CN105492290A - 用于车辆底盘的由复合材料制成的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于车辆底盘的由复合材料制成的结构,所述结构构造成在其各个端部处接纳底架。该结构包括至少一个中央梁(31),中央梁包括中间箱(314),该中间箱具有中央部(311)和带有加强结构的两个端部(312、313),并且中央部又包括增强梁(11)的与由运输负载施加的弯曲应力有关的强度的加强部。中间箱(314)通过在中间箱(314)的整个长度范围上延伸并组装至所述中间箱的两个侧箱(315、316)被加强,所述两个侧箱的上部面与中间箱的上部面一起形成了梁的上部面。该结构还包括铺板(32),该铺板覆盖中间箱(314)和侧箱(315、316)的上部面。构成该结构的元件具有有利地简单且易于由复合材料制造并且易于组装的形状。
Description
技术领域
本发明涉及车辆结构的一般领域。本发明更具体地涉及如下的复合梁设计,此复合梁设计意在通过使用复合材料来减小特别是用于通过轨道进行货物运输的轨道运输车辆(有轨车)的结构的重量。
背景技术
如所有运输领域中的情况那样,有轨车建筑行业试图减小形成车辆的结构的质量,以便通过控制车辆的生产成本以及车辆的能量消耗来增大有效负载以及/或者减小运输成本。
目前,有轨车仅由金属结构形成,通常由钢并且有时由铝制成。
然而,在考虑运输的情况下,很自然地是设想较轻的实施方式,特别地是使用复合材料的实施方式。然而,还已知不能通过简单的材料替换来用相同形状的复合材料结构代替金属结构。为了利用复合材料特有的所有技术特征及性能,通常有必要完全重新设计这些结构。
在使用复合材料的情况下重新设计这些结构的必要性特别地涉及下文中所描述的特定特征。
要考虑的第一特定特征是复合材料的各向异性特征,由于复合材料的各向异性特征,复合材料的性能——特别是复合材料的机械性能——并非在所有方向上都相同,这是因为存在构成该材料的加强纤维。这种特定特征对适用于各个应用的材料结构予以限定。
要考虑的另一特定特征是所采用的制造工艺(模制、真空灌注、RTM(树脂传递模塑)、覆合等)的多样性以及用于组装复合材料元件的组装技术通常是专用于这些材料的。与金属的情况相比,例如,熔接热定形复合材料实际上是几乎不可行的,但是通过胶合来组装这种材料却是完全合适的,这与可以在金属的情况下实现的情况恰好相反。
另一特定特征在于可获得的复合材料的多种变体的特殊性,特别是在考虑所使用的纤维——无论是矿物纤维(玻璃纤维、碳纤维等)还是有机纤维——的性质的情况下,所使用的纤维的性质给对应的复合材料提供了不同的性能、性状和成本。因而,基于玻璃纤维的复合材料是成本最低的,而碳纤维复合材料是成本最高的。
由于这些特定特征,特别是在涉及有轨车且尤其是货车的制造的情况下,目前还没有大量地研发或者根本没有研发使用复合材料结构来生产能够运输重负载的车辆。
在此指出,所涉及的复合材料是所谓的“结构性”复合材料,“结构性”复合材料基于占所述材料约50%的长且连续的纤维,其他约50%由通常为热定形树脂(例如,环氧树脂(EP)、邻苯二甲酸二烯丙基酯(DAP)、聚酯或者乙烯基酯的类型)并且例如更罕见地为热塑性树脂(例如,聚酰胺、聚醚醚酮或者聚乙烯亚胺的类型)的基质构成。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种可以用于制造车辆(如以上所提及的车辆)的特定复合材料结构。特别地,本发明的一个目的是限定一种有轨车平台结构,该有轨车平台结构的形状特性被优化以使得有轨车平台结构能够由复合材料制造。
在此,最终目标是针对使鲁棒性方面的性能等于或优于当前结构的性能,来显著地减小有轨车的结构的质量与此同时对制造成本进行优化。
为此,本发明在于用于运输货物或乘客的车辆的底盘的复合材料结构,所述结构构造成在所述结构的各个端部处接纳行进装置或转向架,所述结构包括形成平台的至少一个中央梁,车辆的负载置于该平台上。根据本发明,所述梁包括:
-中间箱,该中间箱具有中央部和两个端部,所述端部具有加强件,该加强件用以承受通过行进装置的铰接元件以及通过设置在车辆的端部处的减震器元件传递至底盘的应力,中间箱的中央部构造成具有增强梁对由运输负载施加的弯曲力的抵抗的加强部;
-两个侧箱,所述两个侧箱在中间箱的整个长度范围上延伸并组装至所述中间箱,所述两个侧箱的上部面与中间箱的上部面形成了梁的上部面,所述侧箱构造成加强梁对施加在梁上的纵向弯曲力和横向弯曲力的抵抗;
