JP2023111862A - Frame for truck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、台車用フレーム、台車用フレームの製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bogie frame and a method for manufacturing a bogie frame.
脱炭素化に対する社会的・政治的要求の高まりから、機械構造物では軽量化が常に意識されている。鉄道車両は環境面で大きな優位性を持っているが、構造物の軽量化は依然として重要な課題である。鉄道車両の軽量化のために、軽量アルミニウム合金製の台車枠(台車用フレーム)が提案されている。しかし、これらの構造は、溶接継手を含むか、単一の鋳物で構成されており、いずれも台車枠の強度と信頼性の点で不利になる。 Due to the growing social and political demand for decarbonization, weight reduction is always conscious of mechanical structures. Although railway vehicles have great environmental advantages, weight reduction of structures is still an important issue. Bogie frames (bogie frames) made of lightweight aluminum alloys have been proposed to reduce the weight of railway vehicles. However, these structures either include welded joints or consist of single castings, both of which are detrimental to the strength and reliability of the bogie frame.
特許文献１は、砂型鋳造プロセスにおいてアルミニウム合金の単一の鋳物として完全に製造される鉄道車両用台車枠に関するものであり、前記鋳物は、内部に空洞を有し、リビングによって安定化されている中空のプロファイルを有している。 WO 2005/070003 relates to a railroad car bogie frame manufactured entirely as a single casting of aluminum alloy in a sand casting process, said casting having an internal cavity and being stabilized by a living. It has a hollow profile.
本開示は、従来の台車枠と比較して、軽量化を損なうことなく、鉄道車両の台車用軽量フレームの機械的強度及び剛性を向上させるという技術的目的を解決する。この目的は、添付の特許請求の範囲の主題によって達成される。 The present disclosure solves the technical objective of improving the mechanical strength and rigidity of a lightweight frame for a railway vehicle bogie without compromising weight reduction compared to conventional bogie frames. This object is achieved by the subject matter of the appended claims.
添付の特許請求の範囲に記載の主題によれば、鉄道車両に取り付けられたときに、鉄道車両の長手方向に延びる少なくとも１つのサイド部材と、鉄道車両に取り付けられたときに、鉄道車両の横方向に延びるセンター部材とを含む鉄道車両の台車用のフレームが提案される。少なくとも１つのサイド部材は、アルミニウム合金製の押し出しプロファイルからなる。好ましくは、アルミニウム合金は、6xxxシリーズのアルミニウム合金であってもよい。他のアルミニウム合金も使用可能である。 According to the subject matter of the appended claims, at least one side member extends longitudinally of the railcar when mounted on the railcar, and laterally of the railcar when attached to the railcar. A frame for a railway vehicle bogie is proposed including a center member extending in a direction. At least one side member consists of an extruded profile made of an aluminum alloy. Preferably, the aluminum alloy may be a 6xxx series aluminum alloy. Other aluminum alloys can also be used.
押出形材は、その押出方向が鉄道車両の長手方向と一致するように、鉄道車両に配置される。押出形材の材料は、押出加工の特性により、鋳造加工では得られない押出方向の繊維状組織を有し、繊維方向の高荷重に耐えることができる。これにより、鉄道車両の車体重量による曲げ荷重を吸収できる高い曲げ剛性を有する軽量な構造を有する鉄道車両のフレーム用サイドメンバを提供することができる。 The extruded profile is placed on the railcar so that its extrusion direction coincides with the longitudinal direction of the railcar. The material of the extruded profile has a fibrous structure in the extrusion direction, which cannot be obtained by casting, and can withstand high loads in the fiber direction due to the properties of the extrusion process. As a result, it is possible to provide a railroad vehicle frame side member having a lightweight structure with high bending rigidity capable of absorbing the bending load due to the vehicle body weight of the railroad vehicle.
センター部材は、金属鋳物からなる少なくとも１つの鋳造要素からなる。例えば、鋳造要素の鋳造材料は、鉄系であってもよいし、アルミニウム合金であってもよい。好ましくは、鋳造物の材料は、アルミニウム合金であってもよい。好ましくは、センター部材の全体が鋳造要素であってもよい。また、センター部材の一部のみが鋳造要素からなり、そのさらなる部分が、例えば、異なる製造プロセスによって作られた固体支持構造などの他の設計を有することも可能である。 The center member consists of at least one cast element made of metal casting. For example, the casting material of the casting element may be iron-based or an aluminum alloy. Preferably, the casting material may be an aluminum alloy. Preferably, the entire center member may be a cast element. It is also possible that only part of the center member consists of cast elements and that further parts have other designs, for example solid support structures made by different manufacturing processes.
センター部材の製造に鋳造法を用いると、センター部材を補強するために異なる方向に延びる複数のリブを有する複雑な構造を形成することができる。これにより、センター部材は、曲げ荷重だけでなく、ねじり荷重も吸収することができる。つまり、サイドメンバとセンター部材の組み合わせにより、フレームが耐えなければならない多方向の荷重に適応した軽量なフレームを実現し、剛性と機械的強度を向上させることができる。 The use of casting techniques in the manufacture of the center member allows the creation of complex structures having multiple ribs extending in different directions to stiffen the center member. This allows the center member to absorb not only bending loads but also torsional loads. In other words, by combining the side members and the center member, it is possible to realize a lightweight frame adapted to multi-directional loads that the frame must withstand, and to improve rigidity and mechanical strength.
サイド部材は、ボルト接続及び／又は接着剤結合によって、センター部材に接続される。ボルト接続及び／又は接着結合を受けるために、センター部材は、好ましくは、少なくとも１つのサイド部材に接続される少なくとも１つの接触面を含んでいてよい。最も好ましくは、サイド部材は、センター部材の接触面に面する少なくとも１つの対応する接触面を含んでいてもよい。センター部材とサイド部材とを接続するためにボルト接続が実施される場合、２つの部材の各接触面は、ボルトを収容するための孔を含んでもよい。両方の接触面は、ボルト接続によって接合されたときに堅い接続を作り出すために平坦な面を有していてもよい。ボルトをガイドするために、穴の中にブッシュを設けてもよい。 The side members are connected to the center member by bolted connections and/or adhesive connections. The center member may preferably include at least one contact surface connected to at least one side member in order to receive a bolted connection and/or an adhesive connection. Most preferably, the side members may include at least one corresponding contact surface facing the contact surface of the center member. If a bolted connection is implemented to connect the center member and the side members, each contact surface of the two members may include a hole for receiving a bolt. Both contact surfaces may have flat surfaces to create a rigid connection when joined by bolted connections. A bushing may be provided in the hole to guide the bolt.
好ましくは、センター部材とサイド部材の孔を通過する共通のブッシングがあってもよい。最も好ましくは、ボルトとブッシングの間にクリアランスフィットがあることである。ボルトは、一方の側にねじ山を有し、他方の側にヘッドを有していてもよい。センター部材とサイド部材との間のボルト接続は、ボルトのネジ山にねじ込まれたナットによって固定されてもよい。好ましくは、少なくとも１つのワッシャが、ボルトの頭部の下及び／又はナットの下に設けられることができる。ボルトは、センター部材及びサイド部材の材料よりも高い強度を有する材料で作られてもよい。例えば、ボルトは、鋼合金で作られてもよい。ブッシングは、例えば、焼き入れ鋼製であってもよい。 Preferably there may be a common bushing passing through the holes in the center member and the side members. Most preferably there is a clearance fit between the bolt and bushing. The bolt may have a thread on one side and a head on the other side. The bolted connection between the center member and the side members may be secured by a nut threaded onto the threads of the bolt. Preferably, at least one washer can be provided under the head of the bolt and/or under the nut. The bolt may be made of a material having a higher strength than the materials of the center and side members. For example, the bolt may be made from a steel alloy. The bushing may be made of hardened steel, for example.
接着結合の場合、側面とセンター部材の接触面は、例えば、信頼性の高い接着結合に必要な条件を提供するために、適切に機械加工された表面を提供してもよい。好ましくは、エポキシ・アクリル・ウレタンなどの構造用接着剤を接着剤結合に使用してもよい。 In the case of adhesive bonding, the contact surfaces of the side and center members may, for example, provide suitably machined surfaces to provide the necessary conditions for a reliable adhesive bond. Preferably, a structural adhesive such as an epoxy-acrylic-urethane may be used for the adhesive bond.
ボルト接続及び／又は接着剤結合を使用すると、サイド部材とセンター部材とを接続するネジ又は溶接ジョイントによってフレームの材料が弱められることがないという技術的利点を発揮する。言い換えれば、溶接接合部またはねじれによる機械的応力を回避することができ、フレームの強度および信頼性を向上させることができる台車用の軽量フレームを提供することができる。 The use of bolted and/or glued connections offers the technical advantage that the material of the frame is not weakened by the screws or welded joints connecting the side members and the center member. In other words, it is possible to provide a lightweight frame for the bogie, which can avoid mechanical stresses due to welded joints or torsion, increasing the strength and reliability of the frame.
