CZ20022786A3 - Plošný element a způsob výroby plošného elementu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby plošného elementu pro vozové skříně v diferenciální konstrukci, který má vnější opláštění a výztužné prostředky, přičemž profily a profilové uzly jsou upraveny v předem stanoveném uspořádání na vnějším opláštění, jakož i plošného elementu.

Dosavadní stav techniky

Vozové skříně, například pro osobní dopravu, jsou vytvořeny z různých složek. K těmto složkám patří mimo jiné plošné elementy. Plošné elementy jsou složeny z více plechů a polotovarů, které jsou navzájem spojeny. Jako spojovací technika se zde používají různé techniky svařování, jako například bodové svařování a obvyklé svařování světelným obloukem.

V konstrukci kolejových vozidel je až dosud obvyklé a zcela obecně známé vytvářet konstrukční části pro vozové skříně kolejových vozidel diferenciální konstrukcí, přičemž je z profilů spojený tyčový konstrukční prvek nebo mřížový konstrukční prvek opatřen vnějším opláštěním, které je s tyčovým prvkem spojeno tak, že se vytvářejí plošné elementy tuhé v tahu. V plochách, které jsou upraveny mezi mřížovými tyčemi, je opláštění přídavně zesíleno na vnitřní straně upravenými, čárově vytvořenými a často ve tvaru písmene Z upravenými profily, čímž se vytváří vyztužení proti vyboulení a dosahuje se požadované tuhosti vnějšího opláštění proti vyboulení.

• · ······ ··

Z GB 885,279 je známé vytvořit mřížovou součást pro velké karosérie z profilů ve tvaru klobouku, které jsou na svých křižujících se místech obkročeny také ve tvaru klobouků vytvořenými profilovými uzly a jsou s nimi tvarově a silově pevně spojeny.

Jako spojovací způsoby pro výrobu tyčových nebo mřížových součástí jdou v uvedených případech pro spojení s vnějším opláštěním a následné upravení čárových vyztužení proti vyboulení využity zcela nebo nejméně částečně tepelné způsoby spojování. Nevýhoda u všech těchto způsobů spojování spočívá v tom, že při tvarování tyčové nebo mřížové součásti musí být zajištěna vysoká přesnost, Čímž vznikají odpovídající velké náklady, jakož i ta skutečnost, že přinášené teplo vede ve všech konstrukčních součástech k nežádoucímu pnutí a protažení, která vyžadují časově a ekonomicky nákladné dodatečné opracování, aby se vytvořilo požadované uspořádání a aby se zajistila rovnost povrchové plochy plošných elementů a aby tyto zůstaly uvnitř požadovaných tolerancí.

Navíc dochází k podstatnému tepelnému protažení, které se projevuje vznikem vyboulení a které negativně ovlivňuje kvalitu povrchové plochy. Pro vyrovnání tohoto protažení jsou potřebné značné narovnávací a napínací práce, jakož i dodatečné opracovávání opakujícím se broušením. Vytvářené rozměrové tolerance vedou ke zvýšeným nákladům z hlediska přizpůsobení v konečné montáži. Tyto známé způsoby spojování vyžadují také dodatečnou rozsáhlou ochranu proti korozi nebo podmiňují nasazení ekonomicky nevýhodných ušlechtilých ocelí. Pro vytvoření vhodné plošné tuhosti proti vyboulení je potřebné plošné elementy v dodatečném opracovávání tepelně napnout nebo je opatřit profi• · · · · · · · ·· • · · · · ·

lovými vyztuženími proti vyboulení.

Mimoto brzdí nebo zabraňují tyto způsoby spojování nasazení materiálů, které již mají anorganické nebo organické ochranné vrstvy proti korozi, výrobu do značné míry předem zhotovených konstrukčních součástí, které například již unášejí tlumení proti teplu nebo konečné zabarvení, jakož i výrobu hybridních konstrukčních součástí spojených z různých materiálů, mimo jiné vláknových spojovacích materiálů.

Při výrobě kolejových vozidel se proto stále více pro jevuje snaha nahradit tepelné způsoby spojování způsoby sp jování zastudena.

V DE 195 01 805 AI je uvedeno, že se mřížová součást a čárová vyztužení proti vyboulení spojují s vnějším opláš těním prostřednictvím způsobu slepování. Tato technologie však není použitelná pro všechny případy nasazení a není ekonomicky výhodná.

