(57)【要約】  衝突時に強化繊維が十分に破壊されて、安定かつ高効率なエネルギー吸収を実現する衝突エネルギー吸収装置を提供する。鉄道車両１の衝突エネルギー吸収装置（１０）は、繊維強化樹脂で形成され、レール方向に延びるように配置された吸収体（１５）と、吸収体（１５）のレール方向の後端部（１５ａ）を支持するベース部材（１１）と、吸収体（１５）の前端部（１５ｂ）に対して固定されない状態で、吸収体（１５）の前端部（１５ｂ）に前方から対向するように配置された前板部材（２０）と、前板部材（２０）を吸収体（１５）の前端部（１５ｂ）に前方から対向した状態に位置決めする保持装置（３０）と、を備えている。
2015092832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂で形成され、レール方向に延びるように配置された吸収体と、
前記吸収体のレール方向の後端部を支持するベース部材と、
前記吸収体の前端部に対して固定されない状態で、前記吸収体の前端部に前方から対向するように配置された前板部材と、
前記前板部材を前記吸収体の前記前端部に前方から対向した状態に位置決めする保持装置と、を備えている、鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項２】
前記保持装置は、前記吸収体に対応して設けられ、前記前板部材を前記吸収体に対してレール方向に直交する方向に位置決めするガイド部材を有している、請求項１に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項３】
前記ガイド部材は、前記前板部材に設けられ、前記吸収体の前端部に前方から嵌合している、請求項２に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項４】
前記吸収体は、複数の吸収体の１つであり、前記複数の吸収体は、それぞれレール方向に延びるように並列配置され、
前記複数の吸収体は、前方から見て、その少なくとも１つの吸収体が他の吸収体により囲まれるように配置され、
前記ガイド部材は、複数のガイド部材の１つであり、前記複数のガイド部材の数は、前記複数の吸収体の数よりも少なく、
前記複数のガイド部材は、前記他の吸収体に囲まれた前記少なくとも１つの吸収体には対応して配置されていない、請求項３に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項５】
前記吸収体は、複数の吸収体の１つであり、前記複数の吸収体は、それぞれレール方向に延びるように並列配置され、
前記前板部材は、前記複数の吸収体の前端部に前方から対向するように配置され、
前記前板部材は、前記複数の吸収体のうち少なくとも１つの吸収体の前端部に固定されず、前記複数の吸収体のうち他の吸収体の前端部に固定されている、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。
【請求項６】
前記保持装置は、前記前板部材が前記吸収体から前方に所定以上に離隔するのを妨げる規制部材を有している、請求項１乃至５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。
【請求項７】
前記規制部材は、前記前板部材と前記ベース部材とを互いに接続しており、
前記規制部材は、前記吸収体よりも低い強度に形成されている、請求項６に記載の鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置。
【請求項８】
前記ベース部材は、前記吸収体の前記後端部に後方から嵌合して前記後端部を支持する嵌合支持部を有している、請求項１乃至７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の衝突時に前方からの荷重で圧壊して衝突エネルギーを吸収する衝突エネルギー吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車体前部に取り付けて、車両同士が正面衝突したときや障害物に衝突したときなどに衝突エネルギーを吸収し、乗務員及び乗客を保護する衝突エネルギー吸収体が知られている。このようなエネルギー吸収体は、一般には金属からなる中空の柱状部材で構成されて、その軸線方向を車体前後方向に一致させるように配置される。これにより、障害物と衝突したときには、衝突エネルギー吸収体が軸線方向に段階的に座屈することで蛇腹状に変形して衝突エネルギーを吸収し、車体へ伝達される衝撃が緩和される。【０００３】