上記の観点から、提案されたフレームは、押出プロファイルからなる少なくとも１つのサイド部材を含み、このサイド部材は、その繊維方向が鉄道車両の長手方向と一致するように鉄道車両に取り付けられることに留意する必要が残っている。これにより、鉄道車両の車体の重量による曲げ荷重を吸収することができる高い曲げ剛性を有する軽量な構造を有するサイド部材を提供することができる。さらに、提案するフレームは、センター部材を補強するために、異なる方向に延びる複数のリブを有する複雑な構造を有する鋳造要素からなるセンター部材を含む。これにより、センター部材は、曲げ荷重だけでなく、ねじり荷重も吸収することができる。さらに、少なくとも１つのサイド部材をセンター部材に接続するためにボルト接続および／または接着剤結合を使用すると、サイド部材をセンター部材に接続するネジまたは溶接ジョイントによってフレームの材料が弱められることがないという技術的利点を示す。 In view of the above, it is noted that the proposed frame comprises at least one side member of extruded profile, which side member is attached to the railcar with its fiber direction coinciding with the longitudinal direction of the railcar. It remains to be done. As a result, it is possible to provide a side member having a lightweight structure with high bending rigidity capable of absorbing the bending load due to the weight of the vehicle body of the railway vehicle. Furthermore, the proposed frame includes a center member consisting of a cast element with a complex structure having multiple ribs extending in different directions to stiffen the center member. This allows the center member to absorb not only bending loads but also torsional loads. Further, the use of bolted connections and/or adhesive connections to connect the at least one side member to the center member does not weaken the material of the frame by screws or welded joints connecting the side members to the center member. Demonstrate technical advantages.
さらなる好ましい変更によれば、鋳造要素は、Ｕ字型の縦断面を有し、上面、下面、及び上面と下面との間に配置された複数のリブを含む鋳造多室要素であってもよい。すなわち、鋳造複室要素における複数の室は、上面と下面との間に配置された複数のリブによって形成されてもよい。鋳造複室要素の上面は、フレームが鉄道車両に搭載されたときに、鉄道車両の車体側を向く面であってよい。従って、鋳造された複室要素の下面は、フレームが鉄道車両に搭載されるとき、車体から離れる方向に向く面であってもよい。 According to a further preferred modification, the cast element may be a cast multi-chamber element having a U-shaped longitudinal section and comprising an upper surface, a lower surface and a plurality of ribs arranged between the upper and lower surfaces. . That is, the multiple chambers in the cast multi-chamber element may be formed by multiple ribs disposed between the upper and lower surfaces. The top surface of the cast multi-chamber element may be the surface facing the body of the railcar when the frame is mounted on the railcar. Thus, the underside of the cast multi-chamber element may be the side facing away from the vehicle body when the frame is mounted on the rail vehicle.
鉄道車両の横方向に延び、縦断面がＵ字形である鋳造部材は、曲げ荷重だけでなく、ねじり荷重も吸収することが可能である。つまり、サイド部材とセンター部材の組み合わせにより、フレームが耐えなければならない多方向の荷重に適応した軽量なフレームが形成され、剛性と機械的強度が向上するのである。 A cast member extending in the transverse direction of the rail vehicle and having a U-shaped longitudinal section is capable of absorbing not only bending loads but also torsional loads. In other words, the combination of the side members and the center member forms a lightweight frame adapted to the multi-directional loads that the frame must withstand, thereby improving rigidity and mechanical strength.
さらなる好ましい変更例によれば、複数のリブのうちの少なくとも１つは、複室要素の横方向に配置され、複数のリブのうちの少なくとも１つは、複室要素の長手方向に配置されてもよい。このリブ配置により、鋳造された複室要素の横方向の剛性だけでなく、曲げ剛性も向上させることができる。 According to a further preferred variant, at least one of the plurality of ribs is arranged transversely of the multi-chamber element and at least one of the plurality of ribs is arranged longitudinally of the multi-chamber element. good too. This rib arrangement makes it possible to increase the bending stiffness as well as the lateral stiffness of the cast multi-chamber element.
さらに、複数のリブのうち少なくとも１つは、マルチチャンバ要素の横方向及び／又は縦方向に対して所定の角度を有して配置されていてもよい。所定の角度は、例えば、センター部材の横方向に対して45°であってもよく、横方向及び縦方向の曲げ力を１つのリブで吸収することができる。 Further, at least one of the plurality of ribs may be arranged at an angle with respect to the lateral and/or longitudinal direction of the multi-chamber element. The predetermined angle may be, for example, 45° with respect to the lateral direction of the center member, allowing lateral and longitudinal bending forces to be absorbed by one rib.
さらなる好ましい変更によれば、多室要素の横断方向に配置された少なくとも１つのリブは、その上面及び／又は下面に対して第１の所定角度で配置されてもよい。ねじり荷重を吸収するために、第１の所定角度は90°であってよく、鋳造された複室要素の横断方向に配置された少なくとも１つのリブは、その上面及び／又は下面に対して垂直に配置されるようにしてもよい。また、横方向に延びる少なくとも１つのリブを、鋳造多室要素の上面及び／又は下面に対して45°の第１の所定角度で配置することも可能であろう。このリブ配置は、例えば、マルチチャンバ要素のＵ字形縦断面の横方向アームへの移行部を形成するために使用することができる。 According to a further preferred modification, at least one transversely arranged rib of the multi-chamber element may be arranged at a first predetermined angle with respect to its upper and/or lower surface. In order to absorb torsional loads, the first predetermined angle may be 90° and at least one transversely arranged rib of the cast multi-chamber element is perpendicular to its upper and/or lower surface. may be placed in It would also be possible to arrange at least one laterally extending rib at a first predetermined angle of 45° with respect to the upper and/or lower surface of the cast multi-chamber element. This rib arrangement can be used, for example, to form the transition to the transverse arms of the U-shaped longitudinal section of the multi-chamber element.
さらに、鋳造された複室要素の長手方向に配置された少なくとも１つのリブは、その上面及び／又は下面に対して第２の所定角度で配置されてもよい。第２の所定角度は、例えば、0°であってもよく、これは、鋳造された複室要素の長手方向に延びる少なくとも１つのリブが、複室要素の上面及び／又は下面に対して平行に配置され、その横方向の剛性をさらに向上させることを意味する。 Furthermore, at least one longitudinally arranged rib of the cast multi-chamber element may be arranged at a second predetermined angle with respect to its upper and/or lower surface. The second predetermined angle may, for example, be 0°, meaning that at least one longitudinally extending rib of the cast multi-chamber element is parallel to the upper and/or lower surface of the multi-chamber element. is meant to further improve its lateral stiffness.
さらに軽量化し、台車の構成要素のためのスペースを提供するために、センター部材は、上面視で開口部を構成してもよく、この開口部は、例えば、センター部材の長手方向軸に対して対称に配置されてもよい。開口部のこのような配置は、フレームによって吸収されるべき横荷重の均一な分配を可能にし得る。 In order to further reduce weight and provide space for the components of the trolley, the center member may define an opening in top view, which opening extends, for example, with respect to the longitudinal axis of the center member. They may be arranged symmetrically. Such an arrangement of openings may allow for even distribution of lateral loads to be absorbed by the frame.
さらなる好ましい変更によれば、サイド部材の押出プロファイルは、少なくとも１つの閉じた中空プロファイルからなり、この中空プロファイルは、矩形の断面を有し、その上に取り付けられたときに鉄道車両の長手方向に延びることができる。好ましくは、サイド部材の押出プロファイルは、単一の押出工程から得られた複数の中空プロファイルから構成されてもよい。押出形材は、その押出方向が鉄道車両の長手方向と一致するように、鉄道車両に配置されてもよい。これにより、高い曲げ剛性を有する軽量な構造を有するサイドメンバを提供することができる。 According to a further preferred variant, the extruded profile of the side member consists of at least one closed hollow profile, which has a rectangular cross-section and extends in the longitudinal direction of the rail vehicle when mounted thereon. can extend. Preferably, the extruded profile of the side member may consist of a plurality of hollow profiles obtained from a single extrusion process. The extruded profile may be arranged on the railcar such that its extrusion direction coincides with the longitudinal direction of the railcar. This makes it possible to provide a side member having a lightweight structure with high bending rigidity.
さらなる好ましい改変によれば、サイド部材は、金属鋳物から作られた少なくとも１つの鋳造曲面要素をさらに含んでもよい。例えば、鋳造材料は、鉄またはアルミニウム合金であってもよい。好ましくは、鋳造材料は、アルミニウム合金であってもよい。最も好ましくは、アルミニウム合金は、7xxx.xシリーズの鋳造合金であってよい。他のアルミニウム合金も使用可能である。 According to a further preferred variant, the side member may further comprise at least one cast curved element made from a metal casting. For example, the casting material may be iron or an aluminum alloy. Preferably, the casting material may be an aluminum alloy. Most preferably, the aluminum alloy may be a 7xxx.x series cast alloy. Other aluminum alloys can also be used.
