SE520995C2

SE520995C2 - Structural damping of a wagon basket for a rail vehicle

Info

Publication number: SE520995C2
Application number: SE0100231A
Authority: SE
Inventors: Dirk Von Werne; Bjoern Svendling
Original assignee: Bombardier Transp Gmbh
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2003-09-23
Also published as: DE60216891D1; EP1353833B1; EP1353833A1; SE0100231D0; CN1525918A; DE60216891T2; ATE348743T1; CN1307072C; WO2002058982A8; WO2002058982A1; SE0100231L

Abstract

In a carbody of a rail vehicle compring at least two structural members (1, 2, 3, 6, 7, 8) joined together by fastening means (10) at opposing surfaces of the structural members (1, 2, 3, 6, 7, 8). The opposing surfaces of the structural members (1, 2, 3, 6, 7, 8) are pressed together by the fastening means (10) for transmitting forces from one structural member to the other structural member by friction. The opposing surfaces have an area of direct contact between the structural members in the vicinity of the fastening means (10) and a vibration damping means (15) is disposed between the opposing surfaces in a distance (d) from the area of direct contact. The joints of the structural members exhibit vibration damping characteristics and a high strength at a long life time.

Description

20 25 30 35 520 995 2 äkkomforten av ökad strukturell dämpning högre ju lägre vagnskorgens egenfrekvens är. Den fysikaliska förklaringen till det är att dämpning, som vibrationshämmande åtgärd, endast är möjlig för de frekvenser då den dämpande strukturen avstämmer till resonans. På samma sätt gäller att om fordonet körs fortare, eller pà smalare spår, blir effekten av dämpningen mer framträdande beroende på högre excitationsnivåeri frekvensområdet för de olika böjningsmoderna. 20 25 30 35 520 995 2 the driving comfort of increased structural damping the higher the natural frequency of the car body. The physical explanation for this is that attenuation, as an anti-vibration measure, is only possible for the frequencies when the attenuating structure tunes to resonance. In the same way, if the vehicle is driven faster, or on narrower tracks, the effect of the damping becomes more prominent due to higher excitation levels, the frequency range for the different bending modes.

En ökad dämpning av vagnskorgen möjliggör alltså att man minskar vagnskorgens vikt och/eller tillåter en mindre säkerhetsmarginal mellan boggins nickningsfrekvens och den lägsta av vagnskorgens egenfrekvenser.An increased damping of the car body thus enables the weight of the car body to be reduced and / or allows a smaller safety margin between the bogie's nodding frequency and the lowest of the car body's natural frequencies.

WO 00/44601 beskriver ett rälsfordon med en självbärande vagnskorg som har golv och tak såväl som väggar, vilka uppvisar fönster och in- och utgångar. Väggarna tillverkas av en ram som är stelt förbunden vid golvet och som uppvisar väggelement.WO 00/44601 describes a rail vehicle with a self-supporting trolley basket which has floors and roofs as well as walls, which have windows and entrances and exits. The walls are made of a frame which is rigidly connected to the floor and which has wall elements.

Vagnskorgens ytelement är konfigurerade på ett bärande sätt och fästa vid ramelementen med friktion för att utgöra en korrugerad bärande plåtstruktur.The surface elements of the trolley are configured in a load-bearing manner and attached to the frame elements with friction to form a corrugated load-bearing sheet structure.

Vagnskorgens ytelement innefattar ett integrerat mellanliggande skikt som har vibrationsdämpande egenskaper. Friktionsförband med adhesiv, bult eller nitar kan användas. De bärande ytelementen i vagnskorgen är anordnade som bärande sandwichelement med ett yttre skikt, ett inre skikt och ett mellanliggande skikt som är värme- och och/eller ljudisolerande och vibrationsdämpande egenskaper och häller det yttre och det inre skiktet på ett visst avstånd från varandra. Medan vibrationer som alstras i vagnkorgen dämpas av de adhesiva fogarna, är det ett problem för sådana rälsfordon att samma vibrationer vidarebefordras via nitarna i friktionsförbanden.The surface element of the trolley body comprises an integrated intermediate layer which has vibration-damping properties. Friction joints with adhesive, bolt or rivets can be used. The supporting surface elements in the car body are arranged as supporting sandwich elements with an outer layer, an inner layer and an intermediate layer which are heat- and / or sound-insulating and vibration-damping properties and pour the outer and the inner layer at a certain distance from each other. While vibrations generated in the trolley are damped by the adhesive joints, it is a problem for such rail vehicles that the same vibrations are transmitted via the rivets in the friction joints.

