DE9315840U1 - Composite component as a push-pull rod for rail vehicles - Google Patents

Composite component as a push-pull rod for rail vehicles

Info

Publication number
DE9315840U1
DE9315840U1 DE9315840U DE9315840U DE9315840U1 DE 9315840 U1 DE9315840 U1 DE 9315840U1 DE 9315840 U DE9315840 U DE 9315840U DE 9315840 U DE9315840 U DE 9315840U DE 9315840 U1 DE9315840 U1 DE 9315840U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
composite component
rod
core
structural element
skins
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE9315840U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
AEG Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AEG Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical AEG Schienenfahrzeuge GmbH
Priority to DE9315840U priority Critical patent/DE9315840U1/en
Publication of DE9315840U1 publication Critical patent/DE9315840U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/026—Constructions of connecting-rods with constant length made of fibre reinforced resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/50—Other details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B60G2206/11—Constructional features of arms the arm being a radius or track or torque or steering rod or stabiliser end link
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7101—Fiber-reinforced plastics [FRP]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/10—Railway vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Description

Beschreibung GBM 1274 · .. . Seite 1Description GBM 1274 · .. . Page 1

BeschreibungDescription Verbundbauteil als Zug-Druck-Stange für SchienenfahrzeugeComposite component as tension-compression rod for rail vehicles

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundbauteil als Zug-Druck-Stange für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a composite component as a tension-compression rod for rail vehicles according to the preamble of claim 1.

Bei Schienentriebfahrzeugen dienen Zug-Druck-Stangen z.B. zur Anlenkung des Drehgesteils am drehzapfenlosen Wagenkasten des Schienentriebfahrzeugs zwecks Übertragung der im Fahrbetrieb auftretenden Zug- und Bremskräfte.In rail vehicles, push-pull rods are used, for example, to link the bogie to the pivot-less car body of the rail vehicle in order to transmit the traction and braking forces that occur during operation.

Derartige Zug-Druck-Stangen müssen sehr hohen Belastungen infolge Zug- und Bremskräften, kurzzeitigen statischen und dynamischen Belastungen des Drehgestells bis zu 5g ohne Schädigung standhalten. Im Fahrbetrieb ist die Zug-Druck-Stange beim Durchfahren von Bögen, beim Befahren von Ablaufbergen sowie durch Nicken und Wanken des Drehgesteiis radialen und kardanischen Auslenkungen zwischen Drehgestell und Wagenkasten ausgesetzt, denen durch endseitige Gelenkverbindungen der Zug-Druck-Stange Rechnung getragen wird.Such tension-push rods must withstand very high loads as a result of traction and braking forces, short-term static and dynamic loads on the bogie of up to 5g without damage. During operation, the tension-push rod is exposed to radial and cardanic deflections between the bogie and the car body when driving through curves, driving over humps and when the bogie pitches and rolls, which are taken into account by the end-side joint connections of the tension-push rod.

Es ist bekannt, derartige Zug-Druck-Stangen überwiegend aus metallischen Werkstoffen zu gestalten (DE-PS 29 29 927). In einer häufig verwendeten Bauform trägt eine Verbindungsstange an ihren Enden angeflanschte Gelenkbauteile. Diese Gelenkbauteile umgreifen paßgerecht an Bauteilen des Wagenkastens sowie am Drehgestell befestigte, z.B. aus Stahlguß gefertigte Führungszapfen und sind mit diesen über ein Gelenklager verbunden. Um bei Anfahr- und Bremsvorgängen Kraftstöße zwischen Drehgestell und Wagenkasten zu verringern, muß die Anlenkung durch eine elastische Verbindung erfolgen: Da die Verbindungsstange selbst starr ist, wird häufig das Gelenklager als ein außen und innen mit je einer Führungshülse zusammenvulkanisiertes Elastomerteil gestaltet.It is known that such tension-compression rods are made predominantly from metallic materials (DE-PS 29 29 927). In a frequently used design, a connecting rod has flanged joint components at its ends. These joint components fit snugly around guide pins attached to components of the car body and to the bogie, e.g. made of cast steel, and are connected to these via a joint bearing. In order to reduce force shocks between the bogie and car body during starting and braking, the linkage must be made using an elastic connection: Since the connecting rod itself is rigid, the joint bearing is often designed as an elastomer part vulcanized together with a guide sleeve on the outside and inside.