鋳造曲面要素は、両側に横方向の開口を有する開放型中空プロファイルとして形成された第１のセクションを有してもよく、この第１のセクションは、長手方向断面において円弧状の形状を有してもよい。鋳造曲面要素は、第１のセクションに隣接する第２のセクションをさらに備えてもよく、このセクションは、長方形の長手方向断面を有する閉じた中空プロファイルとして形成されてもよく、第２のセクションは、鉄道車両の少なくとも一つの車輪を受け入れるための統合連結部を含んでいてもよい。 The cast curved element may have a first section formed as an open hollow profile with lateral openings on both sides, the first section having an arcuate shape in longitudinal cross-section. may The cast curved element may further comprise a second section adjacent to the first section, the section may be formed as a closed hollow profile having a rectangular longitudinal cross-section, the second section being , may include an integral connection for receiving at least one wheel of the rail vehicle.
つまり、サイド部材は、アルミニウム合金の押出成形品からなる直線状のプロファイルと、アルミニウム合金などの鋳造材料からなる少なくとも１つの更なる湾曲した要素とを含むことができる。少なくとも１つの湾曲した要素によって、フレームを台車の車輪セットに適合させることができ、車輪を鉄道車両の車体により近い位置に配置することができるようになる。湾曲した要素を鋳物として設計することで、そこに少なくとも１つの車輪のための受容部／接続部を組み込むことが可能になる。 That is, the side member can comprise a straight profile of aluminum alloy extrusion and at least one further curved element of cast material such as aluminum alloy. The at least one curved element allows the frame to be adapted to the bogie wheel set and allows the wheels to be positioned closer to the rail vehicle body. Designing the curved element as a casting makes it possible to incorporate therein a receptacle/connection for at least one wheel.
言い換えれば、フレームに鋳造された曲線要素を使用することにより、台車の車輪セットの位置を最適化し、曲線要素に／に設けられたそれぞれの手段を介してフレームを車輪セットに接続することが可能となる。さらに、少なくとも１つの湾曲要素を有する上述のサイド部材は、台車と車体との間に、例えば、鉄道車両の電気センサや構造部品のために利用することができる空間を割り当てることを可能にする。 In other words, by using curvilinear elements cast into the frame, it is possible to optimize the position of the wheelset of the bogie and connect the frame to the wheelset via respective means provided on/on the curvilinear element. becomes. Furthermore, the above-described side member with at least one curved element makes it possible to allocate a space between the bogie and the carbody that can be used, for example, for electrical sensors and structural parts of the railway vehicle.
さらなる好ましい変更によれば、鋳造曲面要素は、ボルト接続および／または接着剤結合によって、サイド部材の押出アルミニウム合金プロファイルに接続されてもよい。特に、ボルト接続または接着結合は、その第２のセクションに隣接する端部の反対側に配置された鋳造曲線要素の第１のセクションの外側端部を、押出プロファイルの外側端部に接続するようなものであってもよい。 According to a further preferred variant, the cast curved element may be connected to the extruded aluminum alloy profile of the side member by means of a bolted connection and/or an adhesive connection. In particular, the bolted or glued connection is to connect the outer end of the first section of the cast curvilinear element located opposite its second section adjacent end to the outer end of the extruded profile. can be anything.
ボルト接続の場合、サイド部材の押出形材における鋳造曲面要素の接合点の位置は、サイド部材とセンター部材との間の接合点との干渉を避けるために、調整することができる。少なくとも１つの鋳造曲面要素は、ボルト接続及び／又は接着結合によって押出プロファイルに相互に接合されるので、溶接接合部又はネジ山による機械的応力が回避され、フレームの機械的強度及び剛性を改善することが可能となる。 In the case of bolted connections, the positions of the joint points of the cast curved elements on the extruded profiles of the side members can be adjusted to avoid interference with the joint points between the side members and the center member. The at least one cast curved element is mutually joined to the extruded profile by means of bolted connections and/or adhesive bonds, thus avoiding mechanical stresses due to welded joints or threads, improving the mechanical strength and stiffness of the frame. becomes possible.
鋳造曲面部材を押出形材に接続するためのボルト接続および接着剤は、サイド部材をセンター部材に接続するための太い接続部および接着剤と同様の方法で設計することができる。 The bolted connections and adhesives for connecting the cast curved members to the extruded profile can be designed in a similar manner as the fat connections and adhesives for connecting the side members to the center member.
さらなる好ましい変更によれば、鋳造曲面要素は、曲面要素の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料で作られた少なくとも１つの補強材を含んでいてもよい。 According to a further preferred modification, the cast curved element may comprise at least one stiffener made of a material having a higher stiffness than the cast material of the curved element.
例えば、補強材は、鋼鉄および/または炭素繊維強化プラスチック（CFRP）で作られてもよい。湾曲エレメントをアルミニウム鋳物として設計することにより、中空及び／又は開口した湾曲プロファイルから軽量の構造体を作成することができる。この構造の剛性は、アルミニウムよりも高い剛性を有する材料で作られた補強材を組み込むことによって、湾曲した要素の重量を大幅に増加させることなく改善することができる。 For example, stiffeners may be made of steel and/or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). By designing the curved elements as aluminum castings, it is possible to create lightweight structures from hollow and/or open curved profiles. The stiffness of this structure can be improved without significantly increasing the weight of the curved element by incorporating stiffeners made of materials with higher stiffness than aluminum.
つまり、鋳造された曲面要素に補強材を入れることで、重量を大幅に増やすことなく、機械的強度や剛性を向上させることができる。 In other words, adding stiffeners to a cast curved element can improve mechanical strength and rigidity without significantly increasing weight.
さらなる好ましい改変によれば、少なくとも１つの補強材は、第１のセクションの開放中空プロファイルの横方向開口部の少なくとも１つに配置される。補強材は、例えば、平坦な要素または支柱であってよい。補強材は、機械的応力を回避するために、ボルト接続及び／又は接着剤結合によって鋳造曲面要素に取り付けられてもよい。 According to a further preferred variant, at least one reinforcement is arranged in at least one of the lateral openings of the open hollow profile of the first section. The stiffeners may be flat elements or struts, for example. The stiffeners may be attached to the cast curved element by bolted connections and/or adhesive bonds to avoid mechanical stress.
さらなる好ましい変更によれば、センター部材のマルチチャンバ要素は、鉄道車両の構成要素を受け入れるように構成された複数の一体型締結要素を含んでいてもよい。軽量化に加えて、提案されたフレームは、例えば鉄道車両の駆動部品を台車に適用するために必要な単一部品（ブラケット、接続要素など）の数を減らすことを可能にする。例えば、フレームを車体に取り付けられたセンターピンに接続するための部品は、鋳造によってマルチチャンバ要素に一体化させることができる。 According to a further preferred modification, the multi-chamber element of the center member may include a plurality of integral fastening elements configured to receive rail vehicle components. In addition to the weight savings, the proposed frame makes it possible to reduce the number of single parts (brackets, connecting elements, etc.) required to apply e.g. For example, the parts for connecting the frame to the center pin attached to the vehicle body can be integrated into the multi-chamber element by casting.
さらなる好ましい改変によれば、センター部材の鋳造された複室要素は、少なくとも１つの第１の補強材および／または少なくとも１つの第２の補強材を含んでいてもよい。少なくとも１つの第１の補強材と少なくとも１つの第２の補強材は、両方とも、多室要素の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料で作られてもよい。 According to a further preferred variant, the cast multi-chamber element of the central member may comprise at least one first reinforcement and/or at least one second reinforcement. Both the at least one first reinforcement and the at least one second reinforcement may be made of a material having a higher stiffness than the casting material of the multi-chamber element.
例えば、第１及び第２の補強材は、鋼製であってもよいし、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。好ましくは、第２の補強材は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。これにより、センター部材の重量を大きく増加させることなく、センター部材の剛性を向上させることができる。 For example, the first and second stiffeners may be made of steel or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Preferably, the second stiffener may be made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Thereby, the rigidity of the center member can be improved without greatly increasing the weight of the center member.
さらなる好ましい変更によれば、少なくとも１つの第１の補強材は、マルチチャンバ要素（3）の上面及び／又は下面に設けられた凹部に挿入される平坦な要素であってよい。好ましくは、凹部は、多室要素の上面に設けられてもよい。さらに、上面又は下面に平行な面における凹部の形状は、その長手方向及び横方向における第１の補強材の形状に対応してもよく、凹部の深さは、第１の補強材の厚さに対応してもよい。 According to a further preferred modification, the at least one first stiffener may be a flat element inserted into recesses provided in the upper and/or lower surface of the multichamber element (3). Preferably, the recess may be provided in the upper surface of the multi-chamber element. Furthermore, the shape of the recess in a plane parallel to the top or bottom surface may correspond to the shape of the first stiffener in its longitudinal and transverse directions, the depth of the recess being the thickness of the first stiffener. may correspond to
言い換えれば、第１の補強材は、マルチチャンバ要素の上面及び／又は下面とそれぞれ平面を形成するように、凹部に挿入されてもよい。多室要素の少なくとも１つの表面に第１の補強材を埋め込むことにより、鉄道車両の構成要素の取り付けに必要なスペースを制限することなく、その剛性をさらに向上させることができる。第１の補強材は、機械的応力を避けるために、ボルト接続及び／又は接着剤結合によって複室要素に取り付け／固定されてもよい。 In other words, the first stiffener may be inserted into the recess so as to form a plane with the upper and/or lower surface, respectively, of the multi-chamber element. By embedding a first stiffener in at least one surface of the multi-chamber element, its rigidity can be further increased without restricting the space required for mounting the rail vehicle components. The first stiffener may be attached/fixed to the multi-chamber element by bolted connections and/or adhesive bonds to avoid mechanical stress.
