КУЗОВ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С УСТРОЙСТВОМ КРЕПЛЕНИЯ СЦЕПКИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BODY FOR RAIL VEHICLE WITH HITCH MOUNTING DEVICE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING

Изобретение относится к кузову вагона для рельсового транспортного средства. Предпочтительно, кузов изготовлен в интегральном выполнении, то есть, по меньшей мере, плита днища, боковые стенки, элемент крыши и боковые стенки соединены вместе, и предпочтительно изготовлен из сваренных друг с другом алюминиевых экструзионных конструкций, которые как обычно выполнены в виде двустенных полых профилей, прежде всего профилей с противолежащими листовыми стенками, которые соединены друг с другом посредством перемычек. Перемычки или перегородки отделяют друг от друга проходящие в продольном направлении профиля воздушные камеры. Однако не все названные детали кузова вагона должны быть изготовлены из экструзионных конструкций. Более того, из экструзионных профилей могут быть изготовлены лишь отдельные зоны кузова вагона. В поездах, которые имеют несколько вагонов, вагоны соединяются друг с другом посредством сцепок, прежде всего так называемых сцепок с центральным буфером. Сцепки передают тяговые и толкающие усилия в продольном направлении кузова вагона и, тем самым, в направлении движения поезда. Кузов вагона согласно изобретению имеет под днищем кузова вагона устройство крепления сцепки (например, соединительную плиту) для крепления сцепки, посредством которой вагон соединяется с другим вагоном для поезда. Изобретение относится также к способу изготовления подобного кузова вагона и рельсового транспортного средства с подобным кузовом вагона.
Соединительная плита имеет направленную в продольном направлении кузова вагона к концу кузова вагона сторону или открытое в направлении этой стороны пространство, на котором и в котором может быть закреплена или закреплена сцепка, например через фланец на поверхности соединительной плиты. Вместо соединительной плиты может быть предусмотрено другое устройство, на котором закреплена или будет закреплена сцепка и через которое передаются действующие, прежде всего в продольном направлении кузова вагона, усилия между сцепкой и устройством. Например, устройство может иметь набор подпорок или крепежный элемент. Сцепка закрепляется на крепежном элементе, и подпорки проходят в разных направлениях в плоскости, которая проходит поперечно продольной оси кузова вагона. Подпорки поддерживают крепежный элемент относительно рамы, которая образует наружную кромку устройства. В целом устройство может быть обозначено как устройство крепления сцепки. Крепежный элемент или другое выполнение устройства крепления может, например, иметь блок с открытой в одну сторону полостью, в которую помещен или может быть помещен конец сцепки. При этом блок может иметь, например, две части, которые соответственно ограничивают часть полости. Части могут быть соединены друг с другом таким образом, что конец сцепки не может быть удален из полости без расцепления фиксатора деталей.
В случае кузова вагона речь может идти, прежде всего, о кузове вагона для трамвая, пригородного поезда, поезда дальнего следования или высокоскоростного поезда.
Из EP 2130739 A1 известен кузов вагона рельсового транспортного средства, который имеет два концевых модуля. Сцепка, через которую кузов является соединяемым с соседним кузовом, имеет внутренний конец, напрямую соединенный с поперечным элементом нижней конструкции или поперечиной, чтобы передавать продольные усилия. Нижняя конструкция имеет пару продольных балок, которые выходят из поперечины в продольном направлении сцепки. Продольные балки кончаются на раме, которая соединена с нижней стороной кузова вагона. Концевой модуль на своей нижней стороне также имеет раму, которая на своей обращенной к соседнему вагону передней стороне имеет окно, через которое сцепка простирается до области крепления на конце рамы. Рама имеет ряд продольных балок и дополнительные, проходящие в продольном направлении элементы. В области крепления сцепки рама имеет пластинчатую внутреннюю нижнюю балку.
DE 10129420 A1 описывает головную конструкцию для кузова рельсового транспортного средства. Головная конструкция имеет плиту днища, головной щиток (то есть соединительную плиту), проходящую в продольном направлении кузова вагона продольную опору, а также несколько местных элементов жесткости наподобие поперечных балок. Через главную поперечную балку плита днища соединена с плитой пола кузова вагона. Наряду с предусмотренной в области плиты пола продольной опорой, возможны дополнительные, проходящие, например, наискось опоры, которые могут служить опорой собственно головному щитку по существу по всей его высоте.
Для восприятия сил (в дальнейшем называемых также силами сцепления), которые через сцепку передаются на кузов вагона или наоборот, кроме того, уже были предложены так называемые сцепные коробки, которые закреплены под днищем кузова вагона. Подобно тому, как у рам согласно EP 2130739 A1, сцепка простирается через переднее отверстие сцепной коробки до заднего конца сцепной коробки и там закреплена на задней стороне сцепной коробки, например, с помощью фланца. Сцепная коробка имеет проходящие в продольном направлении боковые стенки и дно. Боковые стенки, а также передняя и задняя стенки сцепной коробки на их верхней стороне могут быть соединены с пластинчатым усилителем днища кузова вагона. Кроме того, введенные через задний конец сцепной коробки силы сцепления через различные опорные элементы, прежде всего по меньшей мере одну поперечину, продольные подпорки и факультативно также диагональные подпорки, вводятся в днище кузова вагона. В местах, в которых силы вводятся в днище кузова вагона, в зависимости от толщины днища необходимы дополнительные усилители.
Как показывают эти примеры, устройство крепления сцепки (например, соединительная плита), на котором может быть закреплена или закреплена сцепка, служит для того, чтобы воспринимать действующие от сцепки на кузов вагона силы, и наоборот, передавать силы от кузова вагона на сцепку. Силы передаются по существу в продольном направлении кузова вагона и, тем самым, поезда, причем, однако, возникают также поперечные силы, которые действуют поперечно продольному направлению. Для того чтобы эти силы могли передаваться между устройством крепления сцепки и кузовом вагона, устройство крепления сцепки (например, соединительная плита) через названные передающие силы элементы, а именно продольные подпорки, поперечины, элементы жесткости и диагональные подпорки, соединено с днищем кузова вагона. Эти передающие силы элементы служат опорой устройству крепления сцепки и распределяют силы, которые вводятся устройством крепления сцепки в днище кузова вагона. От днища, прежде всего плиты днища кузова вагона в интегральном выполнении, силы дальше передаются на продольные балки в области перехода между днищем и боковыми стенками. В случае плиты днища она типично соединена с продольными балками по всей длине кузова вагона. Однако продольные балки не должны быть выполнены как индивидуальные детали. Более того, они могут с самого начала быть, например, частью днища.
