DE69837290T2

DE69837290T2 - Wagenkasten

Info

Publication number: DE69837290T2
Application number: DE69837290T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kasado Works KAWASAKI; Sumio Kasado Works Kudamatsu-shi OKUNO; Toshiaki Kasado Works MAKINO; Kentaro Kasado Works MASAI; Kazufumi Kasado Works YAMAJI
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: US6394000B1; EP1118521B1; EP1118521A4; EP1118521A1; WO2000018630A1; ES2281134T3; DE69837290D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten, bestehend aus stranggepressten Stangen, insbesondere einen Seitenkörper, vorzugsweise für das Betriebsmittel eines Eisenbahnwagens.
Stand der Technik
Bisher wurde für das Betriebsmittel eines Eisenbahnwagens, insbesondere für dessen Seitenkörper, nachdrücklich gefordert, die Masse zu reduzieren sowie auch die Festigkeit zu erhöhen. Um diese sich widersprechende Aufgabenstellung zu lösen, mussten die Eckabschnitte der am Seitenkörper vorgesehenen Öffnungen, wie Fenster und dergleichen, unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit betrachtet werden und es sind verschiedene Methoden zur Festigkeitserhöhung vorgeschlagen worden.
Bei einem Seitenkörper mit einer auf der äußeren Oberfläche des Traggerüsts fixierten flachen Platte wurde die Belastung am Eckabschnitt durch Hinzufügung einer dicken Platte am Eckabschnitt der am Seitenkörper vorgesehenen Öffnungen, wie Fenster und dergleichen, reduziert oder durch Vergrößerung des Radius des kreisförmigen Bogens am Eckabschnitt.
Bei einem Seitenkörper, der durch die Anordnung stranggepresster Stangen in Längsrichtung des Wagenkastens gebildet ist, ist die Plattenstärke der Stirnplatten der stranggepressten Stangen im Fensterbereich verdickt. Die Stirnplatten der stranggepressten Stangen sind ausgehend vom oberen Fensterbereich zum unteren Fensterbereich verdickt. Außerdem ist gemäß einer anderen Ausführung nur die Plattenstärke im Bereich des Fenster-Eckabschnitts verdickt, wobei die Plattenstärke im mittleren Bereich verdünnt ist, zum Zwecke der Gewichtsreduktion (Japanisches Patent Veröffentlichungs-Nr. H6-45341).
Ein Seitenkörper, der hohle stranggepresste Stangen verwendet, gebildet aus zwei Stirnplatten und Rippen (Japanische Patent-Offenlegung Nr. 2-246863) ist entsprechend dem oben erwähnten Grundgedanken ausgeführt. Außerdem ist die Erhöhung der Festigkeit durch die Plattenstärke der Stirnplatten und durch den Abstand der Rippen vorgesehen.
Es gibt Fälle, bei denen Platten auf die Endbereiche von hohlen stranggepressten Stangen aufgeschweißt sind, die den Bereich zwischen den Fenstern bilden: Die Platten sind zwischen der Stirnplatte der hohlen stranggepressten Stangen auf der Innenseite des Wagens und der Stirnplatte auf der Außenseite des Wagens angeordnet (Japanische Patent-Offenlegung Nr. H7-257371).
Zusammenfassung der Erfindung
Beim Stand der Technik wird die Erhöhung der Festigkeit im Seitenkörper unter Verwendung der hohlen Stangen durch eine Vergrößerung des Radius im Eckabschnitt und durch die Plattenstärke der Stirnplatte und der Rippenabstände angestrebt. Jedoch ist der Stand der Technik unzulänglich bei der Verbesserung der Gewichtsreduktion und einer gleichzeitig weiteren Stabilitätserhöhung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wagenkasten zu schaffen, bei dem eine Gewichtsreduktion und eine Verbesserung der Stabilität erreicht wird.
Zur Lösung dieser oben genannten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung einen Wagenkasten gemäß Patentanspruch 1 vor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht und eine Längsquerschnittsansicht eines Seitenkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine erläuternde Darstellung der Belastung, der Scherkraft und des Biegemoments, die am Wagenkasten auftreten.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Wagenkastens eines Eisenbahnwagens.
9 ist eine Längenquerschnittsansicht eines Bestandteils des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Längenquerschnittsansicht des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Längenquerschnittsansicht des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Seitenansicht des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 von 7.
9 ist eine Seitenansicht des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 von 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Knickpräventions-Hilfsmittels von 10.
12 ist eine Seitenansicht eines Bestandteils des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13-13 von 12.
14 ist eine Seitenansicht des Seitenkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 17-17 von 14.
Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die 1 bis 3 erläutert. In 3 ist ein Wagenkasten 10 eines Eisenbahnwagens gebildet aus Seitenkörpern 11, die die linke und rechte Oberfläche in Längsrichtung des Wagenkastens bilden, aus Endkörpern 12, die die beiden Enden in Längsrichtung des Wagenkastens abschließende Oberflächen bilden, einem das Dach bildenden Dachkörper 13 und einem Grundrahmen 14, der den Boden bildet.
Der Seitenkörper 11 ist mit Öffnungen ausgestattet, wie Fenstern 15 oder Eingängen 16. Der Seitenkörper 11 umfasst obere und untere Abschnitte des Fensters 15 sowie den oberen Abschnitt des Eingangs 16. Der Bereich zwischen den Fenstern 15 wird als Pfeilerplatte 18 bezeichnet. Der Seitenkörper 11 zwischen den Eingängen 16 ist unter Verwendung einer Mehrzahl von stranggepressten Stangen aus einer leichten Legierung gebildet. Der Dachkörper 13 und der Grundrahmen 14 sind ebenso unter Verwendung einer Mehrzahl von stranggepressten Teilen aus einer leichten Legierung gebildet.
2 zeigt schematisch die Belastungsverteilung, die Scherkraftverteilung, die Biegemomentverteilung und die Deformation des Wagenkastens 10, in dem Fall, bei dem vertikale Belastungen, wie das Eigengewicht des Wagenkastens 10, elektrische Leitungen, Sitze, elektrische Ausrüstungen, wie Transformatoren, und Passagiere und dergleichen, auf den Wagenkasten 10 einwirken. Der Wagenkasten ist an den Stützpunkten 7 durch jeweils ein Drehgestell abgestützt. Die vertikale Last ist annähernd gleichmäßig über die Längsrichtung des Wagenkastens und auch über die Breite des Wagenkastens verteilt. Das Ergebnis ist, dass die Verteilung in Längsrichtung des Wagenkastens 10 ein großes Biegemoment in dessen Mitte erzeugt, sodass eine große Scherkraft in der Nähe des Stützpunkts 27 des Drehgestells auftritt. Die Scherkraft ist gleich null in der Mitte der Längsrichtung des Wagenkastens und verteilt sich so, dass in der Nähe des Stützpunktes 27 des Drehgestells das Maximum auftritt.
Als nächstes wird die Verteilung der Scherkraft an einem gewählten Querschnitt des Wagenkastens 10 in Längsrichtung des Wagenkastens betrachtet. Wenn eine gleichförmige Last einen Balken im Sinne der Materialbelastbarkeit belastet, ist es bekannt, dass sich die Scherkraft am stärksten auf die Neutralachse verteilt. In dem Fall, bei dem der Wagenkasten 10 als ein Balken im Sinne der Materialbelastung betrachtet wird, wird die Position der Pfeilerplatte die Position, die der Neutralachse entspricht. Dies bedeutet, wenn die vertikale Belastung auf den Wagenkasten 10 einwirkt, dass die höchste Scherkraft in einem möglichen Querschnitt des Wagenkastens 10 in Längsrichtung des Wagenkastens an der Pfeilerplatte 18 auftritt.
Das Bezugszeichen (A) in 1 betrifft eine vergrößerte Ansicht der Pfeilerplatte 18 des Bereichs A von 2 und die Belastungsverteilung an den Punkten a, b, c, d, e, f, g der rechten Seite der Pfeilerplatte 18. Das Bezugszeichen (B) von 1 zeigt den Querschnitt von (A) entlang der in 1 angegebenen Schnittlinie B-B. Die Höhenposition der Darstellung (A) und die Höhenposition von (B) sind in 1 gleich.
Der Bereich, der zwischen zwei benachbarte Fenster 15, 15 eingebracht ist, wird als Pfeilerplatte 18 bezeichnet. Das Fenster 15 ist annähernd rechteckig. Die Seiten (Oberseite 15A, Unterseite 15B, linke Seite 15C, rechte Seite 15D) des Rechtecks sind gerade Linien oder gebogene Linien, die einen großen Bogenradius haben, sodass diese als annähernd gerade betrachtet werden können. Demzufolge sind die vier Seiten im Wesentlichen gerade. Die Ecken (obere Ecken 15E, untere Ecken 15F) des Rechtecks sind Kreisbogen mit einem Bogenradius der wesentlich kleiner ist als der der Seiten des Rechtecks.