さらなる好ましい変更によれば、少なくとも１つの第１の補強材は、凹部に挿入されたとき、鉄道車両の長手方向および横方向に延在していてもよい。さらに、鉄道車両の長手方向における少なくとも１つの第１の補強材の延在は、鉄道車両の横方向における延在よりも大きくてもよい。好ましくは、鉄道車両の長手方向における少なくとも１つの第１の補強材の延長線は、第１の補強材の横方向軸に対して対称であってもよい。さらに、鉄道車両の長手方向における第１の補強材の延長部の幅は、第１の補強材の横軸からの距離が大きくなるにつれて大きくなってもよい。本発明者らは、第１の補強材のこの設計が、特に第１の補強材がマルチチャンバ要素の上面に埋め込まれている場合、センター部材の構造剛性及び強度を最適化することを見出した。 According to a further preferred modification, the at least one first stiffener may extend longitudinally and laterally of the rail vehicle when inserted into the recess. Furthermore, the extension of the at least one first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle may be greater than the extension in the lateral direction of the rail vehicle. Preferably, the extension of the at least one first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle may be symmetrical with respect to the transverse axis of the first stiffener. Further, the width of the extension of the first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle may increase with increasing distance from the transverse axis of the first stiffener. The inventors have found that this design of the primary stiffener optimizes the structural stiffness and strength of the center member, especially when the primary stiffener is embedded in the upper surface of the multi-chamber element. .
例えば、上面視において、第１補強材は、凹部に挿入されたとき、鉄道車両の長手方向においてセンター部材の外側に面する側に、W字形の外形輪郭を有していてもよい。さらに、第１の補強材は、W字形の外郭を有する側と反対側の側において、W字形の底部とT字形の頂部とが対向するT字形の外郭を有していてもよい。各外郭の対向する端部同士は、直線で接続されて、第１の補強材の外郭全体が完成してもよい。これにより、図５に関連して後述するように、上面視で「鳥の形」の第１の補強材が得られる場合がある。鉄道車両の長手方向における第１の補強材の延長の特定の形態は、センター部材の曲げ剛性を増加させ、鉄道車両の横断方向における延長は、横方向の剛性を増加させる。この利点は、構造重量を大幅に増加させることなく達成することができる。 For example, when viewed from above, the first reinforcing member may have a W-shaped outline on the side facing the outside of the center member in the longitudinal direction of the railcar when inserted into the recess. Further, the first stiffener may have a T-shaped contour with a W-shaped bottom and a T-shaped top facing each other on the side opposite to the side having the W-shaped contour. Opposite ends of each shell may be connected by a straight line to complete the entire first stiffener shell. This may result in a "bird-shaped" first stiffener in top view, as described below in connection with FIG. A particular form of extension of the first stiffener in the longitudinal direction of the railcar increases the bending stiffness of the center member, and extension in the transverse direction of the railcar increases lateral stiffness. This advantage can be achieved without significantly increasing structural weight.
最も好ましくは、第１の補強材は、センター部材の長手方向軸に対して対称に配置されてもよい。これにより、センター部材が受ける多方向の荷重を均一に吸収することができる。 Most preferably, the first stiffeners may be arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the center member. As a result, it is possible to uniformly absorb multi-directional loads applied to the center member.
さらなる好ましい改変によれば、少なくとも１つの第２の補強材は、鋳造された複室要素の上面に取り付けられてもよい。代替的に又は追加的に、少なくとも１つの第２の補強材は、鋳造された複室要素の下面に取り付けられてもよい。好ましくは、少なくとも１つの第２の補強材は、鋳造された複室要素の上面に取り付けられてもよい。 According to a further preferred variant, at least one second stiffener may be attached to the upper surface of the cast multi-chamber element. Alternatively or additionally, at least one secondary stiffener may be attached to the underside of the cast multi-chamber element. Preferably, at least one secondary stiffener may be attached to the upper surface of the cast multi-chamber element.
少なくとも１つの第２の補強材は、ボルト接続または接着結合によって、マルチチャンバ要素の上面および／または下面に取り付けられてもよい。好ましくは、少なくとも１つの第２の補強材は、接着剤結合によって鋳造された複室要素の上面に取り付けられてもよい。 The at least one secondary stiffener may be attached to the top and/or bottom surface of the multi-chamber element by bolted or adhesive connections. Preferably, at least one second stiffener may be attached to the upper surface of the cast multi-chamber element by means of an adhesive bond.
さらなる好ましい変更によれば、第２の補強材は、少なくとも１つの支柱を含んでよく、この支柱は、円筒形又は長方形の断面を有してよい。好ましくは、支柱は、鉄道車両の横方向に延在していてもよい。これにより、横方向におけるセンター部材の剛性を向上させることができる。さらに、第２の補強材は、第２の補強材がボンド接続及び／又は接着剤結合によってマルチチャンバ要素の上面又は下面に接続される少なくとも２つの取付ブラケットを含んでもよい。 According to a further preferred modification, the second stiffener may comprise at least one strut, which strut may have a cylindrical or rectangular cross-section. Preferably, the struts may extend laterally of the rail vehicle. Thereby, the rigidity of the center member in the lateral direction can be improved. Additionally, the second stiffener may include at least two mounting brackets to which the second stiffener is connected to the top or bottom surface of the multi-chamber element by bond and/or adhesive connections.
さらなる好ましい態様によれば、第２の補強材は、炭素繊維強化プラスチック製であってもよく、接着結合は、弾性接着結合、好ましくは、高い減衰特性を有する弾性接着結合であってもよい。 According to a further preferred embodiment, the second reinforcement may be made of carbon fiber reinforced plastic and the adhesive bond may be an elastic adhesive bond, preferably an elastic adhesive bond with high damping properties.
上述した第２の補強材の追加的な利点は、主に鉄道車両の車輪とレール軌道との間の接触によって誘発される振動および騒音の低減である。このように、弾性接着剤によってマルチチャンバ要素の少なくとも１つの表面に取り付けられた第２の補強材を使用することによって、鉄道車両内の静粛性の向上が達成される。接着材の減衰効果は、フレームを介して伝達される振動や騒音の吸収に寄与することができる。さらに、弾性接着剤による接着は、多室要素の炭素繊維強化プラスチック（CFRP）と鋳造材料との間の熱特性のミスマッチによって引き起こされる熱応力の低減に寄与し、したがって、センター部材の機械的強度および剛性を向上させることが可能である。 An additional benefit of the second stiffener mentioned above is the reduction of vibration and noise induced primarily by contact between the rail vehicle wheels and the rail track. Thus, by using a second stiffener attached to at least one surface of the multi-chamber element by means of a resilient adhesive, improved quietness within the railcar is achieved. The dampening effect of the adhesive can help absorb vibrations and noise transmitted through the frame. Furthermore, the bonding by elastic glue contributes to the reduction of thermal stresses caused by the thermal property mismatch between the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) of the multi-chamber element and the casting material, thus the mechanical strength of the center member. and rigidity can be improved.
さらに、上記のようなセンターピン、少なくとも２つの車輪セット、少なくとも１つのブレーキ、少なくとも１つのモータおよびフレームからなる鉄道車両用台車が提案されている。 Further proposed is a railway vehicle bogie comprising a center pin as described above, at least two wheel sets, at least one brake, at least one motor and a frame.
別の態様によれば、鉄道車両の台車用のフレームを製造するための方法が提案される。この方法は、アルミニウム合金のプロファイルを押し出すステップと、金属鋳造から要素を鋳造するステップと、ボルト接続および／または接着剤結合によって鋳造マルチチャンバ要素を押し出されたプロファイルに接続するステップとを含むことができる。金属鋳造から要素を鋳造する」という表現は、曲げ荷重だけでなく、横荷重及びねじり荷重も吸収することができる複雑な鋳造要素を作成するのに適した鋳造方法を提供すると理解することができる。 According to another aspect, a method is proposed for manufacturing a frame for a railway vehicle bogie. The method may include extruding an aluminum alloy profile, casting an element from a metal casting, and connecting the cast multi-chamber element to the extruded profile by bolting and/or adhesive bonding. can. The expression "casting an element from a metal casting" can be understood to provide a casting method suitable for producing complex cast elements capable of absorbing not only bending loads, but also lateral and torsional loads. .
鋳造素子は、例えば、砂型鋳造やダイキャストプロセスを用いて鋳造されてもよい。例えば、鋳造材料は、鉄系であってもよいし、アルミニウム合金であってもよい。好ましくは、鋳造材料は、アルミニウム合金であってもよい。最も好ましくは、アルミニウム合金は、7xxx.xシリーズの鋳造合金であってもよい。他のアルミニウム合金も使用可能である。 The cast element may be cast using, for example, sand casting or die casting processes. For example, the casting material may be iron-based or an aluminum alloy. Preferably, the casting material may be an aluminum alloy. Most preferably, the aluminum alloy may be a 7xxx.x series cast alloy. Other aluminum alloys can also be used.
