ES3014512T3 - Frame structure for a vehicle - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a una estructura de suelo (20) para un vehículo, en particular un vehículo ferroviario, que comprende un panel sándwich (24). Dicho panel comprende: una placa metálica inferior (40); una placa metálica superior (42); y una capa (44) de material aislante térmico, dispuesta entre las placas metálicas inferior y superior. La capa de material aislante térmico consiste en una placa (50) de madera o corteza. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura de chasis para vehículo
La presente invención se refiere a una estructura de chasis para vehículo, concretamente ferroviario, del tipo que comprende un panel de estructura en sándwich, comprendiendo dicho panel una placa metálica inferior; una placa metálica superior; y una capa de material aislante térmico, dispuesta entre las placas metálicas inferior y superior. Un suelo de vehículo ferroviario de tipo metro debe presentar una resistencia al fuego y/o al calor. Convencionalmente, tal como se describe en el documento EP2639132, un suelo de vehículo ferroviario comprende un panel estructural, destinado a soportar cargas mecánicas, bajo el cual está dispuesto un panel de aislamiento térmico. Dicho panel comprende concretamente una capa de aislante térmico, protegida por una placa metálica. El documento DE19841082 describe una estructura de suelo similar, que comprende concretamente una placa de madera entre dos placas metálicas.
Una configuración de este tipo necesita varios niveles superpuestos, lo cual aumenta el peso final y complica la realización del suelo.
La presente invención tiene por objetivo proponer una estructura de suelo adecuada para soportar cargas mecánicas y que comprenda una protección frente al calor, con un peso optimizado y una reducción significativa del número de piezas.
Para ello, la invención tiene por objeto una estructura de suelo del tipo anteriormente mencionado, según las características de la reivindicación 1.
Según otros aspectos ventajosos de la invención, la estructura de suelo comprende una o varias de las siguientes características, tomadas de manera aislada o según cualquier combinación técnicamente posible:
- la capa de material aislante térmico comprende: una cara inferior, en contacto con la placa metálica inferior; y una cara superior, en contacto con la placa metálica superior, estando dicha capa formada de una pieza entre dichas caras inferior y superior;
- la madera o la chapa que forma la placa se elige de la madera de balsa y el corcho;
- el panel de estructura en sándwich presenta una forma alargada según una dirección longitudinal, comprendiendo la estructura además carriles ensamblados a la placa metálica inferior, extendiéndose cada carril según la dirección longitudinal y presentando una ranura orientada en sentido opuesto a dicha placa metálica;
- el panel de estructura en sándwich presenta un contorno sustancialmente rectangular, comprendiendo dicha estructura además un marco metálico que se extiende sobre dicho contorno;
- el marco metálico presenta dos perfiles sustancialmente rectilíneos que se extienden según la dirección longitudinal, comprendiendo cada uno de los perfiles un borde interno ensamblado al panel de estructura en sándwich y un borde externo dotado de medios de ensamblaje del vehículo ferroviario;
- el marco metálico está realizado de aluminio o de acero.
La invención se refiere además a un conjunto que comprende: una estructura de suelo tal como se describió anteriormente; y dos largueros sustancialmente rectilíneos que se extienden según la dirección longitudinal, estando cada uno de dichos largueros ensamblado al borde externo de un perfil del marco metálico.
La invención se refiere además a un vehículo ferroviario que comprende un chasis y dos caras laterales, comprendiendo dicho chasis un conjunto tal como se describió anteriormente, estando cada uno de los dos largueros ensamblado a una de las caras laterales.
La invención se comprenderá mejor tras la lectura de la siguiente descripción, facilitada únicamente a modo de ejemplo no limitativo y realizada haciendo referencia a los dibujos, en donde:
- la figura 1 es una vista desde abajo de una estructura de suelo según una realización de la invención;
- la figura 2 es una vista de detalle, en sección, de la estructura de suelo de la figura 1;
- la figura 3 es una vista de detalle, en sección, de un conjunto que comprende la estructura de suelo de las figuras 1 y 2;
- la figura 4 es una vista esquemática, en sección, de un vehículo ferroviario que comprende el conjunto de la figura 3; y
- la figura 5 es una vista de detalle, en sección, de un conjunto según una variante de realización de la figura 3. La figura 4 es una vista esquemática de un cuerpo 10 de vehículo, concretamente de vehículo ferroviario. El cuerpo 10 tiene una forma tubular que se extiende según una dirección horizontal X, denominada dirección longitudinal y que corresponde a una dirección de desplazamiento del vehículo.
