DE10019097A1

DE10019097A1 - Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise

Info

Publication number: DE10019097A1
Application number: DE2000119097
Authority: DE
Inventors: Peter Bartel; Wolfgang Milius; Dietmar Quegwer; Ruediger Petzold
Original assignee: DWA Deutsche Waggonbau GmbH
Current assignee: DWA Deutsche Waggonbau GmbH
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-10-25
Also published as: EP1147964A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise, im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen sowie Stirn- und Seitenwänden, wobei hochbeanspruchte Bereiche des Aluminiumintegralrohbaues (1) durch eine hinsichtlich Masse und Festigkeitseigenschaften optimierte differenzielle Tragstruktur (3 bis 7; 9) ersetzt sind, die form- und kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig am Aluminiumintegralrohbau (1) angebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise, im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen sowie Stirn- und Seitenwänden.

Stand der Technik

Es sind bereits Wagenkastenaufbauten für Schienenfahrzeuge, siehe beispielsweise EP 790 168 A1, DE 298 16 609 U1, be kannt, deren Dächer, Untergestelle, Stirn- und Seitenwände weitestgehend aus Aluminiumstrangpressprofilen bestehen, die durch Schweißen miteinander verbunden sind. Diese Losungen weisen den entscheidenden Nachteil auf, dass, bedingt durch das Prinzip des gleichförmig durchgehend ausgebildeten Ein zelprofilquerschnittes in der ausgeführten Aluminiumintegral bauweise, örtliche Bereiche des Wagenkastens nur mit erhebli chem Aufwand für festigkeitsmäßig hohe Beanspruchungen er tüchtigt werden können. Dies wird einerseits dadurch er reicht, indem diese Bereiche durch zusätzliche Profile ver stärkt werden, wobei aus der Anwendung von Schweißverbindun gen Festigkeitsminderungen in den Nahtbereichen und durch den infolge Warmeeintrags produzierten Bauteilverzug teilweise technologisch aufwendige Richtarbeiten resultieren. Anderer seits können aber in diesen Bereichen auch durchgehend größer dimensionierte Einzelprofilquerschnitte eingesetzt werden. Beide Möglichkeiten sind nachteilig bezüglich der Kosten hinsichtlich des Materials und der Fertigung. Ebenso erhöhen sie die Gesamtmasse des Fahrzeuges, was sich insbesondere für den Betreiber der Fahrzeuge nachteilig auswirkt.

Des weiteren resultieren aus dem Einbringen von funktionsbe dingten größeren Öffnungen in die homogene Aluminiumintegral struktur des Wagenkastens erhebliche Probleme, da der Kraft fluss in diesen Bereichen in einem nicht vertretbaren Ausmaß gestört wird. Dem kann nur mit zusätzlichen Aufwendungen für den betroffenen Gesamtbereich begegnet werden, wofür sich vorrangig das Anbringen von kompletten Rahmenkonstruktionen anbietet. Diese sind aber wiederum verantwortlich für Mehr kosten hinsichtlich Material und Fertigung sowie für eine weitere Erhöhung der Gesamtmasse der Fahrzeuge.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkasten aufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise zu konzipieren, dessen hochbean spruchte Bereiche, unter Berücksichtigung vorteilhafter technischer und ökonomischer Aspekte, eine optimale Tragfä higkeit, einschließlich der Aufnahme von allen relevanten Belastungen, aufweisen sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem hochbeanspruchte Bereiche des Aluminiumintegralrohbaues durch eine hinsichtlich Masse und Festigkeitseigenschaften opti mierte differenzielle Tragstruktur ersetzt sind, die form- und kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an den Aluminium integralrohbau angebunden ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen dargelegt.

Die erfindungsgemäße Losung ermöglicht bei Aluminiumintegral rohbauten vorteilhaft die Ausbildung einer masse- und festig keitsmäßig optimalen Tragstruktur für hochbeanspruchte Berei che des Wagenkastens. Sie sichert die Variabilität gegenüber gestalterischen Randbedingungen, wie beispielsweise dem An ordnen schwerer Komponenten und/oder dem Einbringen großer Öffnungen in den Rohbau. Insbesondere im Vorbaubereich wird das Einleiten von äußeren Kräften, wie z. B. der Aufstands kräfte Wagenkasten/Drehgestell, kraftflussgünstiger gestal tet. Durch die Erfindung wird der Aluminiumintegralrohbau auch kostengünstig positiv beeinflusst.