Чтобы надежно служить опорой устройству крепления сцепки, прежде всего соединительной плите, и делать возможной передачу силы между кузовом вагона и сцепкой, требуется, как известно, несколько передающих силы элементов, которые должны быть выполнены настолько стабильно, что они при наибольшей возможной нагрузке не ослабляются и не деформируются в значительной степени. Несмотря на возможную легкую конструкцию, как это имеет место в случае алюминиевых экструзионных профилей, передающие силы элементы имеют значительный вес и, соответственно, требуется много материала и места под днищем кузова вагона. Это место не будет находиться в распоряжении не только для поворотной тележки вагона, электрического кабеля и/или гидравлических или пневматических линий. Поскольку устройство крепления сцепки расположено в конечной зоне (при рассмотрении в продольном направлении кузова вагона), то поворотная тележка должна быть на значительном расстоянии от конца вагона или кузова вагона.
Задачей настоящего изобретения является разработка кузова вагона и соответствующего способа изготовления, которые делают возможным уменьшить количество и/или массу требуемого для передачи силы между устройством крепления сцепки и кузовом вагона передающего силу элемента и одновременно уменьшить требуемое монтажное пространство.
Предлагается соединить устройство крепления сцепки (например, соединительную плиту) на ее нижней стороне напрямую с проходящими на противоположных сторонах кузова вагона в продольном направлении кузова вагона продольными балками, причем соединительный элемент служит для того, чтобы передавать силы непосредственно между продольными балками и устройством крепления сцепки. Поэтому в случае соединительного элемента речь идет о существенной для статики кузова вагона и для динамической передачи силы детали, а не только об облицовке днища.
Прежде всего, предлагается кузов вагона для рельсового транспортного средства, причем кузов вагона имеет:
- днище,
- две боковые стенки, которые соединены соответственно с днищем,
- по меньшей мере две продольные балки, которые расположены на противоположных сторонах кузова вагона соответственно в области перехода днища к боковой стенке и простираются в продольном направлении кузова вагона,
- устройство крепления сцепки для закрепления сцепки, через которую кузов вагона является соединяемым с кузовом вагона другого вагона, причем устройство крепления расположено под днищем, причем нижняя сторона устройства крепления через соединительный элемент напрямую соединена с продольными балками.
При этом расположение соединительного элемента таково, что между днищем кузова вагона и соединительным элементом остается промежуточное пространство, то есть соединительный элемент имеет U-образный профиль, если на него смотреть в плоскости поперечного сечения, которая проходит поперечно продольному направлению кузова вагона. Предпочтительно, соединительный элемент нижней стороны устройства крепления сцепки с продольными балками на противоположных сторонах кузова вагона является непрерывным, так что в проходящем перпендикулярно к продольному направлению кузова вагона поперечном сечении образован ваннообразный профиль, причем внутреннее пространство ванны находится под днищем кузова вагона. Выражаясь по-другому, непрерывно означает, что соединительный элемент проходит от одной продольной балки через нижнюю сторону устройства крепления сцепки до другой продольной балки, то есть не прерывается.
В случае, когда устройство крепления сцепки является соединительной плитой, она может состоять из нескольких деталей, прежде всего двух деталей, так что обращение с плитой при соединении с другими деталями облегчено.
В частности, соединительный элемент может изготавливаться по меньшей мере из одной пластинчатой детали, противолежащие наружные поверхности которой простираются в направлении соединительного элемента и примерно в продольном направлении кузова вагона. В случае конструкции в форме U-образного профиля (см. выше) образуется ванна, которая простирается в продольном направлении кузова и вдоль участка в продольном направлении кузова вагона имеет U-образный профиль названного вида. В частности, соединительный элемент можно изготавливать таким образом, чтобы он простирался по продольному участку кузова вагона, на котором соединительный элемент по меньшей мере в одном месте, предпочтительно в двух местах, через направленный вверх до днища кузова вагона опорный элемент был соединен с днищем. Эти, предпочтительно два, опорные элементы предпочтительно находятся друг от друга на определенном расстоянии в горизонтальном направлении, которое проходит поперечно продольному направлению кузова вагона, причем область удаления определяет пространство, через которое сцепка простирается от конца кузова вагона до устройства крепления сцепки. Два расположенных друг от друга на определенном расстоянии опорных элемента образуют, поэтому, вместе с устройством крепления сцепки и днищем кузова вагона сцепную коробку вышеназванного вида. При этом соединительный элемент нижней стороны устройства крепления сцепки с продольными балками может образовывать дно сцепной коробки.
На верхней стороне устройства крепления сцепки или, в частности, на верхней стороне сцепной коробки дополнительно к днищу находится усилительная пластина, прежде всего усилительная пластина, через которую устройство крепления сцепки и/или (если имеется) опорный элемент опосредованно соединены с днищем кузова вагона. На различение между днищем кузова вагона и подобной усилительной пластиной следует, прежде всего, обращать внимание тогда, когда днище образовано плитой днища из экструзионных профилей. Усилительная пластина направляет прилагаемые устройством крепления сцепки к днищу силы в большую область в днище, то есть она распределяет силы. Особенно когда днище образовано по меньшей мере одним экструзионным профилем, который между двумя пластинчатыми, образующими наружные поверхности элементами пола имеет перемычки, элементы пола могут быть такими тонкими, что ввод силы в небольшой области был бы нестабильным. Прежде всего, в этом случае усилительная пластина облегчает также получение стабильного сварного соединения на верхней стороне устройства крепления сцепки. Благодаря большей толщине материала усилительной пластины по сравнению с элементом пола, сварное соединение становится более стабильным и более простым в изготовлении, так как усилительная пластина в отношении ее термических свойств может быть согласована с устройством крепления сцепки.