El cuerpo 10 comprende concretamente un chasis 12, dos caras laterales 14 y un techo 16.
La figura 5 es una vista de detalle de un chasis 112, adecuado para sustituir al chasis 12 en el cuerpo 10. A continuación en la descripción, los chasis 12 y 112 se describirán simultáneamente, designándose los elementos comunes por los mismos números de referencia.
Se considera una base ortonormal (X, Y, Z), representando la dirección Z la vertical.
El chasis 12, 112 comprende concretamente una estructura 20, 120 de suelo y dos largueros 22, 122. Dichos largueros 22, 122 se describirán más precisamente a continuación.
Las figuras 1 y 2 representan respectivamente una vista desde abajo y una vista en sección de la estructura de suelo 20. Una vista en sección de la estructura de suelo 120 es visible en la figura 5.
La estructura de suelo 20, 120 comprende un panel de estructura en sándwich 24, también denominado panel compuesto 24, un marco 26, 126 y carriles 28.
El panel 24 es paralelo a un plano (X, Y). Dicho panel 24 presenta un contorno rectangular 30, de forma alargada según la dirección X. A título indicativo, una longitud del panel 24 según X es del orden de 5 a 20 metros; y una anchura de dicho panel según Y es del orden de 2 a 3 metros.
Tal como se observa en las figuras 2 y 5, el panel de estructura en sándwich 24 comprende una placa metálica inferior 40, una placa metálica superior 42 y una capa 44 de material aislante térmico y estructural, dispuesta según Z entre las placas metálicas inferior 40 y superior 42.
La capa 44 comprende una cara inferior 46 y una cara superior 48, estando cada una de dichas caras dispuesta en un plano (X, Y). Preferiblemente, la cara inferior 46 está en contacto con la placa metálica inferior 40 y la cara superior 48 está en contacto con la placa metálica superior 42.
A título indicativo, un grosor de la capa 44 según Z, entre las caras inferior 46 y superior 48, es del orden de 30 a 150 mm, más preferiblemente del orden de 40 a 100 mm.
Según una realización preferida, la capa 44 está formada de una pieza según Z, entre las caras inferior 46 y superior 48. Más preferiblemente, entre dichas caras inferior 46 y superior 48, la capa 44 está formada por una placa 50 de madera o de chapa o de espuma.
La placa 50 se elige lo suficientemente rígida como para soportar cargas mecánicas correspondientes a elementos recibidos en el interior del cuerpo 10 de vehículo.
Preferiblemente, la placa 50 es una placa de madera de balsa, que permite obtener una buena rigidez combinada con un peso reducido y con una buena resistencia térmica. En una variante, la placa 50 es una placa de corcho, que presenta una mejor resistencia térmica pero una densidad más alta.
La capa 44 del panel de estructura en sándwich 24 no es necesariamente monobloque en las direcciones X e Y. Por ejemplo, la capa 44 comprende varias placas 50 sustancialmente idénticas y ensambladas en un plano (X, Y).
Según una variante de realización no representada, la capa 44 está formada por varias placas apiladas según Z, por ejemplo una placa de madera balsa y una placa de corcho.
La placa metálica inferior 40, orientada hacia el exterior del cuerpo 10 de vehículo, está realizada de acero o acero inoxidable para ofrecer una mejor protección frente al calor. En cambio, la placa metálica superior 42, orientada hacia el interior del cuerpo 10, está realizada de aluminio con el fin de limitar el peso de la estructura 20.
Cada placa metálica inferior 40 o superior 42 presenta preferiblemente un grosor según Z comprendido entre 1 mm y 5 mm, más preferiblemente comprendido entre 1,5 mm y 2 mm.
Preferiblemente, la capa 44 se ensambla mediante encolado a las placas metálicas inferior 40 y superior 42. Más preferiblemente, la cola usada es una cola cerámica adecuada para soportar altas temperaturas, por ejemplo del orden de 600 °C a 1200 °C. Una cola de este tipo es, por ejemplo, cola refractaria comercializada con la denominación Pyrofeu.
Según una realización, la capa 44 se ensambla mediante encolado con la chapa superior por medio de cola estructural y con la chapa inferior 40 por medio de cola cerámica.
