在此狀態下將縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a與外板11~14，從外側藉由焊接接合。此外，將外板11~14對後板17以焊接接合。接著，如圖2所示，將外板11~14對前板18以焊接接合。
圖4是圖2所示之衝撞能量吸收裝置10之俯視圖。如圖4所示，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a之前端，從後方抵接前板18，從外板11~14之外面之端部15a、端部16a之突出量，隨著於端部15a、端部16a之前端區域15aa、16aa中往前方移動而減少。藉此，於將外筒20之前端部對前板18從外側藉由焊接W1接合之際，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a不會成為阻礙。此外，縱分隔板15及橫分隔板16 之端部15a、端部16a之後端，從前方抵接後板17，從外板11~14之外面之端部15a、端部16a之突出量，隨著於端部15a、端部16a之後端區域15ab、16ab中往後方移動而減少。藉此，於將外筒20之後端部對後板17從外側藉由焊接W2接合之際，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a亦不會成為阻礙。
根據於以上說明之構成，藉由縱分隔板15及橫分隔板16之正交於軸線AX之方向之端部15a、端部16a***溝槽SL1、溝槽SL2，且藉由外板11~14夾持，即可對縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a從外筒20之外側作業。藉此，衝撞能量吸收裝置10之組裝作業變容易。此外，由於縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a***溝槽SL1、溝槽SL2，且藉由外板11~14夾持，故即使是於正交於軸線之方向有縱分隔板15及橫分隔板16之尺寸誤差產生之場合，仍可容易進行組裝。
此外，溝槽SL1、溝槽SL2由外板11~14之端緣11a~14a、11b~14b形成，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a藉由外板11~14之端緣11a~14a、11b~14b夾持，故外板11~14之定位變容易，此外，組裝之自由度提高。此外，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a，比外板11~14之外面更往外方突出，縱分隔板15及橫分隔板16之端部15a、端部16a與外板11~14之外面從外側以焊接接合，故可將縱分隔板15及橫分隔板16容易地固定於外板11~14。
此外，縱分隔板15及橫分隔板16，在以對向狹縫15e、對向狹縫16e嵌合之狀態下互相以焊接接合，故可將縱分隔板15及橫分隔板16互相正確地焊接。此外，縱分隔板15及橫分隔板16在以對向狹縫15e、對向狹縫16e嵌合之狀態下安定定位，故亦可使焊接量減少。如此一來，因焊接而導致之熱變形減少，且亦可抑制來自焊接線之龜裂。
(第二實施形態)
圖5是第二實施形態之衝撞能量吸收裝置110之立體圖。圖6是圖5所示之衝撞能量吸收裝置110之水平剖面圖，是將外筒120以假想線表示之圖。如圖5及圖6所示，在本實施形態之衝撞能量吸收裝置110中，由構成外筒120之外板111~114形成之溝槽SL12，從外板111~114之車輛長度方向一方側之端緣分離。具體而言，左側及右側之溝槽SL12，比外板111~114之前端更往後方分離。因此，***溝槽SL12且以外板夾持之橫分隔板116之端部116a，從外板111~114之前端及前板18往後方分離。亦即，橫分隔板116之全體，從前板18往後方分離，於橫分隔板116與前板18之間形成缺口部M12。上側之外板111、112與下側之外板113、114之互相對向之端緣111b~114b之中沒有溝槽SL12之部分，互相接觸且從外側藉由焊接接合。藉由如上述之構成，可一邊將組裝性保持為良好，一邊減少衝突初期之荷重峰值。另外，不僅溝槽SL12，關於溝槽SL1亦同樣地，形成為從外板111~114之車輛長度方向一方側之端緣分離亦可。
(第三實施形態)
