ES2894952T3 - Módulo de pared y procedimiento para la producción de componentes con módulos de pared para la construcción en bruto de cajas de vagón en la construcción de vehículos ferroviarios con una construcción diferencial - Google Patents

Abstract

Módulo de pared para un componente de una caja de vagón de un vehículo ferroviario, compuesto por: - un segmento de un chapado externo (2) con una superficie interna (22), - una serie de elementos de enderezamiento (3) lineales, que se extienden esencialmente en paralelo entre sí así como a lo largo del segmento del chapado externo (2) y sobresalen de la superficie interna (22) del segmento del chapado externo (2), y - soportes de armazón (4), que se extienden esencialmente en paralelo entre sí, en perpendicular a los elementos de enderezamiento (3) y en paralelo al segmento del chapado externo (2) y se unen por arrastre de material con el segmento del chapado externo (2), - extendiéndose los elementos de enderezamiento (3) sin interrupción más allá de la zona de varios soportes de armazón (4) y formando una parte integral o integrada del segmento del chapado externo (2), - presentando los soportes de armazón (4) en los puntos de intersección con los elementos de enderezamiento (3) entalladuras de forma (7), que albergan los elementos de enderezamiento (3) pasantes, - presentando algunas o todas las entalladuras de forma (7) una forma que tras un posicionamiento de los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) con los elementos de enderezamiento (3), actuando conjuntamente con los elementos de enderezamiento (3) del chapado externo (2), ya sin la unión por arrastre de material dan lugar a una autofijación temporal por arrastre de forma de los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) con los elementos de enderezamiento (3), caracterizado por que cada elemento de enderezamiento (3) comprende un perfil de alma (5) configurado de manera integrada o integral con el chapado externo (2) y presenta un perfil de cuerpo hueco (6) dispuesto en el extremo del perfil de alma (5), alejado del chapado externo (2), pudiendo engancharse el perfil de cuerpo hueco (6) con la entalladura de forma (7), y estando formada la autofijación temporal por arrastre de forma por la acción conjunta de un segmento de entalladura (7c) de la entalladura de forma (7) con el perfil de cuerpo hueco (6).

Description

DESCRIPCIÓN

Módulo de pared y procedimiento para la producción de componentes con módulos de pared para la construcción en bruto de cajas de vagón en la construcción de vehículos ferroviarios con una construcción diferencial

La invención se refiere a un módulo de pared para un componente de una caja de vagón para un vehículo ferroviario, a un componente de caja de vagón, a una caja de vagón ya un procedimiento para la producción (fabricación, montaje previo y final) de componentes (pared lateral, pared frontal, techo) para la construcción en bruto de cajas de vagón en la construcción de vehículos ferroviarios con una construcción diferencial.

Por el estado de la técnica se conoce que los componentes (pared lateral, pared frontal, techo) de cajas de vagón se fabrican a partir de armazones a modo de celosía, compuestos por soportes de armazón y enderezamientos longitudinales unidos entre sí y un chapado externo unido a continuación con los mismos. A modo de ejemplo, en los documentos EP 2483 123 A0 (WO 2011/038755 A1), DE 102008 048 083 A1, EP 2555 957 B1 (DE 102010 014 962 A1) y CN 204055793 U se describe esta denominada “construcción diferencial”. A este respecto, la fabricación de los componentes (pared lateral, pared frontal, techo) suele tener lugar de modo que los elementos constructivos para los armazones a modo de abanico de los componentes se posicionan en una 1a etapa en dispositivos y aquí se unen por medio de procedimientos de unión térmica. En una 2a etapa se colocan segmentos de chapa externos sobre el armazón y se unen entre sí y con el armazón. La unión del armazón y del chapado externo así como de sus segmentos entre sí suele producirse por medio de uniones soldadas. A este respecto, debido a su diseño no es posible realizar uniones soldadas continuas más largas y los aparatos de soldadura tienen que cambiar constantemente la ubicación y la dirección de su actividad, lo que se traduce en una baja productividad y un aumento en los tiempos de fabricación. El elevado número de uniones soldadas debido al diseño tiene además la consecuencia de que, debido a la contracción térmica, en particular en la dirección longitudinal de los componentes, se producen desviaciones de tolerancia considerables con respecto a la estabilidad dimensional nominal y que la influencia térmica provoca el pandeo del chapado externo entre las zonas de apoyo a modo de abanico. Mantener estos cambios de forma dentro de los límites especificados o reducirlos requiere un gran esfuerzo técnico adicional, en particular al tensar térmicamente el chapado externo. Los armazones a modo de abanico suelen estar compuestos por soportes de armazón dispuestos con distancias determinadas con una pluralidad de perfiles longitudinales posicionados entre los mismos, que discurren en paralelo al eje longitudinal de la caja de vagón. En particular para el posicionamiento y la unión de los perfiles longitudinales son necesarios dispositivos costosos y actividades que consumen tiempo de fabricación. La configuración a modo de abanico de los armazones requiere además una programación compleja y una interrupción y reposicionamiento constantes de los aparatos de soldadura empleados durante el proceso de unión térmica. El chapado externo suele estar compuesto por segmentos de chapa prefabricados, cuyo proceso de unión requiere, de manera similar, actividades que requieren más tiempo de fabricación y una programación compleja de los aparatos de soldadura empleados. La dependencia resultante de la relación entre el patrón de abanico del armazón con respecto al grosor de chapa del chapado externo para la rigidez requerida de los componentes requiere el uso de diferentes grosores de chapa o chapas con diferentes propiedades de resistencia para el chapado externo con el fin de lograr la masa de componentes especificada en las zonas de la pared con alta o baja solicitación.

Por el estado de la técnica se conoce fabricar el chapado externo con un perfil de borde dibujado hacia dentro y soldado por puntos para formar un enderezamiento de cordón tubular. Esta solución técnica se describe a modo de ejemplo en el documento DD 274793 B5.

A este respecto, el perfil de borde forma una brida de montaje para la junta de dos unidades de montaje, que se unen por medio de una unión de anillo de cierre y perno. En el caso de utilizar el perfil de borde como elemento de enderezamiento para un chapado externo, durante el montaje esto supondría un trabajo manual adicional considerable para la colocación y un peso adicional considerable debido a la masa de las uniones de anillo de cierre y perno.