En el caso en que la capa 44 comprenda varias placas 50 de madera o de chapa ensambladas en un plano (X, Y), dichas placas 50 se fijan preferiblemente entre sí mediante una cola de este tipo adecuada para soportar altas temperaturas.
El marco 26 de la estructura 20 comprende dos perfiles longitudinales 51 y dos perfiles transversales 52, ensamblados al contorno 30 del panel 24 y respectivamente dispuestos según las direcciones X e Y. La figura 2 muestra una vista en sección de un perfil longitudinal 51.
De manera análoga, el marco 126 de la estructura 120 comprende dos perfiles longitudinales 151 (figura 5) y dos perfiles transversales no representados.
Cada perfil 51, 151, 52 presenta una forma tubular rectilínea y una sección sustancialmente constante, que permite una fabricación mediante extrusión metálica.
Los perfiles longitudinales 51 y transversales 52 del marco 26 están preferiblemente realizados de aluminio. Los perfiles longitudinales 151 y transversales del marco 126 están preferiblemente realizados de acero.
Cada perfil 51, 151, 52 presenta un borde interno 54 y un borde externo 56, 156. El borde interno 54 se ensambla al panel de estructura en sándwich 24, por ejemplo mediante encolado por medio de la cola anteriormente descrita. El borde externo 56, 156 está dotado de un medio de ensamblaje al resto del cuerpo 10 de vehículo.
En la realización de las figuras 1 a 3, el medio de ensamblaje comprende un remachado. En particular, el borde externo 56 de cada perfil longitudinal 51 se presenta en forma de una lámina horizontal, que comprende una serie de orificios pasantes 58 alineados según X.
En la realización de la figura 5, el medio de ensamblaje comprende una soldadura. En particular, el borde externo 156 de cada perfil longitudinal 151 comprende al menos una zona 158, 159 de soldadura, y preferiblemente al menos dos zonas de soldadura. Cada zona 158, 159 de soldadura se presenta en forma de una banda que se extiende según X.
Los carriles 28 están fijados a la placa metálica inferior 40, frente a la capa 44 de material aislante térmico. Cada carril se extiende sustancialmente según X y presenta una sección en C, formando una ranura 60 orientada hacia abajo. Los carriles 28 están preferiblemente realizados de acero.
Los carriles 28 están concretamente destinados a la fijación de elementos ligeros, de tipo canaletas de cableado o tubos.
La figura 3 representa un conjunto 70 que constituye una etapa de fabricación del cuerpo 10 de vehículo ferroviario de la figura 4.
En particular, el conjunto 70 comprende la estructura 20 de las figuras 1 y 2 y los dos largueros 22. Por otro lado, tal como se indicó anteriormente, el chasis 112 representado en la figura 5 comprende la estructura de suelo 120 anteriormente descrita y los dos largueros 122. El conjunto 70 y el chasis 112 se describirán a continuación de manera simultánea.
Cada larguero 22, 122 presenta una forma tubular rectilínea, que se extiende según X. Cada larguero 22, 122 presenta una sección sustancialmente constante.
Preferiblemente, el larguero 22, 122 es de aluminio o de acero.
Cada larguero 22, 122 está fijado al borde externo 56, 156 de uno de los perfiles longitudinales 51, 151 de la estructura 20, 120.
En la realización de la figura 3, el conjunto 70 comprende remaches 72 dispuestos en los orificios pasantes 58 del borde externo 56, y que ensamblan entre sí dicho borde externo y el larguero correspondiente.
En la realización de la figura 5, cada larguero 122 comprende al menos una superficie 173, 174 de soldadura, y preferiblemente al menos dos superficies de soldadura. Cada superficie 173, 174 de soldadura se presenta en forma de una banda que se extiende según X. Cada superficie 173, 174 de soldadura está soldada a una de las zonas 158, 159 de soldadura del borde externo 156 de cada perfil longitudinal 151.
Preferiblemente, en la realización de la figura 3, el conjunto 70 comprende además dos bandas 76 de protección térmica, estando cada banda dispuesta bajo un perfil longitudinal 51 y bajo las superficies de contacto entre dicho perfil, el panel de estructura en sándwich 24 y el larguero 22. Cada banda 76, fijada al resto del conjunto 70, comprende por ejemplo un enrejado 78 de acero inoxidable recubierto por una capa 80 de aislante de tipo lana de roca.