Ein Problem dieser Lösung besteht darin, daß bei Leistungserhöhung des Schienentriebfahrzeugs notwendige festigkeits- und stabilitätssteigernde Maßnahmen an den Zug-Druck-Stangen zur Masseerhöhung führen, was die Gesamtmassebilanz des Fahrzeugs negativ beeinflußt. Wünschenswert dagegen ist sogar, die Masse nach Möglichkeit zu reduzieren. Ein weiteres Problem besteht darin, daß für die Dimensionierung einer solchen verstärkten Zug-Druck-Stange und deren Einbau nur eine sehr begrenzte Einbauhöhe zur Verfügung steht. Weiterhin ist von Nachteil, daßOne problem with this solution is that when the power of the rail vehicle is increased, the necessary strength and stability-enhancing measures on the tension-compression rods lead to an increase in mass, which has a negative impact on the overall mass balance of the vehicle. On the other hand, it is even desirable to reduce the mass as much as possible. Another problem is that only a very limited installation height is available for the dimensioning of such a reinforced tension-compression rod and its installation. Another disadvantage is that

BeschreibunS G$M 1274 ... . Sefte2Description G$M 1274 ... . Juice2

• »»

··· ti··· ti

die mit definierter Elastizität ausgestatteten Elastomerteile der üblichen Gelenke durch Umwelteinflüsse, Öl, Reinigungsmittel und Oxidation ihre Eigenschaften verändern. Andere standfeste Gelenkbauteile, wie z.B, Radiailager, sind nicht einsetzbar, da sie in unvorteilhafter Weise die Elastizität der Verbindung zwischen Drehgestell und Wagenkasten reduzieren.the elastomer parts of the usual joints, which are equipped with defined elasticity, change their properties due to environmental influences, oil, cleaning agents and oxidation. Other stable joint components, such as radial bearings, cannot be used because they unfavorably reduce the elasticity of the connection between the bogie and the car body.

Lösungsansatz für diese Probleme ist der Versuch, eine Zug-Druck-Stange aus Faserverbundwerkstoffen zu gestalten.The solution to these problems is to try to design a tension-compression rod made of fiber composite materials.

in der DE-ÖS 29 51 111 ist ein Verbundbauteft als Pleuel für Brennkraftmaschinen beschrieben, bei dem ein Pleüeischaft zwischen zwei Lageraugen angeordnet ist. Um diese Anordnung ist ein Gurt aus kunstharzgeträhkten Fasersträngen gelegt. Der Pleuelschaft besteht aus zwei mit dem Rücken zueinander liegenden U-Frofiie, die aus faserverstärktem Kunststoff gepreßt sind und in die längs je ein Kern aus dem gleichen Werkstoff eingelegt ist. Die gesamte Anordnung wird von senkrecht zur Längsachse aufgewickeften kunstharzgetränkten Faserlagen umschlossen. Bei diesem Schaftaufbau dienen die Kerne zur Aufnahme der Druckbelastungen, der Gurt zur Aufnahme der Zugkräfte und die U-Profile zusammen mit der quer aufgebrachten Wicklung als Schubverbund für die Aufnahme der Biegebelastung des Pleuels. Als Fasern sollen wegen ihrer Festigkeit und des Elastizitätsmoduls insbesondere Kohlenstoffasern, aber auch Glas oder Kunststoff verwendet werden.DE-ÖS 29 51 111 describes a composite structure as a connecting rod for internal combustion engines, in which a connecting rod shaft is arranged between two bearing eyes. A belt made of synthetic resin-impregnated fiber strands is placed around this arrangement. The connecting rod shaft consists of two U-shaped profiles lying back to each other, which are pressed from fiber-reinforced plastic and into which a core made of the same material is inserted lengthwise. The entire arrangement is enclosed by synthetic resin-impregnated fiber layers wound perpendicular to the longitudinal axis. In this shaft structure, the cores are used to absorb the compressive loads, the belt to absorb the tensile forces and the U-profiles together with the transversely applied winding act as a shear connection to absorb the bending load of the connecting rod. Due to their strength and elastic modulus, carbon fibers in particular, but also glass or plastic, should be used as fibers.