さらなる好ましい改変によれば、本方法は、金属鋳造から曲線要素を鋳造するステップと、ボルト接続および／または接着剤結合によって、鋳造された曲線要素を押し出しプロファイルに接続するステップとをさらに含むことができる。金属鋳造から曲線要素を鋳造することは、曲線要素を鉄道車両の少なくとも１つの車輪に接続することを可能にする部品提供手段を含む曲線要素を鋳造することと理解してもよい。湾曲要素は、例えば、砂型又はダイキャストプロセスを使用して鋳造されてもよい。例えば、鋳造材料は、鉄またはアルミニウム合金であってもよい。好ましくは、鋳造材料は、アルミニウム合金であってもよい。最も好ましくは、アルミニウム合金は、7xxx.xシリーズの鋳造合金であってもよい。他のアルミニウム合金も使用可能である。 According to a further preferred variant, the method may further comprise casting curvilinear elements from a metal casting and connecting the cast curvilinear elements to the extruded profile by means of bolted connections and/or adhesive connections. can. Casting a curvilinear element from a metal casting may be understood as casting a curvilinear element that includes part providing means that enable the curvilinear element to be connected to at least one wheel of a rail vehicle. The curved element may for example be cast using a sand casting or die casting process. For example, the casting material may be iron or an aluminum alloy. Preferably, the casting material may be an aluminum alloy. Most preferably, the aluminum alloy may be a 7xxx.x series cast alloy. Other aluminum alloys can also be used.
さらなる好ましい改変によれば、この方法は、マルチチャンバ要素の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料の少なくとも１つの第１の補強材を製造するステップと、鋳造要素の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料の少なくとも１つの第２の補強材を製造するステップと、マルチチャンバ要素の上面及び／又は下面に設けられた凹部に少なくとも１つの第１の補強材を挿入し、鋳造要素の上面及び／又は下面上に少なくとも１つの第２の補強材を取付けるステップとをさらに含むことができる。例えば、第１及び第２の補強材は、鋼及び／又は炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってよい。好ましくは、第２の補強材は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。これにより、センター部材の重量を大きく増加させることなく、センター部材の剛性を向上させることができる。第１及び第２の補強材は、鋳造プロセスを用いて製造されてもよい。第１及び第２の補強材を作成するのに適切な他の任意の製造プロセスも同様に使用することができる。 According to a further preferred variant, the method comprises the steps of manufacturing at least one first reinforcement of a material having a higher stiffness than the casting material of the multi-chamber element and having a higher stiffness than the casting material of the casting elements. manufacturing at least one second reinforcement of material; inserting at least one first reinforcement into recesses provided in the upper and/or lower surfaces of the multi-chamber element; and attaching at least one second stiffener on the lower surface. For example, the first and second stiffeners may be made of steel and/or carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Preferably, the second stiffener may be made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Thereby, the rigidity of the center member can be improved without greatly increasing the weight of the center member. The first and second stiffeners may be manufactured using a casting process. Any other suitable manufacturing process for making the first and second stiffeners can be used as well.
第１および第２の補強材は、機械的ストレスを避けるために、ボルト接続および／または接着剤結合によって鋳造要素に取り付け／固定される場合がある。 The first and second stiffeners may be attached/fixed to the casting element by bolted connections and/or adhesive bonds to avoid mechanical stress.
少なくとも１つの第２の補強材は、ボルト接続または接着結合によって、鋳造要素の上面および／または下面に取り付けられてもよい。好ましくは、少なくとも１つの第２の補強材は、接着剤結合によって鋳造要素の上面に取り付けられてもよい。最も好ましくは、接着結合は、高い減衰特性を有する弾性接着結合であってよい。 The at least one secondary stiffener may be attached to the upper and/or lower surface of the cast element by bolted or adhesive bonding. Preferably, the at least one secondary reinforcement may be attached to the upper surface of the casting element by an adhesive bond. Most preferably, the adhesive bond may be an elastic adhesive bond with high damping properties.
ここでも、上記説明した装置の態様による装置を製造することができるように、本方法を修正し、さらなるステップを追加してもよいことに留意されたい。 Again, it should be noted that the method may be modified and further steps added to enable the manufacture of devices according to the device aspects described above.
要約すると、開示された主題は、従来の台車フレームと比較して、軽量化を損なうことなく、改善された機械的強度及び剛性を有する鉄道車両の台車用の軽量フレームを提供する。さらに、開示されたフレームの態様は、フレームを介して伝達される振動及び騒音が低減されるように、フレームの減衰特性をさらに向上させる。 In summary, the disclosed subject matter provides a lightweight frame for a railway vehicle bogie having improved mechanical strength and stiffness without compromising weight savings compared to conventional bogie frames. Additionally, aspects of the disclosed frame further enhance the damping properties of the frame such that vibrations and noise transmitted through the frame are reduced.
従来の台車フレームと比較して、軽量化を損なうことなく、改善された機械的強度及び剛性を有する鉄道車両の台車用の軽量フレームを提供することができる。 It is possible to provide a lightweight frame for a railway vehicle bogie having improved mechanical strength and stiffness without sacrificing weight reduction compared to conventional bogie frames.
図中、同じ要素には同じ参照符号を付している。したがって、同じ要素については、適宜、繰り返しの説明を省略する。 In the figures, the same elements are provided with the same reference numerals. Therefore, repeated descriptions of the same elements will be omitted as appropriate.
図1は、提示された主題によるフレームの一例を透視図で示している。図１（ａ）に描かれた台枠である台車用フレーム１は、２つのサイド部材（側面部材）20と、センター部材(中心部材)30とからなる。描かれた直線状のサイド部材20は、アルミニウム合金製の押し出しプロファイルを含む。
FIG. 1 shows in perspective an example of a frame according to the presented subject matter. A
サイド部材20は、鉄道車両に搭載されたときに、鉄道車両の長手方向に延びる部材である。センター部材30は、鉄道車両に搭載されたときに、前記鉄道車両の横方向に延びる部材である。センター部材30は、金属鋳造からなるマルチチャンバ要素からなり、サイド部材20は、アルミニウム合金製の押し出しプロファイルからなり、ボルト接続によってセンター部材30に接続されている。
The
好ましくは、アルミニウム合金は、6xxx系のアルミニウム合金であってよい。押出形材2の繊維方向は、フレーム１がそれに取り付けられたときに、鉄道車両（描かれていない）の長手方向に配置される。
Preferably, the aluminum alloy may be a 6xxx series aluminum alloy. The fiber direction of the extruded