圖7是第三實施形態之衝撞能量吸收裝置210之立體圖。如圖7所示，第三實施形態之衝撞能量吸收裝置210，在左側之溝槽SL12形成於一個外板211，右側之溝槽SL12亦形成於一個外板212方面與第二實施形態不同。亦即，在本實施形態之衝撞能量吸收裝置210中，構成外筒220之外板211、212是兩個。
縱分隔板15之上側及下側之端部15a，藉由兩個外板211、212之互相對向之端緣211a、212a從左右夾持。亦即，溝槽SL1，形成於外板211、212之端緣211a、212a之間。橫分隔板116之一方之端部116a，***於外板211切除之溝槽SL12，橫分隔板116之另一方之端部116a，***於外板212切除之溝槽SL12。藉由如上述之構成，藉由外板211、212之數量減少，可將焊接量降低。另外，不僅溝槽SL12，關於溝槽SL1亦同樣地，藉由將外板切除，作為全體使外板為一個且將外板形成為筒狀亦可。
另外，本發明並非限定於前述之各實施形態者，可將其構成變更、追加、或刪除。前述之各實施形態可任意組合，或將一個實施形態中之一部分之構成或方法適用於其他實施形態亦可。此外，實施形態中之一部分之構成，可從該實施形態中之其他構成分離而任意抽出。由外板形成之溝槽，於車輛長度方向一側或兩側不開放而為封閉之孔亦可。亦即，溝槽，從外板之車輛長度方向兩側之各端緣分離亦可。此外，於正交於軸線之方向之分隔板之端部，不比外板之外面更往外方突出亦可。例如，於正交於軸線之方向上之分隔板之端部之端面與外板之外面為同一面亦可。此外，於正 交於軸線之方向上之分隔板之端部，配置於比外板之外面內側處亦可。即使在此場合，於正交於軸線之方向上之分隔板之端部，只要藉由外板之端緣夾持即可。
10‧‧‧衝撞能量吸收裝置
11‧‧‧外板
11a‧‧‧端緣
11b‧‧‧端緣
12‧‧‧外板
12a‧‧‧端緣
12b‧‧‧端緣
13‧‧‧外板
13a‧‧‧端緣
13b‧‧‧端緣
14‧‧‧外板
14a‧‧‧端緣
14b‧‧‧端緣
15‧‧‧縱分隔板
15a‧‧‧端部
16‧‧‧橫分隔板
16a‧‧‧端部
17‧‧‧後板
17a‧‧‧鎖緊孔
18‧‧‧前板
18a‧‧‧中央部
18b‧‧‧端部
19‧‧‧防爬器
20‧‧‧外筒
AX‧‧‧軸線
H‧‧‧假想水平面
V‧‧‧假想鉛直面
S‧‧‧內部空間
SL1‧‧‧溝槽
SL2‧‧‧溝槽

Claims (5)

  1. 一種鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，具備：至少一個外板，構成具有於車輛長度方向延伸之軸線之外筒；至少一個分隔板，在被前述至少一個外板包圍之內部空間內於前述車輛長度方向延伸，固定於前述外板且將前述內部空間分隔；前述分隔板之正交於前述軸線之方向之端部，以部分地構成前述外筒之方式藉由前述外板夾持；前述至少一個分隔板，包含縱分隔板、交叉於前述縱分隔板之橫分隔板，前述縱分隔板與前述橫分隔板，分別具有互相嵌合之對向狹縫，前述縱分隔板與前述橫分隔板，在以前述對向狹縫嵌合之狀態下互相以焊接接合。
  2. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，其中，前述至少一個外板包含複數個外板，前述分隔板之前述端部，藉由前述複數個外板之互相對向之端緣夾持。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，其中，前述分隔板之前述端部，比前述外板之外面更往外方突出，前述分隔板之前述端部與前述外板之前述外面，互相以焊接接合。
  4. 如申請專利範圍第3項之鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，其中，進一步具備對向於前述外筒之前端之前板；前述分隔板之前述端部之前端，從後方抵接前述前板，從前述外板之前述外面之前述端部之突出量，隨著於前述端部之前端 區域中往前方移動而減少，前述外筒之前端部與前述前板，從外側互相以焊接接合。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛之衝撞能量吸收裝置，其中，於前述外板，於從其車輛長度方向一方側之端緣離開之位置形成有溝槽，前述分隔板之前述端部，***前述溝槽。
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