Esta protección térmica también se aplica sobre el perfil transversal 52.
Ahora va a describirse un procedimiento de fabricación de la estructura 20. La placa metálica superior 42 está dispuesta en un plano de trabajo, la cara orientada hacia arriba se recubre con cola cerámica. A continuación se disponen placas 50 de madera de balsa, de forma rectangular, borde con borde sobre dicha placa metálica superior 42. Las superficies de contacto entre las placas 50 se encolan antes del ensamblaje.
De este modo se forma la capa 44 de material aislante térmico, con una cara inferior 46 orientada hacia arriba. A continuación se recubre dicha cara inferior con cola cerámica, después se ensambla a la placa metálica inferior 40. Tras secarse la cola, se ensambla el panel de estructura en sándwich 24 así obtenido a los perfiles 51, 52 del marco 26 y se encolan los carriles 28 a la placa metálica inferior 40.
Los perfiles 51 y 52 del marco 26 también pueden ensamblarse en etapas anteriores.
La estructura 120 de suelo se fabrica según un procedimiento análogo.
Una estructura 20, 120 de este tipo presenta una buena resistencia al fuego y al calor, asociada con un peso optimizado. La placa metálica inferior 40, de acero, evita el contacto de las llamas con el aislante térmico, de tipo madera de balsa, de la capa 44. Dicha capa limita la conducción térmica hasta la placa metálica superior 42, de aluminio. Además, la elección del material de la capa 44 permite que el suelo soporte las cargas mecánicas aplicadas al interior del cuerpo 10 de vehículo ferroviario, sin necesidad de hacer que el suelo sea más pesado mediante adición de una estructura de soporte.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Estructura (20, 120) de suelo para vehículo (10), que comprende un panel de estructura en sándwich (24), comprendiendo dicho panel:
- una placa metálica inferior (40);
- una placa metálica superior (42); y
- una capa (44) de material aislante térmico, dispuesta entre las placas metálicas inferior y superior;
comprendiendo la capa de material aislante térmico una placa (50) de madera o de chapa; caracterizada por que la placa metálica superior (42) es de aluminio y la placa metálica inferior (40) es de acero.
2. Estructura de suelo según la reivindicación 1, en la que la capa (44, 50) de material aislante térmico comprende:
- una cara inferior (46), en contacto con la placa metálica inferior; y
- una cara superior (48), en contacto con la placa metálica superior,
estando dicha capa formada de una pieza entre dichas caras inferior y superior.
3. Estructura de suelo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que la madera o la chapa que forman la placa (50) se elige entre la madera de balsa y el corcho.
4. Estructura de suelo según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el panel de estructura en sándwich (24) presenta una forma alargada según una dirección longitudinal (X), comprendiendo la estructura además carriles (28) ensamblados a la placa metálica inferior (40), extendiéndose cada carril según la dirección longitudinal (X) y presentando una ranura (60) orientada en sentido opuesto a dicha placa metálica.
5. Estructura de suelo según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el panel de estructura en sándwich (24) presenta un contorno (30) sustancialmente rectangular, comprendiendo dicha estructura además un marco metálico (26, 126) que se extiende sobre dicho contorno.
6. Estructura de suelo según la reivindicación 5 tomada en combinación con la reivindicación 4, en la que el marco metálico presenta dos perfiles (51, 151) sustancialmente rectilíneos que se extienden según la dirección longitudinal (X), comprendiendo cada uno de los perfiles un borde interno (54) ensamblado al panel de estructura en sándwich (24) y un borde externo (56, 156) dotado de medios (58, 158, 159) de ensamblaje del vehículo ferroviario.
7. Estructura de suelo según una de las reivindicaciones 5 ó 6, en la que el marco metálico (26, 126) está realizado de aluminio o de acero.
8. Conjunto (70, 112) que comprende: una estructura de suelo (20, 120) según la reivindicación 6 ó 7; y dos largueros (22, 122) sustancialmente rectilíneos que se extienden según la dirección longitudinal (X), estando cada uno de dichos largueros ensamblado (72, 173, 174) al borde externo (56, 156) de un perfil (51, 151) del marco metálico.
9. Vehículo (10), concretamente ferroviario, que comprende un chasis (12, 112) y dos caras laterales (14), comprendiendo dicho chasis un conjunto según la reivindicación 8, estando cada uno de los dos largueros (22, 122) ensamblado a una de las caras laterales.
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