Por el estado de la técnica se conoce fabricar elementos constructivos de superficie con un chapado con perfiles que lo enderezan y discurren horizontalmente en el lado interno. A modo de ejemplo, esta solución técnica está descrita en el documento DE 19528610 C1. A este respecto, se entallan las patas de unión de los perfiles de enderezamiento horizontales y se unen al chapado en segmentos parciales por medio de soldadura por puntos o soldaduras cortas en ángulo. Esta solución lleva a un enderezamiento discontinuo del chapado y así requiere un aumento del grosor de chapa para alcanzar la rigidez necesaria para el chapado externo.

Por el documento US 5.267.515 B se conoce una carrocería para un vehículo ferroviario que está construida a partir de tiras de metal extruidas que, en cada caso, presentan un nervio sobresaliente con un perfil en forma de T. A los nervios se sueldan elementos de marco. Las tiras de metal también se sueldan entre sí.

Por el estado de la técnica se conoce un procedimiento para la producción de una caja de vagón de acero construida de manera modular, en el que el chapado externo se forma con chapas de cubierta dotadas de enderezamientos para abolladuras, que se extienden horizontalmente con distancias determinadas por toda la longitud de la caja de vagón. Esta solución técnica se describe a modo de ejemplo en el documento DE 102006038058 A1. A este respecto, los enderezamientos para abolladuras se forman mediante perfiles en T o I, que se unen mediante un procedimiento de unión térmica o mediante la tecnología Davex con las chapas de cubierta y así se proporcionan como un primer elemento de base. En una etapa siguiente se colocan estos primeros elementos de base sobre segundos elementos de base (marcos), que anteriormente se posicionan sobre el chasis, y se unen térmicamente. Esta solución requiere un esfuerzo técnico elevado al unir el chapado externo con los marcos posicionados anteriormente sobre el chasis y la posición de unión del chapado externo a los marcos, resultante de esta secuencia de montaje, no es adecuada para el uso de los procedimientos de unión térmica modernos, como la soldadura láser.

Con respecto a este estado de la técnica, un primer objetivo de la presente invención es poner a disposición un módulo de pared ventajoso para un componente de una caja de vagón de un vehículo ferroviario. Un segundo objetivo de la presente invención es poner a disposición un componente de caja de vagón ventajoso y una caja de vagón ventajosa para un vehículo ferroviario. Finalmente, un tercer objetivo de la presente invención es poner a disposición un procedimiento ventajoso para producir un componente de caja de vagón.

El primer objetivo se alcanza mediante un módulo de pared según la reivindicación 1, el segundo objetivo se alcanza mediante un componente de caja de vagón según la reivindicación 5 o mediante una caja de vagón según la reivindicación 6 y el tercer objetivo se alcanza mediante un procedimiento según la reivindicación 7. Las reivindicaciones dependientes incluyen configuraciones ventajosas de la invención.

Según la invención se propone un módulo de pared para la producción de componentes (pared lateral, pared frontal, techo) para la construcción en bruto de cajas de vagón en la construcción de vehículos ferroviarios, que:

o incluye un chapado externo con elementos de enderezamiento integrados o integrales, dispuestos en función de las solicitaciones locales con distancias determinadas y cuyo armazón ya sólo está compuesto esencialmente por soportes de armazón dispuestos en función de las solicitaciones locales con distancias determinadas y esencialmente no requiere perfiles longitudinales dispuestos adicionalmente a modo de abanico para enderezar el chapado externo

o permite una fabricación, un montaje previo y un montaje final de los módulos de pared con dispositivos de posicionamiento y unión sencillos y con una inversión de tiempo de fabricación reducida mediante un autoposicionamiento y una autofijación temporal para el proceso de unión térmica del chapado externo con los soportes de armazón

o presenta desviaciones de tolerancia reducidas en estabilidad dimensional y planitud mediante una influencia térmica reducida

o permite un aprovechamiento localmente aumentado de la carga límite admisible de los materiales a través de los diseños de los cordones de soldadura utilizados (preferiblemente soldaduras a tope) con respecto a las líneas de muesca de las normas de cálculo aplicables

o permite una reducción de los grosores de chapa utilizados para el chapado externo mediante una disposición optimizada con respecto a las solicitaciones, de los elementos de enderezamiento integrados o integrales

o permite el uso óptimo de procedimientos de unión térmica modernos mediante una minimización de las interrupciones y una minimización de los cambios de dirección durante el proceso de unión de los módulos de pared

o permite el uso óptimo de procedimientos de conformación en frío modernos como, por ejemplo, el perfilado de rollos para la producción de los módulos de pared

o mediante el sistema global de las propiedades mencionadas permite un grado de automatización elevado de todo el proceso de fabricación de los módulos de pared y una fácil accesibilidad para las medidas de protección frente a la corrosión habituales

Un módulo de pared según la invención para un componente como pared lateral, pared frontal, techo o similar de una caja de vagón de un vehículo ferroviario está compuesto por:

- un segmento de un chapado externo con una superficie interna, que está prevista para apuntar en la caja de vagón hacia el interior del vagón,

- una serie de elementos de enderezamiento lineales, que se extienden esencialmente en paralelo entre sí así como a lo largo del segmento del chapado externo y sobresalen de la superficie interna del segmento del chapado externo, y

- soportes de armazón, que se extienden esencialmente en paralelo entre sí, en perpendicular a los elementos de enderezamiento y en paralelo al segmento del chapado externo y se unen por arrastre de material con el segmento del chapado externo. De este modo, el chapado externo, los elementos de enderezamiento y los soportes de armazón están unidos entre sí de modo que, actuando conjuntamente, pueden soportar con seguridad las fuerzas de compresión, tracción y cizallamiento introducidas en el módulo de pared y para ello están configurados de modo que - los elementos de enderezamiento se extienden sin interrupción más allá de la zona de varios soportes de armazón y forman parte integral o integrada del segmento del chapado externo,

- los soportes de armazón presentan en los puntos de intersección con los elementos de enderezamiento entalladuras de forma, que albergan los elementos de enderezamiento pasantes.

