AT521994A1

AT521994A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens

Info

Publication number: AT521994A1
Application number: ATA51129/2018A
Authority: AT
Inventors: Nedelik Robert
Original assignee: Siemens Mobility Austria Gmbh
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-07-15
Also published as: WO2020126507A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative Einbaulage, - Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens, - Verbinden der beiden Großkomponenten mittels mindestens, einer parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist.

Description

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Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten

Großkomponenten.

Stand der Technik

Der Wagenkasten eines Passagierschienenfahrzeuges kann mittels sogenannter Integralbauweise hergestellt werden, bei welcher Metallprofile zu Großkomponenten verbunden werden und diese wiederum zu einem Wagenkasten. Die Großkomponenten stellen typischerweise eine Seitenwand, ein Untergestell, ein Dach oder eine Stirnwand dar, wobei als Verbindungstechnik der Metallprofile untereinander ein Schweißverfahren eingesetzt wird. Die Großkomponenten werden in weiteren Arbeitsschritten miteinander verbunden. Diese Bauweise erlaubt einen hohen Automatisierungsgrad der Herstellung und durch den Einsatz von Leichtmetallprofilen auch eine relativ geringe Wagenkastenmasse. Die darauffolgenden Fertigungsschritte, wie Lackierarbeiten, Einbau der Fenster sowile der Inneneinrichtung, Herstellung der Verkabelung, etc. werden an diesem Rohbauwagenkasten vorgenommen, wobei die Arbeiten im Innenraum wegen der beengten Platzverhältnisse unter erschwerten Bedingungen erfolgen. Es wäre wünschenswert, die einzelnen Großkomponenten bereits vor dem

Zusammenbau zu einem Wagenkasten wenigstens teilweise mit

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Bauteilen ausstatten zu können. Jedoch ist die Fügetechnik zum Verbinden den Großkomponenten dazu nicht geeignet. Die derzeit eingesetzten Schweißverfahren bewirken einen so großen Wärmeeintrag in den Wagenkasten, dass vorab eingebrachte Bauteile beschädigt werden können. Die geometrische Ausbildung dieser Fügestellen bestimmt wesentlich die Festigkeit der Verbindung zwischen den Großkomponenten, wobei einzelne, geradlinige, parallel zu Wagenlängsachse orientierte Schweißnähte nicht ausreichend sind, um eine hinreichende Festigkeit zu gewährleisten. Insbesondere bei Türöffnungen sind zusätzliche Bauteile wie Türsäulen erforderlich, welche ihrerseits mit den benachbarten Großkomponenten zu verbinden sind. Eine weitere wesentliche geforderte Eigenschaft eines Wagenkastens ist die Dichtheit gegenüber der Umgebung, insbesondere um einen Wassereintritt zu verhindern. Dies kann vorteilhaft durch eine längslaufende Schweißnaht, welche zwei Großkomponenten an der Außenhaut des Wagenkastens miteinander verbindet gewährleistet werden. Eine solche Schweißnaht kann wegen ihrer guten Zugänglichkeit leicht automatisiert hergestellt werden, ist jedoch nicht als alleinige Verbindung zweier Großkomponenten ausreichend. Längslaufende Schweißnähte im Wageninneren sind mit den derzeit bekannten Maschinen nicht herstellbar, diese müssen daher manuell erfolgen. Wird als Schweißverfahren Rührreibschweißen eingesetzt, welches einen besonders niedrigen Wärmeeintrag bewirkt, so ist dieses ausschließlich mit Schweißmaschinen möglich. Es ist somit nicht möglich, mittels geringem Arbeitsaufwand und unter Vermeidung von Beschädigungen vorinstallierte Großkomponenten

zu einem Wagenkasten zusammenzusetzen.

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Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten, wobei die Großkomponenten dabei bereits mit weiteren Einrichtungen ausgestattet sein

können.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten nach Anspruch 1 und einen Schienenfahrzeugwagenkasten nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter

Ansprüche.

Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten umfassend folgenden Verfahrensschritte beschrieben:

- Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative Einbaulage,

- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens,

- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels mindestens, einer parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut

des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist.

Dadurch ist der Vorteil erzielbar, einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs aufbauen zu können, wobei die unlösbare Verbindung mittels einer außen angeordneten Rührreibschweißnaht die Wasserdichtheit des Wagenkastens gewährleistet ist und im Inneren des Wagenkastens keine Schweißnähte hergestellt werden, somit keine Gefährdung für

wärmeempfindliche Bauteile auftritt.