Z EP 0 855 978 AI jsou známé nejméně částečně prostřednictvím spojování zastudena například vylisovaného nýtování v diferenciální konstrukci zhotovitel né a navzájem spojitelné moduly plošných elementů. Tato technologie vyžaduje z části vysoké náklady pro zařízení a nástroje, je konstrukčně relativně nikoli volná a je nákladná. Profily dutých komor lze uspořádat a zhotovit jen ekonomicky nevýhodně, přičemž se použijí drahé a nepružné licí uzle a není zabezpečeno žádné vyrovnání tolerancí. Také okrajové uspořádání plošných elementů v oblasti profil/plech se uká žalo jako velmi nákladné.

···· 44

WO 97/14596 Al popisuje modulové elementy v diferenciální konstrukci a způsob jejich výroby. Tyto modulové elementy mají potah, jej unášející a obrys určující žeberní profily s dosedací plochou orientovanou k vnitřní straně potahu, jakož i konce žeberních profilů navzájem spojující okrajové profily, které jsou určeny pro spojení dvou navzájem sousedících modulových elementů po dvojicích podél dělicí spáry, které jsou uloženy na sebe a které jsou opatřeny vybráními pro zasunutí spojovacích prostředků určených pro spojování modulových elementů zastudena. Tato vybrání v okrajových profilech jsou uspořádána vždy v oblasti žeberního konce. Tyto žeberní konce jsou vždy pevně spojeny se žeberními patkami. Tyto žeberní patky slouží pro vytvoření přímých tvarově a silově pevných spojení mezi korespondujícími žeberními patkami s navzájem sousedících modulových elementů prostřednictvím spojovacích prostředků spojitelných zastudena a přitom jsou samy o sobě pevně spojeny prostřednictvím spojů vytvořených zastudena s okrajovými profily v oblasti odpovídajících vybrání.

Pro výrobu takového modulového elementu se uřízne určitý počet obrys vytvářejících žeberních profilů na předem stanovenou délku. Pro každý podélný okraj modulového elementu se přiřízně okrajový profil a opatří se vybráními na spojovacích místech s žeberními profily. Okrajové profily jsou na žebrech zařazených rovnoběžně s lícujícími konci zastudena upevněny prostřednictvím na jejich koncích upevněných žeberních patek, které také slouží pro upevnění modulových elementů mezi sebou navzájem. Potah nasměrovaný bočně rovnoběžně se uloží na úložnou plochu žeber přivrácenou k potahu a s nimi, to je s jejich úložnými plochami a s okrajovými profily se trvale spojí zastudena.

V EP 0 369 134 Al je zveřejněna vozidlová buňka, zejmé• · · · 4 4 • 4 • 4 • ·

4 4

44

- 5 ·· 44 44 4» • · · · 4 4 • 4 4 4 4 • 44444 4 ·

4 4 4 4 • · · · 44 444« na pro kolejové vozidlo, která sestává z nosné kostry a ze sendvičových dílů, které jsou na ní upevněny a které mají vždy jednu vnější a jednu vnitřní krycí vrstvu a mezi nimi zalepenou ochrannou vrstvu. Tato vozidlová buňka je vytvořena z jednotlivě zhotovených buňkových modulů, které jsou vytvořeny vždy v integrální konstrukci jako sendvičová konstrukce s částmi nosné kostry připojené v oblasti ochranné vrstvy a upevněné na krycích vrstvách, přičemž na okrajové straně jsou upraveny na částech nosné kostry buňkové moduly s lícovanými spoji pro vzájemné spojení.

V P.Corder, V. Hůller: Modeme Stahl-Leichtbaustrukturen Tur den Schienenfahrzeugbau; Blech Rohre Profile 42 (1995) 12, str. 773 - 777 je mimo jiné popsáno využití hrbolaté desky. U této hrbolaté desky je hladký plech spojen s druhým plechem, do kterého jsou v definovaném odstupu vytvarovány kuželovité nebo pyramidové výstupky. Prostřednictvím vždy jednoho svařovacího bodu v hrbolaté podlaze jsou hladký plech a hrbolatý plech navzájem spojeny.

DE 197 42 772 AI obsahuje mezilehlou podlahu pro dvoupatrový železniční vůz pro oddělení horního patra od spodního patra. Tato mezilehlá podlaha je upravena od jedné podélné strany vozu ke druhé podélné straně a přes úsek délky vozu. Přitom sestává z více plochých, pravoúhlých, vedle sebe uložených sendvičových elementů, které jsou uspořádány svými úzkými čelními stranami od jedné podélné strany vozu ke druhé podélné straně vozu a dosedají na nosník upravený v podélném směru vozu, zatímco svými širokými podélnými stranami jsou spojeny s dutým a v ohybu měkkým nosníkem, který je upraven napříč nejméně přes úsek vnitřní šířky vozu. Podle jednoho příkladu provedení sestávají sendvičové elementy ze dvou plechů, které mají buněčnou

- 6 ·♦· · ·· • · • · ·· ·· ♦ · · • · strukturu, přičemž jsou do plechů vytvarována vždy zahloubení prostřednictvím hlubokého tažení. Špičky těchto zahlou bení se navzájem dotýkají a jsou spolu navzájem svařeny.