A este respecto, el segmento del chapado externo puede presentar, en una dirección que discurre transversalmente a los elementos de enderezamiento, una superficie externa plana o abombada y un grosor de chapa constante o variable, y los elementos de enderezamiento pueden estar compuestos en particular en cada caso por un perfil de alma con un perfil de cuerpo hueco dispuesto en el mismo. El módulo de pared según la invención se caracteriza por que algunas o todas las entalladuras de forma presentan una forma que tras un posicionamiento de los soportes de armazón con respecto al segmento del chapado externo con los elementos de enderezamiento, actuando conjuntamente con los elementos de enderezamiento del chapado externo, ya sin la unión por arrastre de material dan lugar a una autofijación temporal por arrastre de forma de los soportes de armazón con respecto al segmento del chapado externo con los elementos de enderezamiento.

Por elemento constructivo integral del chapado externo se entenderá un elemento constructivo producido de una sola pieza con el chapado externo. Por ejemplo uno o varios de los elementos de enderezamiento pueden producirse por medio de un procedimiento de conformación primaria o un procedimiento de conformación, preferiblemente conformación en frío, como elemento constructivo integral del chapado externo. Por el contrario, por elemento constructivo integrado del chapado externo se entenderá un elemento constructivo que se ha conformado por separado y a continuación se ha unido con el chapado externo. Por ejemplo uno o varios de los elementos de enderezamiento pueden estar integrados por medio de un procedimiento de unión térmica en el chapado externo.

El segmento del chapado externo del módulo de pared puede estar compuesto por uno o varios segmentos de pared con, en cada caso, una extensión transversal y una extensión longitudinal mayor con respecto a la extensión transversal, que en cada caso comprenden uno o varios elementos de enderezamiento integrados o integrales, que se extienden a lo largo de la extensión longitudinal y en paralelo a la superficie interna del módulo de pared. Los segmentos de pared individuales pueden unirse entonces de manera sencilla por ejemplo por medio de un dispositivo de soldadura de movimiento lineal.

En el módulo de pared según la invención los soportes de armazón pueden incluir una o varias de las entalladuras de forma, configuradas de modo que tras la unión mecánica de los soportes de armazón con los elementos de enderezamiento, los soportes de armazón se apoyan esencialmente por toda su longitud en el chapado externo estando en contacto con el mismo o se posicionan con una distancia definida. Esto facilita la unión posterior de los soportes de armazón con el chapado externo.

Un segmento de pared para un módulo de pared de un componente de una caja de vagón de un vehículo ferroviario está compuesto por un segmento en forma de tira de una chapa de acero del chapado externo, uno o varios elementos de enderezamiento que se extienden en paralelo a la superficie interna del segmento de pared y que sobresalen de la superficie interna, compuestos en cada caso por un perfil de alma así como un perfil de cuerpo hueco.

En una primera configuración del segmento de pared, el segmento en forma de tira por un lado y el perfil de alma así como el perfil de cuerpo hueco por el otro se han producido por separado y se unen entre sí mediante un procedimiento de unión por arrastre de material. A este respecto, existe la posibilidad de que el perfil de alma y el perfil de cuerpo hueco se produzcan por separado y se unan entre sí mediante un procedimiento de unión por arrastre de material. Por ejemplo, el perfil de alma y el perfil de cuerpo hueco pueden haberse unido mediante soldadura láser o láser híbrida. Sin embargo, el perfil de alma y el perfil de cuerpo hueco también pueden haberse producido de una sola pieza, por ejemplo mediante extrusión. Además pueden presentar grosores de chapa localmente variables.

En una segunda configuración del segmento de pared el segmento en forma de tira, el perfil de alma y el perfil de cuerpo hueco se han producido de una sola pieza como perfil de tira. En particular pueden haberse producido como perfil de tira de conformación primaria. Para la conformación primaria puede utilizarse, por ejemplo, un perfilado de rollos. También en esta configuración el perfil de alma y el perfil de cuerpo hueco pueden presentar grosores de chapa localmente variables. Una fisura del perfil de alma, producida por la conformación primaria, puede cerrarse con un material que evita la corrosión en fisuras, en particular mediante un procedimiento de unión por arrastre de material, preferiblemente mediante un procedimiento de soldadura láser o procedimiento de soldadura indirecta, y rellenarse en la superficie externa del chapado externo, preferiblemente a ras de la superficie.

Un componente de caja de vagón según la invención para un vehículo ferroviario está compuesto por uno o por varios de los módulos de pared según la invención. En éste pueden realizarse, con gran precisión de ajuste, huecos, como los de las ventanas, los de las puertas, los pasos para medios o similares. En estos huecos, los perfiles de refuerzo pueden discurrir por todo el perímetro, preferiblemente con una unión mediante soldadura láser o láser híbrida por arrastre de material y a tope en T en el lado interno de los huecos. Adicionalmente, en otras zonas de pared, en las que deben soportarse tensiones particularmente elevadas, pueden disponerse perfiles de enderezamiento adicionales, diseñados en función de la solicitación y la situación de instalación, como por ejemplo pilares de puertas o soportes de moldura.

El procedimiento según la invención para producir un componente de caja de vagón comprende las etapas de trabajo de:

- producir al menos un segmento del chapado externo a partir de segmentos de pared según la invención así como insertar y fijar el chapado externo en un dispositivo de sujeción de modo que los elementos de enderezamiento sean de libre acceso para el posicionamiento de los soportes de armazón,

- producir los soportes de armazón con las entalladuras de forma y posicionar los soportes de armazón con respecto al chapado externo mediante la inserción en el dispositivo de sujeción,

- unir mecánicamente los soportes de armazón con los elementos de enderezamiento de modo que los soportes de armazón se posicionen en los elementos de enderezamiento por arrastre de forma o se fijen elásticamente por arrastre de fuerza, apoyándose las almas de los soportes de armazón en el chapado externo o posicionándose con una distancia definida con respecto al chapado externo,

- unir térmicamente los soportes de armazón con el chapado externo por medio de uno o varios procedimientos de unión térmica y

- en caso necesario, realizar los huecos para ventanas, puertas, pasos para medios y similares en un módulo de pared tras unir los soportes de armazón con el chapado externo por medio de un procedimiento de separación térmica y/o con arranque de virutas y unir mecánicamente los perfiles de refuerzo en los huecos con el módulo de pared en un dispositivo de sujeción y a continuación, unir térmicamente la disposición por medio de uno o varios procedimientos de unión térmica.

