专利名称：平面元件和制造平面元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造平面元件的方法和一种平面元件，这种平面元件用于不同结构形式的车厢中，它包括一外覆板和加强结构，其中在外覆板上以规定布局设置型材及型材结点。
用于例如乘人交通的车厢由不同的部件组成。其中平面元件就属于这种部件。这些平面元件又由许多板材和半成品组成，它们相互拼接。作为拼接技术这里采用各种不同的焊接工艺，例如点焊和普通的电弧焊。
在有轨车辆制造业中迄今为止人所共知，用于有轨车辆车厢的构件做成不同的结构形式，其中由型材拼接成的杆件系统或栅格设有一外覆板，它与杆件系统这样地连接，使得形成剪切刚性好的平面元件。此外，在栅杆之间的平面内，外覆板在内侧附加地通过直线形的在横截面常常成Z字形的型材作为加强筋加强，以使外覆板达到必要的抗鼓胀刚性(Beulsteifigkeit)。
由GB 885,279已知，用于大型底盘的栅格由帽形型材制成，它们在其交叉部位用同样做成帽形的型材结点搭接，并与它形锁合和力锁合地拼接。
作为拼接方法在上述制造杆件或栅格系统的情况下，对于与外覆板的拼接以及随后直线形加强筋的安置完全或至少逐段地采用热拼接方法。对于所有这些拼接方法其缺点是，在形成杆件或栅格系统时必须保证高的精度，并对此花费相应的费用，传入所有构件内的热量导致不希望的应力和变形，这需要费时费钱的后续加工，以制得平面元件所要求的构造和表面平面度，并保持在要求的公差之内。
此外造成明显的热变形，这使得鼓胀清晰可见并对表面质量产生不利影响。为了弥补变形需要进行大量校直和切削加工以及通过重新磨削进行精加工。形成的尺寸误差导致总装时修配费用的提高。已知拼接方法需要大量后续的防锈措施或者采用昂贵的优质合金钢。为了产生合适的表面抗鼓胀刚性，需要将平面元件在后续处理中用热处理方法张紧并设置加强型材。
此外这种方法妨碍或不便采用已经涂有无机和/或有机防锈涂层的，由完全预制好的构件，例如已经涂有绝热层或最终的颜色的构件制造的，以及由由不同的材料(包括纤维复合材料)拼接成的复合构件制造的材料。
因此在制造有轨车辆时越来越多地试图用冷拼接方法代替热拼接方法。
在DE 195 01 805 A1中公开了一种借助于粘接方法拼接带有外覆板的栅格和直线形加强筋。这种工艺不能用于所有的应用场合，费用也不经济。
由EP 0 855 978 A1已知至少部分借助于冷拼接(例如冲铆)可制成不同结构形式并可相互拼接的平面元件模块。这种工艺有时要求昂贵的设备和工具费用，在结构方面比较不自由和不经济。空气型材设计和制造的费用很高。其中采用了昂贵和不灵活的铸造结点，并且不能补偿误差。平面元件在型材/板材区域内的边缘结构也非常不经济。
WO 97/14596 A1介绍了不同结构形式的模块元件及其制造方法。模块元件包括一外壳，支承此外壳的决定轮廓的骨架型材与一朝向外壳内侧的结合面连接，并且骨架型材的末端相互连接，为了使两个相互邻接的模块元件相互连接，可沿接缝相互靠在一起的边框型材设有凹槽，以使可冷拼接地连接的模块元件的连接结构可以插入。边框型材的凹槽分别设置在骨架末端区域内。骨架末端分别与骨架脚固定连接。骨架脚用来借助于可冷拼接的连接结构建立相邻模块元件相应骨架脚之间直接的形锁合和力锁合的连接，并且其本身通过冷拼接连接与边框型材在各个凹槽区域内固定连接。
为了制造这种类型的模块元件，将大量确定轮廓的骨架型材切断到规定长度。对于模块元件的每个纵边缘裁剪一边框型材并在与骨架型材的连接部位处设置凹槽。边缘型材在以对齐的末端平行地排列的骨架处借助于固定在它上面的骨架脚冷固定，它们以后也用于模块元件的相互连接。一侧面校平的外廓放在骨架的朝向外壳的结合面上，并与这个结合面并与边框型材持久地冷连接。
EP 0 369 134 A1公开了一种特别是用于有轨车辆的车厢，它由一支承架和固定在它上面的夹层构件组成，夹层构件分别包含一外部的和一内部的覆盖层和一粘接在它们之间的支承层。此车厢由各个加工好的车厢模块建成，它们各自以集成的方式做成夹层结构，它带有镶在支承层区域内的、固定在覆盖层上的支承架构件，并在边缘区域在支承架构件上设有用于连接车厢模块的配合连接。