Является предпочтительным, что соединительный элемент между нижней стороной устройства крепления сцепки и продольными балками в области продольных балок простирается через продольный участок, который проходит в продольном направлении кузова вагона. При этом продольный участок, предпочтительно, длиннее, чем продольная протяженность соединительного элемента в области устройства крепления сцепки. Соединительный элемент через продольный участок, предпочтительно непрерывно, соединен с продольной балкой. Такое выполнение имеет преимущество, что оно дополнительно стабилизирует кузов вагона. Вблизи продольного участка также облегчено выполнение, например, дверных проемов или других отверстий в боковых стенках кузова вагона. Другие дорогостоящие меры по усилению, которые компенсируют уменьшение механической прочности кузова вагона в обрасти отверстий, могут стать ненужными или, по меньшей мере, уменьшенными.
Факультативно, устройство крепления на его стороне, которая расположена напротив стороны конца кузова вагона, опирается по меньшей мере через один пластинчатый элемент на нижнюю сторону днища кузова вагона.
Предпочтительно, пластинчатый элемент имеет нижнюю кромку, которая не по всей ее длине простирается параллельно верхней кромке пластинчатого элемента. Более того, нижняя кромка может быть, например, создана тем, что по сравнению с прямоугольным пластинчатым элементом часть прямоугольника отброшена или обрезана. Форма нижней кромки может быть предпочтительным образом вогнуто искривленной, так что в вогнуто искривленной области образуется пространство, которое может быть использовано, например, для деталей поворотной тележки.
Предпочтительно, имеются два пластинчатых элемента одинаковой формы, причем эти пластинчатые элементы в горизонтальном направлении, которое проходит поперечно продольному направлению кузова вагона, расположены на удалении друг от друга. Если рассматривать горизонтальный поперечный разрез под днищем кузова вагона, то оба находящихся на удалении друг от друга пластинчатых элемента, выполненное, например, как соединительная плита устройство крепления сцепки и факультативно имеющиеся оба опорных элемента, которые служат опорой вышеназванному соединительному элементу на днище кузова вагона, образуют Н-образный профиль, причем обе продольные полки Н-образного профиля не должны быть параллельными по всей их длине. Например, образованные обоими опорными элементами участки продольной полки Н-образного профиля, если смотреть со стороны соединительной плиты, могут расходиться.
Независимо от конкретного выполнения и расположения передающих силы элементов, которые передают силы между устройством крепления сцепки и днищем кузова вагона, вышеописанное соединение между нижней стороной устройства крепления сцепки и продольными балками на противоположных сторонах кузова вагона имеет то преимущество, что оно делает возможным непосредственную передачу сил между продольными балками и нижним концом устройства крепления сцепки. Когда в этом описании речь идет о нижней стороне устройства крепления сцепки, это не исключает, что нижний конец устройства крепления сцепки находится немного ниже соединения с противолежащими продольными балками. Однако предпочтительным является установление соединения на нижнем конце устройства крепления сцепки.
Благодаря непосредственной передаче между противолежащими продольными балками и нижней стороной устройства крепления сцепки получается стабильная конструкция, которая делает возможным устранение известных из известных ранее вариантов выполнения кузовов вагонов передающих силы элементов, прежде всего диагональных распорок или поперечных распорок. Это создает пространство для монтажа кабелей и гидравлических или пневматических линий.
Так как, кроме того, может происходить прямая передача сил от нижней стороны устройства крепления сцепки в противолежащие продольные балки и наоборот, то, факультативно, дополнительные передающие силы элементы для опоры устройства крепления сцепки могут быть выполнены меньшими и более легкими. Кроме того, прежде всего в средней области под днищем кузова вагона требуется меньше места для передающих силы элементов. Это, кроме того, позволяет располагать устройство крепления сцепки ближе к концу кузова вагона (если смотреть в его продольном направлении). Поэтому поворотная тележка может быть расположена ближе к концу кузова вагона.
Кроме того, уменьшаются затраты на монтаж устройства крепления сцепки, так как требуется меньше деталей и так как соединение с продольными балками может быть создано простым образом на определенном расстоянии от днища кузова вагона и сбоку на продольных балках, вместо непосредственно под днищем кузова вагона в его средней области.
Предпочтительно, соединительный элемент от нижней стороны устройства крепления сцепки к противолежащим продольным балкам изготавливается из нескольких пластинчатых отдельных деталей, причем эти отдельные детали, предпочтительно, являются экструзионными профилями, причем продольные направления воздушных камер и, тем самым, разделительных стенок между воздушными камерами из экструзионных профилей простираются в продольном направлении кузова вагона. Однако также является допустимым, что, по меньшей мере, у части пластинчатых отдельных деталей продольное направление воздушных камер и, тем самым, стенок между воздушными камерами простирается поперечно продольному направлению кузова вагона.
Предпочтительно, отдельные детали свариваются друг с другом. Помимо этого, является предпочтительным, что отдельные детали изготавливаются из алюминия.
По меньшей мере две из отдельных деталей могут быть выполнены пластинчатыми, то есть имеют расположенные приблизительно параллельно друг другу противолежащие наружные поверхности, однако наружные поверхности не располагаются в одной плоскости, а являются изогнутыми. Эти отдельные детали или в случае непрерывного соединительного элемента, который изготовлен не из отдельных деталей, изогнутые участки соединительного элемента находятся, предпочтительно, сбоку, приблизительно под противолежащими продольными балками кузова вагона или незначительно смещенными в направлении продольной оси кузова вагона. Изогнутые отдельные детали или изогнутые участки образуют переход между проходящим по существу в горизонтальном направлении участком соединительного элемента и участком соединительного элемента, который простирается снизу вверх до соответствующих продольных балок. Альтернативно, изогнутая отдельная деталь или изогнутый участок проходят непосредственно до продольных балок. Изогнутые отдельные детали или изогнутые участки могут быть, кроме того, использованы как часть обшивки кузова вагона. Поэтому могут быть исключены дополнительные детали для обшивки или, по меньшей мере, частично сэкономлены.