El procedimiento según la invención se caracteriza por que algunas o todas las entalladuras de forma presentan una forma que, tras la introducción de los elementos de enderezamiento del segmento del chapado externo en las entalladuras de forma de las almas de los soportes de armazón y antes de la unión térmica, actuando conjuntamente con los elementos de enderezamiento del chapado externo, dan lugar a una fijación por arrastre de forma o por arrastre de fuerza de los soportes de armazón con respecto al segmento del chapado externo con los elementos de enderezamiento.

Además el procedimiento también puede comprender la realización de la primera fase de un tratamiento de protección frente a la corrosión (capa de imprimación) del componente, incluida la conservación de la cavidad de los elementos de enderezamiento.

La producción del chapado externo puede producirse esencialmente mediante la unión sin interrupciones de segmentos de pared, que se extienden por toda la longitud del componente de caja de vagón.

La unión del chapado externo con los soportes de armazón para obtener un módulo de pared puede producirse mediante el posicionamiento por arrastre de forma y/o la fijación por arrastre de fuerza sin dispositivos de apriete adicionales para la fijación de los soportes de armazón en el chapado externo durante el proceso de unión térmica. El armazón formado por los soportes de armazón ya sólo está compuesto por los soportes de armazón sin perfiles longitudinales dispuestos adicionalmente a modo de abanico para enderezar el chapado externo.

Una caja de vagón según la invención para un vehículo ferroviario comprende al menos un componente de caja de vagón según la invención. Una caja de vagón producida según esta invención para un vehículo ferroviario comprende por tanto la característica de que las paredes laterales o zonas de las paredes laterales, las paredes frontales o zonas de las paredes frontales, el techo o una zona del techo se producen con módulos de pared. Los módulos de pared comprenden en particular el diseño del chapado externo a partir de segmentos de pared con elementos de enderezamiento integrados o integrales, que se guían sin interrupción a través de los soportes de armazón, el diseño de armazón esencialmente sin el uso de perfiles longitudinales adicionales para enderezar el chapado externo y la característica del autoposicionamiento y opcionalmente de la autofijación temporal de los soportes de armazón a través de los elementos de enderezamiento del chapado externo. Sin embargo, se entiende que en zonas de pared, en las que pueden aparecer tensiones especialmente elevadas, como por ejemplo en la zona de huecos para ventanas, puertas, pasos para medios y similares, pueden disponerse perfiles de refuerzo adicionales.

Los componentes producidos según la invención como pared lateral, pared frontal, techo o similares ofrecen la ventaja de que pueden producirse con una estabilidad dimensional elevada y desviaciones de planitud considerablemente menores con respecto a los procedimientos de fabricación y construcción conocidos hasta ahora, y que por su diseño permiten el uso óptimo de procedimientos de fabricación y de unión térmica modernos, en particular el perfilado de rollos, el corte láser y la soldadura láser. Ha resultado especialmente ventajosa la posibilidad de producir módulos de pared, que se extiendan por toda la longitud (por ejemplo de una pared lateral o un techo) o anchura (por ejemplo de una pared frontal) de un componente para una caja de vagón. En caso de que en el chapado externo tengan que integrarse elementos de enderezamiento producidos por separado, entonces son posibles cordones de soldadura largos, sin interrupción y (de manera particularmente ventajosa al aplicar un procedimiento de soldadura láser) un trabajo paralelo simultáneo de varios aparatos de soldadura. En el uso de un chapado externo con elementos de enderezamiento integrales ya sólo son necesarios cordones longitudinales esencialmente para la unión de los perfiles de tira de chapa fina. El perfil de tira que se aplica en este sentido es en particular adecuado para el procedimiento de producción del perfilado de rollos.

Desde el punto de vista de la fabricación puede ser una ventaja particular introducir huecos necesarios para ventanas, puertas, pasos para medios y similares en un módulo de pared sólo tras unir los soportes de armazón con el chapado externo por medio de un procedimiento de separación térmica y/o con arranque de virutas.

La invención permite obtener en particular, mediante la disposición adaptada de los elementos de enderezamiento integrados o integrales del chapado externo, propiedades mecánicas estructurales comparables con un grosor de chapa reducido con respecto a las construcciones conocidas hasta ahora.

Para la fabricación, el montaje previo y el montaje final de los módulos de pared diseñados según la invención, por la posibilidad del autoposicionamiento y de la autofijación temporal, se requiere considerablemente menos inversión en dispositivos y tiempo de unión con respecto a los procedimientos de fabricación y las construcciones conocidos hasta ahora.

El uso de los módulos de pared según la invención permite un grado de automatización elevado de todo el proceso de fabricación de los módulos de pared con respecto a los procedimientos de fabricación y las construcciones conocidos hasta ahora.

Las cajas de vagón para vehículos ferroviarios tienen que diseñarse para una vida útil prolongada, por ejemplo para 30 o 35 años. Por tanto, su protección frente a la corrosión es de gran importancia. La configuración de los elementos constructivos según la invención y su disposición presenta una fácil accesibilidad para las medidas habituales de protección frente a la corrosión. Cuando los elementos constructivos se han producido mediante perfilado de rollos, el relleno de las fisuras entre los mismos evita una corrosión en fisuras. También la cavidad inevitable en los perfiles huecos es fácilmente accesible para las medidas habituales de conservación de la cavidad.

