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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wagenkasten, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem Tragelement, an dem ein Dach des Wagenkastens angebracht ist.
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Schienenfahrzeuge, insbesondere Straßenbahnen, weisen häufig Dachaufbauten wie zum Beispiel Geräte, insbesondere Klimaanlagen, Bremswiderstände, Traktionsumrichter, Gelenkklemmkästen, elektrische Leitungen oder Verbindungselemente auf. Solche Dachkomponenten besitzen ein nicht unerhebliches Gewicht und müssen von der darunter liegenden Dachstruktur effektiv abgestützt werden.
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EP 0990574 A betrifft einen Wagenkasten, insbesondere für ein Schienenfahrzeug wie eine Straßenbahn, U-Bahn oder dergleichen, mit zwei Dachlängsträgern und einer luft- und wasserdicht daran festgesetzten Dachabschlussplatte sowie mit Querspriegeln, welche engseitig fest mit dem Dachlängsträgern verbunden sind. Die Querspriegel sind oberhalb der Dachabschlussplatte angeordnet und auf die Querspriegel sind Hilfsaggregate, wie Bremswiderstände, Klimaanlagen oder dergleichen, aufgesetzt.
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DE 19521192 offenbart ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten, bei dem auf Längsseitenwänden ein Dachaufbau festgesetzt ist. Im Bereich der oberen Seitenränder der Längsseitenwände ist je ein Dachlängsträger festgesetzt, die mit einem zumindest annähernd waagerechten Schenkel aufeinander zuweisen. Eine Dachabschlussplatte mit integrierten Kanälen ist an gegenüberliegenden Längsrändern schweißverbindungsfrei und wasserdicht an die freien Schenkelenden angesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Personenbeförderungsfahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug, eine Lösung zur effektiven Krafteinleitung von Gewichtskräften von Dachaufbauten in den Wagenkasten bereitzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dieser Erfindung durch einen Wagenkasten gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Angegeben wird ein Wagenkasten, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, aufweisend
- – ein Dach
- – ein Tragelement, an dem das Dach angebracht ist, aufweisend einen nach innen auskragenden Bereich, auf dem das Dach aufliegt und der eine Abstützung für das Dach bereitstellt,
- – ein Befestigungselement, an dem ein Dachaufbauelement anbringbar ist, wobei das Befestigungselement auf der Außenseite des Daches oberhalb des nach innen auskragenden Bereiches des Tragelements angebracht ist.
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Diese Bauform eines Wagenkastens erlaubt eine optimale Krafteinleitung der Gewichtskräfte von Dachaufbauten. Das Dach weist auf der Oberseite ein oder mehrere Befestigungselemente für Dachaufbauten auf. Unterhalb des Befestigungselements, d.h. unterhalb des Bereiches des Daches, wo das Befestigungselement lokalisiert ist, ist das Dach mit dem Wagenkasten verbunden und wird dort von dem auskragenden Bereich des Tragelements abgestützt, sodass die Gewichtskräfte eines Dachaufbauelements über den auskragenden Bereich an die Wagenkastenstruktur weitergeleitet werden. Auch die Dachaufbauelemente sind durch diese Konstruktion von dem auskragendem Bereich gestützt. Der Begriff, dass das Befestigungselement auf der Außenseite des Daches oberhalb des nach innen auskragenden Bereiches des Tragelements angebracht ist, bedeutet, dass ein Bereich, oder eine Stelle, des Daches, wo das Befestigungselement lokalisiert ist, mit einem Bereich des Daches teilweise oder vollständig überlappt, in dem das Dach auf dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements aufliegt. Noch anders ausgedrückt überlappt ein Befestigungselement bei Blickrichtung senkrecht von oben (oder von unten) teilweise, vorzugsweise überwiegend, oder vollständig mit dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements. Unter einer überwiegenden Überlappung ist zu verstehen, dass mehr als die Hälfte einer Querschnittsfläche eines Befestigungselements, in einer Blickrichtung senkrecht von oben (oder von unten), mit dem mit dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements überlappt. Unter einer Überlappung ist eine perspektivische Überlappung zu verstehen, wobei keine gegenständliche Berührung vorhanden sein muss.