描かれたセンター部材30は、金属鋳造から作られてもよい鋳造マルチチャンバ要素（鋳造多室要素）であるマルチチャンバ要素３からなる。マルチチャンバ要素は、Ｕ字型の長手方向断面を有し、かつ、上面と、下面と、上面と下面との間に配置された複数のリブとを含む。複数のリブの一つリブ3ccは、センター部材30の長手方向である縦方向に配置され、他の一つリブ3cbは、センター部材30の横方向に配置されている。複数のリブの一つのリブ3caは、センター部材30の横方向および縦方向に対して所定の角度で配置されている。
The depicted
図１～図７に示すセンター部材30の描かれた例では、センター部材30の全体がマルチチャンバ要素３である鋳造要素である。しかしながら、センター部材30の一部のみが鋳造されたマルチチャンバ要素３からなり、そのさらなる部分が他の設計を有することもまた可能であり得る。
In the depicted example of the
例えば、マルチチャンバ要素３の鋳造材料は、鉄系であってもよいし、アルミニウム合金であってもよい。好ましくは、鋳造材料は、アルミニウム合金であってもよい。描かれたセンター部材は、上面視において、センター部材30の長手方向軸に対して対称に配置された開口部3cを有している。開口部3cを図１（ａ）に示すように配置することにより、センター部材30は、押出形材2に隣接するセンター部材30の側面において互いに連結される２つの向かい合ったクロスビームから構成される。これにより、フレーム１が吸収すべき横方向の荷重を均一に分散させることができる。
For example, the casting material of the
鋳造マルチチャンバ要素３の上面3aには、第１の補強材12を受け入れるための２つの凹部3dが設けられており、その底部3daは上面3aに平行な平面内に存在する。凹部3dへの第１の補強材の挿入は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に関連して後で説明される。
The
図１（ｂ）は、図１（ａ）に描かれたフレームの、サイド部材20とセンター部材30との間のボルト接合部4aの一例を示す拡大断面図である。特に、図２（ａ）には、サイド部材20がセンター部材30に接合される２つの接触面4が描かれている。描かれたサイド部材20は、接触面4において、ボルト接続部40によってセンター部材30に接続されている。しかし、図１（ｂ）から明らかなように、接触面4には接着剤による結合を施すこともできる。つまり、サイド部材とセンター部材とを接続するネジや溶接接合によって、フレームの材料が弱くなることはない。すなわち、溶接接合部やネジによる機械的応力が回避され、フレームの機械的強度や剛性を向上させることができる台車用軽量フレームを提供することができる。
FIG. 1(b) is an enlarged sectional view showing an example of a bolt joint 4a between the
図１（ｃ）は、図１（ａ）のフレームのセンター部材30を正面図と断面図とを示している。より詳しくは、サイド部材20の押出プロファイル2を、図１（ａ）に描かれた線A-Aに沿った断面図で示している。この図において、マルチチャンバ要素３に含まれる複数のチャンバがはっきりと見える。チャンバは、例えば、マルチチャンバ要素３の上下面3a，3bに垂直かつ平行に配置されたリブ3cb，3ccによって形成されていることが分かる。さらに、２つの傾斜リブ3caが見え、これは、マルチチャンバ要素３の短辺アーム3eが長手方向断面でＵ字形であることへの移行を形成している。傾斜リブ3caは、センター部材30の横方向および縦方向に対して所定の角度、即ち、マルチチャンバ要素の下面3bに対して所定の角度で配置されてもよい。さらに、側腕部3eの外向きの側面には、それぞれ接触面4aが設けられている。
FIG. 1(c) shows a front view and a sectional view of the
別の接触面4aが、押出プロファイル2の接触面4bに面するその両側で、マルチチャンバ要素３の上面3aに隣接して設けられている。押出プロファイル2は、矩形断面を有し、鉄道車両の長手方向に延びる少なくとも１つの閉じた中空プロファイルを有する。さらに、センター部材30の前面には、マルチチャンバ要素３の鋳造構造に一体化された締結要素５を認識することができる。この締結要素５は、例えば、フレーム１を車体（図示せず）に取り付けられたセンターピン（図示せず）に接続するための要素であってもよい。
Another
さらに、図１（ｃ）から、サイド部材20の押出形材2が、単一の押出工程から得られてもよい複数の中空形材2aからなることが導き出され得る。図１（ｃ）に示すように、各押し出しプロファイル2は、5つの中空プロファイル2aを含む。押出形材2は、その押出方向が鉄道車両の長手方向と一致するように、鉄道車両（図示せず）に配置されてもよい。これにより、高い曲げ剛性を有する軽量な構造を有するサイド部材20を提供することができる。
Furthermore, it can be derived from FIG. 1(c) that the extruded
図１に示すフレーム１の利点は、その配置が耐えるべき多方向の荷重に対応していることである。サイド部材20は、車体重量によって加わる曲げ荷重に耐えなければならない。図１（ｃ）に示す押出形材2は、高い曲げ剛性を有する軽量構造を実現するのに適している。一方、センター部材30は、曲げ荷重だけでなく、横荷重やねじり荷重にも耐えなければならない。そのため、図１（ｃ）に示す複数のチャンバを有する縦断面Ｕ字型のような、より複雑な形状が望ましく、これは鋳造プロセスによって提供することが可能である。軽量化に加えて、描かれたフレーム１は、締結要素５を鋳造構造に組み込むことによって、単一部品の数を減らすことが可能である。
An advantage of the
図２（ａ）は、提示された主題の一態様による鋳造曲線要素６を有するサイド部材20を含むフレーム１の一例を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のフレームの分解図を示す。
FIG. 2(a) shows an example of a
この例では、各サイド部材20は、直線状の押出プロファイル2と、金属鋳造から作られた２つの鋳造曲線要素６とからなる。描かれた直線押出プロファイル2は、ボルト接続部40によってセンター部材30と接続するための複数の孔8を含む（図１（ｂ）参照）。描かれている鋳造曲面要素６は、ボルト接続部100(図４参照)または図３および図４に関連してさらに説明される接合点10における接着剤接合によって、直線押出プロファイル2aに接合され得る。
In this example each
鋳造曲線要素６は、ボルト接続部100によって、サイド部材20の押出プロファイル2に接続され、ボルト接続部100は、第２セクション7に隣接する端部と反対に配置された第１セクション6ａの外側端部を押出プロファイル2の外側端部に接続するように配置されている。
The cast
例えば、鋳造曲面要素６は、鉄またはアルミニウム合金で作られてもよい。好ましくは、鋳造曲面要素６は、アルミニウム合金製であってもよい。最も好ましくは、アルミニウム合金は、7xxx.x系の鋳造合金であってもよい。
For example, the cast curved
図２（ａ）および図２（ｂ）に示す鋳造曲線要素６は、両側に側方開口部6abを有する開放中空プロファイル6aaとして形成された第１のセクション6aを含み、第１のセクション6aは縦方向断面で弧状形状を有する（図３も参照されたい）。
The cast
サイド部材20は、金属鋳造から作られた少なくとも１つの鋳造曲線要素６を含み、鋳造曲線要素６は、両側に側方開口部6abを有する開放型中空プロファイル6aaとして形成され、縦断面において円弧状の形状を有する第１のセクション6aと、第１のセクション6aに隣接し、長方形の長手方向断面を有する閉じた中空プロファイルとして形成される、第２のセクション7と、を備える。第２のセクション7は、鉄道車両の少なくとも１つの車輪を受け入れるための統合された連結部を有する。
The
さらに、鋳造曲面要素６は、第１のセクション6aに隣接する連結部である第２のセクション7からなり、このセクションは、長方形の長手方向断面を有する閉じた中空プロファイル7bとして形成される。第２のセクション7は、レール車両（図示せず）の少なくとも１つの車輪を受け入れるための統合されたレセプタクルである連結部7aを含む。
Furthermore, the cast curved
言い換えれば、曲線要素６は、曲線要素６を鉄道車両（描かれていない）の少なくとも１つの車輪（描かれていない）に結合することを可能にする一体型連結部分7aを含んで構成されている。つまり、鋳造された曲線要素６は、統合された連結部分である第２のセクション7を介してフレーム１を車輪セット（描かれていない）に連結することを可能にする。
In other words, the
図２（ｂ）に見えるように、鋳造曲線要素６は、第２のセクション7に隣接する端部と反対側に配置された第１のセクション6aの外側端部を押出プロファイル2の外側端部に接合することによって、サイド部材20の押出プロファイル2に接続される。ボルト接続部100は、第２セクション7に隣接する端部と反対に配置された第１セクション6の外側端部を押出プロファイル2の外側端部に接続するように配置されている。鋳造曲面要素６は、ボルト接続部100及び／又は接着結合によって押出プロファイル2に接合されるので、溶接接合部又はネジ山による機械的応力を回避することができ、フレーム１の機械的強度及び剛性を向上させることができる。
As can be seen in FIG. 2(b), the cast
図３は、図２（ａ）のフレーム１を側面図で示している。この図において、直線状の押出プロファイル2と２つの鋳造曲線要素６とからなる描かれたサイド部材20は、台車（図示せず）と車体（図示せず）との間に、例えば、鉄道車両の電気センサや構造部品を配置することができる空間9を割り当てていることが明らかになる。さらに、図２（ａ）および図２（ｂ）に関連して説明したような、第１のセクション6aおよび第２のセクション7を含む鋳造曲線要素６の形状は、図３の側面図にはっきりと示されている。第１のセクション6aの開放型中空プロファイル6aaの内側には、補強材13を湾曲エレメント6に取り付けるための接合点13aが配置される。鋳造曲線要素６は、両側に側方開口部6abを有する開放型中空プロファイル6aaとして形成され、縦断面において円弧状の形状を有する第１のセクション6aと、第１のセクション（6a）の開放中空プロファイル（6aa）の側方開口部（6ab）に配置されている。
FIG. 3 shows the
さらに、鋳造曲面要素６が押出形材2に接続される接合点10の位置が、図３に描かれている。これらの接合点10でボルト接続する場合、サイド部材2とセンター部材30との間のボルト接続用の孔8との干渉を避けるために、その位置を調整しなければならないことが分かる。
Furthermore, the location of the
図４は、一体型締結要素５、11の例を示す、図２（ａ）に描かれたフレーム１の拡大断面図である。センター部材30のマルチチャンバ要素は、鉄道車両の構成要素を受け入れるように構成された複数の一体型締結要素５、11を備える。フレーム１をセンターピン（図示せず）に接続するために使用され得る一体型締結要素５の横に、鉄道車両（図示せず）のモータ（図示せず）またはブレーキ（図示せず）をフレーム１に取り付けるために使用され得る、さらなるブラケット11が、図４に示されている。描かれたフレーム１は、これらの要素５、11が鋳造時に既に形成され得るので、その後の溶接が必要なく、ブラケット11及びセンター部材30への締結要素５の界面における機械的強度及び剛性の改善を可能にする。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
さらに、図４に示すフレーム１の拡大断面には、湾曲要素６を押出プロファイル2aに結合するためのそれぞれのボルト接続部100を有する接合点10が示されている。さらに、湾曲した要素６に補強材13を取り付けるための接合点13aを見ることができ、これは、以下の図５においてより詳細に説明される。