-形成了蒙皮的覆盖铺板,该覆盖铺板构造成覆盖中间箱和侧箱的上部面。
根据本发明,构成梁的各个元件由复合材料制成,该复合材料以玻璃纤维或者碳纤维或者玻璃纤维与碳纤维的混合物来加强。
根据可以单独考虑或者以组合的方式考虑的各个特征,根据本发明的结构具有各种互补特征。因此:
根据一个特定特征,中间箱由在梁的整个长度范围上延伸的上半箱以及设置在中央部中的下半箱构成,所述两个半箱各自包括底部和两个侧壁。上半箱和下半箱相对于彼此设置成使得上半箱的底部形成了中间箱的上部面并且下半箱的底部形成了所述中间箱的下部面。另外,下半箱的底部在该下半箱的外部朝向梁的端部延伸。
根据另一特定特征,在上半箱与下半箱之间布置有复合材料中间隔板,以便加强中间箱的刚度以及加强对上半箱的侧壁以及下半箱的侧壁的屈曲的抵抗。
根据另一特定特征,覆盖铺板由主元件61构成,主元件61呈以玻璃纤维加强的整体式复合材料板的形式,并且主元件61在其中间部分包括定尺寸成覆盖中间箱314的上部面的复合材料加强元件62。
根据另一特定特征,上半箱的底部、下半箱的底部以及设置在该结构的上部面上的蒙皮的主元件的中间加强元件由主要以单向纤维加强的整体式复合材料制成,所述纤维优选地为碳纤维。
根据另一特定特征,根据本发明的结构还包括复合材料侧向加强件,该复合材料侧向加强件设置在梁的两侧上并且适于吸收由运输负载施加至该结构的侧部的力。各个加强件通过其端部中的一个端部固定至侧箱并且通过其另一端部固定至中间箱。
根据另一特定特征,形成梁的元件由复合材料平坦面构成。
根据另一特定特征,上半箱包括由整体式复合材料板构成的底部和具有夹层结构的侧壁,该夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮以及如下的芯体构成,该芯体由聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材形成的元件构成。
根据另一特定特征,下半箱包括由整体式复合材料板构成的底部和具有夹层结构的侧壁,该夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮以及如下的芯体构成,该芯体由聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材制成的元件构成。
根据另一特定特征,侧向加强元件具有夹层结构,该夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮以及如下的的芯体构成,该芯体由聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材制成的元件构成。
根据另一特定特征,根据本发明的结构的各个元件包括适于使得能够通过胶合和/或螺栓连接和/或铆接对所述元件进行组装的边缘,组装至彼此的两个元件具有适于在组装时面对面地放置的边缘。
附图说明
借助于参照附图的以下描述,将更好地理解本发明的特征及优点,附图示出了:
-图1和图2,图1为以侧视图示出了根据本发明的底盘的理论结构的示意图,图2为以在根据本发明的底盘的中间部分的位置处的正截面示出了该底盘的理论结构的示意图;
-图3,图3为根据本发明的一个底盘实施方式的截面的示意性侧视图;
-图4,图4为图3的底盘的在穿过该结构的中央区域的平面中的横截面的示意图;
-图5,图5为图3的底盘的在穿过该结构的一个端部的平面中的截面的示意图;
-图6,图6为图3的实施方式中的覆盖根据本发明的底盘结构的平台的截面的示意图;
-图7,图7为同一实施方式中的构成根据本发明的底盘的梁的上半箱的横截面的示意图;
-图8,图8为同一实施方式中的构成了根据本发明的底盘的梁的下半箱的横截面的示意图;
-图9,图9为同一实施方式中的构成了根据本发明的底盘的梁的侧箱的截面的示意图;
-图10,图10为可以整合到根据本发明的底盘的结构的梁中的横向加强面板的横截面的示意图;
-图11,图11为组装根据本发明的结构的各个步骤的示意图。
具体实施方式
示意图1和示意图2的目的是示出根据本发明的底盘的理论结构。根据该原理,根据本发明的底盘主要包括上平台11以及下箱12或加强件,上平台11意在支承运输负载13,上平台11在端部处具有加强件111和加强件112,下箱12位于平台11的中央部的下方并且意在为组件的中央部分(特别是在纵向和横向弯曲方面)提供增大的刚度。