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In einer spezielleren Ausführungsform weist das Tragelement einen nach oben über den auskragenden Bereich hervorstehenden oberen Bereich auf. Der hervorstehende obere Bereich des Tragelements ragt nach oben über den auskragenden Bereich, welcher nach innen, in Richtung Mittelachse des Wagenkastens, weist. Insbesondere ist der Verlauf von dem oberen Bereich zu dem auskragenden Bereich des Tragelements stufenförmig.
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Insbesondere weist der auskragende Bereich die Form eines nach innen, d.h. zur Innenseite des Wagenkastens, weisenden Schenkels auf. Beispielsweise weist der auskragende Bereich eine Oberseite auf, die flächig ausgebildet ist. Eine solche Fläche kann horizontal oder leicht geneigt ausgebildet sein.
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Der obere Bereich des Tragelements kann an seinem oberen äußersten Ende eine Fläche aufweisen, die beispielsweise horizontal oder leicht geneigt ist, und woran ein Teil des Daches oder andere Komponenten befestigt werden können. Der obere Bereich des Tragelements kann unter anderem der teilweisen oder vollständigen Verdeckung von Dachaufbauelementen dienen, sodass diese bei einem seitlichen Blick auf den Wagenkasten nicht oder nur teilweise sichtbar sind.
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In einer Ausführungsform erstreckt sich der auskragende Bereich in Wagenkastenlängsrichtung, ist beispielsweise in Form eines sich nach innen und in Wagenkastenlängsrichtung erstreckenden Schenkels ausgebildet.
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Das Tragelement ist beispielsweise ein Längsträger. Das Tragelement kann als integrales Teil ausgebildet sein, welches den auskragenden Bereich, und den gegebenenfalls vorhandenen oberen Bereich, aufweist. Ein Beispiel hierfür ist eine Ausgestaltung des Tragelements als Profil. Beispielsweise kann auf jeder Seite eines Wagenkastens jeweils ein Tragelement vorgesehen sein, die symmetrisch zueinander angeordnet sein können. Jedes der Tragelemente weist einen nach innen auskragenden Bereich auf.
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In einer anderen Variante kann das Tragelement ein integrales Teil eines Seitenwandelementes sein.
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Das Dach liegt in einem Randbereich auf dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements auf. Das Tragelement sowie dessen auskragender Bereich erstrecken sich vorzugsweise in Längsrichtung entlang des Wagenkastens. Das Dach kann demgemäß mit einem Längsrand auf dem auskragenden Bereich aufliegen. Der auskragende Bereich des Tragelements kann unterbrochen sein. Es ist möglich, dass das Tragelement aus mehreren Stücken zusammengesetzt ist, die beispielsweise in Längsrichtung des Wagenkastens aneinander anschließen. Ein Beispiel hierfür sind Trägersegmente.
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Das Dach ist beispielsweise ein Flachdach, wobei eine Dachfläche mit einer leichten Neigung erfindungsgemäß noch immer als Flachdach anzusehen ist.
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Beispielhafte Dachaufbauelemente sind Dachgeräte, wie Klimaanlagen, Bremswiderstände, Traktionsumrichter und Gelenkklemmkästen, elektrische Leitungen, Kabelkanäle oder Verbindungselemente.