Furthermore, the enlarged cross-section of the
図５（ａ）～図５（ｃ）は、提示された主題のさらなる態様による、フレーム１に取り付け可能な（第１の）補強材12、13の例を示す図である。特に、図５（ａ）は、鋳造曲線要素６及びマルチチャンバ要素３にそれぞれ取り付け可能な例示的な補強材13及び例示的な第１の補強材12の分解図である。図５（ｂ）は、センター部材30のマルチチャンバ要素３の上面3aに埋め込まれた第１の補強材12の例を示し、図５（ｃ）は、サイド部材20の鋳造曲面要素６に取り付けられた補強材13の例を示している。
Figures 5(a)-5(c) show examples of (first)
補強材13は、鋳造曲線要素６の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料で作られたもので、鋳造曲線要素６に固定されている。また、補強材13は、第１のセクション6aの開放中空プロファイル6aaの側方開口部6abに配置されている。
The
描かれている補強要素13は、サイド部材20の湾曲要素６の鋳造構造に挿入することができる平坦な要素である（図５（ｃ）参照）。第１の補強材12は、マルチチャンバ要素３の上面3aに設けられた凹部3dに挿入される平坦な要素である。マルチチャンバ要素の上面または下面3a、3bと平行な平面における凹部3dの形状が、第１の補強材12の形状と対応し、凹部3dの深さが第１の補強材12の厚さと対応している。第１の補強材12は、凹部3dに挿入されたとき、鉄道車両の長手方向および横方向に延在し、鉄道車両の長手方向における第１の補強材12の長さは、鉄道車両の横断方向における長さよりも長い。鉄道車両の長手方向における第１の補強材12の延長部は、第１の補強材12の横軸に対して対称であり、鉄道車両の長手方向における第１の補強材12の延長部の幅は、第１の補強材12の横軸からの距離が増加すると増加する。
The depicted reinforcing
描かれている鋳造された湾曲要素６は、オープンプロファイルとして設計されているので、湾曲要素６の剛性は、平坦な補強要素13をそこに挿入することによって増加させることができる。
Since the depicted cast
各補強材13は、接合点13aを介したボルト接続によって、それぞれの鋳造曲面要素６に固定されてもよい。また、接着剤による結合によって補強材を鋳造曲面要素６に固定することも可能である。補強材13は、鋼製および／または炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。補強材13は、鋳造プロセスまたは他の任意の適切な製造プロセスを用いて製造されてもよい。
Each
描かれている第１の補強材12も、ほぼ鳥の形を有する平坦な要素である。それらは、マルチチャンバ要素３の上面3aに設けられた凹部3dに、後者と平坦面を形成するように挿入される（図５（ｂ）を参照）。この平坦面を実現するために、上面又は下面3a、3bに平行な平面における凹部3dの形状は、その長手方向及び横方向における第１の補強材12の形状に対応してもよく、凹部3dの深さは、第１の補強材12の厚さに対応してもよい。
The depicted
鳥形を有するとは、第１補強材12が、マルチチャンバ要素３の上面3aの凹部3dに挿入されたときに、鉄道車両（図示せず）の縦方向および横方向に延びることを意味する。この場合、鉄道車両（図示せず）の長手方向への延びは、その横方向への延びよりも大きくなっている。さらに、第１補強材12の「鳥型形状」により、鉄道車両（図示せず）の長手方向における延長部の形状は、第１補強材12の横軸からの距離が大きくなるにつれてこの長手方向における延長部の幅が大きくなるという対称的な形状となる。
By bird-shaped is meant that the
鳥形は、例えば、上面視において、第１補強材12は、鉄道車両の長手方向においてセンター部材の外側に面するその側の外側輪郭がＷ形を有し、反対側の外側輪郭がＴ形（第１補強材12の外側輪郭の内、センター部材30の中心側半分）を有し、Ｗ形の底部とＴ形の頂部が互いに向き合うように形成することによって達成されてもよい（図１（ｂ）も参照）。Ｔ字型およびＷ字型の外側輪郭の対向する端部は、直線によって互いに接続され、第１の補強材12（および対応する凹部3d）の外側輪郭全体を完成させることができる。
For example, when viewed from above, the first reinforcing
上面視でほぼ鳥の形状を有する第１補強材12を、マルチチャンバ要素３の上面3aの凹部3dに挿入することにより、鉄道車両の部品（図示せず）を取り付けるために必要なスペースを制限することなく、その剛性をさらに向上させることができる。
A
また、第１補強材12は、鋼製および／または炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。それらは、太い接続部およびまたは接着剤結合によってセンター部材30に固定されてもよい。第１補強材12は、鋳造プロセスまたは第１補強材12の特定の形状を作成するのに適切な他のプロセスを使用して製造されてもよい。
The
図６及び図７は、提示された主題の更なる態様による、フレーム１に取り付け可能な第２の補強材14の例を示している。
Figures 6 and 7 show an example of a
特に、図６には、第２の補強材14が取り付けられたセンター部材30の断面が拡大されて示されている。第２の補強材14は、円筒形の断面を有する支柱14aを含み、この支柱は、多室要素の上面3aに取付ブラケット14bで取り付けられている。
In particular, FIG. 6 shows an enlarged cross-section of the
支柱14aは、マルチチャンバ要素３の長手方向に延びており、これは、フレーム１の横方向の剛性を高めることができることを意味する。提示された場合、各第２の補強材14は、支柱14aを所望の位置に保つために、３つの取付ブラケット14bを使用する。第２の補強材14は、ボルト接続および／または接着剤結合によって、マルチチャンバ要素３の上面3aまたは下面3bに取り付けブラケットを介して接続されてもよい。
The
好ましくは、第１補強材12および第２補強材（14）が、マルチチャンバ要素３の鋳造材料より高い剛性を有する材料からなる。第２補強材14は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）製であってもよい。これにより、センター部材30の重量を大きく増加させることなく、センター部材30の剛性を向上させることができる。
Preferably, the
図７は、第２の補強材14を多室要素の上面3aに取り付けるために、高い減衰特性を有する弾性接着剤15を使用する第２の補強材14のさらなる実施例を示す図である。特に、矩形断面を有する第２の補強材14の支柱14aは、弾性接着剤ボンド15を備え、この弾性接着剤ボンド15を介して支柱14aが取付ブラケット14bに固定される。
Figure 7 shows a further embodiment of the
さらに、ブラケット14bは、弾性接着剤（図示せず）を介してマルチチャンバ要素３の上面3aに固定することもできる。弾性接着材の減衰効果により、フレーム１を伝達する際の振動や騒音の吸収に寄与することができる。また、弾性接着材による接合は、マルチチャンバ要素３の炭素繊維強化プラスチック（CFRP）と鋳造材との熱特性のミスマッチによって生じる熱応力の低減に寄与することができる。この結果、マルチチャンバ要素３の上面3aの接着剤接合部における機械的強度および剛性が向上する。
Additionally, the
再び要約すると、本開示は、従来の台車フレームと比較して、軽量化を損なうことなく、改善された機械的強度及び剛性を有する鉄道車両の台車用の軽量フレームを提供するものである。さらに、開示されたフレームの態様は、フレームを通じて伝達される振動及び騒音が低減されるように、フレームの減衰特性をさらに向上させる。 Summarizing again, the present disclosure provides a lightweight frame for a railway vehicle bogie having improved mechanical strength and stiffness without compromising weight savings compared to conventional bogie frames. Additionally, aspects of the disclosed frame further enhance the damping properties of the frame such that vibrations and noise transmitted through the frame are reduced.
当業者によって理解されるように、本開示は、本明細書上および添付の図に記載されているように、方法、装置（装置、機械、システム、コンピュータプログラム製品、および／または任意の他の装置を含む）、または前述の組み合わせとして具現化され得る。 As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, the present disclosure may be implemented in a method, apparatus (apparatus, machine, system, computer program product, and/or any other) as described herein and in the accompanying figures. device), or a combination of the foregoing.
当業者は、ちょうど説明した実施形態の様々な適応、修正、及び／又は組み合わせが構成され得ることを理解するであろう。したがって、本開示は、本明細書に具体的に記載された以外の方法で実施され得ることが理解されよう。例えば、明示的に別段の記載がない限り、本明細書に記載のプロセスのステップは、本明細書に記載のものとは異なる順序で実行されてもよく、１つまたは複数のステップが組み合わされ、分割され、または同時に実行されてもよい。 Those skilled in the art will appreciate that various adaptations, modifications and/or combinations of the embodiments just described can be configured. It is therefore to be understood that the present disclosure may be practiced otherwise than as specifically described herein. For example, unless expressly stated otherwise, the steps of processes described herein may be performed in a different order than described herein, and one or more steps may be combined. , may be split or executed concurrently.
当業者は、本開示の観点から、本明細書に記載された異なる実施形態または態様が組み合わされて他の実施形態を形成し得ることも理解するであろう。 Those skilled in the art will also appreciate, in view of the present disclosure, that different embodiments or aspects described herein can be combined to form other embodiments.