对于位于端部处的加强件来说,这些加强件的主要功能是吸收在轴线113和轴线114的位置处施加在结构上的力以及吸收车辆、有轨车在端部处的联接件、减震器或缓冲器等的位置处所承受的力,其中,底盘绕轴线113和轴线114铰接至车辆的行进装置(转向架)。
根据本发明,底盘的各种结构元件由复合材料制成。另外,每个元件的结构被限定成使得不得不承受平面内应力的部分由具有整体式结构的单个复合材料腹板构成(其优选地包括由纵向地定向的纤维加强的加强件),而元件的不得不承受平面外应力——例如扭转应力——的部分具有夹层结构,该夹层结构由两个复合材料蒙皮形成,其中,所述两个复合材料蒙皮通过插入的元件,即芯体,隔开,芯体由优选地尽可能轻的填充材料(例如聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)型聚合物材料泡沫)、或者蜂窝状结构材料或者具有低密度的例如轻木型的木材构成。
根据所涉及的结构元件不得不承受的应力,构成所使用的复合材料的加强件的纤维或者是玻璃纤维或者是碳纤维,或者是单向(UD)纤维或者是根据需要而堆叠的编织纤维(垫)。由于已知仍在寻求所设计的部件在质量和生产成本方面的最优化,因此利用本领域技术人员所周知的模拟工具来实现各个面板的结构——即层片的选择、层片在材料中的定向以及层片的堆叠。
以下描述是根据该典型结构构造的有轨车底盘的一个实施方式的特征。该示例的目的是用于清楚地示出本发明的特定技术特征。当然,本发明的范围不仅仅限于该示例的框架。
如图3至图5所示,在本实施方式中,根据本发明的有轨车底盘主要由梁31构成,该梁31结合了上述理论结构的上平台11和底部箱12的功能,梁31由覆盖层32覆盖。
覆盖层32或蒙皮为相对较薄的平面复合材料元件,覆盖层32的尺寸被限定成使得覆盖层32覆盖(底盘的)该结构的所有表面。在优选实施方式中,蒙皮32由以玻璃纤维加强的第一复合材料平面元件321构成,第一复合材料平面元件321具有中间部,该中间部在其下部面上由也以玻璃纤维加强的第二复合材料平面元件322来加强。然而,在特定实施方式中,第二元件322还可以同样良好地由以碳纤维——在适合的情况下以UD纤维——加强的复合材料制成,以便特别地具有更大的机械强度(特别是在牵引/压缩的情况下以及在弯曲的情况下)和更高的强度-重量比。
对于形成平台的梁31来说,梁31具有中央部311以及位于端部处的两个区域312、313,车辆的行进装置铰接至所述端部,换句话说,在本示例中有轨车的转向架铰接至所述端部。如通过图3和图5所示,从结构的观点上看,梁31的中央部311和两个端部312、313由在端部处整合有加强元件35、36的同一复合材料元件构成。呈复合材料腹板或者梁的形式的这些加强元件特别地意在加强与转向架连接并铰接的区域并且增强传递施加至缓冲器的力。
在本实施方式中,根据本发明的梁31由中间箱314以及位于中间箱314的相应的相反纵向端部处并组装至中间箱314的两个侧箱315、316构成。
根据在此考虑的不同实施方式,中间箱314可以制成为一件式的。然而,特别地出于便于制造的原因,优选地以两件式的方式进行生产,其中,上半箱317在有轨车的整个长度范围上延伸,下半箱318在梁31的中央区域311中对上半箱317进行加强。上半箱形成了梁31的中央部311以及加强端部312和加强端部313。
仅位于有轨车的中央部中的下半箱318具有下壁319,下壁319的功能是用以加强组件的弯曲惯性。
为此,如图3所示,该壁319延伸超过下半箱318的界限并远至位于上半箱317的端部处的区域312和区域313以便封闭所述上半箱,并且从而参与吸收特别是由转向架的枢轴施加的力。
每个半箱的高度、特别是下半箱318的高度根据响应于该结构必须承受的机械应力——特别地响应于负载的重量——而采取的制造选择来限定。
对于侧箱315和侧箱316来说,侧箱315和侧箱316是在车的整个长度范围上连续的元件。位于上半箱317的相应的相反侧上的侧箱315和侧箱316与上半箱317构成了梁31的上部面,蒙皮32置于该上部面上。侧箱315和侧箱316还有助于抵抗以此方式形成的底盘的纵向和横向弯曲以及参与吸收与缓冲器相符的力。
在由图4示出的一个特定实施方式中,梁31的中央部还由倾斜地设置的复合材料侧向元件33和复合材料侧向元件34侧向地加强,根据在此考虑的不同实施方式,复合材料侧向元件33和复合材料侧向元件34在中央部的整个长度范围上连续地覆盖该中央部并且形成了两个侧向加强壁,或者替代性地构成了局部加强件,该局部加强件形成了沿着梁31的中央部彼此间隔开的倾斜加强杆。这些加强元件33和34用于吸收横向弯曲力,并且因而限制该结构的任何扭曲。