Una configuración según la invención de los elementos de enderezamiento también tiene ventajas especiales para el acondicionamiento interior de las cajas de vagón. Mientras que en las cajas de vagón producidas según el estado de la técnica es habitual soldar adicionalmente un gran número de medios de fijación para la fijación de un aislamiento interno de acción térmica y acústica y/o para el montaje de líneas de medios, tabiques, dispositivos de alojamiento de equipaje, dispositivos de iluminación y aire acondicionado y revestimientos de paredes, etc., con la configuración según la invención de una caja de vagón puede prescindirse de ello en su mayor parte o por completo cuando se utilizan medios de fijación (elementos de pinza) para la conexión de dichas partes de acondicionamiento interior, estando configurados los medios de fijación de modo que pueden unirse por arrastre de forma y/o de fuerza con los elementos de enderezamiento.

Debido al diseño según la invención y a la posible alta proporción de conformación en frío en el proceso de producción, puede conseguirse una minimización del aporte de calor que actúa sobre el chapado externo, la distorsión resultante y las medidas correctoras y el tiempo de fabricación que hay que dedicar a su eliminación o reducción. Al mismo tiempo, la solución según la invención permite una optimización constructiva de los elementos constructivos en lo que respecta a los espesores de material necesarios y a la distribución espacial de los elementos de enderezamiento según las necesidades (más o menos espaciados), lo que conduce a un ahorro significativo de material y de peso en comparación con las disposiciones y los procedimientos conocidos en el estado de la técnica, así como a un ahorro significativo de energía de funcionamiento a lo largo de la vida útil de un vehículo ferroviario con una caja de vagón diseñada según la invención.

A partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización, con referencia a las figuras adjuntas, se obtienen características, propiedades y ventajas adicionales de la presente invención.

La figura 1 muestra una representación isométrica de un módulo de pared diseñado según la invención.

La figura 2 muestra una representación isométrica en detalle de un fragmento del módulo de pared de la figura 1.

Las figuras 3A-E muestran diferentes posibilidades de diseño del perfil de cuerpo hueco de elementos de enderezamiento del módulo de pared de la figura 1 en una vista en sección transversal.

La figura 4 muestra un primer ejemplo de realización para un segmento de pared del módulo de pared de la figura 1 en una vista en sección transversal.

La figura 5 muestra un segundo ejemplo de realización para un segmento de pared del módulo de pared de la figura 1 en una vista en sección transversal.

La figura 6 muestra una configuración del autoposicionamiento de un soporte de armazón en el módulo de pared de la figura 1.

La figura 7 muestra una configuración alternativa del autoposicionamiento de un soporte de armazón con autofijación.

La figura 8 muestra otra configuración alternativa del autoposicionamiento de un soporte de armazón con autofijación.

La figura 9 muestra una representación isométrica de un módulo de pared lateral.

La figura 10 muestra una representación isométrica de una pared lateral.

La figura 11 muestra una sección a modo de ejemplo a través de la pared lateral de la figura 10.

La figura 1 muestra una representación isométrica de un ejemplo de realización para un módulo de pared 1 diseñado según la invención para un vehículo ferroviario, y la figura 2 muestra un fragmento ampliado de la figura 1. El módulo de pared 1 está compuesto por el chapado externo 2 con elementos de enderezamiento 3 integrados o integrales y un armazón a partir de soportes de armazón 4 dispuestos con distancias determinadas. En este ejemplo los elementos de enderezamiento 3 y los soportes de armazón 4 perpendiculares a los mismos están dispuestos y unidos con el chapado externo 2 de modo que el módulo de pared 1 no necesita un armazón a modo de abanico con una pluralidad de perfiles de enderezamiento horizontales adicionales.

El módulo de pared 1 está construido a partir de una pluralidad de segmentos de pared 11, 11', que en cada caso incluyen un segmento 2a en forma de tira del chapado externo 2. En el módulo de pared 1 representado hay diferentes segmentos de pared 11 y 11'. Los segmentos de pared 11 presentan en cada caso una extensión longitudinal L y una extensión transversal Q, siendo la extensión longitudinal L mayor que la extensión transversal Q. En cada segmento de pared 11 un elemento de enderezamiento 3 está configurado de manera integrada o integral, que se extiende linealmente a lo largo de la extensión longitudinal L del segmento de pared 11 y sobresale de la superficie interna 22 del chapado externo 2. Cada elemento de enderezamiento 3 está guiado sin interrupción a través de los soportes de armazón 4. El elemento de pared 11' que puede reconocerse en la figura 1 presenta una mayor extensión transversal en comparación con los elementos de pared 11. Además está dotado de una pluralidad de elementos de enderezamiento 3 configurados de manera integrada o integral, que discurren en paralelo entre sí, que se extienden longitudinalmente y sobresalen de la superficie interna 22 del chapado externo 2. A lo largo de unos cordones de soldadura 21 lineales, los segmentos 2a del chapado externo 2 y con ello los segmentos de pared 11, 11' están soldados entre sí por ejemplo por medio de soldadura láser o láser híbrida.

Cada elemento de enderezamiento 3 comprende un perfil de alma 5 configurado de manera integrada o integral con el chapado externo 2 y un perfil de cuerpo hueco 6 dispuesto en el extremo del perfil de alma 5, alejado del chapado externo 2. Las figuras 3A-E muestran diferentes posibilidades de diseño del perfil de cuerpo hueco 6. En general, el perfil de cuerpo hueco 6 puede presentar una sección transversal simétrica o asimétrica así como segmentos de perfil rectos o curvos, que rodean una abertura de perfil 23 central.

La figura 4 muestra un ejemplo para la configuración de un segmento de pared 11. Puede reconocerse un fragmento del segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2 y un elemento de enderezamiento 3a integrado. El elemento de enderezamiento 3a discurre sin interrupción por toda la extensión longitudinal L del segmento de pared y en el presente ejemplo está compuesto por un perfil de alma 5 soldado con el segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2 a lo largo de un cordón de soldadura 14 y un perfil de cuerpo hueco 6 soldado al perfil de alma 5. En el presente ejemplo la soldadura del perfil de alma 5 al segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2 se produce por medio de soldadura láser. A este respecto, resulta particularmente ventajoso que las uniones soldadas con los elementos de enderezamiento 3a que discurren sin interrupción por toda la longitud de un segmento de pared 11 puedan obtenerse mediante cordones de soldadura ininterrumpidos.