Соединительный элемент от нижней стороны соединительной плиты до противолежащих продольных балок может, при рассмотрении в продольном направлении кузова вагона, начинаться на конце кузова вагона. При этом, как уже упоминалось, соединительный элемент может образовывать часть наружного контура кузова вагона, а именно находящуюся под днищем кузова вагона часть наружного контура, если рассматривается торцевой конец кузова вагона. При этом промежуточное пространство между соединительным элементом и днищем кузова вагона может быть, по меньшей мере, частично закрытым. Однако должно оставаться по меньшей мере одно отверстие, чтобы иметь возможность обслуживать сцепку, которая соединена с устройством крепления сцепки. Факультативно, это расположенное на торцевой стороне перекрытие промежуточного пространства имеет по меньшей мере еще одно отверстие, чтобы сделать возможным втекание встречного потока воздуха. Этот протекающий поток воздуха может быть, например, использован для того, чтобы во время поездки охлаждать детали и устройства под днищем кузова вагона. Например, таким образом может охлаждаться тяговый двигатель, который смонтирован на расположенной за устройством крепления сцепки поворотной тележке и приводит в движение колеса поворотной тележки. Подобные дополнительные отверстия могут быть также использованы для проходящих кабелей и гидравлических и пневматических линий.
Как упомянуто, соединительный элемент между нижней стороной устройства крепления сцепки и противолежащими продольными балками делает возможной прямую передачу сил между продольными баками и нижним концов устройства крепления сцепки. Дополнительно, как уже упоминалось и само по себе известно из уровня техники, устройство крепления сцепки (например, соединительная плита) непосредственно или опосредованно соединено с днищем кузова вагона, так что все силы являются передаваемыми между днищем и устройством крепления сцепки. Прежде всего, вся система из устройства крепления сцепки и всех передающих силы элементов выполнена так, что прилагаемая от сцепки на середину устройства крепления сцепки в продольном направлении кузова вагона продольная сила более чем на 10% и предпочтительно более чем на 50% (например, 60%) непосредственно передается соединительным элементом от нижней части на противолежащие продольные балки. Поэтому менее 90% и предпочтительно менее чем 50% (например, 40%) продольной силы передается непосредственно от устройства крепления сцепки через дополнительные передающие силы элементы или непосредственно от устройства крепления сцепки на днище кузова вагона. Это позволяет реализовать эти передающие силы элементы особенно легко, и/или в меньшем количестве, и/или с меньшей потребностью в пространстве.
Еще один аспект изобретения относится к соединению выполненного в виде соединительной плиты устройства крепления сцепки с соединительным элементом и/или с днищем кузова вагона (например, непосредственно с плитой днища кузова вагона или опосредованно через по меньшей мере один дополнительный элемент). Этот аспект в случае соединения соединительной плиты с днищем кузова вагона может быть реализован сам по себе, то есть не должен иметься никакой соединительный элемент от нижней стороны соединительной плиты к противолежащим продольным балкам кузова вагона. Все другие признаки, как описанные выше опорные элементы, по меньшей мере один пластинчатый элемент, выполнение выполненного прежде всего как соединительная плита устройства крепления сцепки с расположенными под углом участками и/или прочие выполнения описанной выше и еще подлежащей описанию сцепной коробки могут осуществляться или быть осуществленными также тогда, когда нет никакого соединительного элемента от нижней стороны соединительной плиты к противолежащим продольным балкам кузова вагона.
Соединительная плита должна прочно закрепляться на ее соответствующем конце (верхний конец, который должен соединяться с днищем кузова вагона, и/или нижний конец, который должен факультативно соединяться с соединительный элементом). Согласно этому еще одному аспекту изобретения предлагается, что соединительная плита на конце, который должен закрепляться, имеет непрерывную (прежде всего, не прерываемую, как это было бы в случае экструзионного профиля, многочисленными полостями) поверхность, и что эта поверхность имеет углубленный участок, который расположен между противоположными краевыми участками поверхности. Прежде всего, соединительная плита может быть выполнена поэтому массивной, то есть не иметь воздушных камер, как в случае экструзионного профиля. При приведении конца с этой поверхностью в соприкосновение с плоской поверхностью (например, плитой днища кузова вагона или поверхностью соединительного элемента к противолежащим продольным балкам) краевые участки поверхности на концах соединительной плиты прилегают по существу по всей поверхности к плоской поверхности, в то время как углубленный участок вместе с плоской поверхностью образует полое пространство. Эта конструкция позволяет соединять краевые участки поверхности с плоской поверхностью, прежде всего сваривать. Это выполнение с углубленным участком поверхности служит согласованию тепловых свойств соединительной плиты с тепловыми свойствами материала, который образует плоскую поверхность. Если подлежащие соединению друг с другом детали для получения сварного соединения или другого стыкового соединения требуют нагревания подлежащих соединению деталей, то при нагревании детали, которая образует плоскую поверхность, произойдет быстрое плавление и тем самым растекание материала, в то время как материал соединительной плиты еще недостаточно нагрет. Однако по причине меньших краевых участков поверхности и углубленного участка между ними материал на краевых участках поверхности соединительной плиты может быть примерно одновременно доведен до требуемой для процесса соединения температуры. Дополнительно полое пространство, которое окружено углубленным участком и плоской поверхностью, может принять присадочный материал, который используется при получении стыковых соединений, например материал припоя или присадочный материал, который используется при сварке.
Согласно еще одной идее соединительная плита на ее боковых концах, то есть, если рассматривать в горизонтальной плоскости поперечного сечения, на концах, которые находятся вблизи противолежащих продольных балок кузова вагона, имеет по меньшей мере соответственно отогнутый под углом участок, так что, если снова рассматривать в горизонтальной плоскости поперечного сечения, соединительная плита образует U-образный или (при двухстороннем изгибе под углом на боковых концах) Н-образный профиль. Отогнутые под углом участки служат для того, чтобы на этих участках соединять соединительную плиту с дополнительным передающим силы элементом, через который передаются силы между днищем кузова вагона и соединительной плитой. Примеры подобных передающих силы элементов были описаны выше. Отогнутые под углом участки соединительной плиты позволяют создать стыковое соединение, которое требует нагревания подлежащих соединению друг с другом деталей, между соединительной плитой и еще одним передающим силы элементом, причем отогнутый под углом участок соединительной плиты согласован с тепловыми свойствами еще одного передающего силы элемента. Примеры и варианты осуществления будут еще описаны более подробно.