应当指出的是,根据上半箱和下半箱的相应高度,可以在一个特定实施方式中添加中间板以使由这两个半箱317、318产生的中间箱314稳定,该中间板或中间隔板的功能是用以防止上半箱和下半箱的侧向隔板的屈曲。
图6至图10示出了上述各种元件的形态和结构特性。
如由图6所示,构成设置在该结构的上部面上的蒙皮32的面板由平面主元件61以及中间加强元件62构成,该平面主元件61由于其尺寸而覆盖由中间箱314以及侧箱315和侧箱316的上部面形成的整个表面,该中间加强元件62也为平面且设置成面向中间箱314的上部面。
根据在此设想的实施方式,主元件61例如与加强元件62一样可以由以玻璃纤维加强的复合材料制成。然而,在特定实施方式中,第二元件62还可以同样好地由以碳纤维——在适当的情况下以UD纤维——加强的复合材料制成,以便具有更大的机械强度(特别是在牵引/压缩的情况下以及在弯曲的情况下)以及更高的强度-重量比。
图7和图8中的图示详细地示出了构成中间箱314的上半箱317和下半箱318的形态和结构。
上半箱317主要由底部71和两个侧壁72、73形成,该底部71由复合材料整体式壁构成,其中,这些壁在中间箱的整个长度范围上延伸。根据在此设想的实施方式,整体式底部71可以由以玻璃纤维加强的两个复合材料蒙皮(76、77)构成,加强件主要由UD玻璃纤维层构成,或者替代性地,特别是出于机械强度和更高的强度-重量比的原因,加强件主要由以碳纤维加强的复合材料构成。对于所述两个侧壁72、73来说,所述两个侧壁72、73具有由所述两个复合材料蒙皮76、77形成的夹层结构,其中,所述两个复合材料蒙皮76、77由插入的元件78,即芯体,隔开,芯体由填充材料(例如PS、PVC、PU、PET型聚合物材料泡沫)、或者蜂窝状结构材料或者例如轻木型木材构成。所述两个侧壁72、73的夹层结构使得侧壁能够在屈曲方面具有更好的稳定性。
如在考虑图3、图4和图5时可以注意到的,上半箱317的总体形状为具有与形成底部71的面相对的敞开面的平行六面体的形状。
根据优选实施方式,对于侧壁72和侧壁73来说,侧壁72和侧壁73各自具有在半箱的整个长度范围上朝向半箱的外部侧向地延伸的边缘74或边缘75,其中,该边缘用于实现完整底盘的组装。
像上半箱那样,下半箱318主要由底部81和两个侧壁82、83构成,所述两个侧壁82、83与中间箱314的中央部接界。像上半箱的壁72和壁73那样,所述两个侧壁82、83在此也具有夹层结构。
如以上所述的在该结构的整个长度范围上延伸并且具有使(底盘的)整个结构的弯曲惯性加强的功能的底部81也具有整体式结构,根据在此设想的实施方式,该整体式结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料蒙皮构成,加强件主要由UD玻璃纤维层构成,或者替代性地,特别是出于机械强度和较高的强度-重量比的原因,加强件主要由以碳纤维加强的复合材料构成。
从形态的观点上来看,下半箱318具有棱柱形状,该棱柱形状具有代表半箱的侧壁82和侧壁83的梯形基部。对于半箱的前部面和后部面来说,前部面和后部面由朝向前方和后方倾斜地延伸超出下半箱318的底部81构成,使得下半箱318的边缘74和边缘75例如由图3所示与上半箱317逐渐地接触。
在由图7和图8所示的一个优选实施方式中,对于侧壁72和侧壁73来说,侧壁72和侧壁73各自具有在所涉及的半箱的整个长度范围上朝向半箱的外部侧向地延伸的边缘74或边缘75,其中,该边缘用于实现完整底盘的组装。类似地,侧壁82和侧壁83各自具有在半箱的整个长度范围上朝向半箱的外部侧向地延伸的边缘84或边缘85。
对于底部81来说,底部81在其延伸超出下半箱的部分上具有用于实现完整底盘的组装的平的边缘86和边缘87。边缘86和边缘87构造并设置成使得边缘86和边缘87在该结构的端部的位置处定位成面向上半箱317的侧壁的边缘74和边缘75。类似地,对于边缘84和边缘85来说,边缘84和边缘85构造并设置成使得边缘84和边缘85在该结构的中央部的位置处定位成面向上半箱317的侧壁的边缘74和边缘75。这种边缘的存在有利地有助于下半箱318与上半箱317的组装以形成单个中间箱314。该组装可以例如通过胶合边缘、或者通过铆接或螺栓连接边缘、或者通过胶合并铆接这些相同的边缘来实现。