La figura 5 muestra un ejemplo alternativo para la configuración del segmento de pared 11. Como en la figura 4 pueden reconocerse un fragmento del segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2 y un elemento de enderezamiento 3b. A diferencia de la configuración del elemento de pared 11, representada en la figura 4, en la presente configuración el elemento de enderezamiento 3b está configurado de manera integral con el segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2. A este respecto, el perfil hueco 6 presenta una sección transversal sólo casi completamente circular. En la zona de la conexión del perfil hueco 6 al perfil de alma 5 hay una protuberancia 25 del perfil hueco 6 hacia el perfil de alma. De este modo se obtiene una elasticidad aumentada del perfil hueco 6 con fuerzas que actúan dentro del área de sección transversal sobre el perfil hueco 6.

La forma especial del perfil de alma 5, del perfil hueco 6 cilíndrico y del perfil de tira 2a, mostrada en la figura 5, se obtiene preferiblemente mediante perfilado de rollos. A este respecto, la fisura 12 en la zona del perfil de alma 5 al menos en la superficie externa 24 del segmento 2a en forma de tira, del chapado externo 2 puede haberse rellenado a ras de la superficie. Resulta particularmente ventajoso en el sentido de evitar la corrosión que la fisura 12 esté cerrada por toda su longitud de fisura SL. Preferiblemente el relleno se produce en la superficie externa 24 y el cierre de la fisura 12 se produce mediante un procedimiento de unión por arrastre de material, preferiblemente por medio de soldadura láser indirecta o adhesión o mediante otro procedimiento de soldadura en relación con un material que evita la corrosión en fisuras.

La figura 6 muestra una configuración de un autoposicionamiento de un soporte de armazón 4 en el chapado externo 2 a través del elemento de enderezamiento 3 integrado o integral. A este respecto, el contorno de contacto 9 entre el chapado externo 2 y el alma 8 del soporte de armazón 4 puede ser una recta o, cuando el chapado externo 2 del módulo de pared tiene que ser curvado, una curva correspondiente a la curvatura. Para el autoposicionamiento se introduce el elemento de enderezamiento 3 en una entalladura de forma 7 en el alma 8 del soporte de armazón 4. La entalladura de forma 7 presenta un segmento de extremo 7a, cuya sección transversal está configurada esencialmente de manera complementaria a la sección transversal del perfil hueco 6. El segmento de extremo 7a está separado de un segmento de introducción 7b, cuyo ancho de apertura es ligeramente mayor que el diámetro del perfil hueco 6.

La figura 7 muestra una realización del autoposicionamiento de un soporte de armazón 4 en el chapado externo 2 con una autofijación temporal, produciéndose una autofijación temporal por medio del apriete por arrastre de forma a través de un elemento de enderezamiento 3b integral y una entalladura de forma 7 dispuesta de manera complementaria al elemento de enderezamiento 3b integral, diseñada al menos en parte con arrastre de forma con respecto al perfil hueco, en el alma 8 del soporte de armazón 4. La entalladura de forma 7 presenta un segmento de extremo 7a, cuya sección transversal está configurada esencialmente de manera complementaria a la sección transversal del perfil hueco 6. El segmento de extremo 7a está separado de un segmento de introducción 7b, cuyo ancho de apertura es ligeramente mayor que el diámetro del perfil hueco 6, a través de un segmento de entalladura 7c, cuyo ancho de apertura, debido a salientes de apriete 10 dispuestos a ambos lados, es ligeramente menor que el diámetro del perfil hueco 6. Al introducir el elemento de enderezamiento 3 en la entalladura de forma 7 se comprime el perfil hueco al pasar el segmento de entalladura 7c a través de los salientes de apriete 10. Después de pasar el segmento de entalladura 7c vuelve a expandirse el perfil hueco 6 en el segmento de extremo 7a debido a su elasticidad, de modo que el perfil hueco 6 se fija por arrastre de forma en el segmento de extremo 7a por medio del segmento de entalladura 7c. A este respecto, el ancho de apertura de los salientes de apriete 10 se selecciona de modo que al apretar el soporte de armazón 4 sobre el elemento de enderezamiento 3b sólo se produce una deformación elástica, pero no una deformación plástica o sólo en una medida reducida, del perfil de cuerpo hueco 6, sin que se anule el arrastre de fuerza elástico. Para la producción de las entalladuras de forma 7, independientemente de la configuración concreta de las entalladuras de forma 7 preferiblemente debería utilizarse el corte láser, porque de este modo puede alcanzarse la elevada precisión de forma y ajuste necesaria de los elementos constructivos.

La figura 8 muestra una configuración alternativa del autoposicionamiento de un soporte de armazón 4 en el chapado externo 2 con una autofijación temporal. Mientras que en la configuración del autoposicionamiento mostrada en la figura 7 se utiliza una disposición a ambos lados de salientes de apriete 10 en el segmento de entalladura 7c, en la presente configuración tiene lugar una autofijación temporal mediante un emparejamiento de entalladuras de forma 7 asimétricas. En un par de entalladuras de forma 7 asimétricas cada entalladura de forma presenta sólo un segmento de entalladura 7c, estando dispuestos los segmentos de entalladura 7c en las dos entalladuras de forma 7 del par en diferentes lados de la entalladura de forma 7, de modo que pueden converger mediante un reflejo en el eje. Dicho de otro modo, en un par de entalladuras de forma 7 los respectivos segmentos de entalladura 7c están orientados de manera diferente. Los pares de entalladuras de forma 7 están distribuidos por los respectivos soportes de armazón 4, no teniendo que estar dispuestas las entalladuras de forma 7 de un par de entalladuras de forma 7 una al lado de otra. El apriete elástico del elemento de enderezamiento 3 integrado en el soporte de armazón 4 se obtiene mediante la acción conjunta de los segmentos de entalladura 7c de un par de entalladuras de forma 7. Aunque las entalladuras de forma 7, en el presente ejemplo de realización, pueden converger mediante un reflejo en el eje, esta configuración no es necesariamente obligatoria. Sólo es esencial que las dos entalladuras de forma 7 de un par, por la disposición del segmento de entalladura 7c orientada de manera asimétrica y opuesta, aunque no obligatoriamente reflejada, en su zona que abarca lateralmente el perfil hueco, genere una fuerza de apriete de acción opuesta a través del efecto de resorte del perfil de alma 5, de modo que las entalladuras de forma 7 del par puedan dar lugar a un arrastre de forma con los elementos de enderezamiento 3 asociados. A este respecto, dicha asimetría se selecciona de modo que al apretar el soporte de armazón 4 sobre el elemento de enderezamiento 3a sólo se produzca una deformación elástica o no se produzca una deformación plástica que favorezca un fallo, del perfil de alma 5 y del perfil de cuerpo hueco 6, pero se produzca un arrastre de fuerza elástico. Después del apriete se permite la ausencia de tensión.