Die Einleitung der Kräfte und die Beanspruchungsbedingungen für ein Pleuel einer Kraftmaschine weichen jedoch erheblich von dem beschriebenen Einsatzfaü einer Zug-Druck-Stange für Schienenfahrzeuge ab, so daß eine einfache Übernahme des Aufbaus und Höherdimensionierung dieses bekannten Verbundbauteils nicht in Betracht kommt.However, the introduction of forces and the stress conditions for a connecting rod of a power engine differ considerably from the described application of a tension-compression rod for rail vehicles, so that a simple adoption of the structure and higher dimensioning of this known composite component is not an option.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Konstruktionslösung für ein Verbundbauteil Vorzulegen, mit dem die Anforderungen für eine Zug-Druck-Stange, die Zug- und Bremskräfte zwischen dem Drehgestell eines Schienentriebfahrzeugs und seinem Wagenkasten übertragen kann und eine definierte Elastizität aufweist, erfüllt werden und das mit einem einfachen Verfahren herstellbar ist.The object of the invention is to provide a design solution for a composite component with which the requirements for a tension-compression rod that can transmit tension and braking forces between the bogie of a rail vehicle and its car body and has a defined elasticity are met and which can be manufactured using a simple process.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 herausgestellten Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.This object is achieved according to the invention by the features set out in the characterizing part of claim 1. Appropriate embodiments of the inventive concept are the subject of subclaims 2 to 6.

Beschreibung GBM1274 . .. · «, Seite 3Description GBM1274 . .. · «, page 3

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und nachstehend im einzelnen beschrieben.The invention is illustrated by way of example in the drawings and described in detail below.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht und ein teilweises Schnittbild eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils. Figure 1 shows a plan view and a partial sectional view of a composite component according to the invention.

Figur 2 zeigt ein Schnittbild der Seitenansicht des Verbundbauteils nach Figur 1 Figure 2 shows a sectional view of the side view of the composite component according to Figure 1

Figur 3 zeigt zum Vergleich eine Zug-Druck-Stange herkömmlicher Bauweise und die Einbaulage einer Zug-Druck-Stange im Schienentriebfahrzeug.For comparison, Figure 3 shows a push-pull rod of conventional design and the installation position of a push-pull rod in the rail vehicle.

Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils nimmt ein stabförmiges Strukturelement 7 die von den Anschlußelementen 8 aus Drehgestellrahmen 1 und Wagenkastenquerträger 2 abgeleiteten Druckkräfte auf und eine das gesamte Verbundbauteil 6 umschlingende Faserverbundwickiung 12 die Zugkräfte.In the embodiment of a composite component according to the invention shown in Figures 1 and 2, a rod-shaped structural element 7 absorbs the compressive forces derived from the connecting elements 8 of the bogie frame 1 and the car body cross member 2, and a fiber composite winding 12 wrapping around the entire composite component 6 absorbs the tensile forces.

Am Strukturelement 7 sind stirnseitig metallische Anschlußelemente 8 mit gerundetem Kopf angeordnet, die über ein Krafteinleitungsauge 9 zur nachträglichen Aufnahme von Gelenkbauteilen verfugen. Diese Konstruktion ermöglicht, die Krafteinleitungsaugen sicher in einer Montage- und Wickeleinrichtung einzuspannen und ihren axialen Abstand voneinander präzise zu kalibrieren.Metal connecting elements 8 with rounded heads are arranged on the front of the structural element 7, which have a force introduction eye 9 for the subsequent inclusion of joint components. This design makes it possible to securely clamp the force introduction eyes in an assembly and winding device and to precisely calibrate their axial distance from one another.