Der Seitenkörper 11 besteht aus einer Vielzahl von hohlen stranggepressten Stangen aus einer leichten Legierung (nachfolgend bezeichnet als hohlförmige Stangen) 30a, 30b, 30C, 30d. Die Extrusionsrichtungen der hohlförmigen Stangen 30a – 30d sind in Längsrichtung des Wagenkastens 10 ausgerichtet. Die Endbereiche der hohlförmigen Stangen 30a – 30d sind an der Außenseite des Wagens und an der Innenseite des Wagens jeweils verschweißt. Die Bezugszahl 35 kennzeichnet die Schweißposition. Das Fenster 15 ist durch die Ausformung eines Lochs an den hohlförmigen Stangen 30b, 30c gebildet. Die Oberseite des Fensters 15 besteht aus der hohlförmigen Stange 30b. Die Unterseite des Fensters 15 besteht aus der hohlförmigen Stange 30c. Der Dachkörper 13 ist mit der Oberseite der hohlförmigen Stange 30a verschweißt, die die Oberseite des Seitenkörpers 11 bildet. Der Grundrahmen 14 ist mit der Unterseite der hohlförmigen Stange 30d verschweißt, die die Unterseite des Seitenkörpers 11 bildet.
Die hohlförmigen Stangen 30a – 30d werden in ihrer Gesamtheit als hohlförmige Stange 30 bezeichnet. Die hohlförmige Stange 30 ist zusammengesetzt aus zwei Stirnplatten 31a, 31b und einer Vielzahl von Rippen 32, die die Stirnplatten 31a, 31b im Zickzack (in Fachwerkform) verbinden. Die Stirnplatte 31a bildet die Außenseite des Wagens und die Stirnplatte 31b bildet die Innenseite des Wagens. Die Stirnplatten 31a und 31b sind in ihrer Gesamtheit als Stirnplatte 31 bezeichnet. An der Wageninnenseite von der Stirnplatte 31b existiert kein Anschlag.
Die Deformation der Pfeilerplatte 18 wird nun betrachtet. Bei dem Bezugszeichen (A) von 1 tendiert der obere Bereich des Fensters 15 sich zur linken Seite der Zeichnung zu bewegen, und auf der anderen Seite tendiert der untere Bereich des Fensters 15 sich zur rechten Seite der Zeichnung zu bewegen. Diese Bewegung ist durch gestrichelte Linien dargestellt. Diese Bewegung ist in Längsrichtung an der Mittelachse des Wagenkastens 10 aufgehoben. Demzufolge wird in 3 an der linken Hälfte des Wagenkastens 10 in Längsrichtung (Bezugszeichen (A) in 1) Kompressions-Spannung im oberen Seitenbereich der rechten Seite der Pfeilerplatte 18 erzeugt, und Druckspannung wird an deren unterem Seitenbereich erzeugt. Dies ist so, wie es im Druckverteilungsdiagramm für die rechte Seite gemäß Referenz (A) von 1 angegeben ist. Auf der linken Seite der Pfeilerplatte 18 gemäß Referenz (A) von 1 wird Druckspannung im oberen Seitenbereich erzeugt und Kompressions-Spannung wird im unteren Seitenbereich erzeugt. Auf der rechten Hälfte des Wagenkastens 10 ist dies gegensinnig.
Die Erzeugung der oben erwähnten Spannung ist annähernd null am Punkt d im Mittenbereich der Höhe der Pfeilerplatte 18 und erhöht sich allmählich so wie man näher an den Stützpunkt (Punkt a, der den Verbindungspunkt mit der Oberseite des Fensters 15 darstellt, und Punkt g der den Verbindungspunkt mit der Unterseite des Fensters 15 darstellt) kommt. Außerdem konzentriert sich die Spannung im Eckabschnitt, sodass die Spannung stärker wird. Dies ist erwähnt auf den Seiten 38 – 42 des Light Metal Vehicle Committee Report No. 4 (Japan Society of Railway Car Manufacturers, Light Metal Association, published 1984),
Nachfolgend wird die Spannungsverteilung bezüglich der Höhenrichtung der Pfeilerplatte 18 untersucht. Im mittleren Bereich in der Höhe ist die Spannung mit gleichem Gradienten verteilt. Der absolute Wert der Spannung wird drastisch hoch in der Nähe des Stützpunkts (Punkt a, der den Verbindungspunkt mit der Oberseite des Fensters 15 bildet, und Punkt g, der den Verbindungspunkt mit der Unterseite des Fensters 15 bildet), wo sich eine Spannungskonzentration bildet. Wie oben gesehen, wirkt die Scherkraftverteilung in Längsrichtung des Wagenkastens 10 als eine Biegebeanspruchung auf die Pfeilerplatte 18. Die Biegebelastung der Pfeilerplatte 18 steht für einen Zustand der Kombination von Biegemoment und Scherkraft. Insbesondere hat das Biegemoment einen großen Einfluss. Der Bereich mit der stärksten Spannungskonzentration und der größten erzeugten Spannung, wenn das Biegemoment wie oben erwähnt auf eine Struktur mit einer ähnlichen Ausformung, wie der Eckabschnitt einwirkt, ist die Umgebung der Verbindungspunkte c, e zwischen der geraden Seite der Pfeilerplatte 18 und dem Kreisbogen des Eckabschnitts, wie in 2 dargestellt.