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Beispielhafte Befestigungselemente sind Schienen, beispielsweise C-Schienen, Gewindestutzen, Bohrungen mit Innengewinde, Scharniere oder andere Befestigungselemente, die mit dem Dach fest verbunden sind (z.B. mittels Kaltfügetechnik)
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dach über eine Kaltfügeverbindung mit dem auskragenden Bereich des Tragelements verbunden. Eine bevorzugte Kaltfügeverbindung ist eine Klebeverbindung. Der Begriff, dass das Dach auf dem nach innen auskragenden Bereich aufliegt, umfasst also auch den Fall, dass das Dach indirekt auf dem auskragenden Bereich aufliegt, d.h. den auskragenden Bereich nicht direkt berührt, und beispielsweise über eine Kaltfügeverbindung, oder auch anderweitige Verbindungsmittel, mit dem auskragenden Bereich verbunden ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dach wannenförmig ausgebildet und weist einen Wannenboden auf, wobei der Wannenboden auf dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements aufliegt. Der Wannenboden ist beispielsweise flach oder im Wesentlichen flach ausgebildet. Insbesondere liegt ein Randbereich des Wannenbodens auf dem nach innen auskragenden Bereich des Tragelements auf. Ein wannenförmiges Dach kann Seitenwände aufweisen, die sich vom Wannenboden ausgehend nach oben erstrecken, beispielsweise in Richtung eines hervorstehenden oberen Bereichs des Tragelements, insbesondere parallel zu einem hervorstehenden oberen Bereich des Tragelements.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Dach einen kragenförmigen Rand auf. Insbesondere ist der kragenförmige Rand flach ausgestaltet. Er kann horizontal oder geneigt ausgebildet sein.
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In einer speziellen Variante liegt der kragenförmige Rand auf dem Tragelement, insbesondere auf einem oberen Bereich des Tragelements, auf. Hierdurch wird eine weitere Abstützung des Daches erzielt. In einer Variante ist der kragenförmige Rand über eine Kaltfügeverbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, mit dem Tragelement, insbesondere mit dem oberen Bereich des Tragelements, verbunden. Durch eine solche Kaltfügeverbindung im Bereich des Daches wird eine zusätzliche Befestigung und verbesserte Dichtigkeit gegen eindringendes Wasser erzielt.
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Wenn das Dach wannenförmig ist, weist das Dach insbesondere einen Boden, Seitenwände und einen kragenförmigen Rand auf, der seitlich über die Seitenwände hervorsteht bzw. hervorkragt. Die Form eines solchen Randes ist analog zu einer Krempe. Die Verlaufsform des Daches kann, ausgehend vom Rand, über die Seitenwand zu dem Boden die Verlaufsform des Tragelements, ausgehend von dem hervorstehenden oberen Bereich zu dem auskragenden Bereich, nachbilden. Anders ausgedrückt kann das Dach in dem Bereich, in dem es Kontakt zu dem Tragelement hat, komplementär zu dem Tragelement geformt sein.
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In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Dach gänzlich kaltfugenlos, insbesondere frei von Klebefugen. Ein solches Dach kann aber Schweißfugen (Warmfugen) aufweisen. Kaltfugen sind allenfalls dort zu finden, wo das Dach selbst mit einer tragenden Struktur, insbesondere dem Tragelement, verbunden ist. Durch eine kaltfugenlose Dachfläche werden Fertigungsarbeiten vermieden, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen. Durch die Ausführung mit kaltfugenloser Dachfläche ist keine Wasserdichtigkeitsprüfung mehr notwendig. Durch das Fehlen von Kaltfugen im von außen zugänglichen Dachbereich wird die Sicherheit gegen Undichtigkeiten erhöht.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug, aufweisend einen vorangehend beschriebenen Wagenkasten. Beispielhafte Schienenfahrzeuge sind Straßenbahnen, Stadtbahnen, Triebzüge, Waggons, Fern- und Nahverkehrszüge.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
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1 einen erfindungsgemäßen Wagenkasten, oberer Bereich, im Querschnitt
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Bei 1 zeigt der Blick des Betrachters in Wagenkastenlängsrichtung. Dargestellt ist der obere Bereich eines Wagenkastens 1 im Querschnitt, wobei der mittlere Teil des Wagenkastens, bei der Längsachse, nicht dargestellt ist, was durch Unterbrechungslinien mit Zacken angedeutet ist. Gezeigt ist ein wannenförmiges Dach 5, das einen Wannenboden 6, zwei Seitenwände 7, 8 und kragenförmige Ränder 9, 10 aufweist. Weitere Seitenwände und kragenförmige Ränder können am vorderen bzw. hinteren Ende des Daches vorgesehen sein und quer zur Wagenlängsachse verlaufen. Solche Seitenwände/Ränder sind aber nicht zwingend vorgesehen. Die hier gezeigten Seitenwände 7, 8 und Ränder 9, 10 verlaufen in Blickrichtung des Betrachters, in Wagenkastenlängsrichtung.