ところで、鉄道車両の衝突では、自動車等の衝突と比較して、吸収すべき衝突エネルギーが非常に大きくなるため、衝突エネルギー吸収体の大容量化が必要となる。ただ、単純に大容量化するだけでは、大幅な重量増を招いてしまう。そこで近年は、軽量化要求に応えるべく、繊維強化樹脂で形成された衝突エネルギー吸収体も提案されている（例えば、特許文献１）。これによれば、金属からなる従来の衝突エネルギー吸収体に比べ、単位重量あたりのエネルギー吸収量を高くできるとしており、これにより軽量化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１２−５０２８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維強化樹脂で形成された衝突エネルギー吸収体は、金属のように主に逐次座屈によりエネルギーを吸収するのではなく、主に強化繊維が連続的に破壊されていくことによりエネルギーを吸収する。本発明者が高効率で安定したエネルギー吸収を実現するために鋭意研究したところ、繊維強化樹脂で形成された衝突エネルギー吸収体に意図しない座屈変形が生じて強化繊維が十分に破壊されない結果となることを防ぐことが重要であるとの考えに達した。【０００６】
そこで本発明は、衝突時に強化繊維が十分に破壊されて、安定かつ高効率なエネルギー吸収を実現する衝突エネルギー吸収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置は、繊維強化樹脂で形成され、レール方向に延びるように配置された吸収体と、前記吸収体のレール方向の後端部を支持するベース部材と、前記吸収体の前端部に対して固定されない状態で、前記吸収体の前端部に前方から対向するように配置された前板部材と、前記前板部材を前記吸収体の前記前端部に前方から対向した状態に位置決めする保持装置と、を備えている。【０００８】
前記構成によれば、前板部材が、繊維強化樹脂で形成された吸収体の前端部に対して固定されない状態で吸収体の前端部に前方から対向配置されているので、吸収体の前端部において吸収体の強化繊維が前板部材により強固に拘束されることが防がれる。それにより、衝突時における前板部材の変位により吸収体に意図しない座屈変形が生じることが抑制され、吸収体の強化繊維を十分に破壊させることができる。しかも、前板部材は、保持装置によって吸収体の前端部に前方から対向した状態に位置決めされるので、前板部材が吸収体に対して固定されなくても、衝突に備えて吸収体に前方から対向した状態で前板部材を待機させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、衝突時に強化繊維が十分に破壊されて、安定かつ高効率なエネルギー吸収を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置を搭載した鉄道車両の先頭部分を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１に示す衝突エネルギー吸収装置の斜視図である。
【図４】図３に示す衝突エネルギー吸収装置の側面図である。
【図５】図３に示す衝突エネルギー吸収装置の組立てを説明するための斜視図である。
【図６】図３に示す衝突エネルギー吸収装置の組立てを説明するための斜視図である。
【図７】図３に示す衝突エネルギー吸収装置の組立てを説明するための斜視図である。
【図８】図３に示す衝突エネルギー吸収装置の組立てを説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る衝突エネルギー吸収装置１０を搭載した鉄道車両１の先頭部分を示す断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図１及び２に示すように、鉄道車両１では、その先頭車両の構体２の前部に衝突エネルギー吸収装置１０が前方に向けて突出するように固定されている。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や障害物に衝突した場合等には、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こととなる。