Beispiele

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend aus führlich erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die seitliche Ansicht auf den Wagenkastenendbe reich eines doppelstockigen Schienenfahrzeuges mit Darstellung des Untergestells

Fig. 2 tue seitliche Ansicht auf den Wagenkastenendbe reich eines doppelstockigen Schienenfahrzeuges mit Darstellungen des Untergestells sowie der Stirn- und Seitenwandbereiche.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Bereich des Vorbaues eines ansonsten als Aluminiumintegralrohbau 1 ausgeführten Wagenkastens für ein Doppelstockfahrzeug mit einer den äuße ren und inneren Belastungsanforderungen entsprechenden Trag struktur dargestellt, die auf die fortgeführte geschlossen förmige Ausbildung der Aluminiumintegralstruktur verzichtet. Zu "äußeren Belastungen" zahlen z. B. Kupplungskräfte und die Drehgestellanbindung, und unter den "inneren Belastungen" werden hier Krafteinleitungspunkte an der Tragstruktur, wie die Aufsatzpunkte 2.1; 2.2 und 2.3 für schwere im Wagenkasten anzuordnende elektrische Komponenten, verstanden. Die Trag- struktur besteht aus den Funktionselementen Kopfstuckträger 3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und innerem Rampenträger 5. Die Verbindung zwischen den Funktionselementen Kopfstückträ ger 3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und inneren Rampenträger 5 bzw. auch innerhalb des Drehgestellaufnahmeträgers 4 wird durch Übergangsträger 6.1; 6.2 und 6.3 in unterschiedlichster Ausführung hergestellt. In Fig. 1 sind diese Funktionselemen te 3; 4 und 5 als Gussteile so ausgebildet, dass sie mit ihren nicht naher dargestellten Anschlussfeldern 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 bezüglich ihrer eigenen Ausrichtung in der Gesamt struktur und der Ausrichtung der Übergangsträger 6.1; 6.2 und 6.3 eine Variabilität zulassen. Die Ausbildung des Kopfstück trägers 3, Drehgestellaufnahmeträgers 4 und inneren Rampen trägers 5 als Schweißkonstruktion ist ebenfalls möglich. Soll eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kopfstuckträger 3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und inneren Rampenträger 5 und den Übergangsträgern 6.1; 6.2 und 6.3 bzw. zwischen den erst genannten und dem Aluminiumintegralrohbau 1 hergestellt wer den, sind die Anschlussfelder 7.1; 7.2; 7.3 und 7.4 mit schweißbadsichernden Elementen ausgestattet. Gleichfalls kann in den Anschlussfeldern 7.1; 7.2; 7.3 und 7.4 eine form- und kraftschlussige Verbindung realisiert werden. Der in Fig. 1 dargestellte Langträger 8 ist Bestandteil des Aluminiuminteg ralrohbaues 1. Dort, wo der Langträger 8 in den Wannenbereich übergeht, konnte vorteilhaft ein nicht dargestellter äußerer Rampenträger integriert werden. Der grundlegende Aufbau der Tragstruktur ermöglicht es, anderen Anforderungen bezüglich der Belastung gerecht zu werden, wie etwa einer geänderten Anordnung der elektrischen Komponente, indem beispielsweise auf einfache Weise der Übergangsträger 6.3 in seiner Lage neu positioniert und/oder angepasst ausgebildet wird.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist der Aluminiumintegralroh bau 1 für die Bereiche Vorbau, Stirnwand und einen schmalen an die Stirnwand angrenzenden Seitenwand-Dachbereich durch eine den Belastungsanforderungen entsprechende differenzielle Tragstruktur ersetzt. Die in der Beschreibung der Fig. 1 dar gestellten Möglichkeiten bezüglich des Vorbaues gelten sinn gemäß. Die Übergangsträger 6.4 und 6.5, die Anschlussfelder 7.5; 7.6 und 7.7 wie auch die stirnwand- und seitenwandbil denden Profile 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 und 9.5 sind nur schema tisch dargestellt.

Der Wagenkasten nimmt auf der Vorbauebene zwei schwere Trak tionskomponenten auf, die, wie in Fig. 2 dargestellt, symmet risch zueinander, entsprechend der Aufsatzpunkte 2.4 und 2.5, angeordnet sind.