En vagnskorg för rälsfordon som beskrivs i DE 42 18 751 A1 innefattande modulära montage-enheter som sammanfogats som en differentierad konstruktion, med ett yttre plåtskal och tvärgäende förstärkningar i form av profiler. De angränsande ändregionerna av montage-enheterna är formade till U- och Z-profiler, som passar i varandra, för att utgöra längsgående profiler som är motståndskraftiga mot knäckning och skjuvning. Dessa profiler är sammanfogade med pressning och med andra delar av vagnskorgen med friktionsfästelement , som t ex låsbult. För akustisk dämpning och som skydd mot korrosion är ett mellanliggande skikt av töibart adhesiv inlagt mellan de motstående ytorna. Tjockleken av det mellanliggande skiktet definieras av 10 15 20 25 30 _ " v: al” 520 995 3 ett distanselement på vilket krafter från de förspända fästelementen verkar. Styrkan i en sådan fog begränsas av det mellanliggande skiktet eftersom krafter som genereras när ett sådant rälsfordon körs överförs endast av friktionen genom den kontaktyta som de motstående ytorna bildar med distanselementet.A trolley for rail vehicles described in DE 42 18 751 A1 comprising modular mounting units joined together as a differentiated construction, with an outer sheet metal shell and transverse reinforcements in the form of profiles. The adjacent end regions of the mounting units are formed into U- and Z-profiles, which fit into each other, to form longitudinal profiles that are resistant to buckling and shear. These profiles are joined by pressing and with other parts of the trolley body with friction fastening elements, such as a locking bolt. For acoustic damping and as protection against corrosion, an intermediate layer of stretchable adhesive is inserted between the opposite surfaces. The thickness of the intermediate layer is defined by a spacer on which forces from the prestressed fasteners act. The strength of such a joint is limited by the intermediate layer because forces generated when such a rail vehicle run is transmitted only by the friction through the contact surface which the opposite surfaces form with the spacer element.

SAMMANFATTNING Syftet bakom uppfinningen är att tillhandahålla en vagnskorg med hög strukturell dämpning i strukturella delar och i fogar mellan strukturella delar.SUMMARY The object behind the invention is to provide a trolley basket with high structural damping in structural parts and in joints between structural parts.

Problemet löses genom en vagnskorg som beskrivs i kravet 1, där motstående ytor på de strukturella elementen har en yta med direktkontakt i närheten av fästelementen och att en optimal kraftöverföring från en strukturell komponent till en annan åstadkoms genom friktion. Mellanligande skikt undviks i området, eftersom de kan försvaga fogens styrka eller minska fogens utmattningshållfasthet. Eftersom det vibrationsdämpande medlet är placerat mellan de motstående ytorna på ett avstånd från ytan med direktkontakt, kommer å ena sidan det dämpande medlet att minska friktionsöverföringen och å andra sidan åstadkoms vibrationsdämpning i fogen.The problem is solved by a carriage basket as described in claim 1, where opposite surfaces of the structural elements have a surface with direct contact in the vicinity of the fastening elements and that an optimal force transfer from one structural component to another is achieved by friction. Intermediate layers are avoided in the area, as they can weaken the strength of the joint or reduce the fatigue strength of the joint. Since the vibration damping means is placed between the opposite surfaces at a distance from the surface with direct contact, on the one hand the damping means will reduce the friction transmission and on the other hand vibration damping is provided in the joint.

Följaktligen ökar den totala dämpningen av hela vagnskorgen med fördelen av en större marginal mellan vagnskorgens egenfrekvens och boggins nickningsfrekvens.Consequently, the total attenuation of the entire car body increases with the advantage of a larger margin between the natural frequency of the car body and the nodal frequency of the bogie.