从形态的观点上来看,侧箱315和侧箱316具有相同的形状。如图9示出的,每个箱均包括竖向内部侧壁91和倾斜外部侧壁92,其中,竖向内部侧壁91意在与上半箱317的侧壁中的一个侧壁接触,倾斜外部侧壁92形成了底盘的外部上边缘。外部侧壁的倾斜定向有利地使得可以在不需要调节情况下产生支承接合以组装侧向元件33和侧向元件34。侧箱的侧壁通过与上半箱的底部71的平面平行的平坦底部93而接合至彼此。
从结构的观点上来看,侧箱壁像上半箱317和下半箱318的侧壁那样由以玻璃纤维加强的两个复合材料蒙皮构成,所述两个复合材料蒙皮由芯体隔开,该芯体由填充材料、聚合物材料泡沫或蜂窝状结构材料或者例如轻木型木材制成。
根据一个特定实施方式,填充材料还可以整合到箱315和箱316中,并且填充材料可以是由聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者例如轻木型木材构成的材料。该材料使得可以使侧箱315至316的内部蒙皮91至92至93接合至彼此并且接合至布置在平台32的上部面上的蒙皮。
另外从结构的观点上来看,意在加强对根据本发明的底盘的结构的扭曲和弯曲(纵向上和横向上)的抵抗的复合材料侧向加强元件33和复合材料侧向加强元件34像上半箱317和下半箱318的侧壁那样也由以玻璃纤维加强的两个复合材料蒙皮构成,所述两个复合材料蒙皮由芯体隔开,该芯体由例如聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构或者轻木型木材制成。在图10中示出的优选实施方式中,加强件的本体101通过相对于本体101设置的边缘102和边缘103被延长,以便有助于加强元件与对应的侧箱315或侧箱316的外部侧壁以及与下半箱318的侧壁有关的组装。该组装可以例如通过胶合边缘、或者通过铆接或螺栓连接边缘或者通过胶合并铆接这些相同的边缘来实现。
如可以在图6至图10中看出的,如前文中所描述的,根据本发明的底盘结构的重要优势在于由下述元件构成:这些元件既具有易于组装的简单的形态(面以及平坦面上的支承接合部)又具有易于制造的内部结构。这些特征有利地使得可以有助于这种结构的组装,尽管有时这种结构的尺寸较大。
形成根据本发明的结构的复合材料元件为具有平坦面的简单形状的元件,根据本发明的结构有利地可以以简单的方式且以相对较低的成本构造,构成该结构的各种复合材料元件可以利用简单的过程来进行制造,主要通过覆合预浸渍纤维和/或干燥纤维并结合真空聚合或者RTM来制造,或者在所制造的元件尺寸较大的情况下——例如在风力涡轮机叶片的生产中所采用的元件——通过灌注来制造。
另外,考虑到本发明的复合结构概念,构成根据本发明的底盘的各种复合元件的组装有利地易于执行,原因在于所有的连接均沿着为此目的设置的平坦的且线性的支承表面发生,组装能够利用相对较简单的工具而获得,例如通过将各个元件胶合至彼此、或者通过将各个元件铆接或螺栓连接至彼此或者通过将各个元件胶合并铆接至彼此。
图11示意性地示出了通过上述构成元件来组装根据本发明的底盘结构的方法,该方法包括:
-第一步骤(步骤1),第一步骤在于组装上半箱317与下半箱318以形成中间箱314;
-第二步骤(步骤2),第二步骤在于将侧箱315和侧箱316组装至中间箱314以构成形成该结构的平台的梁31,组装在上半箱317的位置处进行;在适当的情况下将例如由聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材构成的填充材料结合到箱315至箱316中;
-第三步骤(步骤3),第三步骤在于将蒙皮32固定至梁31的上部面以覆盖上半箱317、侧箱315和侧箱316的上部面;
-第四步骤(步骤4),第四步骤在于在适当的情况下将侧向加强元件33和侧向加强元件34固定至梁31。
应当注意的是,在实际产生的底盘包括侧向加强元件时,步骤3和步骤4可以互换。另外,根据在此设想的实施方式,步骤1至步骤4可以以不同的顺序执行,例如2、3、1、4或者3、2、1、4。
还应当注意的是,在第二步骤期间,上半箱317和下半箱318可以借助于插入在所述两个半箱之间的中间板来组装,如上所述,边缘74至75与边缘84至85在该中间板处接合,该板的功能是用以加强组装梁的刚度。
根据本发明,以此方式产生的复合梁31在其端部处、在加强件的位置处整合有金属元件,金属元件的功能特别是在端部处提供与转向架和缓冲器的接合。像在本申请人的专利FR2948154中所描述的那样,金属元件例如利用金属部件与复合材料部件之间的适合的组装技术通过适合的固定装置(螺栓和/或铆钉)固定至根据本发明的复合材料结构。