YYňáigžH

Vynález si tak klade za úkol vytvořit způsob výroby plošného elementu pro vozové skříněw diferenciální konstruk ci, přičemž se má zabránit nedostatkům známých způsobů a plošné elementy mají být vyráběny s nepatrným rozpětím tolerancí a s vysokou kvalitou povrchové plochy. Mimoto má být vyroben plošný element způsobem podle vynálezu.

Tento úkol se řeší způsobem výroby plošného elementu pro vozové skříně v diferenciální konstrukci se znaky význakové části patentového nároku 1.

Mimoto se tento úkol řeší takto vyrobeným plošným elementem.

Způsobem výroby plošného elementu se dosáhne vysoké plošné tuhosti plechových polí proti vyboulení. Vznikají jen nepatrná rozpětí v tolerancích, přičemž urovnání plechu se automaticky uskutečňuje slepovacím procesem. Využitím způsobu se dosahuje mnohostranné funkční integrace, při čemž ochrana proti korozi a izolace hluku jsou v popředí. Prostřednictvím využití spojování způsobem zastudena se dosáhne velmi nepatrných tolerancí konstrukčních součástí. Mimoto se dosáhne podstatných finančních úspor tím, že odpadnou mzdy na náročné procesy, jako například narovnávání^ pískování, napínání, broušení a tmelení. Mimoto se dosahuje úspor i v materiálové oblasti. Základní nátěry není třeba provádět, přičemž jsou potřebné jen mezilehlé nátěry, • Φ · Φ « φ

Φ Φ Φ ·

Φ Φ • Φ ·

Φ · Φ · ·· ·· ΦΦ krycí lak nebo folie. Prostřednictvím daného způsobu se navíc umožňuje konstrukce hybridní a také modulární konstrukce. Je možné vyrábět plošné elementy s různými profily, například s rovnou nebo zakřivenou boční stěnou.

S výhodou se ve druhém a ve třetím kroku zcela spojuje zastudena. Tím, že se nepoužije způsobu svařování, se již uvedené výhody dále optimalizují.

Zejména lze provádět spojování zastudena uzavíracími prstencovými čepy, vylisovaným nýtováním nebo prostřednictvím průchozích spár. Možná je také kombinace vylisovaného nýtování, uzavíracích prstencových čepů a průchozích spár. Tyto spojovací techniky zabezpečují spojování s nepatrnými tolerancemi, protože lze zabránit obtížně zjištovanému procesu smršťování, kterému při svařování nelze zabránit.

Podle dalšího výhodného uspořádání vynálezu se profily a profilové uzly nejméně částečně uspořádají v ústrojí a spojí se. Lze tak uvést, že za pomoci formy nebo šablony lze upravit komponenty kostry do předem stanoveného uspořádání. Prostor pro nepřesnosti je tak téměř vyloučen. Ve spolupůsobení se spojovacími technikami zastudena je zabezpečeno vytvoření kostry s nejvyšší přesností.

S výhodou se výztužný prostředek slepí s vnějším opláštěním vakuovým vakovým způsobem. Například se slepované pleX chy umístí do vzduchotěsného obalu, zejména do folie, ve kterém se návazně vytvoří podtlak, takže je výztužný prostředek přitlačen na opláštění a to je přitlačeno na rovinu, případně formu, například pro zakřivenou boční stěnu. Prostřednictvím tohoto vakuového vakového způsobu lze rovné plochy vytvořit ekonomicky výhodně s největší přesností.

• φφφ φφ ·» φφ * · * · φ φ φ φφφ φφφφ φφ φφφ φ φφφ •φφφ φ φ φ • Φ · « φφ «φ • Φ Φ· • · · « φ φ φ · φ · φφφφ

Daný způsob je také nezávislý na velikosti plošného elementu. Tak již nejsou potřebná individuálně na velikosti plošných elementů závislá zařízení pro výrobu plošných elementů

Další výhodná vytvoření vyplývají ze závislých patento vých nároků.

£ř-e-hled obrázků na vykřesej»

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu provedení ve spojeni s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn výřez plošného elementu pro vozové skříně v diferenciální konstrukci v půdoryse.