Das stabförmige, die Druckkräfte von den Anschlußeiementen 8 aufnehmende Strukturelement 7 wird aus einer Sandwich-Struktur gebildet, die aus einem Kern 13 und zwei schubsteifen Häuten 14 zusammengefügt ist. Der Kern 13 mit rechteckigem Querschnitt besteht gemäß Ausführungsbeispiel aus Hartschaum. Die in ihrer Längsrichtung drucksteifen Häute 14 sind aus in einer ausgehärteten Kunstharzmatrix eingebetteten achsparallel unidirektionalen Glasfasern hergestellt und unter Druck auf zwei gegenüberliegenden Längsseiten des Kerns 13 aufgeklebt. Diese Häute 14 können aus Vormaterial zugeschnitten oder aus Prepregs gelegt, im Autoklaven konsolidiert und verfestigt und dann zugeschnitten sein.The rod-shaped structural element 7, which absorbs the compressive forces from the connecting elements 8, is formed from a sandwich structure which is assembled from a core 13 and two shear-resistant skins 14. The core 13 with a rectangular cross-section consists of rigid foam according to the embodiment. The skins 14, which are compressively rigid in their longitudinal direction, are made from axially parallel unidirectional glass fibers embedded in a hardened synthetic resin matrix and are glued under pressure to two opposite long sides of the core 13. These skins 14 can be cut from raw material or laid from prepregs, consolidated and solidified in an autoclave and then cut to size.

Die Einleitung der Druckkräfte in das Verbundbauteil 6 erfolgt über die senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Berührungsflächen zwischen dem Kern 13 und den in Längsrichtung drucksteifen Häuten 14 mit den Anschlußelementen 8. Um die Knickgefahr zu verringern, sind die Häute 14 im Krafteinleitungsbereich durch eine U-förmige Stütznut 11 der Anschlußelemente 8 zweiseitig formschlüssig umfaßt und damit gegen Ausknicken gestützt.The introduction of the compressive forces into the composite component 6 takes place via the contact surfaces arranged perpendicular to its longitudinal axis between the core 13 and the longitudinally compressively rigid skins 14 with the connecting elements 8. In order to reduce the risk of buckling, the skins 14 in the force introduction area are positively enclosed on two sides by a U-shaped support groove 11 of the connecting elements 8 and are thus supported against buckling.

Beschreibung GBM1274 . ,. . Seite 4Description GBM1274 . ,. . Page 4

Der Kern 13 kann je nach Beanspruchungsbedingungen auch aus anderen Materialien, wie sie beispielhaft in Anspruch 2 genannt sind, bestehen.Depending on the stress conditions, the core 13 may also consist of other materials, as exemplified in claim 2 .

Das Gebilde aus stabförmigem Strukturelement 7 und endseitigen Anschlußelemente 8 ist in axialer Richtung von einer Faserverbundwicklung 12 aus einer definierten Anzahl harzimprägnierter Glasrovingfäden umschlungen, die entlang den nicht die schubsteifen Häute 14 tragenden Längsseiten des Kerns 13 verlaufen und die nach dem Umwickeln seitlich auf den Kern 13 kalt aufgepreßt, gehärtet und dann unter * Wärmeeinwirkung getempert wurden. Diese Faserverbundwicklung nimmt die in die Zug-Druck-Stange 4 eingeleiteten Zugkräfte auf. Die Anzahl der Umschiingungen der Glasrovingfäden bestimmt sich aus der höchsten aufzunehmenden Zugbeanspruchung; die Vorspannung beim Wickeln ist so gewählt, daß die Glasrovingfäden selbst bei größter Druckbeanspruchung der Zug-Druck-Stange 4 und höchster Wärmedehnung innerhalb der Faserverbundwicklung 12 auf Zug beansprucht bleiben.The structure consisting of rod-shaped structural element 7 and end-side connecting elements 8 is wrapped in the axial direction by a fiber composite winding 12 made of a defined number of resin-impregnated glass roving threads, which run along the long sides of the core 13 that do not support the shear-resistant skins 14 and which, after wrapping, are cold-pressed onto the core 13, hardened and then tempered under the influence of heat. This fiber composite winding absorbs the tensile forces introduced into the tension-compression rod 4. The number of wraps of the glass roving threads is determined by the highest tensile stress to be absorbed; the pre-tension during winding is selected so that the glass roving threads remain under tension even when the tension-compression rod 4 is subjected to the greatest compressive stress and the greatest thermal expansion within the fiber composite winding 12.

Damit die Windungen der Faserverbundwicklung bei der Herstellung wie auch unter Belastung nicht seitlich vom Kopf der Anschlußelemente 8 herabgleiten oder kriechen, sind diese an den Rändern mit einer seitlichen Schulter 10 versehen.To ensure that the turns of the fiber composite winding do not slide or creep sideways down from the head of the connecting elements 8 during production or under load, they are provided with a lateral shoulder 10 on the edges.