Соединительная плита, прежде всего на ее боковых концах, но также и в случае конструкции из нескольких деталей на подлежащих соединению друг с другом краях деталей соединительной плиты, может быть выполнена так, что концы имеют два выступающих в виде перемычки участка, на которых концы свариваются с еще одной деталью. При этом по меньшей мере один из выступающих участков имеет отогнутый под углом край, который вместе с отогнутым аналогичным образом под углом краем подлежащей привариванию детали образует V-образную или Y-образную выемку, которая проходит в продольном направлении выступающего участка. При этом выемка открыта наружу, то есть когда оба выступающих участка имеют отогнутый под углом край, отверстия выемок направлены друг от друга.
Предпочтительно, кроме того, на выступающем участке с отогнутым под углом краем выполнен концевой участок в форме язычка, который выступает в направлении подлежащей привариванию детали. Этот концевой участок в форме язычка может быть расположен в выемке концевого участка подлежащей привариванию детали, прежде чем будет сделан сварной шов. При этом концевой участок в форме язычка дополнительно имеет, предпочтительно с наружной стороны, в направлении отогнутого под углом концевого участка выемку, которая служит как так называемый предохранитель сварочной ванны. Предохранитель сварочной ванны описан, например, в WO 2009/115198 A1. Выемка препятствует тому, что сварочный шов будет образовываться по всему участку в форме язычка и воспринимает расплавившийся в процессе сварки материал.
К объему изобретения принадлежит соответствующий способ изготовления для изготовления кузова вагона. Прежде всего, способ имеет следующие шаги:
- обеспечение днища кузова вагона,
- обеспечение двух боковых стенок,
- размещение и/или выполнение соответственно по меньшей мере одной продольной балки в переходной области днища к одной из боковых стенок, причем продольные балки простираются в продольном направлении кузова вагона,
- обеспечение устройства крепления сцепки для закрепления сцепки, посредством которой кузов вагона является соединяемым с кузовом другого вагона, причем устройство крепления сцепки располагают под днищем,
- закрепление нижней стороны устройства крепления сцепки посредством соединительного элемента непосредственно с продольными балками,
- соединение боковых стенок соответственно с днищем.
Вышеназванные шаги не должны или не все должны выполняться в этой последовательности. Правда, сначала должны быть в наличии продольные балки, устройство крепления сцепки и соединительный элемент, чтобы они могли быть соединены друг с другом. Однако, например, можно соединить днище с продольными балками и факультативно с устройство крепления сцепки или подготовить днище, когда продольные балки и устройство крепления сцепки уже соединены друг с другом посредством соединительного элемента. Также не является настоятельно необходимым, чтобы боковые стенки были соединены посредством продольных балок с днищем после этого, даже если это является предпочтительным. Альтернативно, этот шаг может быть выполнен перед соединением продольных балок с устройством крепления сцепки. Переходная область между днищем и боковыми стенками может быть, однако, обсуждена в любом случае, так как общая конструкция установлена раньше. Также не все детали должны быть подготовлены вначале, но могут быть подготовлены, например, когда они потребуются.
Варианты осуществления способа следуют из описания вариантов выполнения кузовов вагонов.
Прежде всего, может быть изготовлен соединительный элемент из алюминиевых экструзионных профилей, которые свариваются друг с другом. В рамках предварительного монтажа сначала может быть изготовлен соединительный элемент, и затем соединительный элемент соединяется с устройством крепления сцепки и противолежащими продольными балками, прежде всего сваривается.
Примеры осуществления изобретения будут теперь описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - трехмерный вид на торцевую сторону кузова вагона, причем кузов вагона изготовлен в интегральном выполнении, причем в концевой зоне кузова вагона под днищем расположена соединительная плита, нижняя сторона которой через соединительный элемент непосредственно соединена с противолежащими продольными балками,
Фиг.2 - вид сбоку показанного на фиг.1 кузова вагона,
Фиг.3 - вид на нижнюю часть концевой зоны кузова вагона из фиг.1 и фиг.2, причем средний участок соединительного элемента опущен, чтобы освободить вид на нижнюю сторону соединительной плиты с соседними дополнительными передающими силы элементами, причем конечная зона показана стоящей на голове,
Фиг.4 - вид, аналогичный виду на фиг.3, причем, однако, соединительный элемент между нижний стороной соединительной плиты и противолежащими продольными балками показан полностью,
Фиг.5 - вид на показанную на фиг.4 концевую зону в продольном направлении кузова вагона, причем плоскость, изображенная на фиг.5, проходит перпендикулярно продольному направлению кузова вазона,
Фиг.6 - вид снизу на показанную на фиг.3-5 концевую зону кузова вагона, причем, однако, соединительный элемент от нижней стороны соединительной плиты к боковым продольным балкам опущен, причем на изображении показана лишь зона вокруг соединительной плиты и соединенные с ней дополнительные передающие силы элементы,
Фиг.7 - увеличенное изображение частичной зоны изображения на фиг.6, причем частичная зона является соединительной зоной между соединительной плитой и двумя сваренными с ней дополнительными передающими силы элементами,
Фиг.8 - поперечное сечение через часть показанного на фиг.7 устройства.
На фиг.1 показан кузов 1 вагона для рельсового транспортного средства, прежде всего для крупнообъемных пассажирских вагонов. Взгляд направлен на торцевую стенку 5 кузова 1 вагона, которая имеет центральный дверной проем T. На торцевой стенке находятся торцевые концы боковых стенок 4a, 4b, которые с точки зрения дверного проема расположены напротив друг друга, торцевой конец элемента 2 крыши и торцевой конец днища 3. Кузов 1 вагона показан в состоянии во время изготовления, причем изготовление еще не завершено.