Na obr. 2 je znázorněn řez rovinou podle čáry A - A z obr. 1.

JPL^kla^^ro^edeníjvjrn^lezu^

Na obr. 1 je schematicky znázorněn výřez plošného elementu 2 v půdoryse. Plošný element 2 má vnější opláštění 4 a hrbolaté plechy 6, které jsou uspořádány na vnějším opláš tění 4. Na vnějším opláštění 4 jsou uspořádány na straně hrbolatých plechů 6 profily 8, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím profilových uzlů 10. V dále neznázorněných příkladech provedení mohou být místo hrbolatých plechů 6 upraveny jako výztužné prostředky například také profilovaný plech, kombinace pěny a krycího plechu nebo vláknový spojovací polotovar.

U daného způsobu výroby plošného elementu 2 se v prv• 444 44 44 44 ·· 44 *4 4 4 44 • 4 4 444· 44 •4 444 4 44444 4 4 ··♦♦ 44 4 4 4 4 ·· ·· 44 44 44 444

-9 ním kroku slepí hrbolaté plechy 6 s vnějším opláštením 4, které jsou potom navzájem tuze spojeny. Ve druhém kroku se uspořádají profily 8 a profilové uzly 10 předem stanoveným způsobem a nejméně částečně se spojí do kostry způsobem spojování zastudena. Ve třetím kroku je tato kostra nejméně částečně způsobem spojování zastudena spojena s vnějším opláštením 4 na straně hrbolatého plechu 6. Alternativně lze ve druhém a ve třetím kroku také zcela spojovat zastudena. U tohoto příkladu provedení jsou jako profily 8 pro vytvoření kostry použity kloboukové profily. Je však také možné nasadit jiné profily.

Profily 8 a profilové uzly 10 jsou nejméně částečně uspořádány v zařízení a jsou předem spojeny. Za pomoci formy nebo šablony se uvedou profily _8 a profilové uzly 10 kostry již do konečného uspořádání. Tak se téměř vyloučí volný prostor pro nepřesnosti. Ve spolupůsobení s Technikami spojování zastudena je zabezpečeno vytvoření kostry s nejvyšší přesností.

Hrboly hrbolatého plechu 6 mohou být vytvořeny v plošně pravidelném uspořádání v řadách, které se křižují, jsou vodorovné, svislé nebo v řadách které se křižuji a procházejí šikmo.

Podle dalšího neznázorněného příkladu provedení jsou hrboly hrbolatého plechu 6 vytvořeny v plošně nerovnoměrném uspořádání, přičemž v oblastech, které musejí mít větší tuhost proti vyboulení, je uspořádán větší počet hrbolů v menších odstupech, a v souladu s tím je v oblastech s menší požadovanou tuhostí proti vyboulení upraven menší počet hrbolů.

44

4 4

4 ·

4 ·

4 4

4« 4444 •«•4 44

4 4

4 4

4 4

4 4 4 ·· 4«

44

4 4

4 4

444

4 4

44

-ιόν místech styku nebo v místech křížení profilů 8 jsou uspořádány profilové uzly 10, které obkračují navzájem se dotýkající nebo křižující profily 8, jsou spojeny s profily 8 a místa styku nebo křížení profilů 8 vyztužují. Část profilů 8 a k nim přivrácené konce profilových uzlů 10 mají průřez ve tvaru klobouku. Profilové uzly 10 jsou vyrobeny hluhokotažnou technikou.

Na obr. 2 je znázorněn řez rovinou podle čáry A - A z obr. 1. Vnější opláštění 4 je s hrbolatými plechy 6 spojeno prostřednictvím lepidla 12. Mimoto je upraven v prostoru vytvořeném mezi vnějším opláštěním 4 a mezi hrbolatým plechem 6 izolační materiál 14. Spojení se s výhodou uskutečňuje ve vakuovém vakovém způsobu. Slepované uspořádání se u tohoto příkladu provedení umístí do vzduchotěsného obalu, například do fólie, ve které se návazně vytvoří podtlak. Přitlačení hrbolatého plechu 6 na vnější opláštění 4 lze však také provést jiným způsobem.

Kostra, to je útvar z profilů 8 a profilových uzlů 10 je u znázorněného příkladu provedení spojen zastudena prostřednictvím vylisovaného nýtování 16. U dalšího, neznázorněného příkladu provedení, je uskutečněno spojení zastudena uzavíracími prstencovými Čepy nebo prostřednictvím průchozích spár. Vhodná je však také kombinace spojovacích technik zastudena.