Zur weiteren Massereduzierung bei gleicher Stabilität sind sowohl für die Häute 14 als auch für die Faserverbundwicklung 12 anstelle von Glasfasern Materialien wie Kohlenstoff- oder Aramidfasern (einzeln oder im Hybridverbund, uni- oder multidirektional) einsetzbar. Anstelle einer Kunstharzmatrix kann auch thermoplastisches Matrixmaterial verwendet werden.To further reduce mass while maintaining the same stability, materials such as carbon or aramid fibers (individually or in a hybrid composite, uni- or multidirectional) can be used instead of glass fibers for both the skins 14 and the fiber composite winding 12. Thermoplastic matrix material can also be used instead of a synthetic resin matrix.

Wenn das Verbundbauteil 6 als Zug-Druck-Stange 4 zur Anlenkung an Führungszapfen 3 in seinen Gelenken 5 mit Gelenkbauteilen herkömmlicher, eingangs beschriebener Bauweise ausgestattet würde, müßte die Dimensionierung des stabförmigen Strukturelements 7 und der Faserverbundwicklung 12 berücksichtigen, daß bei kardanischer Auslenkung zwischen Drehgestellrahmen 1 und Wagenkastenquerträger 2 die in den Gelenken 5 eingesetzten Elastomerbauteile verformt würden und daraus eine Drehmomentenbeanspruchung resultierte, die die Zug-Druck-Stange 4 zu verdrehen und / oder zu verbiegen suchte.If the composite component 6 were to be equipped as a tension-compression rod 4 for linking to guide pins 3 in its joints 5 with joint components of the conventional design described above, the dimensioning of the rod-shaped structural element 7 and the fiber composite winding 12 would have to take into account that in the event of cardanic deflection between the bogie frame 1 and the car body cross member 2, the elastomer components used in the joints 5 would be deformed and this would result in a torque load that would tend to twist and/or bend the tension-compression rod 4.

Die dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil eigene Längselastizität erlaubt es jedoch, in dem Krafteinleitungsauge 9 des Anschiußelements 8 Radialgelenklager anzuordnen, so daß eine nahezu momentenfreie, nur aus Axialkräften bestehendeThe longitudinal elasticity inherent in the composite component according to the invention allows, however, radial joint bearings to be arranged in the force introduction eye 9 of the connecting element 8, so that an almost moment-free, only axial force-consisting

Beschreibung GBM1274 · ». . Seite 5Description GBM1274 · ». . Page 5

Beanspruchung des Verbundbauteils 6 erreicht und eine hinsichtlich Raumbedarf und Masse optimale Dimensionierung des Verbundbauteils realisiert werden kann, wobei die wartungsfreien Radialgelenklager nicht den Eigenschaftsveränderungen durch Verschmutzung und Beanspruchung wie die Elastomerteile herkömmlicher Lager unterliegen.Stress on the composite component 6 is achieved and an optimal dimensioning of the composite component in terms of space requirements and mass can be realized, whereby the maintenance-free radial spherical plain bearings are not subject to changes in properties due to contamination and stress like the elastomer parts of conventional bearings.

Es kann zweckmäßig sein, die Schubsteifigkeit des Verbundbauteils 6 zu erhöhen, indem zumindest über einen Teil der Länge des stabförmigen Strukturelements 7 eine zusätzliche (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Umhüllung aufgebracht wird. Diese Umhüllung kann z.B. aus einem harzgtränkten Gewebeschlauch oder einer (an sich bekannten) senkrecht zur Längsachse aufgebrachten Umwicklung aus harzgetränkten Verstärkungsfasern bestehen, die anschließend gepreßt und ausgehärtet werden. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung kann es erforderlich sein, daß auf dem Verbundbauteil 6 eine zusätzliche Umhüllung oder Beschichtung (z.B. aus einem hochdämpfenden Elastomer; in den Zeichnungen nicht dargestellt) aufgebracht ist. Zur Verbesserung des Brandverhaltens ist es zweckmäßig, daß die Umhüllung oder Beschichtung mit geeigneten flammwidrigen Harzsystemen, vorzugsweise Phenoiharz, getränkt ist.It may be expedient to increase the shear stiffness of the composite component 6 by applying an additional covering (not shown in the drawings) over at least part of the length of the rod-shaped structural element 7. This covering may consist, for example, of a resin-impregnated fabric tube or a (known per se) wrapping of resin-impregnated reinforcing fibers applied perpendicular to the longitudinal axis, which are then pressed and cured. To protect against environmental influences and mechanical damage, it may be necessary for an additional covering or coating (e.g. made of a highly dampening elastomer; not shown in the drawings) to be applied to the composite component 6. To improve fire behavior, it is expedient for the covering or coating to be impregnated with suitable flame-retardant resin systems, preferably phenolic resin.