此后,根据本发明的底盘的完整生产还包括在箱315、箱316和箱317的端部的位置处将接合元件布置并固定在梁31上以及固定至梁31的操作,根据所采用的生产方法,该操作可以在组装之前或者在组装期间——例如在步骤2之后——在箱上执行。
如通过前述描述清楚的是,本发明可以在意在用于货物运输(有轨车)或者乘客运输的所有类型的轨道车辆上使用。本发明还可以同样良好地用于生产道路货物车辆底盘、特别是重型货运车辆拖车。
Claims (11)
1.一种用于运输货物或乘客的车辆的底盘的复合材料结构,所述结构构造成在所述结构的各个端部处接纳行进装置,其特征在于,所述结构包括形成平台的至少一个中央梁(31),所述车辆的负载置于所述平台上,所述梁包括:
-中间箱(314),所述中间箱(314)具有中央部(311)和两个端部(312、313),所述端部具有加强件(35、36),所述加强件(35、36)用于承受通过所述行进装置的铰接元件以及通过设置在所述车辆的所述端部处的减震器元件传递至所述底盘的应力,所述中间箱(314)的所述中央部构造成具有增强所述梁(11)对由运输的负载施加的弯曲力的抵抗的加强部;
-两个侧箱(315、316),所述两个侧箱(315、316)在所述中间箱(314)的整个长度范围上延伸并组装至所述中间箱,所述两个侧箱(315、316)的上部面与所述中间箱的上部面形成了所述梁的上部面,所述侧箱构造成加强所述梁对施加在所述梁上的纵向弯曲力和横向弯曲力的抵抗;
-形成蒙皮的覆盖铺板(32),所述覆盖铺板(32)构造成覆盖所述中间箱(314)的所述上部面和所述侧箱(315、316)的所述上部面;
构成所述梁(31)的各个元件由复合材料制成,所述复合材料以玻璃纤维或者碳纤维或者玻璃纤维与碳纤维的混合物加强。
2.根据权利要求1所述的结构,其特征在于,所述中间箱(314)由在所述梁的整个长度范围上延伸的上半箱(317)以及设置在所述中央部(311)中的下半箱(318)构成,所述两个半箱各自包括底部和两个侧壁,所述上半箱(317)和所述下半箱(318)相对于彼此设置成使得所述上半箱(317)的所述底部(71)形成了所述中间箱(314)的所述上部面并且所述下半箱的所述底部(81)形成了所述箱的所述下部面,所述下半箱(319)的所述底部在所述下半箱(318)的外部朝向所述梁的所述端部(312、313)延伸。
3.根据权利要求2所述的结构,其特征在于,在所述上半箱(317)与所述下半箱(318)之间布置有复合材料中间隔板,以便加强所述中间箱(314)的刚度以及加强对所述上半箱(317)的所述侧壁(72、73)以及所述下半箱(318)的所述侧壁(82、83)的屈曲的抵抗。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的结构,其特征在于,所述覆盖铺板由主元件(61)构成,所述主元件(61)呈以玻璃纤维加强的整体式复合材料板的形式并且所述主元件(61)在所述主元件(61)的中间部分包括定尺寸成覆盖所述中间箱(314)的所述上部面的复合材料加强元件(62)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述上半箱(317)的所述底部(71)、所述下半箱(318)的所述底部(81)以及设置在所述结构的所述上部面上的所述蒙皮(32)的所述主元件(61)的中间加强元件(62)由主要以单向纤维加强的整体式复合材料制成,所述纤维优选地为碳纤维。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述结构还包括复合材料侧向加强件(33、34),所述复合材料侧向加强件(33、34)设置在所述梁(31)的两侧上并且适于吸收由运输负载施加至所述结构的侧部的力,各个加强件通过所述各个加强件的其中一个端部固定至侧箱并且通过所述各个加强件的另一端部固定至所述中间箱。