【００１３】
構体２は、台枠３を有している。台枠３は、前後方向に延びる左右一対の側ばり３ａと、左右の側ばり３ａの前端同士を連結する左右に延びる端ばり３ｂとを有している。端ばり３ｂの左右の両端部には、上下方向に延びる隅柱４の下端部が接合され、端ばり３ｂの左右方向における中間部分には、一対の衝突柱５の下端部が接合されている。衝突柱５の後の室内には、運転席６が配置されている。
【００１４】
衝突柱５の前方には、衝突柱５と前後方向に隙間をあけて構体２の最前面を構成する前外板７が配置されている。端ばり３ｂには、前外板７よりも前方に突出する連結器８が固定されている。衝突エネルギー吸収装置１０は、端ばり３ｂの前側において衝突柱５に固定されている。即ち、衝突エネルギー吸収装置１０は、台枠３から前方に向けて突出している。なお、衝突エネルギー吸収装置１０は、前外板７には非接触であり、前外板７との間に空隙が形成されている。つまり、本実施形態では、連結器８は衝突エネルギー吸収装置１０よりも前方に突出した状態となる。
【００１５】
図３は、図１に示す衝突エネルギー吸収装置１０の斜視図である。図４は、図３示す衝突エネルギー吸収装置１０の側面図である。図３及び４に示すように、衝突エネルギー吸収装置１０は、鉄道車両の進行方向であるレール方向（前後方向）に延びるように並列配置された複数の筒状吸収体１５と、筒状吸収体１５のレール方向の後端部１５ａを支持するベース部材１１と、筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方から対向するように配置された前板部材２０と、前板部材２０を筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方から対向した状態に位置決めする保持装置３０と、を備えている。衝突エネルギー吸収装置１０は、部材の多くが共通のモジュールで構成されたユニットであり、前方から見て、全体として横長となっている。
【００１６】
ベース部材１１は、板状のベース板部１２と、ベース板部１２から前方に向けて突出した複数の嵌合支持部１４とを有している。ベース板部１２は、筒状吸収体１５の軸線方向に直交するように配置されている。筒状吸収体１５の軸線方向は、前後方向に完全に一致してなくても少しだけ傾斜してもよい。ベース板部１２には、衝突エネルギー吸収装置１０を衝突柱５に固定するための複数の固定用穴１２ａが形成されている。また、ベース板部１２には、後述する規制部材２９（例えば、ワイヤー）の後端部を係止するための係止部１３が設けられている。本実施形態の係止部１３は、フック状である。
【００１７】
嵌合支持部１４は、筒状吸収体１５の後端部１５ａに後方から嵌合して後端部１５ａを支持する。嵌合支持部１４は、筒状吸収体１５の内周形状と相似な外周形状を有し、筒状吸収体１５の後端部１５ａの内側に挿入される。嵌合支持部１４の外形は、その全周が筒状吸収体１５の内周面にスライド接触する大きさである。嵌合支持部１４は、筒状（例えば、円筒状）であり、ベース板部１２の前面に固着されている。
【００１８】
ベース板部１２、係止部１３及び嵌合支持部１４は、金属製であり、互いに溶接により固着されている。嵌合支持部１４と筒状吸収体１５の後端部１５ａとの間には、筒状吸収体１５が嵌合支持部１４に対して周方向に相対回転することを防ぐための回転阻止機構１６が設けられている。具体的には、その回転阻止機構１６は、嵌合支持部１４及び筒状吸収体１５に形成された穴１４ａ，１５ｅに、挿入具１６（例えば、ピン又はネジ）を挿入することにより実現されている。
【００１９】
複数の筒状吸収体１５は、材料、形状及びサイズにおいて互いに同じである。筒状吸収体１５は、繊維強化樹脂（例えば、ＣＦＲＰ）で形成されている。その繊維強化樹脂の繊維は、圧壊方向（前後方向）に延びる０°方向材と、圧壊方向に直交する方向に延びる９０°方向材とを有し、０°方向材が主に衝突エネルギーを吸収する役目を果たし、９０°方向材が０°方向材を束ねる役目を果たす。そのため、筒状吸収体１５において、０°方向材は９０°方向材よりも多く、例えば、５：１の割合で積層されている。
【００２０】