Кузов 1 вагона изготовлен в интегральном выполнении. Днище 3 выполнено в виде плиты днища. Также и боковые стенки 4a, 4b, и элемент 2 крыши заранее изготовлены в виде монолитных деталей и для изготовления кузова 1 вагона соединяются друг с другом, прежде всего свариваются друг с другом. При этом предварительно изготовленные модули 2, 3, 4 и факультативно также другие составные детали кузова 1 вагона, предпочтительно, являются алюминиевыми экструзионными профилями, у которых между алюминиевыми листами, которые образуют наружную поверхность соответствующего модуля, расположены воздушные камеры, которые отделены друг от друга перегородками из алюминиевого листа. При этом перегородки размещаются по типу каркасной конструкции, если рассматривать профиль поперечного сечения. В продольном направлении экструзионных модулей разделительные стенки проходят без перерывов и, по меньшей мере, через продольное сечение. При этом упомянутые модули 2, 3, 4, а также другие изготовленные экструзионным способом модули кузова 1 вагона, могут быть собраны из подмодулей, которые отдельно изготовлены экструзионным способом и, например, сварены друг с другом. Внутренняя структура экструзионных профилей видна, например, на фиг.1 и фиг.5. При этом также видно, что днище 3 составлено по меньшей мере из пяти проходящих рядом друг с другом в продольном направлении (перпендикулярно плоскости фигур на фиг.5) подмодулей 35a, 35b, 36a, 36b, 37. Эти подмодули 35, 36, 37 на их переходах 32 сварены друг с другом. На противолежащих боковых краях плиты 3 днища она сварена с противолежащими (относительно плиты 3 днища) продольными балками 34a, 34b. Продольные балки 34 отличаются от большинства других подмодулей тем, что они имеют большее расстояние между противолежащими листами, которые образуют противолежащие поверхности, которые имеют профиль поперечного сечения в форме угла, и, предпочтительно, толщина листа наружного листа и разделительных стенок больше, чем у других подмодулей. Другие подмодули боковых стенок 4a, 4b на фиг.5 не показаны.
Продольные балки могут быть, однако, выполнены любым другим подходящим образом, например в виде двутаврового профиля. Это справедливо не только для этого примера осуществления. Также продольные балки не обязательно должны быть отдельными деталями, а могут быть составными участками днища или внизу на боковых стенках. Однако общим для всех продольных балок является то, что через продольные балки могут передаваться большие силы в продольном направлении кузова вагона, чем через другие участки днища и боковых стенок.
Все экструзионные профили на их торцевых концах, предпочтительно, закрыты полосками листового металла, которые приварены к торцевым концам. На фигурах показаны некоторые экструзионные модули без завершающих полосок листового металла, чтобы открыть вид на внутреннюю структуру профиля.
Как показано на фиг.1 и фиг.2, боковая стенка 4b в показанной концевой зоне кузова 1 вагона имеет дверной проем 12. Поэтому прочность боковой стенки 4b уменьшена. На фиг.2, кроме того, справа на чертеже видна также часть оконного проема 15, и в верхней части боковой стенки 4b, наряду с дверным проемом 12, виден еще один оконный проем 14.
На фиг.1 переходная область между днищем 3 и боковыми стенками 4a, 4b промаркирована ссылочным обозначением 10a или на противоположной стороне 10b. В этих переходных областях находятся продольные балки, которые могут быть, например, выполнены, как показано на фиг.5, и уже описаны. Однако возможны и другие конструкции. Например, продольная балка может быть частью плиты днища, как это обозначено непрерывными, достигающими наружной стороны кузова вагона горизонтальными линиями на фиг.1, или продольная балка в рамках подготовительного изготовления может быть соединена с плитой днища.
Прежде чем теперь будет описана конструкция устройства крепления сцепки согласно представленному на фиг.1-фиг.7 примеру осуществления, следует подчеркнуть, что кузов вагона в отношении боковых стенок, днища, элемента крыши и также в отношении способа изготовления подмодулей или модулей кузова 1 вагона может быть выполнен по-другому. Например, в случае кузова вагона речь может идти о кузове вагона в интегральном выполнении. Также материал может быть иным, чем алюминий. Кроме того, могут быть предусмотрены другие отверстия или отверстия на другом месте, чем, например, показано на фиг.1 и фиг.2.
В примере осуществления устройство крепления сцепки является соединительной плитой, а именно в особом примере осуществления соединительной плитой 7, которая изготовлена из двух деталей 17a, 17b. Предпочтительно, при этом соединительная плита 7 не является экструзионным профилем с экструдированными полостями. Более того, противолежащие поверхности, которые направлены в продольном направлении кузова 1 вагона, образованы соответственно сплошным куском материала, за исключением видного лучше всего на фиг.5 отверстия 41 для введения крепежных винтов или крепежных болтов для крепления не показанной сцепки и за исключением дополнительных проходных отверстий 40, 44a, 44b. Обе детали 17a, 17b на их общем переходе 42 сварены друг с другом. Детали 17 могут состоять, прежде всего, из алюминия.
Как лучше всего видно из фиг.3, верхняя сторона соединительной плиты 7, которая из-за перевернутого изображения на фиг.3 находится внизу на соединительной плите 7, через усилительную плиту 20 соединена с днищем 3. Например, сначала усилительная плита 20 сваривается с днищем 3, и затем соединительная плита 7 на ее верхней стороне сваривается с усилительной плитой 20. Альтернативно соединительная плита 7 сначала сваривается с другими показанными на фиг.3 и других фигурах дополнительными передающими силы элементами 6a, 6b, 9a, 9b, и затем эта имеющая в горизонтальном поперечном сечении форму Н-образного профиля конструкция на ее верхней стороне сваривается с усилительной плитой 20. Н-образный профиль поперечного сечения этой конструкции лучше всего виден на фиг.6. На этой фигуре показано, что обе части детали 17a, 17b на их наружных, обращенных к боковому краю кузова вагона концах (вверху и внизу на фиг.6) имеют два отогнутых под углом участка 52, 54 (на детали 17a), а также 55, 56 (на детали 17b). Эти отогнутые под углом участки 53, 54, 55, 56 соединены с дополнительными передающими силы элементами, а именно отогнутый под углом участок 52 - с опорным элементом 6a, отогнутый под углом участок 53 - с пластинчатым элементом 9a, который сварен из двух деталей 58a, 59a, отогнутый под углом участок 55 - со вторым опорным элементом 6b, и отогнутый под углом участок 56 - со вторым пластинчатым элементом 9b, который сварен из двух деталей 58b, 59b. При этом опорные элементы 6a, 6b образуют часть большой полки Н-образного профиля, причем эти части длинной полки, если смотреть со стороны соединительной плиты 7, расходятся, в то время как пластинчатые элементы 9a, 9b проходят параллельно друг другу в продольном направлении кузова вагона. Также и опорные элементы 6а, 6b могут быть сварены из двух деталей, которые можно заметить по горизонтально проходящей линии на опорном элементе 6а на фиг.3. Линия раздела пластинчатых элементов 9a, 9b в примере осуществления также является горизонтальной, как так же лучше всего видно из фиг.3. Сварное соединение 61 обеих деталей 58a, 59a на фиг.3 также показано проходящей горизонтально линией, как и сварное соединение 62 обеих деталей 58b, 59b пластинчатого элемента 9b. При этом верхняя деталь 59a, 59b может иметь проходные отверстия, через которые, например, может быть проведен кабель или линии.