１：フレーム
２：押出形材
３：鋳造マルチチャンバ要素
４：接触面
５：締結要素
６：鋳造曲線要素
７：第２のセクション
８：孔
９：空間
１０：接合点
１１：締結要素
１２：第１補強材
１３：補強材
１４：第２の補強材
１５：弾性接着剤ボンド
２０：サイド部材
３０：センター部材
４０：ボルト接続部
1: Frame 2: Extruded profile 3: Cast multi-chamber element 4: Contact surface 5: Fastening element 6: Cast curvilinear element 7: Second section 8: Hole 9: Space 10: Junction point 11: Fastening element 12:
Claims (19)
前記鉄道車両に搭載されたときに、前記鉄道車両の長手方向に延びるサイド部材と、
前記鉄道車両に搭載されたときに、前記鉄道車両の横方向に延びるセンター部材と、を有し、
前記サイド部材は、アルミニウム合金製の押し出しプロファイルからなり、
前記センター部材は、金属鋳造からなるマルチチャンバ要素からなり、
前記サイド部材は、ボルト接続によって前記センター部材に接続されている、
フレーム。 In bogie frames for railway vehicles,
a side member extending in the longitudinal direction of the railway vehicle when mounted on the railway vehicle;
a center member extending in a lateral direction of the railway vehicle when mounted on the railway vehicle;
The side member is made of an aluminum alloy extruded profile,
The center member comprises a multi-chamber element made of metal casting,
the side members are connected to the center member by bolted connections;
flame.
前記マルチチャンバ要素は、
U字型の長手方向断面を有し、かつ、
上面と、下面と、前記上面と前記下面との間に配置された複数のリブとを含む
フレーム。 A frame according to claim 1, comprising:
The multi-chamber element is
has a U-shaped longitudinal cross-section, and
A frame including a top surface, a bottom surface, and a plurality of ribs disposed between the top surface and the bottom surface.
前記複数のリブの少なくとも１つは、前記センター部材の長手方向である縦方向に配置され、
前記複数のリブの少なくとも１つは、前記センター部材の横方向に配置されている、
フレーム。 The frame of claim 2, comprising:
At least one of the plurality of ribs is arranged in the longitudinal direction, which is the longitudinal direction of the center member;
at least one of the plurality of ribs is arranged in a lateral direction of the center member;
flame.
前記複数のリブの少なくとも１つは、前記センター部材の横方向および縦方向に対して所定の角度で配置されている、
フレーム。 A frame according to claim 3, comprising:
at least one of the plurality of ribs is arranged at a predetermined angle with respect to the horizontal and vertical directions of the center member;
flame.
前記マルチチャンバ要素の横方向に配置された少なくとも１つのリブは、その上面および下面に対して第１の所定の角度で配置され、
前記マルチチャンバ要素の長手方向に配置された少なくとも１つのリブは、その上面および下面に対して第２の所定の角度で配置されている、
フレーム。 A frame according to claim 3,
at least one laterally arranged rib of said multi-chamber element is arranged at a first predetermined angle with respect to upper and lower surfaces thereof;
at least one longitudinally arranged rib of said multi-chamber element is arranged at a second predetermined angle with respect to its upper and lower surfaces;
flame.
前記サイド部材の押出プロファイルが、矩形断面を有し、前記鉄道車両の長手方向に延びる少なくとも１つの閉じた中空プロファイルを有する、
フレーム。 A frame according to claim 5, comprising:
said side member extruded profile having a rectangular cross-section and at least one closed hollow profile extending longitudinally of said rail vehicle;
flame.
前記サイド部材は、金属鋳造から作られた少なくとも１つの鋳造曲線要素を含み、
前記鋳造曲線要素は、両側に側方開口部を有する開放型中空プロファイルとして形成され、縦断面において円弧状の形状を有する第１のセクションと、
前記第１のセクションに隣接し、長方形の長手方向断面を有する閉じた中空プロファイルとして形成される、第２のセクションと、を備え、
前記第２のセクションは、前記鉄道車両の少なくとも１つの車輪を受け入れるための統合された連結部を含む、
フレーム。 A frame according to claim 1, comprising:
the side member includes at least one cast curvilinear element made from metal casting;
said cast curvilinear element being formed as an open hollow profile with lateral openings on both sides, a first section having an arcuate shape in longitudinal section;
a second section adjacent the first section and formed as a closed hollow profile having a rectangular longitudinal cross-section;
said second section includes an integrated joint for receiving at least one wheel of said rail vehicle;
flame.
前記鋳造曲線要素は、
ボルト接続部によって前記サイド部材の押出プロファイルに接続され、
前記ボルト接続部は、前記第２のセクションに隣接する端部と反対に配置された第１のセクションの外側端部を押出プロファイルの外側端部に接続するように配置されている、
フレーム。 A frame according to claim 7, comprising:
The cast curvilinear element is
connected to the extruded profile of said side member by a bolted connection;
the bolted connection is arranged to connect the outer end of the first section, arranged opposite the end adjacent to the second section, to the outer end of the extruded profile;
flame.
前記鋳造曲線要素は、前記鋳造曲線要素の鋳造材料よりも高い剛性を有する材料で作られた少なくとも１つの補強材が固定されている
フレーム。 A frame according to claim 8, comprising:
A frame to which said cast curvilinear element is fixed with at least one stiffener made of a material having a higher stiffness than the cast material of said cast curvilinear element.
前記補強材が、第１のセクションの開放中空プロファイルの側方開口部に配置されている
フレーム。 A frame according to claim 9, comprising:
A frame, wherein said stiffeners are arranged at the lateral openings of the open hollow profile of the first section.
前記センター部材のマルチチャンバ要素は、前記鉄道車両の構成要素を受け入れるように構成された複数の一体型締結要素を備える、
フレーム。 A frame according to claim 1, comprising:
the multi-chamber element of the center member comprises a plurality of integral fastening elements configured to receive components of the rail vehicle;
flame.
前記センター部材のマルチチャンバ要素が、前記センター部材のマルチチャンバ要素の上面に埋め込まれた第１の補強材と、前記フレームに取り付け可能な第２の補強材を備え、
前記第１の補強材および前記第２の補強材が、両方ともマルチチャンバ要素の鋳造材料より高い剛性を有する材料からなる
フレーム。 A frame according to claim 1, comprising:
wherein the multi-chamber element of the center member comprises a first stiffener embedded in the upper surface of the multi-chamber element of the center member and a second stiffener attachable to the frame;
A frame in which said first stiffener and said second stiffener are both made of a material having a higher stiffness than the casting material of the multi-chamber element.
前記第１の補強材が、前記マルチチャンバ要素の上面に設けられた凹部に挿入される平坦な要素であり、
前記マルチチャンバ要素の上面または下面と平行な平面における凹部の形状が、前記第１の補強材の形状と対応し、前記凹部の深さが前記第１の補強材の厚さと対応している
フレーム。 13. A frame according to claim 12, comprising:
said first stiffener being a flat element that is inserted into a recess provided in the upper surface of said multi-chamber element;
A frame in which the shape of the recess in a plane parallel to the upper or lower surface of the multi-chamber element corresponds to the shape of the first stiffener and the depth of the recess corresponds to the thickness of the first stiffener. .
前記第１の補強材は、前記凹部に挿入されたとき、前記鉄道車両の長手方向および横方向に延在し、
前記鉄道車両の長手方向における前記第１の補強材の長さは、前記鉄道車両の横断方向における長さよりも長い、
フレーム。 14. A frame according to claim 13, comprising:
the first stiffener extends longitudinally and laterally of the rail vehicle when inserted into the recess;
the length of the first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle is greater than the length in the transverse direction of the rail vehicle;
flame.
前記鉄道車両の長手方向における前記第１の補強材の延長部は、
前記第１の補強材の横軸に対して対称であり、前記鉄道車両の長手方向における前記第１の補強材の延長部の幅は、前記第１の補強材の横軸からの距離が増加すると増加する、
フレーム。 15. A frame according to claim 14, comprising:
an extension of the first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle,
symmetrical about the transverse axis of the first stiffener, the width of the extension of the first stiffener in the longitudinal direction of the rail vehicle increasing with distance from the transverse axis of the first stiffener then increases,
flame.
前記第１の補強材は、前記センター部材の長手方向軸に対して対称に配置される
フレーム。 16. A frame according to claim 15, comprising:
The first reinforcing member is a frame arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the center member.
前記第２の補強材は、
ボルト接続によって、前記マルチチャンバ要素の上面または下面に取り付けられている
フレーム。 17. A frame according to claim 16, comprising:
The second reinforcing material is
A frame attached to the upper or lower surface of said multi-chamber element by means of bolted connections.
前記第２の補強材は、
円筒形または矩形の断面を有する支柱と、
前記第２の補強材がボルト接続によって前記マルチチャンバ要素の上部または下部表面に接続される少なくとも２つの取付ブラケットと、を有する、
フレーム。 18. A frame according to claim 17, comprising:
The second reinforcing material is
a post with a cylindrical or rectangular cross-section;
at least two mounting brackets to which the second stiffener is connected to the upper or lower surface of the multi-chamber element by bolted connections;
flame.
アルミニウム合金のプロファイルを押し出し、
金属鋳物から素子を鋳造し、
マルチチャンバ要素を押出形材にボルト接続で接続する
台車用フレームの製造方法。 A method for manufacturing a bogie frame for a railway vehicle, comprising:
extruded aluminum alloy profile,
Cast elements from metal castings,
A method for manufacturing a frame for a trolley in which multi-chamber elements are connected to extruded profiles with bolted connections.
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