筒状吸収体１５は、円環形状の断面を呈している。筒状吸収体１５の後端部１５ａの端面は、筒状吸収体１５の軸線方向（レール方向）に対して直交している。筒状吸収体１５の後端部１５ａの端面は、その全体が同一の仮想鉛直面上にあり、その全体の前後方向位置が同じである。筒状吸収体１５の前端部１５ｂの端面１５ｃは、前後方向位置が異なる部分を有している。本実施形態では、筒状吸収体１５の前端部１５ｂの端面１５ｃは、筒状吸収体１５の軸線方向に直交する方向に対して所定の傾斜角θで傾斜している。即ち、端面１５ｃは、仮想鉛直面に対して傾斜したテーパー状である。なお、その傾斜角θは、小さい方が好ましく、０°＜θ＜３０°（例えば、１５°）であると好ましい。
【００２１】
複数の筒状吸収体１５は、前方から見て、その少なくとも１つの筒状吸収体１５Ａが他の筒状吸収体１５Ｂにより囲まれるように配置されている。本実施形態では、筒状吸収体１５は、上段、中段、及び下段の少なくとも３段に並べられており、各段において複数の筒状吸収体１５が横方向（左右方向）に並べられている。それら筒状吸収体１５は、互いに平行に配置されている。一の筒状吸収体１５の軸線周りの回転方向の姿勢は、他の少なくとも１つの筒状吸収体１５のそれとは異なっていてもよい。
【００２２】
具体的には、上段の筒状吸収体１５は、その前端１５ｄ（先端）が下側に位置する姿勢で配置されている。下段の筒状吸収体１５は、その前端１５ｄが上側に位置する姿勢で配置されている。中段の筒状吸収体１５のうち横方向両端に配置されたものは、その前端１５ｄが横方向内側に位置する姿勢で配置されている。中段の筒状吸収体１５のうち上下左右が他の筒状吸収体１５Ｂで囲まれた筒状吸収体１５Ａは、その軸線周りの回転方向の姿勢を特に決める必要はないが、本実施形態では、その前端１５ｄが下側に位置する姿勢で配置されている。
【００２３】
前板部材２０は、複数の筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方から対向し、筒状吸収体１５の軸線方向に対して直交するように配置されている。前板部材２０は、複数の筒状吸収体１５のうち少なくとも１つの筒状吸収体１５の前端部１５ｂに固定されず、他の筒状吸収体１５の前端部１５ｂに直接に又はガイド部材２５を介して固定（例えば、接着）されている。前板部材２０に固定されない前記少なくとも１つの筒状吸収体の数は、前板部材２０に固定される前記他の筒状吸収体の数よりも多い。具体的には、複数の筒状吸収体１５のうち前方から見て四隅に位置する筒状吸収体の前端部１５ｂのみが前板部材２０に固定される。但し、前板部材２０は、全ての筒状吸収体１５の前端部１５ｂに対して非固定でもよい。
【００２４】
前板部材２０には、保持装置３０として複数のガイド部材２５が一体に設けられている。ガイド部材２５は、筒状吸収体１５に対して前板部材２０をレール方向に直交する方向に位置決めする。具体的には、ガイド部材２５は、前板部材２０から後方に向けて突出し、筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方からスライド可能に嵌合している。ガイド部材２５は、筒状吸収体１５の内周形状と相似な外周形状を有し、筒状吸収体１５の前端部１５ｂの内側に挿入される。ガイド部材２５の外形は、その全周が筒状吸収体１５の内周面にスライド接触する大きさである。ガイド部材２５は、筒状（例えば、円筒状）であり、前板部材２０に固着されている。前板部材２０の曲げ剛性は任意であるが、ベース板部１２の曲げ剛性よりも高くなるようにすると好ましい。
【００２５】
具体的には、前板部材２０は、上下に分割された複数の分割プレート２１〜２３と、それら分割プレート２１〜２３に跨って重ねられたカバープレート２４とを有している。分割プレート２１〜２３は、前方から見て、それぞれ横長であり、分割プレート２１〜２３の各々の上端及び下端には、レール方向に突出したリブ２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ，２３ｂ，２３ｃ（図７参照）が形成されている。分割プレート２１〜２３、カバープレート２４及びガイド部材２５は、金属製であり、互いに溶接により固着されている。
【００２６】
前板部材２０は、ガイド部材２５が筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方から嵌合することで、筒状吸収体１５に対してレール方向に直交する方向に位置決めされている。但し、ガイド部材２５の数は、筒状吸収体１５の数よりも少ない。具体的には、ガイド部材２５は、中段の筒状吸収体１５のうち上下左右が他の筒状吸収体１５Ｂで囲まれた筒状吸収体１５Ａには対応して設けられていない。即ち、ガイド部材２５が嵌合されない筒状吸収体１５Ａの前端部１５ｂは、レール方向に直交する方向に位置決めされていない。また、筒状吸収体１５及びガイド部材２５の周壁は、前後方向（軸線方向）に平行である。
