CN103318202A - 用于铁路车辆的复合自支撑壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于铁路车辆的复合自支撑壳体。铁路车辆(10)包括车辆主体(12)、固定至车辆主体(10)的车顶(20)或在车辆主体(10)地板(24)下的部件(16，22)及用于封闭部件(16，22)的壳体(18，26)。壳体(18，22)包括面向车辆主体(12)的至少一个横向板(28，30，32，24)及在闭合和打开位置之间可运动的至少一个侧折板(36，38，40，42)，在闭合位置中侧折板(36，38，40，42)闭合界定在横向板(28,30，32，34)和车辆主体(12)之间的部件(16，22)的体积。壳体(18，26)设有用于将侧折板(36，38，40，42)固定在闭合位置的固定装置(50,52)。为减轻壳体重量，侧折板(36，38，40，42)和横向板(28,30，32，34)由轻质材料制成。为实现重量的进一步减轻，结构(28，30，32，34)优选在打开位置中不自支撑。固定装置(50，52)设置在横向板(28，30，32，34)和在闭合位置的侧折板(36，38，40，42)之间，使得横向板(28，30，32，34)、在闭合位置的侧折板(36，38，40，42)及固定装置形成整体的且相互作用的自支撑和承载结构。

Description

用于铁路车辆的复合自支撑壳体
技术领域
本发明涉及对铁路车辆的功能部件的保护，所述功能部件例如柴油机、压缩机、电力变压器、制动系统、排气清洁系统、油箱或接线，其位于铁路车辆的车辆主体外部，在车辆主体的车顶上或在车辆主体的地板下面。本发明更特别地涉及用于这样的部件的壳体。
背景技术
铁路车辆的车顶和/或底架可以配备有铁路车辆的许多功能部件，其通常通过由片金属制成的壳体来保护。为了维修目的，壳体通常设有产生向部件的容易进入的侧折翼(side flap)。使得有必要把交通工具做成流线型的这样的壳体保护部件以免受粉尘或污染的影响，防止接近未经许可的职员和/或减少由部件产生的噪声，向交通工具增加重量。为了使这样的壳体的重量减到最小，已经提出了用由纤维加强复合材料制成的板代替常用的片金属折翼门。然而，因此实现的重量减轻是有限的。
在EP1 377 488中公开了一种用于铁路车辆的发动机的地板下隔音封装壳体。该壳体可以由覆盖有降噪材料的片金属制成。可选择地，其可以由具有降噪特征的塑料材料制成。然而，没有讨论该唯一规避地提及的替换物的机械强度。
在US4,825,774中公开了一种单轨交通工具的地板下构造。该地板下(构造)包括：货车罩，其可拆卸地安装在安装该货车的位置中，以封闭货车的周边；和用于地板下设备的罩，其用于封闭地板下设备的侧部和下表面。接线槽和地板下设备安装于底架，且在安装罩之前，在接线槽和地板下设备之间进行接线工作，这改进了在组装过程期间的可加工性。用于地板下设备的罩由内部支撑物和外部支撑物、上框架和下框架以及借助于铰链枢转地安装在上框架上的侧板组成。下框架通过在交通工具主体的横向方向上水平地布置的接合构件来连接并采取梯状物的形式，小设备例如开关安装在该接合构件上。底架设有侧梁。用于地板下设备的罩借助于可拆卸的紧固构件例如螺栓，安装在侧梁上形成的安装轨道上。该罩包括大量的组成部件，其涉及乏味的组装过程。由钢框架和片金属板制成的生成组件是重的。
发明内容
先前技术的前述缺点通过本发明来解决。根据本发明的一个方面，提供了一种铁路车辆，该铁路车辆包括车辆主体、固定至车辆主体的外部尤其是固定至车辆主体的车顶或在车辆主体的地板下面的至少一个部件，以及也固定至车辆主体的外部并封闭该部件的壳体。壳体包括面向车辆主体的至少一个横向板以及在闭合位置和打开位置之间可运动的至少一个侧折板(side flap panel)，在闭合位置中，侧折板闭合界定在横向板和车辆主体之间的部件的体积，打开位置产生了通向该体积和通向该部件的入口。壳体设置有用于将侧折板固定在闭合位置的固定装置。为了减轻壳体的总重量，侧折板和横向板由轻质材料制成。固定装置设置在横向板和处于闭合位置中的侧折板之间，使得横向板、处于闭合位置中的侧折板以及固定装置形成整体的且相互作用的自支撑和承载结构，该结构能够经受在铁路车辆的正常操作期间经历的应力，尤其是例如在超越碰撞中，由于重量、加速、偏移、振动、温度变化和风压以及界定的例外载荷的组合影响而经历的应力。固定装置防止在横向板和处于闭合和固定位置中的侧折板之间的任何相对运动，借此力在侧折板和横向板之间整体地转移。