Auf dem Gebiet der Materialfestigkeit ist dies allgemein bekannt. Beispielsweise sind die Bereiche mit der stärksten Spannungskonzentration in Stress Concentration (von Masataka Nishida, Morikita Shuppan 1967; Seiten 637 – 639; 1967) die geringfügig in Richtung der Kreisbodenseite befindlichen Punkte b, f, ausgehend von den Verbindungspunkten c, e zwischen der Pfeilerplatte 18 und dem Bogen am Eckabschnitt gemäß vorliegendem Fall.
Nachfolgend wird an der Pfeilerplatte 18 der Seitenkörper 11 in fünf Bereiche unterteilt, beginnend mit dem Bereich A an der Oberseite bis zum Bereich E. Die Bereiche B, D sind Bereiche, wo hohe Spannung entsteht, konzentriert an den Punkten b, f geringfügig in Richtung der Kreisbogenseite, ausgehend vom Ende des Kreisbogens (Kreisbogen-Fußpunkt) (Verbindungspunkte c, e). Die Bereiche B, D sind Bereiche, die die obere und untere Seite des Fensters 15 auslassen. Der Bereich A ist der obere Bereich ausgehend von dem Bereich B. Der Bereich E ist der untere Bereich ausgehend vom Bereich D. Der Bereich C ist zwischen dem Bereich B und dem Bereich D angeordnet.
Die Höhenpositionen der Vielzahl von Fenstern 15, die am Seitenkörper 11 vorgesehen sind, ist gleich. Demzufolge sind die Positionen der Bereiche A – E in der Höhenausrichtung gleich für jedes Fenster 15. Die Stärke der hohlförmigen Stangen 30a, 30b, 30c, die den Seitenkörper 11 bilden ist gleich. Die am Bereich B und am Bereich D vorhandenen Stirnplatten werden mit 31c, 31d gekennzeichnet. Die Dicke der Stirnplatten 31c, 31d ist dicker als die der Stirnplatten 31a, 31b. Die Stärke der Stirnplatten 31a, 31b der hohlförmigen Stangen 30a, 30b, 30c ist dicker als die der Stirnplatte der hohlförmigen Stange 30d.
In einer derartigen Zusammenstellung ist die Dicke der Stirnplatte der hohlförmigen Stange an den Bereichen B, D mittig zu den Punkten b, f am Eckabschnitt mit der stärksten Spannungskonzentration verdickt, sodass Spannung effizient reduziert werden kann und eine Erhöhung der Festigkeit erhalten wird. Außerdem sind die Bereiche mit verdickten Stirnplatten begrenzt auf die Bereiche B, D, mittig zu den Punkten b, f mit der stärksten Spannungskonzentration, sodass der verdickte Bereich minimiert werden kann, um eine Gewichtsreduktion zu erhalten.
Unter Betrachtung des Herstellungsgesichtspunkts haben die hohlförmigen Stangen, die den Seitenkörper 11 bilden außerdem ihre Extrusionsrichtung in Längsrichtung des Wagenkastens, sodass gerade in dem Fall, bei dem die Plattenstärke der Stirnplatten des Bereichs B und des Bereichs D sich für alle Fenster 15 ändert, nur die Presswerkzeugform zur Herstellung der hohlförmigen Stangen 30 zu ändern ist. Demzufolge kann die Größenänderung einheitlich für alle Fenster 15 mühelos ausgeführt werden.
Im oben erwähnten Ausführungsbeispiel gibt es Fälle, bei denen die Plattenstärke der Stirnplatten eines hohlförmigen Stabes und die der Rippe stark voneinander abweichen. In solch einem Fall ist die Plattenstärke der Rippe im Vergleich zu der der Stirnplatte dünn, sodass Herstellungsnachteile auftreten können, wie beispielsweise das Extrudieren von Metall nur an den Stirnseiten mit geringem Extrusionswiderstand, wobei kein Metall zur Rippe gelangt.
Das Ausführungsbeispiel von 4 verhindert einen solchen Nachteil. 5 entspricht dem Bezugszeichen (B) in 1. Die Hauptstruktur ist die gleiche, wie die der Ausführung in 1. Die Plattenstärke der Rippe 32b, die mit der Stirnplatte 31 des Bereichs B (D) verbunden ist, ist stärker als die der Rippen 32, die mit den Stirnplatten 31a, 31b in den anderen Bereichen A, C (D) verbunden sind.