【００２７】
ガイド部材２５は、ベース部材１１から前後方向に大きく離隔している。ガイド部材２５とベース部材１１の間の前後方向の距離Ｌは、筒状吸収体１５の前後方向の圧壊における最大ストロークを意味する。本実施形態では、距離Ｌは、ガイド部材２５の前後方向の全長よりも大きく、筒状吸収体１５の全長の５０％〜９０％である。また、ガイド部材２５の後端面（先端面）は、筒状吸収体１５の内部空間に面している。前板部材２０が筒状吸収体１５を後方に向けて圧縮することで筒状吸収体１５が前後方向に圧壊していくとき、ガイド部材２５は、筒状吸収体１５を径方向に位置決めするが筒状吸収体１５を前後方向には圧縮しない。ガイド部材２５の外周面は、筒状吸収体１５の内周面よりも径方向内方に位置している。よって、ガイド部材２５は、筒状吸収体１５の意図された圧壊動作を阻害しない。
【００２８】
ベース部材１１と前板部材２０との間には、保持装置３０として、前板部材２０とベース部材１１とを互いに接続するための規制部材２９が設けられている。規制部材２９は、複数の筒状吸収体１５の集合体のレール方向に直交する方向の外方が開放されるように、前板部材２０の外側部分とベース部材１１の外側部分とを部分的に接続している。即ち、規制部材２９は、複数の筒状吸収体１５の集合体を外側から包囲するようなものではない。
【００２９】
前板部材２０には、ベース部材１１に設けられた係止部１３に対応する位置に係止部２６（図７参照）が設けられている。本実施形態の係止部２６は、フック状である。規制部材２９の後端部がベース部材１１の係止部１３に係止され、規制部材２９の前端部が前板部材２０の係止部２６に係止されることで、それら係止部１３，２６の間に規制部材２９が架け渡されている。これにより、規制部材２９は、前板部材２０が筒状吸収体１５から前方に所定以上に離隔するのを阻止している。
【００３０】
規制部材２９は、筒状吸収体１５よりも低い強度に形成されている。即ち、規制部材２９は、筒状吸収体１５に比べて、前板部材２０がベース部材１１に近づく方向に移動するときの抵抗になりにくい。前板部材２０が筒状吸収体１５から前方に所定の位置を越えて離隔するように移動するときよりも前板部材２０が筒状吸収体１５を押して後方に移動するときの方が、その移動に与える規制部材２９の抵抗は小さい。本実施形態の規制部材２９は、ワイヤーであり、前板部材２０がベース部材１１に近づく方向に移動するときに規制部材２９による抵抗は生じない。そして、前板部材２０がベース部材１１から遠ざかる方向に移動しようとするとき、ワイヤーである規制部材２９にテンションが掛かることで、前板部材２０が筒状吸収体１５から前方に所定の位置を越えて離隔することが阻止される。ここでは、規制部材２９は、ガイド部材２５が筒状吸収体１５の前端部１５ｂから抜け出さないように前板部材２０の前方への移動を規制している。
【００３１】
図５〜８は、図１に示す衝突エネルギー吸収装置１０の組立てを説明するための斜視図である。図５及び６に示すように、まず、筒状吸収体１５の後端部１５ａがベース部材１１の嵌合支持部１４に前方から嵌合させられる。そして、筒状吸収体１５の穴１５ｅが嵌合支持部１４の穴１４ａに合致させられ、それら穴１４ａ，１５ｅに挿入具１６（図４参照）が挿入される。筒状吸収体１５の軸線周りの回転方向の姿勢は、前述した通りである。全ての筒状吸収体１５の前端１５ｄの前後方向位置は、互いに同じである。
【００３２】
図７に示すように、前板部材２０は、複数の分割プレート２１〜２３を有している。分割プレート２１〜２３の各々は、前後方向に直交する本体板部２１ａ，２２ａ，２３ａと、本体板部２１ａ，２２ａ，２３ａの上端から後方に向けて突出するリブ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂと、本体板部２１ａ，２２ａ，２３ａの下端から後方に向けて突出するリブ２１ｃ，２２ｃ，２３ｃとを有している。本体板部２１ａ，２２ａ，２３ａの所要箇所には、ガイド部材２５が嵌合される円形の孔２１ｄ，２２ｄ，２３ｄが形成されている。上段の分割プレート２１の下側のリブ２１ｃと、下段の分割プレート２３の上側のリブ２３ｂには、横方向に間隔をあけて複数の切欠部２１ｅ，２３ｅが形成されている。