BeschreibungGSM1274 _?.·.« , -.,, Seite6DescriptionGSM1274 _?.·.« , -.,, Page6

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11 DrehgestellrahmenBogie frame 22 WagenkastenquertCar body crosses 33 FührungszapfenGuide pin 44 Zug-Druck-StangePush-pull rod 55 Gelenkjoint 66 VerbundbauteilComposite component 77 Stabförmiges StrukRod-shaped structure 88th AnschlußelementConnection element 99 LageraugeBearing eye 1010 Schultershoulder 1111 StütznutSupport groove 1212 Faserverbu ndwicklFiber composite winding 1313 Kerncore 1414 Hautskin

3 Blatt Zeichnungen3 sheets of drawings

Claims (6)

Schutzansprüche GBM 1274 .... Seite 1 SchutzansprücheProtection claims GBM 1274 .... Page 1 Protection claims 1. Verbundbauteil als Zug-Druck-Stange für Schienenfahrzeuge mit endseitigen Anschlußelementen zur axialen Einleitung von Druck- und Zugkräften, mit einem für die Aufnahme und Übertragung von Druckkräften ausgebildeten stabförmigen Strukturelement und mit einer für die Aufnahme von Zugkräften in Längsrichtung des stabförmigen Strukturelements aufgebrachten und über die Anschlußelemente verlaufenden vorgespannten Faserverbundwicklung, die aus einer definierten Anzahl von Umschiingungen eines oder mehrerer Verstärkungsfasern besteht, die in einem gehärteten Matrixmaterial eingebettet sind, gekennzeichnet dadurch, daß das stabförmige Strukturelement (7) als Sandwich-Verbundkonstruktion ausgeführt ist, die aus einem längsverlaufenden Kern (13) und zwei auf gegenüberliegenden, von der Faserverbundwicklung (12) freien Längsseiten des Kerns (13) angeordneten, in ihrer Längsrichtung drucksteifen Häuten (14) besteht.1. Composite component as a tension-compression rod for rail vehicles with end-side connecting elements for the axial introduction of compressive and tensile forces, with a rod-shaped structural element designed to absorb and transmit compressive forces and with a pre-stressed fiber composite winding applied to absorb tensile forces in the longitudinal direction of the rod-shaped structural element and running over the connecting elements, which consists of a defined number of wraps of one or more reinforcing fibers that are embedded in a hardened matrix material, characterized in that the rod-shaped structural element (7) is designed as a sandwich composite construction that consists of a longitudinal core (13) and two skins (14) that are compression-resistant in their longitudinal direction and are arranged on opposite longitudinal sides of the core (13) that are free from the fiber composite winding (12). 2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kern (13) aus einem Hartschaum, einem Wabenmaterial, thermoplastischen Formteilen, gepreßten oder pultrudierten Profilen, einer uni- oder multidirektionalen Mono- oder Hybrid-Faserverbundkonstruktion oder aus Holz besteht.2. Composite component according to claim 1, characterized in that the core (13) consists of a rigid foam, a honeycomb material, thermoplastic molded parts, pressed or pultruded profiles, a uni- or multidirectional mono- or hybrid fiber composite construction or of wood. 3. Verbundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die drucksteifen Häute (14) aus in einem gehärteten Matrixmaterial eingebetteten unidirektionai und achsparallel angeordneten Verstärkungsfasern bestehen und mit dem Kern (13) verklebt sind.3. Composite component according to claim 1 or 2, characterized in that the compression-resistant skins (14) consist of reinforcing fibers embedded in a hardened matrix material and arranged unidirectionally and parallel to the axis and are glued to the core (13). 4. Verbundbautei! nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Anschiußelemente (8) zur Übertragung der Druckkräfte in das stabförmige Strukturelement (7) auf den axialen Stirnseiten des Kerns (13) und der Häute (14) flächig abgestützt sind und die Häute (14) im Krafteinleitungsbereich durch eine schlitzförmige Stütznut (11) zweiseitig formschlüssig umfaßt sind.4. Composite component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting elements (8) for transmitting the compressive forces into the rod-shaped structural element (7) are supported flatly on the axial end faces of the core (13) and the skins (14) and the skins (14) are positively enclosed on two sides in the force introduction region by a slot-shaped support groove (11). 5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Anschlußelemente (8) jeweils ein quer zur Längsachse des Verbundbauteils liegendes Lagerauge (9) aufweisen, das für das Einpressen eines Gummigelenk- oder Radialgelenklagers ausgebildet ist.5. Composite component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting elements (8) each have a bearing eye (9) lying transversely to the longitudinal axis of the composite component, which is designed for pressing in a rubber joint or radial joint bearing. 6. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das von der Faserverbundwicklung (12) umschlungene stabförmige Strukturelement (7) eine zusätzliche äußere, seine Druckstabilität erhöhende6. Composite component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rod-shaped structural element (7) wrapped by the fiber composite winding (12) has an additional external, pressure-increasing Schutzansprüche GBM1274 · .. . Seite 2Protection claims GBM1274 · .. . Page 2 Umhüllung und / oder einen gegen Umwelteinflüsse und Beschädigung wirksamen schlauch- oder schichtförmigen Schutz, der schlagzäh und / oder flammhemmend ausgestattet sein kann, trägt.Covering and/or tubular or layered protection against environmental influences and damage, which may be impact-resistant and/or flame-retardant.
DE9315840U 1993-10-06 1993-10-06 Composite component as a push-pull rod for rail vehicles Expired - Lifetime DE9315840U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9315840U DE9315840U1 (en) 1993-10-06 1993-10-06 Composite component as a push-pull rod for rail vehicles