Mit einer solchen Struktur, bei der die Plattenstärke der Rippe 32b, die mit der verdickten Stirnplatte 31c verbunden ist, verdickt ist, sodass der Extrusionswiderstand der beiden nicht stark abweicht, wird das Problem bei der Herstellung gelöst.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel wird nun erläutert. 5 entspricht der Bezugnahme (B) in 1. Die Hauptstruktur ist die Gleiche, wie die vom Ausführungsbeispiel in 1. Die Stirnplatten 31e, 31f des Bereichs B, D sind konvex in Richtung der Innenseite der hohlförmigen Stange gebogen. Der Bereich B ist leicht verdünnt in Richtung der Bereiche A, C (in Richtung des Endes des Eckbereichs in der Höhenrichtung). Der Bereich D ist leicht in Richtung der Bereiche C, E verdünnt. Die Position mit der stärksten Spannungskonzentration ist am dicksten. Mit einer solchen Struktur kann eine weitere Reduzierung der Masse erreicht werden, verglichen mit dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Die Hauptstruktur ist die Gleiche, wie im Ausführungsbeispiel in 1. Der Unterschied von 1 wird nachfolgend aufgezeigt. Die Dicke der Stirnplatten der Bereiche B, D ist nicht verdickt. Die Dicke der Stirnplatten der Bereiche B, D ist die Gleiche, wie die Dicke der Stirnplatten in den anderen Bereichen A, C, D. Im Zwischenraum (Zelle), die von der Stirnplatte 31 der hohlförmigen Stange 30 und den zwei geneigten Rippen 32, 32 umgeben ist, ist ein Knickpräventions-Hilfsmittel 50 an der Pfeilerplatte 18 des Eckbereichs in horizontaler Richtung angeordnet. Die Zwischenräume (Zellen), die mit dem Knickpräventions-Hilfsmittel 50 versehen sind, sind die Zwischenräume (Zellen), wo die Bereiche B, D angeordnet sind. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 ist Planar mit seiner Fläche eingebaut, um vertikal ausgerichtet zu sein, bezogen auf die Extrusionsrichtung der hohlförmigen Stange 30. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 ist in dem oben erwähnten Zwischenraum vom Fenster 15 eingefügt. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 steht in Kontakt mit der Stirnplatte 31 und den Rippen 32, 32. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 ist an der Stirnplatte 31 und den Rippen 32, 32 durch Verschweißen oder Verkleben befestigt. Es sollte nur in dem Maße befestigt sein, dass das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 sich nicht leicht in Längsrichtung des Wagenkastens bewegt. Der Verbindungspunkt zwischen der Platte des Knickpräventions-Hilfsmittels 50 und der Stirnplatte 31 und den Rippen 32, 32 sollte nicht zwingend der Gesamtbereich der Stirnplatte 31 und der Rippen 32, 32 sein, sondern sollte an der Position Kontakt haben, die ein leichtes Biegen ermöglicht.
Wie in 1 dargestellt, ist der Eckabschnitt mit einer hohen Druckbelastung belastet. Wenn die Druckbelastung einwirkt, ist zu befürchten, dass an der Stirnplatte 31 oder den Rippen 32, 32 ein elastisches Verbiegen auftritt.
Im Ausführungsbeispiel in 7 und 8 umfasst das Planare Knickpräventions-Hilfsmittel 50 den Bereich, wo eine Biegung auftreten kann, ein. Demzufolge konnte die Knick-Grenzspannung der Stirnplatte 31 und der Rippen 32, 32 mühelos erhöht werden, und die Festigkeit konnte vergrößert werden. Außerdem besteht nicht die Notwendigkeit, die Plattenstärke über die gesamte Länge in Längsrichtung des Wagenkastens 10 zu erhöhen, sodass die Gewichtsreduktion verbessert werden konnte.
Es ist nicht möglich, anzugeben, welche Seite der Ebene in Normalrichtung durch eine Ausbeulung gebogen ist. In dem Fall, bei dem die Stirnplatte 31 oder die Rippe 32 der hohlförmigen Stange 30 ausbeult und sich biegt, biegt sich jedoch die Rippe 32 und die Stirnplatte 32, die dem ausgebeulten Teil benachbart sind, ebenfalls. Sodann konnte gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Deformation ungeachtet der Biegerichtung durch das Ausbeulen verhindert werden, durch Anbringung des Knickpräventions-Hilfsmittel 50 in der Weise, dass dies mit der Stirnplatte 31 und den Rippen 32, 32 verbunden ist. Demzufolge wird die Knick-Grenzspannung ungeachtet der von einer Ausbuchtungs-Deformation ausgehenden Biegerichtung extrem erhöht, sodass die Festigkeit verbessert ist.
Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 ist vorzugsweise in Richtung der mittleren Seite der Pfeilerplatte 18 angeordnet, eher als in der Nähe des Fensters 15.
Das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 kann an all den vielen Fenstern 15, die am Seitenkörper 11 existieren, angeordnet sein. Wird das Hilfsmittel jedoch nur an den Eckabschnitten, wo es notwendig ist, vorgesehen, kann eine weitere Gewichtsreduzierung erreicht werden.
Obwohl das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 an allen vier Eckabschnitten der Pfeilerplatte 18 in 7 angeordnet ist, kann es außerdem nur in dem Bereich angeordnet sein, wo die Kompressions-Spannung auftritt. Beispielsweise im Fall des Bereichs A in 2 (Bezugnahme (A) in 1), ist das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 an den unteren rechten und oberen linken Eckabschnitten in 7 unnötig.
Wenn das Verschweißen als Befestigungsmittel für das Knickpräventions-Hilfsmittel 50 verwendet wird, wird eine Beschädigung durch dessen Hitze zu einem Problem. Wenn zur Befestigung ein Kleber verwendet wird, sollte eine leichte Verlängerung des Knickpräventions-Hilfsmittels in Längsrichtung des Wagenkastens verwendet werden.
Die Zwischenräume (Zellen) im Bereich der Abschnitte B, D existieren oberhalb und unterhalb des oben erwähnten Zwischenraums. Das Knickpräventions-Hilfsmittel ist an diesen Zwischenräumen 50b, 50c entsprechend der Anforderung angebracht. In dem Fall, bei dem das Knickpräventions-Hilfsmittel am Zwischenraum 50b angebracht ist, sollte beachtet werden, dass dieser Zwischenraum 50b ein durch die stranggepresste Stange hergestellter Zwischenraum ist, und nicht ein Zwischenraum ist, der durch eine Schweißverbindung von zwei stranggepressten Stangen gebildet ist. Wie im Fall in 8 ist demzufolge die Form des Zwischenraums für die Anbringung des Knickpräventions-Hilfsmittels 50b gleich, sodass das Knickpräventions-Hilfsmittel 50b in Verbindung mit der Stirnplatte und den Rippen steht.
Das in 9, 10 und 11 dargestellte Ausführungsbeispiel wird nachfolgend erläutert. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 51 hat eine in Längsrichtung des Wagenkastens verlaufende Länge. Das Knickpräventions-Hilfsmittel 51 hat einen dreizackigen Querschnitt in vertikaler Richtung, bezogen auf die Längsrichtung des Wagenkastens. Drei Blöcke des Dreizacks 51 sind in Längsrichtung des Wagenkastens verlängert. Drei Blöcke stehen jeweils in Kontakt mit der Stirnplatte 31 und den Rippen 32, 32. Die Orte zur Anbringung der Knickpräventions-Hilfsmittel 51 sind Orte, wo die Kompressions-Spannung wirksam ist, und nicht Orte, wo Zugspannung auftritt. Der Ort zur Anbringung der Knickpräventions-Hilfsmittel 51 sollen Orte sein, die den Abschnitten B, D zugeordnet sind.
Mit einer derartigen Struktur konnte eine Knickdeformation der Stirnplatten und der Rippen in einem Bereich entlang der Längsrichtung des Wagenkastens verhindert werden. Die Knick-Grenzspannung der Stirnplatten und der Rippen kann demzufolge weiter erhöht werden. Außerdem ist nur eine minimale Erhöhung der Plattenstärke in dem Fall notwendig, bei dem hohe Kompressions-Spannung den Eckabschnitt belastet, sodass die Gewichtsreduzierung verbessert wird. Außerdem ist das Knickpräventions-Hilfsmittel 51 verbunden mit der Stirnplatte und den Rippen an den Führungskanten der Blöcke, sodass beide mit Leichtigkeit verbunden werden konnten.
Durch die Verwendung eines Materials mit einer hohen Wärmeisolationsfähigkeit oder eine hohen Fähigkeit zur Vibrationsunterdrückung als Knickpräventions-Hilfsmittel 51, kann eine Komfortverbesserung für die Passagiere im Wagen erreicht werden. Die Anordnung von 1 kann mit der Anordnung der Knickpräventions-Hilfsmittel 50, 50a und 51 kombiniert werden.