La figura 9 muestra la representación isométrica de un módulo de pared lateral 13 en la posición de unión de los soportes de armazón 4 para el chapado externo 2 con los elementos de enderezamiento 3 integrados o integrales. En este sentido puede resultar ventajoso tensar elásticamente los soportes de armazón 4 con la colocación posicionada sobre el chapado externo 2 por medio de un dispositivo de modo que se abran los salientes de apriete de las entalladuras de forma hasta que pueda producirse el encaje en los elementos de enderezamiento 3 correspondientes al chapado externo 2 sin tener que aplicar una gran fuerza de unión. Después del encaje de los salientes de apriete puede realizarse el proceso de unión entre el chapado externo 2 y las almas de los soportes de armazón 4 preferiblemente por medio de soldadura láser o láser híbrida 14 como unión a tope en T.

La figura 10 muestra la representación isométrica de un componente de caja de vagón configurado como pared lateral 17 en la posición de unión, compuesto por un módulo de pared lateral 13 con huecos 26, 27 realizados tras unir los soportes de armazón 4 en el módulo de pared lateral 13 por medio de un procedimiento de separación térmica y/o con arranque de virutas, para ventanas, puertas, pasos para medios y similares así como perfiles de refuerzo 18, dispuestos en la zona de los huecos 26, 27 para ventanas, puertas, pasos para medios y similares para el enderezamiento local y unidos de manera térmica, pilares de puertas 19 y soportes de moldura 20. Para la obtención de los huecos preferiblemente se utilizará el procedimiento de separación térmica de corte láser o un procedimiento de separación mecánica, porque de este modo puede alcanzarse la elevada precisión de forma y ajuste necesaria de los elementos constructivos.

La figura 11 muestra una sección a modo de ejemplo a través de la representación del componente de pared lateral 17 en la junta del módulo de pared lateral 13 con el perfil de refuerzo 18 a tope en T por todo el perímetro, estando unida toda la superficie de contacto por arrastre de material preferiblemente por medio de un cordón de soldadura láser o láser híbrida 14.

Con ayuda de la invención puede realizarse un componente de caja de vagón, realizándose las etapas siguientes:

- producir al menos un segmento del chapado externo 2 a partir de segmentos de pared 11,

- insertar y fijar el chapado externo 2 en un dispositivo de sujeción de modo que los elementos de enderezamiento 3 sean de libre acceso para el posicionamiento de los soportes de armazón 4,

- producir los soportes de armazón 4 con las entalladuras de forma 7 y posicionar los soportes de armazón 4 con respecto al chapado externo 2 mediante la inserción en el dispositivo de sujeción,

- unir mecánicamente los soportes de armazón 4 con los elementos de enderezamiento 3 de modo que los soportes de armazón 4 se posicionen por arrastre de forma en los elementos de enderezamiento 3 o se fijen elásticamente por arrastre de fuerza, apoyándose sus almas 8 en el chapado externo 2 o posicionándose con una distancia definida con respecto al chapado externo 2,

- unir térmicamente los soportes de armazón 4 con el chapado externo 2 por medio de uno o varios procedimientos de unión térmica y

- en caso necesario, realizar los huecos 26, 27 para ventanas, puertas, pasos para medios y similares en un módulo de pared tras unir los soportes de armazón 4 con el chapado externo 2 por medio de un procedimiento de separación térmica y/o con arranque de virutas y unir mecánicamente los perfiles de refuerzo 18 en los huecos 26, 27 con el módulo de pared en un dispositivo de sujeción y a continuación, unir térmicamente la disposición por medio de uno o varios procedimientos de unión térmica.

A esto le puede seguir la realización de la primera fase de un tratamiento de protección frente a la corrosión (capa de imprimación) del componente, incluida la conservación de la cavidad de los elementos de enderezamiento.

La producción del chapado externo 2 puede producirse esencialmente mediante la unión sin interrupciones de segmentos de pared 11, que se extienden por toda la longitud del componente de caja de vagón.

En el marco del procedimiento, la unión del chapado externo 2 con los soportes de armazón 4 para obtener un módulo de pared 1 puede producirse mediante el posicionamiento por arrastre de forma y/o la fijación por arrastre de fuerza sin dispositivos de apriete adicionales para la fijación de los soportes de armazón 4 sobre el chapado externo durante el proceso de unión térmica. El armazón formado por los soportes de armazón 4 ya sólo está compuesto por los soportes de armazón 4 sin perfiles longitudinales dispuestos adicionalmente a modo de abanico para enderezar el chapado externo 2.