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4334629 1993-10-06
DE9315840U DE9315840U1 (en) 1993-10-06 1993-10-06 Composite component as a push-pull rod for rail vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE9315840U1 true DE9315840U1 (en) 1994-01-27

Family

ID=25930322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE9315840U Expired - Lifetime DE9315840U1 (en) 1993-10-06 1993-10-06 Composite component as a push-pull rod for rail vehicles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE9315840U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218205A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for additionally reinforcing a fiber-reinforced structural component

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218205A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for additionally reinforcing a fiber-reinforced structural component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0721410B1 (en) Composite-material push-pull link bar for rail vehicles
EP0031413B1 (en) Connecting-rod for prime movers
DE69301016T2 (en) Torque suspension rod for a vehicle engine
DE102013107889A1 (en) Leaf spring assembly for motor vehicles
DE2951111A1 (en) CONNECTING ROD FOR ENGINES
DE102015215077A1 (en) Torque rod
DE102015218026A1 (en) Torque rod
DE102019109554A1 (en) Spiral spring element made from a fiber plastic composite material
DE3225323C2 (en) Connecting rod made of fiber-reinforced plastic
DE3131660A1 (en) "FORCE TRANSFER"
EP0068424B1 (en) Composite connecting member, particularly a connecting rod or link, and method of making the same
EP0158622B1 (en) Plastic leaf spring with at least one spring-eye body or spring-eye section
DE102018213321A1 (en) Multi-point link for a chassis of a motor vehicle
EP2953843B1 (en) Fiber-reinforced reinforcement struts, production method, and motor vehicle body
DE3204093C2 (en) Connecting rod for an internal combustion piston engine
DE3147228C2 (en) Laminate made of several layers of fiber and / or fabric material stacked on top of one another
DE10228902B4 (en) Leaf spring with several layers of different high polymer materials
DE3527917C2 (en)
DE4422579C2 (en) Composite component as a push-pull rod for rail vehicles
DE102018208298A1 (en) Coupling rod, suspension and method for producing a coupling rod
DE3419176C2 (en)
DE102014015870A1 (en) Suspension component for a motor vehicle made of a short fiber reinforced plastic
EP0178286B1 (en) Leaf spring
DE102017106878B4 (en) Connection structure for connecting a fiber-reinforced plastic component to a connection component and arrangement of a fiber-reinforced plastic component on at least one connection component
DE9315840U1 (en) Composite component as a push-pull rod for rail vehicles