此外在P.Cordes、V.Hüller编著的用于有轨车辆制造的现代轻型钢结构；钢板管型材42(1995)12第773-777页中介绍了一种隆起板的应用。在隆起板中一光滑板与第二块板连接，在第二块板上以规定的网目形成圆锥台或四棱锥台。光滑板和隆起板分别通过一在隆起底部内的焊点相互连接。
DE 197 42 772 A1的内容是一用于双层火车车厢的用来将上层车厢和下层车厢隔开的中间底板。中间底板从车厢的一个纵侧面延伸到另一个纵侧面，并在车厢长度的一部分上延伸。该中间底板由许多平的、相互并排的矩形夹层元件组成，它们以其窄的端面从车厢一个纵侧延伸到另一纵侧，并且它本身分别安放在一沿车厢纵向分布的支架上，而它们的其宽的纵侧分别与一空心的和弯曲柔性的梁连接，该梁至少在车厢内部宽度的一部分上横向延伸。
在一种实施形式中夹层元件由两块板组成，它们具有蜂窝结构，其中在板内分别通过深拉形成凹坑。凹坑的尖端相互接触，并相互焊接。
因此本发明的目的是，提供一种用来制造不同结构形式的车厢的平面元件的方法，它避免已知方法的缺点，其中平面元件可以制造得具有小的公差带和高的表面质量。此外应该提供一种按本发明方法制造的平面元件。
这个目的通过具有权利要求1特征的用来制造不同结构形式的车厢的平面元件的方法来实现。
此外这个目的通过一这样制造出来的平面元件来实现。
用制造平面元件的方法达到板区高的表面抗鼓胀刚性。仅仅出现小的公差带，其中板的找平通过粘接过程自动进行。通过应用本方法达到多方面的功能统一，其中首先是防锈和隔音。通过采用冷拼接方法达到非常小的构件误差。此外由于取消了费用昂贵的加工过程，例如校直、喷砂、切削、磨削和刮铲，费用显著节省。此外还节省材料方面的费用。可以放弃底漆。而只需要中间漆，面漆或膜层。此外，用本方法可以实现复式结构以及模块化结构方式的结构。可以产生具有不同轮廓的平面元件，例如一平的或弯曲的侧壁。
在第二和第三工步中最好完全冷拼接。由于放弃采用焊接方法，已经提到的这些优点进一步优化。
特别是冷拼接可以通过锁圈销钉(Schliessringbolzen)、冲铆或咬口连接(Durchsetzfuegen)实现。也可以设想采用冲铆、锁圈销钉和咬口连接的组合。这些拼接工艺保证误差很小的拼接，因为可以避免在焊接时无法避免的很难计算的收缩过程。
在本发明的另一种方案中，型材和型材结点至少部分地在一个装置内安装和拼接。骨架的部件可以借助于一模具或样板形成规定的布局。因此几乎排除不精确的空隙。与冷拼接技术共同作用保证了具有高精度的骨架的制造。
加强结构和外覆板最好用真空袋法粘接。例如将待粘接板材装入一气体密封的包装袋，特别是薄膜中，接着在袋中产生负压，使得加强结构压在外覆板上，外覆板又压在一平面或例如用于弯曲的侧壁的模具上。用这种所谓的真空袋法可以以经济的方式产生具有高精度的平整表面。实际证明这种方法与平面元件的大小无关。不再需要昂贵的、与平面元件的大小有关的用来制造平的平面元件的单独装置。
优良的改进结构由从属权利要求得到。
借助于实施例结合附图对本发明作较详细的说明。附图表示
图1用于不同结构形式的车厢的平面元件的局部的示意俯视图；图2图1中沿A-A线的剖面。
图1以示意俯视图表示一平面元件2的局部。平面元件2包括一外覆板4和隆起板6，隆起板装在外覆板4上。在外覆板4上隆起板一侧装有型材8，它们通过型材结点10相互连接。在没有画出的实施例中代替隆起板6也可以设置例如一成形的板、一由泡沫材料和盖板组成的复合体或一纤维复合半成品作为加强结构。
在用来制造平面元件2的本方法中在第一个工步内隆起板6与外覆板4粘接，这样它们便刚性连接。在第二个工步内以规定的方式设置型材8和型材结点10，并至少部分地以冷拼接法拼接成一骨架。在第三个工步中骨架至少部分用冷拼接法与外覆板4在隆起板一侧拼接。作为另一种选择在第二和第三个工步中也可以完全冷拼接。在所述实施例中采用帽盖型材作为形成骨架的型材8。但是也可以设想采用其他型材。
型材8和型材结点10至少部分装在一装置内并预拼接。借助于一模具或样板骨架的型材8和型材结点10已经到达最终的布局。因此几乎排除了不精确的空隙。与冷拼接技术共同作用保证了具有高精度的骨架的制造。
隆起板6的隆起可以按交叉的水平和垂直分布或交叉的倾斜分布的行列形成一平面的规则布局。
在另一个未画出的实施例中，隆起板6的隆起形成平面的不规则布局，其中在必须具有较高抗鼓胀刚性的区域内以较小的间距设置较多数量的隆起，相应地在要求较低的抗鼓胀刚性的区域内设置数量较少的隆起。