Lista de números de referencia:

1 módulo de pared

2 chapado externo (a:segmento en forma de tira)

3 elemento de enderezamiento (a: integrado, b: integral)

4 soportes de armazón

5 perfil de alma

6 perfil de cuerpo hueco

7 entalladura de forma

8 alma

9 contorno de contacto

10 saliente de apriete

11 segmento de pared

12 fisura

13 módulo de pared lateral

14 cordón de soldadura láser o láser híbrida

pared lateral perfiles de refuerzo pilares de puertas soportes de moldura cordón de soldadura superficie interna abertura de perfil superficie externa protuberancia hueco

hueco

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Módulo de pared para un componente de una caja de vagón de un vehículo ferroviario, compuesto por:

- un segmento de un chapado externo (2) con una superficie interna (22),

- una serie de elementos de enderezamiento (3) lineales, que se extienden esencialmente en paralelo entre sí así como a lo largo del segmento del chapado externo (2) y sobresalen de la superficie interna (22) del segmento del chapado externo (2), y

- soportes de armazón (4), que se extienden esencialmente en paralelo entre sí, en perpendicular a los elementos de enderezamiento (3) y en paralelo al segmento del chapado externo (2) y se unen por arrastre de material con el segmento del chapado externo (2),

- extendiéndose los elementos de enderezamiento (3) sin interrupción más allá de la zona de varios soportes de armazón (4) y formando una parte integral o integrada del segmento del chapado externo (2),

- presentando los soportes de armazón (4) en los puntos de intersección con los elementos de enderezamiento (3) entalladuras de forma (7), que albergan los elementos de enderezamiento (3) pasantes,

- presentando algunas o todas las entalladuras de forma (7) una forma que tras un posicionamiento de los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) con los elementos de enderezamiento (3), actuando conjuntamente con los elementos de enderezamiento (3) del chapado externo (2), ya sin la unión por arrastre de material dan lugar a una autofijación temporal por arrastre de forma de los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) con los elementos de enderezamiento (3), caracterizado por que cada elemento de enderezamiento (3) comprende un perfil de alma (5) configurado de manera integrada o integral con el chapado externo (2) y presenta un perfil de cuerpo hueco (6) dispuesto en el extremo del perfil de alma (5), alejado del chapado externo (2), pudiendo engancharse el perfil de cuerpo hueco (6) con la entalladura de forma (7), y estando formada la autofijación temporal por arrastre de forma por la acción conjunta de un segmento de entalladura (7c) de la entalladura de forma (7) con el perfil de cuerpo hueco (6).

2. Módulo de pared según la reivindicación 1, caracterizado por que el segmento del chapado externo (2) del módulo de pared está compuesto por uno o varios segmentos de pared (11) con, en cada caso, una extensión transversal (Q) y una extensión longitudinal (L) mayor con respecto a la extensión transversal (Q), que en cada caso comprenden uno o varios elementos de enderezamiento (3) integrados o integrales, que se extienden a lo largo de la extensión longitudinal (L) y en paralelo a la superficie interna (22) del módulo de pared.

3. Módulo de pared según la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizado por que los soportes de armazón (4) incluyen una o varias de las entalladuras de forma (7), configuradas de modo que tras la unión mecánica de los soportes de armazón (4) con los elementos de enderezamiento (3), los soportes de armazón (4) se apoyan esencialmente por toda su longitud en el chapado externo (2) estando en contacto con el mismo o se posicionan con una distancia definida.

4. Módulo de pared según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que uno o varios de los elementos de enderezamiento (3) están integrados por medio de un procedimiento de unión térmica en el chapado externo (2) o por que uno o varios de los elementos de enderezamiento (3) son una parte integral del chapado externo.

5. Componente de caja de vagón para un vehículo ferroviario, caracterizado por que está compuesto por uno o por varios de los módulos de pared según las reivindicaciones 1 a 4.

6. Caja de vagón para un vehículo ferroviario, caracterizada por que incluye al menos un componente de caja de vagón según la reivindicación 5.

7. Procedimiento para producir un componente de caja de vagón según la reivindicación 5 con las etapas de trabajo de:

- proporcionar al menos un segmento del chapado externo (2) con una serie de elementos de enderezamiento (3) lineales, que se extienden esencialmente en paralelo entre sí así como a lo largo del segmento del chapado externo (2) y sobresalen de la superficie interna (22) del segmento del chapado externo (2) y soportes de armazón (4) con almas (8), en las que están configuradas entalladuras de forma (7),

- insertar y fijar el segmento del chapado externo (2) en un dispositivo de sujeción de modo que los elementos de enderezamiento (3) sean de libre acceso para el posicionamiento de los soportes de armazón (4),

- posicionar los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) mediante la inserción en el dispositivo de sujeción, introduciéndose los elementos de enderezamiento (3) del segmento del chapado externo (2) en las entalladuras de forma (7) de las almas (8) de los soportes de armazón (4), con lo que se posicionan los soportes de armazón (4), y apoyándose las almas (8) de los soportes de armazón (4) en el chapado externo (2) o estando posicionadas con una distancia definida con respecto al segmento del chapado externo (2),

- unir térmicamente los soportes de armazón (4) con el segmento del chapado externo (2) por medio de uno o varios procedimientos de unión térmica,

caracterizado por que

- algunas o todas las entalladuras de forma (7) presentan una forma que, tras la introducción de los elementos de enderezamiento (3) del segmento del chapado externo (2) en las entalladuras de forma (7) de las almas (8) de los soportes de armazón (4) y antes de la unión térmica, actuando conjuntamente con los elementos de enderezamiento (3) del chapado externo (2), dan lugar a una fijación por arrastre de forma o por arrastre de fuerza de los soportes de armazón (4) con respecto al segmento del chapado externo (2) con los elementos de enderezamiento (3).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que proporcionar el al menos un segmento del chapado externo (2) comprende la producción del al menos un segmento del chapado externo (2).

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la producción del al menos un segmento del chapado externo (2) comprende la unión sin interrupción de segmentos de pared (11) según una de las reivindicaciones 5 a 8, que se extienden por toda la longitud del componente de caja de vagón.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la producción del al menos un segmento del chapado externo (2) también comprende la producción de los segmentos de pared (11) para el al menos un segmento del chapado externo (2) mediante conformación primaria o mediante conformación de una chapa.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que la unión térmica del segmento del chapado externo (2) con los soportes de armazón (4) para obtener un módulo de pared (1) se produce mediante la fijación por arrastre de forma o por arrastre de fuerza sin dispositivos de apriete adicionales para la fijación de los soportes de armazón (4) sobre el chapado externo durante el proceso de unión térmica y por que el armazón formado por los soportes de armazón (4) ya sólo está compuesto por los soportes de armazón (4) sin perfiles longitudinales dispuestos adicionalmente a modo de abanico para enderezar el chapado externo (2).