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,形成所述梁(11)的所述元件由复合材料平坦面构成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述上半箱(317)包括平坦底部(71)和两个侧壁(72、73),所述平坦底部(71)由整体式复合材料板构成,所述两个侧壁(72、73)具有夹层结构,所述夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮(76、77)以及如下的芯体构成,该芯体由以聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材形成的元件(78)构成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述下半箱(318)包括底部(81)和侧壁(82、83),所述底部(81)由整体式复合材料板构成,所述侧壁(82、83)具有夹层结构,所述夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮以及如下的芯体构成,该芯体由以聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材制成的元件构成。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述侧向加强元件具有夹层结构,所述夹层结构由以玻璃纤维加强的两个复合材料薄蒙皮以及如下的芯体构成,该芯体由以聚合物材料泡沫或者蜂窝状结构材料或者轻木型木材制成的元件构成。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的结构,其特征在于,所述结构的所述各个元件包括适于使得能够通过胶合和/或螺栓连接和/或铆接对所述元件进行组装的边缘,组装至彼此的两个元件(317、318)具有适于在组装时面对面地放置的边缘(74、75、84、85)。
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JP6535757B2 (ja) * | 2015-12-17 | 2019-06-26 | 株式会社日立製作所 | 枕梁およびそれを備える軌条車両構体 |
DE102017102564A1 (de) | 2017-02-09 | 2018-08-09 | CG Rail - Chinesisch-Deutsches Forschungs- und Entwicklungszentrum für Bahn- und Verkehrstechnik Dresden GmbH | Dachsegmente für das Dach eines Wagenkastens |
US11479305B2 (en) | 2018-07-24 | 2022-10-25 | Bridgestone Americas, Inc. | Modular structural composites for automotive applications |
RU202959U1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК") | Кузов вагона-цистерны |
CN114312887B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-08-04 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种车体底架及轨道车辆 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4774117A (en) * | 1986-04-11 | 1988-09-27 | Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh | Bending load beam |
FR2669596A1 (fr) * | 1990-11-28 | 1992-05-29 | Alsthom Gec | Bogie pour vehicule ferroviaire comprenant un chassis en materiau composite. |
FR2704507A1 (fr) * | 1993-04-28 | 1994-11-04 | Gec Alsthom Transport Sa | Caisse de véhicule ferroviaire formée par assemblage modulaire. |
JPH0717398A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-20 | Hitachi Ltd | 鉄道車両の台枠 |
CN1733539A (zh) * | 2004-08-11 | 2006-02-15 | 龙巧林 | 车辆底架装置 |