Daným způsobem výroby plošného elementu 2 se dosáhne vysoké plošné tuhosti proti vyboulení vnějšího opláštění 4 a tím také celého plošného elementu 2. Přitom vznikají jen nepatrná rozpětí v,tolerancích, přičemž vyrovnání plechu se automaticky uskutečňuje prostřednictvím procesu slepování .

pvzoo2-2?8g

Φφ ·· • φ ·

• φ ♦

ΦΦΦ

ΦΦΦ φφ ΦΦΦ·

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY ferenciální konstrukci, který má vnější opláštění (4) a výztužné prostředky, přičemž probily (8) a profilové uzly (10) jsou upraveny v předem stanoveném uspořádání na vnějším opláštění (4), vyznačující se tím, že v prvním kroku se využije plošně vytvořený výztužný prostředek a slepí se s vnějším opláštěním (4), ve druhém kroku se uspořádají profily (8) a profilové uzly (10) a nejméně částečně se spojí spojovacím způsobem zastudena do kostry, a ve třetím kroku se tato kostra nejméně částečně spojovacím způsobem zastudena společně spojí s,vnějším opláštěním (4) na straně výztužného prostředku.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve druhém a ve třetím kroku se zcela spojuje zastudena.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se spojuje zastudena vylisovaným nýtováním (16). '
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se spojuje zastudena uzavíracími prstencovými čepy nebo prostřednictvím průchozích spár. *
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, v y z n a č u jící se tím, že profily (8) a profilové uzly (10) se nejméně částečně uspořádají v ústrojí a spojí se.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznač'u• 0

   - 12 0

   0« 00 ·· » 0 0 · • 0 0 0 0 0 » · ··· · · · ·

   0 · 0·· ·· ·· ·· ·00· jíeí se tím, že výztužný prostředek se slepí s vnějším opláštěním (4) vakuovým vakovým způsobem.
7. 7. Plošný element (2), vyznačující se tím, že je vyroben podle jednoho ze způsobů podle nároků 1 až 6.
8. 8.

   Plošný element se tím, opláštěním (4) (2) podle nároku 7, vy z že jako výztužný prostředek tuze spojeny hrbolaté plechy načující jsou s vnějším (6).

   a č u j í c jsou vytvoupravených, (2) podle nároku 8, v y z n že hrby hrbolatého plechu (6) pravidelném uspořádání v křížově svislých řadách.

   Plošný element se tím, řeny v plošně vodorovných a

   10. Plošný element (2) podle nároku 8, vyznačující se tím, že hrby hrbolatého plechu (6) jsou vytvořeny v plošně pravidelném uspořádání v křížově upravených, šikmo procházejících řadách.

   11. Plošný element (2) podle nároku 8, vyznačující se tím, že hrby hrbolatého plechu (6) jsou vytvořeny v plošně nepravidelném uspořádání, přičemž v oblastech, které musejí mít větší tuhost proti vyboulení, je uspořádán větší počet hrbů v menších odstupech, a opačně.

   12. Plošný element (2) podle jednoho z nároků 7 až 11, vyznačující se tím, že v místech styku nebo v místech křížení profilů (8) jsou uspořádány profilové uzly (10), které obkračují navzájem se stýkající nebo křížící profily (8), jsou s profily (8) spojeny a vyztužují místa styku nebo místa křížení profilů (8).

   13. Plošný element (2) podle nároku 12, vyznačují·♦·· ·· 44 44 4* 4«

   4· 4 4 44 4 · 4 ·

   444 4444 44 » • 4 4 · 4 4 »«· 9 · · 4

   4444 44 4 444 ·· *· 4· 44 44 444»

   - 13 cí se tím, že nejméně část profilů (8) a k nim přivrácené konce profilových uzlů (10) mají průřez ve tvaru klobouku.

   14. Plošný element (2) podle nároku 13, vyznačující se tím, že profilované uzly (10) jsou vyřobeny hlubokotažnou technikou.

   15. Plošný element (2) podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že profily (8) a profilované uzly (10) jsou spolu navzájem spojeny nejméně částečně spojovacím způsobem zastudena.

   16. Plošný element (2) podle nároku 7, vyznačující se tím, že jako výztužný prostředek je upraven profilovaný krycí plech, pěna a krycí plech nebo vláknitý spojovací polotovar.

   • 499 • 9 • 9
9. 9 • 9 9 99 β 9 ··

   PV2002-,2W *9 99.

   • 9 9 9 9 9 «

   9 9 9 9 9 9

   9 999 9 9 9 9

   9 9 9 9 9

   99 »9 9999

   A-A ==^ '^·