在型材8的对接部位或交叉部位设有型材结点10，它们搭接相互对接或交叉的型材8，与型材8连接并强化型材的对接部位或交叉部位。型材8的一部分和型材结点10朝向它的末端具有帽盖形的横截面。型材结点10借助于深拉工艺制造。
图2表示图1中沿A-A线的剖面。外覆板4与隆起板6借助于粘接剂12拼接。此外在外覆板4和隆起板6之间形成的空腔内装有隔热材料14。拼接最好用真空袋法进行。在这个实施例中待粘接的结构装入一气体密封的包装袋，例如薄膜袋中，接着在袋内形成负压。但是，也可以用其他方式方法将隆起板压在外覆板上。
骨架，也就是由型材8和型材结点10组成的结构在本实施例中借助于冲铆16冷拼接。在另一种未画出的实施例中借助于锁圈销钉或咬口连接进行冷拼接。冷拼接技术的组合也是合适的。
通过用来制造平面元件2的本方法，实现外覆板4从而整个平面元件2的高的抗鼓胀刚性。仅仅出现很小的公差带，其中通过粘接过程自动进行板的找平。
权利要求
1.用来制造用于不同结构形式的车厢的平面元件(2)的方法，所述平面元件包括一外覆板(4)和一加强结构，其中在外覆板(4)上按规定的布局设置型材(8)和型材结点(10)，其特征为—在第一个工步中采用一做成平面形的加强结构并与外覆板(4)粘接，—在第二个工步中设置型材(8)和型材结点(10)，并至少部分地用一冷拼接方法拼接成一骨架，和—在第三个工步中骨架至少部分地用一冷拼接方法与外覆板(4)在加强结构一侧拼接在一起。
2.按权利要求1的方法，其特征为在第二和第三个工步中完全冷拼接。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为用冲铆(16)冷拼接。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为用锁圈销钉或咬口连接冷拼接。
5.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为所述型材(8)和型材结点(10)至少部分地安装在一装置内并进行拼接。
6.按权利要求1至5之任一项的方法，其特征为所述加强结构与外覆板(4)用真空袋法粘接。
7.按权利要求1至6之任一项的方法制造的平面元件(2)。
8.按权利要求7的平面元件，其特征为隆起板(6)作为加强结构与外覆板(4)刚性连接。
9.按权利要求8的平面元件，其特征为隆起板(6)的隆起按交叉的、水平和垂直分布的行列形成平面的规则布局。
10.按权利要求8的平面元件，其特征为隆起板(6)的隆起按交叉的、倾斜分布的行列形成平面的规则布局。
11.按权利要求8的平面元件，其特征为隆起板(6)的隆起做成平面形不规则布局，其中在必须具有较高抗鼓胀刚性的区域内以较小的间距设置较大数量的隆起，在抗鼓胀刚性要求较低的区域内则以较大的间距设置较少数量的隆起。
12.按权利要求7至11之任一项的平面元件(11)，其特征为在型材(8)的对接或交叉部位上设置型材结点(10)，它搭接相互对接或交叉的型材(8)，与型材(8)连接并加强型材(8)的对接部位或交叉部位。
13.按权利要求12的平面元件(2)，其特征为型材(8)的至少一部分和型材结点(10)的朝向型材的末端具有帽盖形横截面。
14.按权利要求13的平面元件(2)，其特征为型材结点(10)借助于深拉工艺制成。
15.按权利要求13或14的平面元件(2)，其特征为型材(8)和型材结点(10)至少部分地通过一冷拼接方法相互连接。
16.按权利要求7的平面元件(2)，其特征为设有一成形的盖板、泡沫材料和盖板或纤维复合半成品作为加强结构。
全文摘要
本发明涉及一种用来制造用于不同结构形式的车厢的平面元件的方法，所述平面元件包括一外覆板(4)和至少一个做成平面形的加强结构，其中在外覆板(4)上按规定布局设置型材(8)和型材结点(10)。在第一个工步内加强结构与外覆板(4)粘接，在第二个工步内安装型材(8)和型材结点(10)并至少部分用冷拼接方法拼接成一骨架，在第三个工步内骨架至少部分用冷拼接方法与外覆板(4)在加强结构一侧上拼接。通过这种措施达到板区的高的表面抗鼓胀刚性。
文档编号B61D1/00GK1420826SQ01806907
公开日2003年5月28日 申请日期2001年2月17日 优先权日2000年2月21日
发明者哈特穆特·卡斯滕森, 彼得·布赫瓦尔德, 艾娜·迈尔 申请人:勃姆巴迪尔运输有限公司