Как показано на фиг.3 и фиг.6, усилительная плита 20 также имеет Н-образный профиль, причем, однако, переходы между полками и стенкой двутаврового профиля являются закругленными. Соответствующие закругленные кромки обозначены на фиг.6 ссылочными обозначениями 22 и 52. Помимо этого, концевые участки 21a, 21b полок утончаются относительно их измеренной в вертикальном направлении (перпендикулярно плоскости фиг.6 и в вертикальном направлении на фиг.3) толщины материала.
А теперь с помощью фиг.7 будет разъяснен способ получения сварных швов отогнутых под углом участков 53, 54, 55, 56 к прилегающим дополнительным передающим силы элементам 6a, 9a, 6b, 9b, причем показаны только сварные соединения к передающим силы элементам 6a, 9a. Оба других сварных соединения могут быть выполнены аналогичным образом. Отогнутые под углом участки 53, 54 детали 17a соединительной плиты 7 на их свободных концах имеют соответственно два участка 74a, 74b в форме язычков. В дальнейшем будет более подробно описана область, которая содержит соединение между отогнутым под углом участком 53 и опорным элементом 6a. Другие области перехода от отогнутого под углом участка 54 к пластинчатому элементу 9a или его верхней части 58a и его нижней части 59a могут быть выполнены аналогичным образом. Концевые участки 74a, 74b в форме язычков находятся на удалении друг от друга, и между ними находится полое пространство 101. На протяжении участков 74a, 74b до их свободных концов с наружной стороны предусмотрена выемка 73, которая служит в качестве предохранителя сварочной ванны.
Указывающий в направлении отогнутого под углом участка 53 конец опорного элемента 6a также имеет два выступающих, проходящих параллельно друг другу концевых участка 105a, 105b, так что между концевыми участками 105 также образуется полое пространство, которое в показанной на фиг.7 собранной конфигурации является частью полого пространства 101. В собранном состоянии полое пространство 101 ограничено по периметру с одной стороны отогнутым под углом участком 53, а с другой стороны - опорным элементом 6а. При этом концевые участки отогнутого под углом участка 53 и опорного элемента 6а перекрываются, причем концевые участки 74a, 74b в форме язычков прилегают к внутренней стороне выступающих концевых участков 105a, 105b. При этом расположенная с внешней стороны выемка 73 концевых участков 74a, 74b в форме язычков простирается в направлении свободного конца концевых участков 74a, 74b в форме язычков через область стыка, в которой выступающие концевые участки 105a, 105b опорного элемента 6а упираются в материал отогнутого под углом участка 53. С внешней стороны на этой области стыка как материал опорного элемента 6a, так и материал отогнутого под углом участка 53 скошены, так что благодаря возникшим скошенным поверхностям 72a, 72b образуется V-образный или Y-образный профиль. Внутри обоих полок Y- или V-образного профиля находится, тем самым, доступная снаружи выемка 71. Также как описанные ранее признаки формы переходного участка, эта выемка простирается в вертикальном направлении (перпендикулярно плоскости фиг.7) через весь конец отогнутого под углом участка 53 или опорного элемента 6a. Это справедливо также для полого пространства 101.
В описанном ранее собранном состоянии сварной шов еще не получен. Теперь известным образом соответственно в области V-образной или Y-образной выемки 71 создается сварной шов. В результате в каждой переходной области между соединительной плитой и дополнительным передающим силы элементом возникают два сварных шва. Преимущество выступающих концевых участков с расположенным между ними полым пространством 101 состоит в том, что толщина материала прилегающих друг к другу подлежащих свариванию друг с другом деталей в области стыка примерно одинакова, так что и теплоемкости примерно равны. Кроме того, по причине уже существующего контакта материалов может происходить выравнивание температуры вследствие теплопроводности. Кроме того, соединенные друг с другом концевые участки подлежащих свариванию деталей по причине расположенных внутри концевых участков в форме язычка уже имеют предварительно фиксированное относительное положение, так что получение сварного шва облегчается.
Возможны варианты показанного на фиг.7 варианта осуществления. Во-первых, отогнутый под углом участок 53 не должен быть отогнут под показанным на фиг.7 углом относительно показанной на фиг.7 внизу части соединительной плиты, а угол может изменяться в зависимости от желаемой конструкции. То же самое справедливо для другого отогнутого под углом участка 54, который при другом варианте осуществления соединительной плиты может быть также исключен. Также может быть исключен отогнутый под углом участок 53, в то время как отогнутый под углом участок 54 может присутствовать. Кроме того, концевые участки в форме язычка, оба или лишь один из них, могут быть предусмотрены на другой детали (например, опорном элементе 6a), а не отогнутом под углом участке. Прежде всего, также возможно, что одна из обеих подлежащих соединению друг с другом деталей имеет концевой участок в форме язычка, а другая деталь - другой участок в форме язычка.