本发明依赖于对壳体上的机械要求在交通工具是静止时或在交通工具运动时不同的观察，且依赖于对壳体在侧折板打开(且交通工具静止)时不需要完全地自支撑的认识。因此，变得可能的是，设计一壳体，在该壳体中，处于闭合位置中的侧折板实质上有助于整个壳体的剪切刚度和结构强度。相应地，这使得显著地减小横向板的质量和壳体的部分的数量成为可能。根据优选的实施方案，在侧折板的打开位置中的壳体不需要是自支撑结构。
根据优选的实施方案，横向板不支撑封闭部件的任何部分。优选地，横向板不接触封闭部件。
根据优选的实施方案，处于闭合位置中的侧折板重叠并压在横向板的向外定向的面上，以实现该整体结构。
固定装置优选地包括在横向板和侧折板之间的形状配合(form-fit)和/或摩擦配合连接件。根据一个实施方案，固定装置包括至少一个自居中的锥形或圆锥形的定位器，其能够转移剪切应力和在横向板和侧折板之间的界面处的力，即，定向为基本上平行于侧折板和横向板之间的接触平面且垂直于定位器的主轴的力。
固定装置可以包括至少一个螺栓和螺母连接件或直角转弯紧固件(quarter turn fastener)。
优选地，壳体还包括基本上在竖直平面中延伸的至少一个且优选为两个相对的片金属端板。优选地，横向板或横向板之一固定到至少一个这样的端板，在这样的情况下，该至少一个这样的端板可以有助于加强壳体的整个结构。
根据一个实施方案，壳体包括至少两个横向板和一金属结构横构件，该金属结构横构件具有固定于车辆主体的两个端部并形成在两个横向板之间延伸的拱形物，两个横向板中的每一个固定于结构横构件。如果壳体的长度与单一横向板不相配，则该可选的拱形横构件用于加强该结构。
为了使重量减到最小和使结构的强度达到最优，轻质材料优选地包括各向异性复合材料，尤其是具有纤维加强热固性或热塑性基质。纤维加强复合材料可以包括夹在纤维加强层之间的低密度芯材料。芯材料可以是蜂窝结构、泡沫和/或折叠蜂窝结构。优选地，使用防水芯。
为了改进隔音，可能必须在纤维加强复合材料的重量和阻尼性质之间找到折中。
根据优选的实施方案，壳体还包括用于将侧折板铰接至车辆主体的至少一个金属铰链。铰链连接确保了壳体的容易打开和闭合。铰链优选为使得能够限制或防止在侧折板和车辆主体之间的轴向运动。因此，侧折板和车辆主体之间的铰链连接有助于整个壳体的结构强度。
有利地，壳体可以包括在铁路车辆的每一侧上的至少一个侧折板。
根据一个实施方案，壳体固定至车辆主体的底架，且横向板是底板。根据另一个实施方案，壳体固定至车辆主体的车顶，且横向板是覆盖板。
附图说明
从对仅作为非限制性实例而给出且在附图中表示的本发明的具体实施方案的以下描述，本发明的其他优点和特征将变得更清楚地明显，在附图中：
-图1是设有被封闭在外部壳体中的部件的铁路车辆的示意图，该外部壳体位于交通工具的车辆主体的地板下面或在交通工具的车辆主体的车顶上；
-图2是图1的壳体中的一个的组成部分的分解图；
-图3是图2的壳体的等距视图；
-图4是在车辆主体和图2的壳体的侧折板之间的铰链连接件的详细视图；
-图5是图2的壳体的侧折板和底板之间的螺栓和螺母固定连接件的详细视图；
-图6是图2的壳体的侧折板和底板之间的锥形定位器的详细视图。
尽可能地，相同的参考数字将在整个附图中用于指代相同或相似的部分。
具体实施方式
参考图1，铁路车辆10，例如由火车头或自推进铁路车辆牵拉的乘客或货物车辆，包括由转向架14支撑的车辆主体12。铁路车辆设有位于车辆主体12的车顶18上且封闭在壳体20中的外部子单元16，例如HVAC单元。铁路车辆10还设有由车辆主体的底架支撑在车辆主体的地板24下面且封闭在壳体26中的外部子单元22，例如柴油机或制动单元。壳体20、26两者由复合材料板制成，如将在下面参考图2至图6并参考底架壳体26详细地描述的。
壳体26由下列部件构成：四个底板28、30、32、34；分别在车辆主体12的每一侧上的两个侧折板36、38和40、42；两个端壁44、46；和一结构横构件47。结构横构件47具有固定于车辆主体12的两个端部47.1，并形成在两个横向板30、32之间延伸的拱形物，两个横向板30、32通过夹紧装置固定于结构横构件47。