Dessutom, eller alternativt, kan den vikt som var nödvändig för att uppfylla kravet på styvhet minskas. En högre åkkomfort kan åstadkommas genom användning av kända mekaniska fästmetoder som bultning eller Huck-bultning med friktiv kraftöverföring. Huck bultar är räfflade bultar som fästs med så stort vridmoment att de deformeras. Det vibrationsdämpande medlet kan placeras mellan två fästelement eller längs med fogen på ett avstånd från fästelementen.In addition, or alternatively, the weight necessary to meet the rigidity requirement can be reduced. Higher ride comfort can be achieved by using known mechanical fastening methods such as bolting or Huck bolting with frictional power transmission. Huck bolts are knurled bolts that are fastened with such great torque that they deform. The vibration damping means can be placed between two fasteners or along the joint at a distance from the fasteners.

Företrädesvis används strukturella element med dämpande egenskaper, som t ex en sandwich med yttre skikt och en inre kärna, vilka skikt är sammanfogade med lim.Preferably, structural elements with damping properties are used, such as a sandwich with an outer layer and an inner core, which layers are joined together with glue.

Kärnan utgörs av ett material med låg densitet som t ex skumplast och kärnan dämpar vibrationer och ljud effektivt och är även ett bra isolationsmaterial.The core consists of a material with low density such as foam plastic and the core dampens vibrations and sound effectively and is also a good insulation material.

Ytterligare fördelar, egenskaper och detaljer beskrivs i följande beskrivning av en föredragen utföringsform och genom ritningarna. 10 15 20 25 30 35 520 995 4 KORTFATTAD BESKRIVNING AV FtlTNlNGAFiNA BRIEF DESCRIPTION OF DFlAWlNGS FIG. 1 FIG. 2 en sprängskiss av en modulär vagnskorg ett tvärsnitt av en fog mellan en väggmodul och en golvmodul DETALJERAD BEsKFuvNiNG Av EN FÖREDRAGEN uTFöRiNGsFoRM En vagnskorg till ett rälsfordon innefattas, som visas i fig. 1, ett flertal strukturella enheter att foga samman. Det finns en golvmodul 1, två sidoväggar, två ändväggar 2, och en takmodul 3. Vardera sidovägg består av en lång väggmodul i mitten och två korta väggmoduler 7 vid ändarna av sidoväggen. Alla väggmoduler har fönster 17.Further advantages, features and details are described in the following description of a preferred embodiment and through the drawings. 10 15 20 25 30 35 520 995 4 BRIEF DESCRIPTION OF FtlTNlNGAFiNA BRIEF DESCRIPTION OF DFlAWlNGS FIG. FIG. 2 is an exploded view of a modular trolley body, a cross section of a joint between a wall module and a floor module. There is a floor module 1, two side walls, two end walls 2, and a ceiling module 3. Each side wall consists of a long wall module in the middle and two short wall modules 7 at the ends of the side wall. All wall modules have windows 17.

Dörrmoduler 8 är anordnade mellan den långa väggmodulen 6 och den korta intilliggande korta väggmodulerna 7. Ändväggarna kan innefatta dörröppningar 9.Door modules 8 are arranged between the long wall module 6 and the short adjacent short wall modules 7. The end walls may comprise door openings 9.

Väggmodulerna sitter i nederkant ihop med golvmodulen 1 och i överkant med takmodulen 3. Vagnskorgens moduler är förenade med fästelement 10 (se fig. 2), såsom bultar, företrädesvis Huck-bultar, eller nitar, företrädesvis stansnitar, för att åstadkomma montage på ett tidseffektivt och enkelt sätt. Vägg- och takmodulerna är tillverkade av stàl-Divinylcell-stål sandwich som satts ihop med lim. Divinycell är ett varumärke för ett skumplast som används för kärnmaterial. Kärnmaterialet har vibrationsdämpande egenskaper.The wall modules are located at the bottom edge together with the floor module 1 and at the top edge with the roof module 3. The car body modules are connected to fastening elements 10 (see Fig. 2), such as bolts, preferably Huck bolts, or rivets, preferably punch rivets, to achieve time-efficient assembly. and easy way. The wall and ceiling modules are made of steel-Divinyl cell-steel sandwich which is assembled with glue. Divinycell is a brand for a foam plastic used for core materials. The core material has vibration-damping properties.