KR101184329B1 (ko) * | 2011-08-10 | 2012-09-19 | 한국철도기술연구원 | 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3333552A (en) * | 1965-08-18 | 1967-08-01 | Budd Co | Underframe body construction for railway cars |
US4275663A (en) * | 1978-06-14 | 1981-06-30 | E. W. Sivachenko | Corrugated vehicle underframe |
US5765485A (en) * | 1995-07-21 | 1998-06-16 | Trinity Industries, Inc. | Insulated composite railway boxcar and method |
US6000342A (en) * | 1996-07-19 | 1999-12-14 | Trn Business Trust | Railway car underframe for an insulated composite boxcar |
US5762003A (en) * | 1997-02-24 | 1998-06-09 | Buckeye Steel Castings Company | Railroad hopper car underframe transition casting |
JP2001055139A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 鉄道車両の台枠構造 |
US8479661B2 (en) * | 2007-11-16 | 2013-07-09 | National Steel Car Limited | Railroad car center sill structure |
CN103118920B (zh) * | 2010-09-20 | 2016-05-11 | 庞巴迪运输有限公司 | 用于轨道车辆的车厢及其制造方法 |
JP2013071469A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-22 | Hitachi Ltd | 鉄道車両構体およびその製作方法 |
JP5931548B2 (ja) * | 2012-04-02 | 2016-06-08 | 川崎重工業株式会社 | 鉄道車両 |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4774117A (en) * | 1986-04-11 | 1988-09-27 | Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh | Bending load beam |
FR2669596A1 (fr) * | 1990-11-28 | 1992-05-29 | Alsthom Gec | Bogie pour vehicule ferroviaire comprenant un chassis en materiau composite. |
FR2704507A1 (fr) * | 1993-04-28 | 1994-11-04 | Gec Alsthom Transport Sa | Caisse de véhicule ferroviaire formée par assemblage modulaire. |
JPH0717398A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-20 | Hitachi Ltd | 鉄道車両の台枠 |
CN1733539A (zh) * | 2004-08-11 | 2006-02-15 | 龙巧林 | 车辆底架装置 |
KR101184329B1 (ko) * | 2011-08-10 | 2012-09-19 | 한국철도기술연구원 | 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치 |
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