不与子单元16、22接触的底板和侧折板由纤维加强复合材料，例如聚氨酯夹层结构制成，而端壁和横构件是金属的，例如由铝制成。
底板28、30、32、34从一个侧折板36、38水平地延伸至在车辆主体的另一侧上的相对的侧折板40、42。底板28、30、32、34借助于任何适当的不可移除或可移除的固定装置，例如胶水和螺钉，而彼此连接。底板28、30、32、34设有倾斜的横向端部分28.1、30.1、32.1、34.1，以与侧折板形成大体上平面的接触界面。
侧折板36、38、40、42借助于铰链48铰接至交通工具的车辆主体的底架。如在图4中所阐明的，每一个铰链48具有静止翼状物48.1和可运动的翼状物48.2，静止翼状物48.1附接于车辆主体结构，在该实例中附接于车辆主体的底架，可运动的翼状物48.2围绕枢轴48.3枢转且附接于侧折板36，以允许侧折板36相对于车辆主体12和底板在闭合位置和打开位置之间运动。侧折板36设有附接板37，附接板37设有双头螺柱37.1，可运动的翼状物48.2借助于螺栓(未示出)附接其上。铰链连接件48使得能够限制侧折板36相对于车辆主体的平行于枢轴48.3的轴向运动，且使得能够将平行于枢轴48.3的力从侧折板36完整地传递至车辆主体12。密封件围绕侧折板设置。侧折板还设有把手。
在闭合位置中，每一个侧折板36、38、40、42的向内定向的平坦面36.1、38.1、40.1、42.1接触并重叠底板中的至少一个的倾斜的横向端部分28.1、30.1、32.1、34.1的向外定向的面28.11、30.11、32.11、34.11且靠在其上。在该位置中，侧折板可以借助于固定装置固定于底板，固定装置包括图5中描绘的螺栓和螺母连接件50和图6中描绘的锥形定位器52。
图5中图示的螺栓和螺母连接件50包括螺母50.1、接纳套筒50.2和螺栓50.3，螺母50.1由靠在底板28的倾斜的横向端部分28.1的两个相对面28.11、28.12上的两个部分50.11、50.12构成，接纳套筒50.2也由插入在侧折板36中的两个部分52.31、52.32构成，螺栓50.3插入套筒50.2中并与螺母50.1螺纹接合。图6中图示的锥形定位器52由从底板28的倾斜的横向端部分28.1突出的锥形销52.1组成，并被接纳在设置在侧折板中的配合的圆锥形和加强的孔52.2中。锥形定位器52和螺栓50分别具有插入轴52.5、50.5，插入轴52.5、50.5垂直于底板28和侧折板36的接触面28.11、36.1，且优选地在与底板28的接触点处垂直于侧折板36的运动方向。明显地，锥形定位器52在侧折板36、38、40、42向闭合位置的运动结束时接合，且然后螺栓50接合。锥形定位器52确保在锥形销52.1和圆锥形孔52.2之间的永久径向接触，且因此确保无间隙连接。锥形定位器52被设计成使得锥形销52.1的顶部是可见的，优选地与处于闭合位置中的侧折板36的外表面齐平，以允许察看侧折板36的闭合位置。螺栓和螺母连接件50施加两个接触表面28.11、36.1之间的所需轴向力。明显地，参考底板28和侧折板36做出的描述也适用于其他板，例如车顶板。
可以做出各种修改。特定地，可以选择各种固定装置。底板的横向端部分相对于底板的一般平面的定向可以从0°改变至90°，这取决于许多因素，包括用于打开和闭合壳体的职员的人类工程学(ergonomics)、封闭部件的体积以及交通工具的外壳。
侧折板可以部分地包围底板的底部，在该情况下，连接装置仅在铁路车辆的纵向方向上提供形状配合。
底板的外部边缘可以仅在铁路车辆的纵向方向上被加强。

Claims (15)

1.一种铁路车辆(10)，包括车辆主体(12)、固定至所述车辆主体(10)的外部的至少一个部件(16、22)和固定至所述车辆主体的外部的用于封闭所述部件(16、22)的壳体(18、26)，所述壳体(18、22)包括面向所述车辆主体(12)的至少一个横向板(28、30、32、34)以及在闭合位置和打开位置之间可运动的至少一个侧折板(36、38、40、42)，在所述闭合位置中，所述侧折板(36、38、40、42)闭合界定在所述横向板(28、30、32、34)和所述车辆主体(12)之间的所述部件(16、22)的体积，所述壳体(18、26)设有用于将所述侧折板(36、38、40、42)固定在所述闭合位置中的可移除的固定装置(50、52)，其特征在于，所述侧折板(36、38、40、42)和所述横向板(28、30、32、34)由轻质材料制成，且所述固定装置(50、52)设置在所述横向板(28、30、32、34)和处于所述闭合位置中的所述侧折板(36、38、40、42)之间，使得所述横向板(28、30、32、34)、处于所述闭合位置中的所述侧折板(36、38、40、42)以及所述固定装置形成整体的且相互作用的自支撑和承载结构。