Som visas i fig. 2 innefattar en fog mellan två strukturella enheter, här en väggmodul 7 och en golvmodul 1, en kombination av en Z-profil 11som sitter vid golvmodulen 1 och en C-profil 12 hopfogad med Z-profilen 11 med hjälp av Huck-bultar 13. l nederkanten av väggmodulen 7 finns en profil med rektangulärt tvärsnitt 14 som är fäst vid C-profilen 12 med två rader huck-bultar som fästelement 10 på motstående sidor av dessa profiler. Den rektangulära profilen 14 och C-profilen 12 pressas samman av fästelementet 10 och formar därmed en yta med direktkontakt i närheten av fästelementet 10 för kraftöverföring med friktion mellan de strukturella enheterna.As shown in Fig. 2, a joint between two structural units, here a wall module 7 and a floor module 1, comprises a combination of a Z-profile 11 which sits at the floor module 1 and a C-profile 12 joined to the Z-profile 11 by means of Huck bolts 13. In the lower edge of the wall module 7 there is a profile with a rectangular cross-section 14 which is fastened to the C-profile 12 with two rows of huck-bolts as fastening elements 10 on opposite sides of these profiles. The rectangular profile 14 and the C-profile 12 are compressed by the fastening element 10 and thus form a surface with direct contact in the vicinity of the fastening element 10 for force transmission with friction between the structural units.

Ett vibrationsdämpande medel 15 är placerat mellan de motstående ytorna på ett avstånd d från ytan med direktkontakt. Det vibrationsdämpande medlet 15 består av ett viskoelastiskt material, som exempelvis polyuretan, MS-polymer, silikongummi eller butylgummi och är exempelvis anordnat som en sträng längs med raden av fästelement 10. Det vibrationsdämpande medlet IS är placerat på minst ett avstånd d från fästelementet, vilket minsta avstånd ligger i intervallet 30-200 mm, företrädesvis 520 995 5 ca 100 mm. Ytterligare vibrationsdämpande medel 15 kan anordnas på diskreta positioner mellan en innerpanel 16 och väggmoduler T. Fastän fogen enligt uppfinningen har avbildats som en fog mellan en sidovägg och en golvmodul är uppfinningen inte begränsad endast till detta användningsområde. Den kan användas till alla fogar mellan strukturella delar av en vagnskorg.A vibration damping means 15 is placed between the opposite surfaces at a distance d from the surface with direct contact. The vibration damping means 15 consists of a viscoelastic material, such as polyurethane, MS polymer, silicone rubber or butyl rubber, and is arranged, for example, as a string along the row of fastening elements 10. The vibration damping means IS is placed at least a distance d from the fastening element, which minimum distance is in the range 30-200 mm, preferably 520 995 5 about 100 mm. Additional vibration damping means 15 can be arranged at discrete positions between an inner panel 16 and wall modules T. Although the joint according to the invention has been depicted as a joint between a side wall and a floor module, the invention is not limited only to this area of use. It can be used for all joints between structural parts of a trolley.

Claims

10 15 20 25 30 35 520 995 REQUIREMENTS:

A trolley for rail vehicles comprising at least two structural elements (1, 2, 3, 6, 7, 8) which are joined by fastening elements (10) on opposite surfaces of the structural elements (1, 2, 3, 6, 7, 8 ), by which the opposite sides of the structural elements are compressed by the fastening element (10) to transmit forces from one structural element to the other structural element by friction, characterized in that the opposite surfaces have an area of direct contact between the structural elements in the vicinity of the fastening elements (10) and by a vibration damping means (15) which is placed between the opposite surfaces at a distance (d) from the fastening elements.

A trolley according to claim 1, wherein the structural units (1, 2, 3, 6, 7, 8) comprise a floor module (1), a door module (8), a wall module (6,7) and an end structure (6,7 ) or a roof module (3).

Trolley basket according to claim 1 or 2, wherein the fastening elements (10) comprise bolts, preferably huck bolts, or rivets, preferably punch rivets.

A trolley according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration damping agent (15) is of a viscoelastic material such as polyurethane, silicone rubber, MS polymer or butyl rubber.

Trolley basket according to any one of claims 1 to 4, wherein the distance (d) between the vibration damping device (15) and the fastening element (10) is between 30 to 200 mm, preferably 100 mm.

A trolley according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one structural element comprises a sandwich with outer metal layers and an inner core and edge end, which core has vibration-damping properties.

Trolley basket according to one of Claims 1 to 6, in which panels, ventilation ducts or windows are joined to the trolley basket with viscoelastic joints and thereby contribute to structural damping.