SE520995C2 - Strukturell dämpning av en vagnskorg till ett rälsfordon - Google Patents

Description

20 25 30 35 520 995 2 äkkomforten av ökad strukturell dämpning högre ju lägre vagnskorgens egenfrekvens är. Den fysikaliska förklaringen till det är att dämpning, som vibrationshämmande åtgärd, endast är möjlig för de frekvenser då den dämpande strukturen avstämmer till resonans. På samma sätt gäller att om fordonet körs fortare, eller pà smalare spår, blir effekten av dämpningen mer framträdande beroende på högre excitationsnivåeri frekvensområdet för de olika böjningsmoderna.

En ökad dämpning av vagnskorgen möjliggör alltså att man minskar vagnskorgens vikt och/eller tillåter en mindre säkerhetsmarginal mellan boggins nickningsfrekvens och den lägsta av vagnskorgens egenfrekvenser.

WO 00/44601 beskriver ett rälsfordon med en självbärande vagnskorg som har golv och tak såväl som väggar, vilka uppvisar fönster och in- och utgångar. Väggarna tillverkas av en ram som är stelt förbunden vid golvet och som uppvisar väggelement.

Vagnskorgens ytelement är konfigurerade på ett bärande sätt och fästa vid ramelementen med friktion för att utgöra en korrugerad bärande plåtstruktur.

Vagnskorgens ytelement innefattar ett integrerat mellanliggande skikt som har vibrationsdämpande egenskaper. Friktionsförband med adhesiv, bult eller nitar kan användas. De bärande ytelementen i vagnskorgen är anordnade som bärande sandwichelement med ett yttre skikt, ett inre skikt och ett mellanliggande skikt som är värme- och och/eller ljudisolerande och vibrationsdämpande egenskaper och häller det yttre och det inre skiktet på ett visst avstånd från varandra. Medan vibrationer som alstras i vagnkorgen dämpas av de adhesiva fogarna, är det ett problem för sådana rälsfordon att samma vibrationer vidarebefordras via nitarna i friktionsförbanden.

En vagnskorg för rälsfordon som beskrivs i DE 42 18 751 A1 innefattande modulära montage-enheter som sammanfogats som en differentierad konstruktion, med ett yttre plåtskal och tvärgäende förstärkningar i form av profiler. De angränsande ändregionerna av montage-enheterna är formade till U- och Z-profiler, som passar i varandra, för att utgöra längsgående profiler som är motståndskraftiga mot knäckning och skjuvning. Dessa profiler är sammanfogade med pressning och med andra delar av vagnskorgen med friktionsfästelement , som t ex låsbult. För akustisk dämpning och som skydd mot korrosion är ett mellanliggande skikt av töibart adhesiv inlagt mellan de motstående ytorna. Tjockleken av det mellanliggande skiktet definieras av 10 15 20 25 30 _ " v: al” 520 995 3 ett distanselement på vilket krafter från de förspända fästelementen verkar. Styrkan i en sådan fog begränsas av det mellanliggande skiktet eftersom krafter som genereras när ett sådant rälsfordon körs överförs endast av friktionen genom den kontaktyta som de motstående ytorna bildar med distanselementet.

SAMMANFATTNING Syftet bakom uppfinningen är att tillhandahålla en vagnskorg med hög strukturell dämpning i strukturella delar och i fogar mellan strukturella delar.

Problemet löses genom en vagnskorg som beskrivs i kravet 1, där motstående ytor på de strukturella elementen har en yta med direktkontakt i närheten av fästelementen och att en optimal kraftöverföring från en strukturell komponent till en annan åstadkoms genom friktion. Mellanligande skikt undviks i området, eftersom de kan försvaga fogens styrka eller minska fogens utmattningshållfasthet. Eftersom det vibrationsdämpande medlet är placerat mellan de motstående ytorna på ett avstånd från ytan med direktkontakt, kommer å ena sidan det dämpande medlet att minska friktionsöverföringen och å andra sidan åstadkoms vibrationsdämpning i fogen.

Följaktligen ökar den totala dämpningen av hela vagnskorgen med fördelen av en större marginal mellan vagnskorgens egenfrekvens och boggins nickningsfrekvens.

Dessutom, eller alternativt, kan den vikt som var nödvändig för att uppfylla kravet på styvhet minskas. En högre åkkomfort kan åstadkommas genom användning av kända mekaniska fästmetoder som bultning eller Huck-bultning med friktiv kraftöverföring. Huck bultar är räfflade bultar som fästs med så stort vridmoment att de deformeras. Det vibrationsdämpande medlet kan placeras mellan två fästelement eller längs med fogen på ett avstånd från fästelementen.

Företrädesvis används strukturella element med dämpande egenskaper, som t ex en sandwich med yttre skikt och en inre kärna, vilka skikt är sammanfogade med lim.

Kärnan utgörs av ett material med låg densitet som t ex skumplast och kärnan dämpar vibrationer och ljud effektivt och är även ett bra isolationsmaterial.