На фиг.3 и фиг.7 показано, что представленная на фиг.3 вверху нижняя сторона соединительной плиты 7, опорные элементы 6a, 6b и пластинчатые элементы 9a, 9b не имеют сплошную плоскую поверхность, а являются профилированными. Это профилирование служит для того, чтобы согласовывать тепловые свойства, прежде всего эффективную теплоемкость, названных элементов с тепловыми свойства деталей, с которыми элементы должны быть сварены или соединены другим образом посредством нагревания. Верхняя сторона элементов может быть выполнена точно так же. Профилирование способствует тому, что эффективная теплоемкость уменьшается. Для этого в средней части поверхности на нижнем конце материал выбран. Лишь концевые участки поверхности предпочтительно выполнены плоскими, причем оба противолежащих концевых участка, предпочтительно, заканчиваются на одинаковой высоте, прилегают к детали, с которой должны быть сварены или соединены другим образом под действием тепла. Внутренняя область концевой поверхности детали 17a соединительной плиты 7 на фиг.7 обозначена ссылочным обозначением 89. Переход средней области 89 к обоим противолежащим концевым участкам 69a, 69b обозначен ссылочными обозначениями 79a, 79b. Эти переходные области, как указано параллельными линиями на фиг.4, могут быть выполнены закругленными. Поскольку деталь 17a в представленном на фиг.7 примере осуществления имеет два отогнутых под углом участка 53, 54 и, тем самым, имеет Т-образный профиль поперечного сечения, то существует третий концевой участок 69c, причем переходная область от средней, имеющей выемку области 89 поверхности к третьему концевому участку 69c обозначена ссылочным обозначением 79c.
Соответственно, щелевой элемент 6a имеет среднюю область 87 поверхности с выемкой, на противоположных концах которой находятся концевые участки 67a, 67b, которые во время получения соединения с соседними деталями прилегают к ним. Области перехода обозначены ссылочными обозначениями 77a, 77b. Средний, имеющий выемку участок концевой поверхности детали 58a (справа на фиг.7) обозначен ссылочным обозначением 88, противолежащие концевые участки - ссылочными обозначениями 68a, 68b.
На фиг.8 показано поперечное сечение через деталь 17a за пределами отогнутых под углом участков 53, 54, причем плоскость изображения проходит перпендикулярно плоскости изображения фиг.7 и в продольном направления кузова вагона, то есть в горизонтальном направления плоскости изображения на фиг.7.
В дальнейшем будет описан предпочтительный пример выполнения соединения нижней части соединительной плиты 7 с противолежащими продольными балками 34a, 34b. При этом соединительный элемент 8 выполнен сплошным от первой продольной балки 34a до другой продольной балки 34b и при этом имеет ваннообразный профиль (фиг.5). Соединительный элемент 8 соединен с продольными балками 34 посредством сварного соединения 32. Он составлен из нескольких подмодулей (на фиг.5 слева направо) 19a, 18a, 25a, 26a, 27, 26b, 25b, 18b и 19b, причем эти подмодули выполнены пластинчатыми и соединены соответственно с двумя соседними деталями посредством сварного шва 32. Аналогично тому, как показано на фиг.7 для отогнутых под углом участков 53, 54, могут быть предусмотрены концевые участки в форме язычков, которые делают возможным соединение друг с другом подлежащих соединению деталей перед свариванием, которые имеют предохранитель сварочной ванны и которые выполнены так, что эффективные теплоемкости соединяемых друг с другом деталей являются близкими или одинаковыми.
Для достижения ванноподобного профиля два подмодуля, а именно модули 18a, 18b, изогнуты. Они образуют переход от днища ванны к боковым стенкам ванны.
В продольном направлении кузова вагона (перпендикулярно плоскости изображения фиг.5) подмодули 18a, 25a, 26a, 27, 26b, 25b и 18b простираются через продольный участок, который приблизительно равен продольной протяженности, которую имеет комбинация соединительной плиты 7 с закрепленными на ней опорными элементами 6a, 6a, также как и соединительной плиты 7 с закрепленными пластинчатыми элементами 9a, 9b. При этом имеется в виду продольная протяженность на нижней стороне конструкции. На верхней стороне конструкции продольная протяженность является большей, как можно увидеть из фиг.3, так как пластинчатые элементы 9a, 9b на их нижней кромке имеют изогнутое очертание. Продольная протяженность дна ванны соединительного элемента 8 может быть также немного большей, чем продольная протяженность названной конструкции на ее нижней стороне, как дает понять фиг.4.
Факультативно, ваннообразный соединительный элемент 8 на боковых стенках ванны имеет отверстие 13, как лучше всего видно из фиг.2 и фиг.1. Альтернативно или дополнительно продольная протяженность частичной области или детали 19a, 19b, которая соединена с соответствующей продольной балкой 34a, 34b, намного больше, чем продольная протяженность на дне ванны, то есть под соединительным элементом 8. Эта большая продольная протяженность становится возможной благодаря, например, показанному внизу на фиг.1 выступающему участку В подмодуля 19b. Большая продольная протяженность, причем по всему большой продольной протяженности соединительный элемент 8 прилегает к продольной балке 34, улучшает стабильность и поэтому позволяет передавать большие силы в продольном направлении между продольной балкой 34 и соединительным элементом 8.
Как показано на фиг.5, опорные элементы 6a, 6b на их нижней стороне соединены с соединительным элементом 8, а именно здесь с подмодулями 26a, 26b. С этими подмодулями 26а, 26b также соединены пластинчатые элементы 9a, 9b на их нижней стороне. Также и сама соединительная плита 7 соединена с соединительным элементом 8, а именно с центральным подмодулем 27, и его отогнутым под углом концевым участком - с подмодулями 26a, 26b. Все эти соединения соединительной плиты 7, опорных элементов 6a, 6b и пластинчатых элементов 9a, 9b, предпочтительно, являются сварными соединениями, причем нижняя сторона показанной на фиг.3 расположенной сверху конструкции, предпочтительно, выполнена, как описано, с утопленным в виде выемки участком поверхности.
Открытое на фиг.1 и фиг.5 к торцевой стороне устройство под днищем 3 кузова вагона может быть, по меньшей мере, частично закрыто пластинчатыми элементами (не показано). Также открытые концы модулей могут быть, как упомянуто выше, закрыты, например, приваренными металлическими полосками.
Независимо от этого, днище 3 кузова вагона вместе с усилительной плитой 20, соединительной плитой 7, обоими опорными элементами 6a, 6b и средней областью дна ванны соединительного элемента 8 в вышеназванном смысле может быть обозначено как сцепная коробка. Однако торцевая сторона этой сцепной коробки, по меньшей мере, частично открыта, чтобы сцепка могла проходить через внутреннее пространство сцепной коробки до соединительной плиты 7 и быть там закрепленной.