Das Ausführungsbeispiel in 12 und 13 wird nun erläutert. Die Öffnungen am Seitenkörper 11 sind nicht nur Fenster 15 und Eingänge 16. 12 zeigt eine Öffnung 55, die in der Nähe der unteren Position des Eingangs 16 vorgesehen ist. Die Öffnung 55 ist zur Inspektion, Reinigung oder Reparatur des Raums zur Unterbringung der Einstiegstür des Eingangs 16 vorgesehen. Die Öffnung 55 durchbricht den Seitenkörper 11. Die zwei Öffnungen 16, 55 grenzen aneinander an, sodass bei einer Positionierung beider Öffnungen 16, 55 in der Nachbarschaft des Stützpunktes 27 dort eine beträchtlich hohe Kompressions-Spannung auftritt. Im zuvor erwähnten Bereich muss eine Knickung in einem beachtlich breiten Bereich verhindert werden, im Vergleich zu dem des Eckabschnitts des Fensters 15. In diesem Fall ist eine Vielzahl von Knickpräventions-Hilfsmitteln angeordnet. Die Knickpräventions-Hilfsmittel 53a, 53b sind jeweils in zwei Zellen (umschlossen von zwei Stirnplatten und zwei Rippen) des Seitenkörpers 11, den die Öffnung 55 durchbricht, eingefügt. Die Knickpräventions-Hilfsmittel 53a, 53b sind von der Seite des Eingangs 16 eingesetzt. Der verschweißte Bereich ist in der Zeichnung von 13 weggelassen.
Außerdem sind am oberen Bereich des Fensters 15 und dem Eingang 16 Öffnungen zur Anzeige des Fahrtziels oder des Kurznamens des Fahrzeugs vorgesehen. Diese Technik kann auch auf diese Öffnung angewandt werden.
Das oben erwähnte Ausführungsbeispiel wird in Anwendung auf den Seitenkörper 11 erläutert. Eine Anwendung ist jedoch auch auf die Öffnungen anwendbar, wie solche, die am Grundrahmen 14 vorgesehen sind. Am Grundrahmen 14 sind die hohlförmigen Stangen zwischen den Stützpunkten 27, 27 entlang der Längsrichtung des Wagenkastens angeordnet. In diesem Abschnitt sind Öffnungen durch Ausklinkung einer der Stirnplatten oder durch eine Durchbrechung in vertikaler Richtung vorgesehen, um elektrische Leitungen und Luftröhren einzubringen. In der Umgebung der Öffnungen ist das Knickpräventions-Hilfsmittel an der Zelle der hohlförmigen Stange angeordnet.
Es wird das in 14 und 15 dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert. In 14 sind Verstärkungsteile 60 an der Seite der Pfeilerplatte 18 in vertikaler Richtung und an den Eckabschnitten der oberen und unteren Fensterseiten angeordnet. Das Verstärkungsteil 60 umschließt den kreisförmigen Bogen des Eckabschnitts. Das Verstärkungsteil 60 ist durch Biegung einer hohlen stranggepressten Stange hergestellt. In 15 ist das Verstärkungsteil 60 zwischen der Stirnplatte 31a der hohlförmigen Stange 30 an der Außenseite des Wagens und der Stirnplatte 31b der hohlförmigen Stange 30 an der Innenseite des Wagens angeordnet. Die Rippe 32, die zwischen den beiden Stirnplatten 31a, 31b vorhanden ist, ist entfernt, um das Verstärkungsteil 60 einzusetzen. Das Verstärkungsteil 60 ist mit den Stirnplatten 31a, 31b verschweißt.
Mit einer solchen Struktur konnte die vom Biegemoment erzeugte Spannung, die an der Pfeilerplatte 18 entsteht, reduziert werden. Außerdem konnte auch die Spannung, die nachfolgend am Eckabschnitt erzeugt wird, ebenfalls reduziert werden. Weiterhin konnte aufgrund der Erhöhung der Steifigkeit der Pfeilerplatte 18 die Deformation des gesamten Seitenkörpers beschränkt werden, sodass gleichermaßen die Biegesteifigkeit des Eisenbahnfahrzeug-Wagenkastens 10 verbessert ist.
Das Ausführungsbeispiel von 14 und 15 könnte mit den Knickpräventions-Hilfsmitteln 50, 51a und 51 kombiniert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung konnten Spannungen bei minimalem Massenzuwachs in einem Wagenkasten reduziert werden, in welchem eine hohlförmige Stange zur Ausbildung des Seitenkörpers und dergleichen verwendet wird.