2.根据权利要求1所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体在所述侧折板的所述打开位置中是不自支撑的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的铁路车辆，其特征在于，处于所述闭合位置中的所述侧折板(36、38、40、42)重叠并压在所述横向板(28、30、32、24)的向外定向的面(28.11、30.11、32.11、34.11)上，使得防止了平行于所述向外定向的面的平面和垂直于所述向外定向的面的运动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述固定装置(50、52)包括形状配合和/或摩擦配合连接件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述固定装置(50、52)包括至少一个自居中锥形定位器(52)，所述至少一个自居中锥形定位器(52)优选地包括可见的顶部，所述顶部优选地与在所述侧折板的所述闭合位置中的所述侧折板齐平。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述固定装置(50、52)包括至少一个螺栓和螺母连接件(50)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体还包括至少一个且优选为两个相对的片金属加固端板(44、46)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体包括至少两个横向板(36、38、40、42)以及一金属结构横构件(47)，所述金属结构横构件(47)具有固定于所述车辆主体(12)的两个端部并形成在所述两个横向板(36、38、40、42)之间延伸的拱形物，所述两个横向板(36、38、40、42)中的每一个固定于所述结构横构件(47)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述轻质材料是各向异性材料，优选地为复合材料，优选地为纤维加强复合材料，优选地具有热固性或热塑性基质。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述轻质材料，尤其是所述纤维加强复合材料，包括夹在纤维加强层之间的低密度芯材料，其中所述芯材料优选地是蜂窝结构、泡沫和/或折叠蜂窝结构，其中所述芯材料优选地是防水的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体(18、26)还包括用于将所述侧折板(36、38、40、42)铰接至所述车辆主体(12)的至少一个金属铰链(48)。
12.根据权利要求10所述的铁路车辆，其特征在于，所述铰链(48)使得能够限制或防止所述侧折板(36、38、40、42)相对于所述车辆主体(12)平行于所述铰链(48)的枢轴(48.3)的平移运动。
13.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体(18、26)包括在所述铁路车辆的每一侧上的至少一个侧折板(36、38、40、42)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体(26)固定至所述车辆主体(12)的底架，且所述横向板(28、30、32、34)是底部板。
15.根据前述权利要求1至12中任一项所述的铁路车辆，其特征在于，所述壳体(18)固定至所述车辆主体的车顶(14)，且所述横向板是覆盖板。
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