【００３３】
中段の分割プレート２２のリブ２２ｂ，２２ｃは、切欠部２１ｅ，２３ｅにおいて露出しており、切欠部２１ｅ，２３ｅの周縁に沿って各分割プレート２１〜２３が互いに溶接されている。分割プレート２１，２３及びカバープレート２４の所要箇所には、ネジ穴２１ｆ，２３ｆ，２４ａが形成されており、ネジ付きフックである係止部２６が螺着されている。カバープレート２４は、３つの分割プレート２１〜２３に重なった状態で分割プレート２１〜２３に溶接されている。そして、ガイド部材２５は、分割プレート２１〜２３の孔２１ｄ，２２ｄ，２３ｄに嵌合された状態で分割プレート２１〜２３に溶接されている。
【００３４】
図８に示すように、上記のように製作された前板部材２０が、ベース部材１１に支持された筒状吸収体１５に前方から近づけられ、ガイド部材２５が筒状吸収体１５の前端部１５ｂに嵌合させられる。そして、ベース部材１１の係止部１３と前板部材２０の係止部２６（図７参照）とに、ワイヤーからなる規制部材２９が架け渡される。これにより、衝突エネルギー吸収装置１０の組み立てが完成される。
【００３５】
次に、衝突エネルギー吸収装置１０による衝突エネルギーの吸収動作について説明する。衝突エネルギー吸収装置１０が搭載された鉄道車両１が、同一線路上を走行する他の車両と正面衝突した場合や障害物に衝突した場合等には、前板部材２０に対して後方に向けた大きな衝撃が作用する。その衝撃により、前板部材２０は後方に変位するが、複数のガイド部材２５が複数の筒状吸収体１５に嵌合されているので、前板部材２０の変位中の姿勢が安定する。そして、前板部材２０は、筒状吸収体１５の前端部１５ｂに対して固定されていないので、筒状吸収体１５の強化繊維が前板部材２０に強固に拘束されることがない。よって、前板部材２０が変位して筒状吸収体１５を圧壊させる際に、筒状吸収体１５に意図しない座屈変形が生じることが抑制され、筒状吸収体１５の強化繊維が連続して十分に破壊されることになる。
【００３６】
即ち、従来の金属からなるエネルギー吸収体では、当該吸収体が座屈を段階的に繰り返すことによりエネルギーを吸収するため、ある座屈から次の座屈までに吸収体が伝達する荷重が大きく変動する。そうすると、荷重変動のピーク値を考慮して構体の強度を設計するため、構体の補強を増やす必要が生じる。しかし、本実施形態では、筒状吸収体１５が繊維強化樹脂で形成され、筒状吸収体１５の圧壊時に強化繊維が連続的に破壊されるようにしているため、筒状吸収体１５が伝達する荷重の変動が抑制され、荷重変動の小さい圧壊特性が得られる。よって、筒状吸収体１５の圧壊中における平均荷重を高くして衝突エネルギーを十分に吸収しながらも、ピーク荷重が低減されるために構体の補強を低減することが可能となる。また、筒状吸収体１５の前端部１５ｂの端面１５ｃはテーパー形状であるため、筒状吸収体１５の圧壊開始時において前板部材２０と筒状吸収体１５との接触面積は徐々に増加し、初期のピーク荷重も低減されることになる。
【００３７】
以上に説明した構成によれば、前板部材２０が、繊維強化樹脂で形成された筒状吸収体１５に対して固定されない状態で筒状吸収体１５の前端１５ｄに前方から対向配置されているので、筒状吸収体１５の前端部１５ｂにおいて筒状吸収体１５の強化繊維が前板部材２０により強固に拘束されることが防がれる。そのため、衝突時における前板部材２０の変位により筒状吸収体１５に意図しない座屈変形が生じることが抑制され、筒状吸収体１５の強化繊維を十分に破壊させることができる。したがって、衝突時に強化繊維が十分に破壊されて、安定かつ高効率なエネルギー吸収を実現することが可能となる。しかも、前板部材２０は、保持装置３０によって筒状吸収体１５の前端１５ｄに前方から対向した状態に位置決めされるので、前板部材２０が筒状吸収体１５に対して固定されなくても、衝突に備えて筒状吸収体１５に前方から対向した状態で前板部材２０を待機させることができる。
【００３８】