Claims

Wagenkasten (10) mit Seitenkörpern (11), die aus stranggepressten Stangen (30) gebildet sind, deren Strangpressrichtungen in der Längsrichtung des Wagenkastens angeordnet sind, wobei die. stranggepressten Stangen Stirnplatten (31) aufweisen; mehreren viereckigen Fenstern (15), die in den Stirnplatten der stranggepressten Stangen (30) in der Längsrichtung des Seitenkörpers vorgesehen sind, wobei jedes Fenster (15) eine Oberseite (15A), eine Unterseite (15B) und vertikale linke (15C) und rechte (15D) Seiten aufweist, wobei Eckabschnitte (15E, 15F), die die vertikalen Seiten (15C, 15D) mit der Oberseite (15A) und der Unterseite (15B) verbinden, kreisförmige Bögen sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Plattendicke der Stirnplatten (31) der stranggepressten Stangen (30) in oberen und unteren ersten Bereichen (B, D), die jeweils die Verbindungspunkte (c, e) zwischen den vertikalen Seiten (15C, 15D) und den kreisförmigen Bögen (15E, 15F) enthalten, größer ist als die Plattendicke der Stirnplatten der stranggepressten Stangen in zweiten Bereichen (A, F) über und unter den ersten Bereichen; der obere erste Bereich (B), der den Verbindungspunkt (c) an dem oberen Abschnitt des Fensters enthält, unter der Oberseite (15A) des Fensters liegt, der untere erste Bereich (D), der den Verbindungspunkt (e) in dem unteren Abschnitt des Fensters enthält, über der Unterseite (15B) des Fensters liegt, und die Plattendicke der Stirnplatten (31) zwischen dem oberen Abschnitt (B) und dem unteren Abschnitt (D) geringer ist als die Plattendicke der ersten Bereiche.
Wagenkasten (10) nach Anspruch 1, wobei die stranggepressten Stangen (30) hohlförmige stranggepresste Stangen mit zwei Stirnplatten (31) sind, deren Dicken im wesentlichen gleich sind.
Wagenkasten nach Anspruch 2, wobei jede der Stirnplatten in dem ersten Bereich (B, d) einen konvexen Abschnitt aufweist, der in das Innere des hohlförmigen Stabes (30) hineinragt, wobei sich die Dicke des konvexen Abschnittes im vertikalen Querschnitt gesehen graduell zu Endabschnitten des ersten Bereichs verjüngt.
Wagenkasten nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die stranggepressten Stangen mit den Stirnplatten verbundene Rippen (32) aufweisen, und die Plattendicke der an die Stirnplatten (31c, 31d) in den ersten Bereichen (B, D) anschließenden Rippen (32) größer ist als die Plattendicke der an die Stirnplatten (31a, 31b) in anderen Bereichen anschließenden Rippen (32).
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der obere erste Bereich (B), der untere erste Bereich (D) und ein Bereich (C) geringerer Plattendicke der Stirnplatten zwischen den zwei ersten Bereichen (B, D) jeweils aus verschiedenen stranggepressten Stangen gebildet ist.
Wagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die stranggepressten Stangen hohlförmige Stangen sind; die aus zwei Stirnplatten (31) und mehreren die Stirnplatten miteinander verbindenden Rippen (32) gebildet sind, und mehrere Knickpräventions-Hilfsmittel (50) an mehreren Leerräumen, die durch die Stirnplatte (31) und zwei Rippen (32) der hohlförmigen Stangen (30) nur an Stellen in der Längsrichtung von Eckabschnitten der Fenster umgeben sind, in einer relativ zur Längsrichtung senkrechten Richtung eingerichtet sind, wobei die Knickpräventions-Hilfsmittel (50) in Kontakt mit der Stirnplatte (31) und den zwei Rippen (32) stehen.
Wagenkasten nach Anspruch 6, wobei die Knickpräventions-Hilfsmittel (50) nur an den Eckabschnitten (15E, 15F) eingerichtet sind, wo Kompressions-Spannung erzeugt wird.
Wagenkasten nach Anspruch 6, wobei die Knickpräventions-Hilfsmittel (50) in den Leerräumen angeordnet sind, die durch eine der hohlförmigen Stangen (30) gebildet werden.
Wagenkasten nach Anspruch 6, wobei die Rippen (32) des hohlförmigen Stabes (30) fachwerkartig angeordnet sind, und das Knickpräventions-Hilfsmittel (51) drei Blöcke aufweist, die die Stirnplatte (31) und die zwei Rippen (32) kontaktiert, wobei die drei Blöcke eine Länge in der Längsrichtung des Wagenkastens aufweisen.
Wagenkasten nach Anspruch 9, wobei die Knickpräventions-Hilfsmittel in den Hohlräumen angeordnet sind, die durch eine der hohlförmigen Stangen gebildet werden.