Bedingt durch die große Traktionsleistung sind für Kühlzwecke große Luftvolumenströme in diesem Wagenkastenbereich im Aus tausch mit der Umgebung erforderlich. Zu diesem Zweck wird durch die Profile 9.3; 9.4 und 9.5 eine Öffnung (eingeschrie ben durch die Punkte A, B, C, D) gebildet, die letztendlich durch Lüftungsgitter dekorativ und funktionell verschlossen wird. Die Tragstruktur im Seitenwandbereich hat neben der Bildung der Öffnung die Aufgabe, die auslaufenden Integral profile durch das Profil 9.5 zu bandagieren, welches vorzugs weise durch Schweißung am Aluminiumintegralrohbau 1 ange schlossen ist. Im Dachbereich des Wagenendes ist eine große Komponente, beispielsweise ein Klimagerät, in Fig. 2 nicht dargestellt, angeordnet. Sie wird selbsttragend als Funkti onseinheit vorrangig an den Aufsatzpunkten 2.6 und 2.7 befes tigt und schließt gleichzeitig den Wagenkasten konturbündig ab.

Ebenso bietet sich zur Bildung von gekrümmten Außenflächen an, den Stirn- und Seitenwandprofilen 9.2 und 9.3 flächige Kunststoffelemente zuzuordnen.

Der Erfindungsgedanke soll nicht an die im Ausführungsbei spiel dargestellten Einzelheiten gebunden sein.

Bezugszeichenliste

1

Aluminiumintegralrohbau

2.1

. . .

2.7

Aufsatzpunkt

3

Kopfstückträger - Funktionselement

4

Drehgestellaufnahmeträger - Funktionselement

5

innerer Rampenträger - Funktionselement

6.1

. . .

6.5

Übergangsträger.

7.1

. . .

7.7

Anschlussfelder

8

Langträger

9.1

. . .

9.5

Stirn- und Seitenwandprofile
A, B, C, D Öffnung

Claims

1. Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienen fahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise, im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen sowie Stirn- und Seitenwänden, dadurch gekennzeichnet, dass hochbeanspruchte Bereiche des Aluminiumintegralrohbaues (1) durch eine hinsichtlich Masse und Festigkeitseigen schaften optimierte differenzielle Tragstruktur (3 bis 7; 9) ersetzt sind, die form- und kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig am Aluminiumintegralrohbau (1) angebunden ist.

2. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Tragstruktur aus den Funktionselementen Kopfstuckträger (3), Drehgestellaufnahmeträger (4) und innerem Rampenträger (5) gebildet ist und Übergangsträger (6.1 bis 6.5) aufweist, wobei die Funktionselemente (3; 4; 5) einerseits mittels Anschlussfeldern (7.1; 7.2; 7.3; 7.7) mit den variabel ausbild- sowie anordenbaren Über gangsträgern (6.1 bis 6.5) und andererseits mittels An schlussfeldern (7.4.; 7.5; 7.6) variabel mit dem Alumini umrohbau (1) in Wirkverbindung stehen, und dass die Trag struktur mit Aufsatzpunkten (2.1 bis 2.4) ausgebildet, ist.

3. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Tragstruktur aus den Funktionselementen Kopfstuckträger (3) und Drehgestellaufnahmeträger (4) ge bildet ist und Übergangsträger (6.1 bis 6.5) sowie Stirn- und Seitenwandprofile (9.1 bis 9.5) aufweist, wobei die Funktionselemente (3; 4) einerseits mittels Anschlussfel dern (7.1; 7.2; 7.3; 7.7) mit den variabel ausbild- sowie anordenbaren Übergangsträgern (6.1 bis 6.5) und anderer seits mittels Anschlussfeldern (7.4.; 7.5; 7.6) variabel mit dem Aluminiumrohbau (1) in Wirkverbindung stehen, und dass die Tragstruktur mit Aufsatzpunkten (2.1 bis 2.4) ausgebildet ist, weitere Aufsatzpunkte (2.6; 2.7) den Stirn- und Seitenwandprofilen (9.2; 9.3) zugeordnet sind und die Profile (9.3 bis 9.5) selbst Öffnungen (A, B, C, D) für die Wagenkastenaußenhaut bilden und/oder Öffnungen (A, B, C, D) der Aluminiumintegralstruktur aussteifen.

4. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, dass an den Stirn- und Seitenwandprofilen (9.2 und 9.3), zur Ausbildung von gekrümmten Außenflächen, flächige Kunststoffelemente angeordnet sind.