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Erfindungsgemäß ist eine Kombination einer Kaltfügeverbindung mit einer Schweißverbindung zur Verbindung zweier Großkomponenten, beispielsweise eines Untergestells mit einer Seitenwand oder einer Seitenwand mit einem Dach vorgesehen. Dabei sind die zu verbindenden Großkomponenten Jeweils mit geeigneten Vorrichtungen zur Herstellung einer Kaltfügeverbindung auszustatten, beispielsweise im Fall einer Schraubverbindung mit Gewindestücken, Auflageflächen für Mutter, etc.

Als Kaltfügeverbindung können insbesondere Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Schließringbolzenverbindungen oder Kombinationen dieser

Verbindungsarten eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung eines

Schienenfahrzeugwagenkastens folgende Verfahrensschritte:

In einem ersten Verfahrensschritt werden die jeweils zu verbindenden Großkomponenten in ihre relative Einbaulage gebracht. Dabei können bereits An- oder Einbauteile, insbesondere auch wärmeempfindliche Teile wie Bodenbeläge oder/und Seitenverkleidungen an den Großkomponenten

angeordnet sein.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens verbunden. Dabei werden beispielsweise die vorgesehenen Schraubverbindungen geschlossen, d.h. mit einem bestimmten Drehmoment angezogen oder die Nietverbindungen hergestellt. Nach diesem Verfahrensschritt weist die Verbindungsstelle

noch keine Wasserdichtigkeit auf.

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In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden die beiden Großkomponenten mittels mindestens einer, parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist, verbunden. Die Verwendung einer Rührreibschweißung setzt den Einsatz einer automatischen Schweißmaschine voraus, sodass diese Schweißnähte zwingend automatisiert hergestellt werden. Der geringe Wärmeeintrag einer Rührreibschweißung ermöglicht weiters auch bereits Oberflächenbeschichtungen (Lackierung) an den Großkomponenten vor der Montage zu einem Wagenkasten anzubringen. Dabei muss nur der unmittelbare Bereich um die Schweißnähte freigehalten und anschließend beschichtet

werden.

Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellter Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten zeichnet sich dadurch aus, dass zwei aneinandergrenzende Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens verbunden sind und die aneinandergrenzenden Großkomponenten zusätzlich mittels mindestens einer, parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten, an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordneten Rührreibschweißnaht verbunden ist. Dazu sind die unterschiedlichen Abschnitte der Großkomponenten, beispielsweise der Profilbodenbereich und der Hauptquerträgerbereich eines Untergestells oder der Flachdachbereich und der Hochdachbereich eines Daches an ihren jeweiligen Langträgern (Dachlangträger, seitlicher Untergestell-Langträger) so zu gestalten, dass die Schweißnähte mittels durchgehende Rührreibschweißnähte

verbunden werden können. Werden hingegen unterbrochene

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Schweißnähte vorgesehen, so sind Nacharbeiten wie Abdichten oder manuelle Schweißungen erforderlich und die Vorteile

gegenständlicher Erfindung können nicht erzielt werden.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Schienenfahrzeugen in Integralbauweise anwendbar, bei welcher die Großkomponenten jeweils aus einer Mehrzahl von Leichtmetall Strangpreßprofilen aufgebaut sind, welche untereinander verschweißt sind. Dabei sind die parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnähte an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens besonders einfach herstellbar und die für eine Rührreibschweißung erforderliche

Materialpaarung ist dabei ebenfalls gegeben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen beispielhaft:

Fig.1 Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs.

Fig.2 Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, Schnitt.

Fig.3 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 1.

Fig.4 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 2.

Fig.5 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 3.

Fig.6 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 1, Schrägansicht.

Fig.7 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 2, Schrägansicht.

Fig.8 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 3, Schrägansicht.

Fig.9 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 4,

Schrägansicht.

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Ausführung der Erfindung

Fig.1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs. Es ist eine Hälfte eines Wagenkastens 1 eines Schienenfahrzeugs in einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei ein Untergestell 2, eine Seitenwand 3 und ein Dach 4 dargestellt sind. Das Untergestell 2 weist dabei unterschiedliche Bereiche auf, neben einem Profilbodenbereich weist das Untergestell einen verstärkten Querträgerbereich auf. Die Seitenwand 3 ist mit einem Fenster und zwei Türöffnungen ausgestattet, welche von

einer Türsäule 7 begrenzt sind.

Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Schnittdarstellung durch einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs. Es ist ein vertikaler Schnitt normal zur Längsachse des Schienenfahrzeugs durch den Wagenkasten 1 aus Fig.l dargestellt. In dieser Schnittdarstellung sind der Dachlangträger 9 des Daches 4 und der Untergestell-Langträger 8 des Untergestells 2 gut ersichtlich. Des Weitern ist eine Ausformung an der Seitenwand 3 dargestellt, welche in Montagelage der Großkomponenten 2, 3, 4 die Langträger 8, 9

teilweise überlappt.

Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 bei einem ersten Verfahrensschritt. Bei diese, ersten Verfahrensschritt werden die beiden Großkomponenten Untergestell 2 und Seitenwand 3 in ihre relative Einbaulage

zueinander gebracht. Fig. 3 stellt dabei den ersten

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Verfahrensschritt unmittelbar vor seiner Vollendung da, die Seitenwand 3 ist nur noch um einen geringen Weg abzusenken um in ihre Montagelage zu gelangen. An dem UntergestellLangträger 8 ist ein Bolzen 10 angeordnet, welcher für die Herstellung einer Kaltfügeverbindung mit der Seitenwand 3 ausgebildet ist. Die Seitenwand 3 umfasst an der Verbindungsstelle mit dem Untergestell einen unteren Seitenwandlangträger, welcher eine nach unten orientierte Ausformung aufweist. Diese Ausformung ist zum Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung in dem UntergestellLangträger 8 ausgebildet und stellt eine Überlappung der beiden Langträger 5, 8 dar, sodass die Kraftübertragung zwischen den Langträgern 5, 8 mit möglichst geringen

Spannungskonzentrationen erfolgen kann.

Fig.4 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 bei einem ersten Verfahrensschritt. Es ist das Detail eines Wagenkastens 1 aus Fig.3 gezeigt, wobei die Seitenwand 3 und das Untergestell 2 in ihre relative Einbaulage gebracht sind. Der Bolzen 10 durchdringt dabei den unteren

Seitenwandlangträger 5.

Fig.5 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 nach Abschluss des Verfahrens. Dabei ist die Kaltfügeverbindung zwischen dem Untergestell 2 und dem Seitenwand 3, umfassend einen Bolzen 10 und eine Mutter 12 geschlossen und die beiden Großkomponenten 2, 3 sind mittels zweier parallel zur Fahrzeuglängsachse orientierter Rührreibschweißnähte 11

miteinander verbunden.

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Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist ein Schnitt quer zur Längsachse des Untergestells 2 dargestellt, wobei die Anordnung und Zugänglichkeit der Einbausituation der Kaltfügeverbindung ersichtlich ist. Diese Zugänglichkeit ist von der Außenseite des Untergestell-Langträgers 8 in Form eines Langloches vorgesehen durch welches Befestigungsmittel für die

Herstellung einer Kaltfügeverbindung einbringbar sind.

Fig.7 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist das Detail aus Fig.6 dargestellt, wobei als Befestigungsmittel ein Gewindestück 13 in die Ausnehmung des Untergestell-Langträgers 8 eingebracht ist, in welches

zwei Bolzen 10 eingeschraubt sind.

Fig.8 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. In dieser Darstellung ist eine Seitenwand 3 in ihre relative Einbaulage zu dem Untergestell 2 gebracht, wobei die Bolzen 10 in den unteren Seitenwandlangträger

dringen.

Fig.9 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist das Detail aus Fig.6 dargestellt, wobei das Untergestell 2 mit der Seitenwand 3 mittels zweier parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugs ausgerichteter

Rührreibschweißnähte 11 verbunden sind.

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Liste der Bezeichnungen

Schienenfahrzeugwagenkasten Untergestell

Seitenwand

Dach

Unterer Seitenwandlangträger Oberer Seitenwandlangträger Türsäule Untergestell-Langträger Dachlangträger

Bolzen

Rührreibschweißnaht

Mutter

Gewindestück

Claims

15 20 25 30 201827168 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative Einbaulage,

- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens,

- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels mindestens, einer parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des

Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine

Schraubverbindung ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine

Nietverbindung ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine

Schließringbolzenverbindung ist.

5. Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aneinandergrenzende

Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens

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verbunden sind und die aneinandergrenzenden Großkomponenten zusätzlich mittels mindestens einer, parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten, an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordneten

Rührreibschweißnaht verbunden ist.

6. Schienenfahrzeugwagenkastens vorgefertigten Großkomponenten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Großkomponenten in

Integralbauweise gefertigt sind.

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