Ytterligare fördelar, egenskaper och detaljer beskrivs i följande beskrivning av en föredragen utföringsform och genom ritningarna. 10 15 20 25 30 35 520 995 4 KORTFATTAD BESKRIVNING AV FtlTNlNGAFiNA BRIEF DESCRIPTION OF DFlAWlNGS FIG. 1 FIG. 2 en sprängskiss av en modulär vagnskorg ett tvärsnitt av en fog mellan en väggmodul och en golvmodul DETALJERAD BEsKFuvNiNG Av EN FÖREDRAGEN uTFöRiNGsFoRM En vagnskorg till ett rälsfordon innefattas, som visas i fig. 1, ett flertal strukturella enheter att foga samman. Det finns en golvmodul 1, två sidoväggar, två ändväggar 2, och en takmodul 3. Vardera sidovägg består av en lång väggmodul i mitten och två korta väggmoduler 7 vid ändarna av sidoväggen. Alla väggmoduler har fönster 17.

Dörrmoduler 8 är anordnade mellan den långa väggmodulen 6 och den korta intilliggande korta väggmodulerna 7. Ändväggarna kan innefatta dörröppningar 9.

Väggmodulerna sitter i nederkant ihop med golvmodulen 1 och i överkant med takmodulen 3. Vagnskorgens moduler är förenade med fästelement 10 (se fig. 2), såsom bultar, företrädesvis Huck-bultar, eller nitar, företrädesvis stansnitar, för att åstadkomma montage på ett tidseffektivt och enkelt sätt. Vägg- och takmodulerna är tillverkade av stàl-Divinylcell-stål sandwich som satts ihop med lim. Divinycell är ett varumärke för ett skumplast som används för kärnmaterial. Kärnmaterialet har vibrationsdämpande egenskaper.

Som visas i fig. 2 innefattar en fog mellan två strukturella enheter, här en väggmodul 7 och en golvmodul 1, en kombination av en Z-profil 11som sitter vid golvmodulen 1 och en C-profil 12 hopfogad med Z-profilen 11 med hjälp av Huck-bultar 13. l nederkanten av väggmodulen 7 finns en profil med rektangulärt tvärsnitt 14 som är fäst vid C-profilen 12 med två rader huck-bultar som fästelement 10 på motstående sidor av dessa profiler. Den rektangulära profilen 14 och C-profilen 12 pressas samman av fästelementet 10 och formar därmed en yta med direktkontakt i närheten av fästelementet 10 för kraftöverföring med friktion mellan de strukturella enheterna.

Ett vibrationsdämpande medel 15 är placerat mellan de motstående ytorna på ett avstånd d från ytan med direktkontakt. Det vibrationsdämpande medlet 15 består av ett viskoelastiskt material, som exempelvis polyuretan, MS-polymer, silikongummi eller butylgummi och är exempelvis anordnat som en sträng längs med raden av fästelement 10. Det vibrationsdämpande medlet IS är placerat på minst ett avstånd d från fästelementet, vilket minsta avstånd ligger i intervallet 30-200 mm, företrädesvis 520 995 5 ca 100 mm. Ytterligare vibrationsdämpande medel 15 kan anordnas på diskreta positioner mellan en innerpanel 16 och väggmoduler T. Fastän fogen enligt uppfinningen har avbildats som en fog mellan en sidovägg och en golvmodul är uppfinningen inte begränsad endast till detta användningsområde. Den kan användas till alla fogar mellan strukturella delar av en vagnskorg.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 520 995 KRAV:

1. Vagnskorg till rälsfordon innefattande minst två strukturella element (1, 2, 3, 6, 7, 8) som är hopfogade med fästelement (10) på motstående ytor av de strukturella elementen (1, 2, 3, 6, 7, 8), genom vilket de motstående sidorna av de strukturella elementen pressas samman av fästelementet (10) för att överföra krafter från ett strukturellt element till det andra strukturella elementet genom friktion, kännetecknat av att de motstående ytorna har ett område med direkt kontakt mellan de strukturella elementen i närheten av fästelementen (10) och genom en vibrationsdämpande medel (15) som är placerad mellan de motstående ytorna på ett avstånd (d) från fästelementen.

2. Vagnskorg enligt krav 1, där de strukturella enheterna (1, 2, 3, 6, 7, 8) innefattar en golvmodul(1), en dörrmodul (8), en väggmodul (6,7) en ändstruktur (6,7) eller en takmodul (3).

3. Vagnskorg enligt krav 1 eller 2, där fästelementen (10) innefattar bultar, företrädesvis huck-bultar, eller nitar, företrädesvis stansnitar.

4. Vagnskorg enligt något av kraven 1 till 3 där det vibrationsdämpande medlet (15) är av ett viskoelastiskt material som t ex polyuretan, silikongummi, MS-polymer eller butylgummi.

5. Vagnskorg enligt något av kraven 1 till 4 där avståndet (d) mellan den vibrationsdämpande anordningen (15) och fästelementet (1 O) är mellan 30 till 200 mm, företrädesvis 100mm.

6. Vagnskorg enligt något av kraven 1 till 5 där minst ett strukturellt element innefattar en sandwich med yttre metallskikt och en inre kärna och kantavslut, vilken kärna har vibrationsdämpande egenskaper.

7. Vagnskorg enligt något av kraven 1 till 6 där paneler, ventilationskanaler eller fönster är hopfogad med vagnskorgen med viskoelastiska fogar och därigenom bidrar till strukturell dämpning.