また、前板部材２０を筒状吸収体１５に対してレール方向に直交する方向に位置決めするガイド部材２５が保持装置３０として設けられているので、前板部材２０を筒状吸収体１５に対して固定することなく、筒状吸収体１５に前方から対向した状態で前板部材２０を容易に待機させることができる。しかも、ガイド部材２５は、前板部材２０に一体に設けて筒状吸収体１５の前端部１５ｂに前方から嵌合する構成であるので、圧壊中において前板部材２０及び筒状吸収体１５の姿勢が安定するとともに、ガイド部材２５が圧壊中の筒状吸収体１５の破壊された繊維を径方向外方に拡げるように案内して圧壊モードを規定する役目を果たす。また、複数のガイド部材２５は、他の筒状吸収体１５Ｂに囲まれた筒状吸収体１５Ａには対応して設けられていないので、ガイド部材２５の個数を少なくした分だけ軽量化を図ることができる。
【００３９】
また、前板部材２０が筒状吸収体１５から前方に所定以上に離隔するのを妨げる規制部材２９が保持装置３０として設けられているので、前板部材２０を筒状吸収体１５に対して固定することなく、前板部材２０を筒状吸収体１５に対して適切な位置で容易に待機させることができる。しかも、規制部材２９は、筒状吸収体１５よりも低い強度に形成されて、前板部材２０とベース部材１１とを互いに接続している。そのため、衝突時に前板部材２０がベース部材１１に向けて近づく方向に移動して筒状吸収体１５を圧壊させる際に、規制部材２９は、前板部材２０の移動抵抗になりにくく、筒状吸収体１５の圧壊挙動に影響を及ぼすことが防止できる。
【００４０】
また、ベース部材１１は、筒状吸収体１５の後端部１５ａに後方から嵌合して後端部１５ａを支持する嵌合支持部１４を有しているので、筒状吸収体１５の後端部１５ａを容易にベース部材１１に支持させることができる。
【００４１】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。本実施形態では、衝突エネルギー吸収装置１０は、先頭車両の構体２の前部に取り付けられているが、連結車両の構体の前部に取り付けられてもよい。先頭車両の構体２の前部に取り付ける場合でも、その取り付け位置は衝突柱５に限定されず、台枠など、衝突の際の衝撃にある程度耐えるものであればよい。ベース部材１１、前板部材２０及びガイド部材２５は、金属で形成されているが、繊維強化樹脂で形成されてもよい。回転阻止機構１６は、挿入具１６としたが、嵌合支持部１４に対する筒状吸収体１５の相対回転を阻止できればこれに限られない。例えば、嵌合支持部１４及び筒状吸収体１５の互いに嵌合する部位の断面を、両者の相対回転を阻止する非真円形状（例えば、多角形）としてもよい。
【００４２】
また、ベース部材１１は、構体２の一部でもよい。規制部材２９は、ワイヤーに限られず、コイルバネでもよいし、筒状吸収体１５よりも低い強度のロッドでもよい。規制部材２９は、筒状吸収体１５よりも低強度の板（例えば、ゴム板）とし、複数の筒状吸収体１５の集合体を囲んでもよい。ガイド部材２５は、筒状吸収体１５に内嵌される構成としたが、外嵌される構成としてもよい。但し、ガイド部材２５は、筒状吸収体１５に内嵌される構成とした方が、ガイド部材２５の外径が小さくなって省スペースかつ軽量化に寄与できるとともに、筒状吸収体１５の圧壊挙動への影響も減らすことができる。複数の筒状吸収体１５の前端１５ｄの前後方向位置は、互いに同一としたが、互いに異ならせてもよい。
【００４３】
分割プレート２１〜２３、カバープレート２４、及びガイド部材２５の固着は、溶接に限定されず、機械締結又は接着など、強度を満足するものであれば固着方法は問わない。前板部材２０は、複数の分割プレート２１〜２３、カバープレート２４、及びガイド部材２５をそれぞれ固着する構成としたが、一体に構成してもよい。ベース板部１２、係止部１３及び嵌合支持部１４も、機械締結又は接着で互いに固定されてもよく、また、一体に成形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る鉄道車両の衝突エネルギー吸収装置は、衝突時に強化繊維が十分に破壊されて、安定かつ高効率なエネルギー吸収を実現することが可能となる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる鉄道車両に広く適用すると有益である。
【符号の説明】
【００４５】
１      鉄道車両
１０    衝突エネルギー吸収装置
１１    ベース部材
１４    嵌合支持部
１５    吸収体
２０    前板部材
２５    ガイド部材
２９    規制部材
３０    保持装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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