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Das Dach 5 liegt auf Tragelementen 2, 3 auf, wobei die Tragelemente in Wagenkastenlängsrichtung ausgedehnt sind und auf der Ansicht der 1 nur ein Querschnitt dargestellt ist. Die hier gezeigten Tragelemente 2, 3 sind obere Enden von Seitenwandträgern 11, 12. Das Tragelement 2 bildet mit dem Seitenwandträger 11 eine integrale Einheit, ebenso wie das Tragelement 3 mit dem Seitenwandträger 12. Die Tragelemente 2, 3 weisen jeweils einen nach innen auskragenden Bereich 13, 14 auf, die jeweils in Form eines Schenkels ausgebildet sind. Die auskragenden Bereiche bzw. Schenkel weisen jeweils in Richtung Wagenkasteninnenseite. Weiterhin erstrecken sich die auskragenden Bereiche 13, 14 in Blickrichtung des Betrachters, also in Wagenkastenlängsrichtung.
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Das Dach 5 liegt mit dem Wannenboden 6 auf den auskragenden Bereichen 13, 14 auf, wobei der Wannenboden in seitlichen Bereich aufliegt. Das Dach 5, genau genommen der Wannenboden 6, ist über Kaltfügeverbindungen 15, 16, hier in Form von Klebefugen, die sich in Wagenkastenlängsrichtung in Blickrichtung des Betrachters erstrecken, mit den auskragenden Bereichen 13, 14 verbunden. Die Klebefugen 15, 16 sind in dieser zeichnerischen Darstellung dicker dargestellt, als sie in der Realität üblicherweise sind.
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Auf der Außenseite des Daches 5, hier auf der Außenseite des Wannenbodens 6, und oberhalb der nach innen auskragenden Bereiche 13, 14 sind Befestigungselemente 17, 18, hier in Form von C-Schienen, angebracht. Die C-Schienen 17, 18 verlaufen ebenfalls in Wagenkastenlängsrichtung, in Blickrichtung des Betrachters. Ein Dachaufbauelement 20, beispielsweise eine Klimaanlage, die hier nur schematisch dargestellt ist, ist über Träger 21, 22 an den Befestigungselementen 17, 18 befestigt. Befestigungsmittel, mit denen die Träger 21, 22 jeweils an den C-Schienen 17, 18 befestigt sind, sind nicht näher dargestellt. Vorzugsweise werden in die C-Schienen 17, 18 Nutensteine eingeschoben, an denen die Träger 21, 22 mittels einer Schraubverbindung angebracht sein können. In Blickrichtung des Betrachters können jeweils mehrere Träger 21 bzw. mehrere Träger 22 hintereinander angeordnet sein, da das Dachaufbauelement 20 eine Tiefenausdehnung in Blickrichtung des Betrachters aufweist.
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Sowohl das Dach 5 bzw. der Wannenboden 6 des wannenförmigen Daches 5 als auch das Dachaufbauelement 20 werden von den auskragenden Bereichen 13, 14 der Tragelemente 2, 3 abgestützt. Dadurch, dass die Befestigungselemente 17, 18 oberhalb der auskragenden Bereiche 13, 14 angeordnet sind, wird die Gewichtskraft des Dachaufbauelements 20 auf kürzestem Wege in die tragenden Strukturen 2, 3, bzw. in diesem Beispiel auch 11, 12, eingeleitet. Die auskragenden Bereiche 13, 14, hier ausgeführt als Schenkel, sind integraler Bestandteil der Tragelementprofile 2, 3. Sie können aber grundsätzlich auch als Einzelteile ausgeführt sein, die mittels Befestigungsmitteln an weiteren Bestandteilen der Tragelemente 2, 3 befestigt sind.
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In 1 ist zu sehen, dass die Tragelemente 2, 3 jeweils ein oberen Bereich 23, 24 aufweisen. Die oberen Bereiche 23, 24 stehen nach oben über die auskragenden Bereiche bzw. Schenkel 13, 14 hervor. In diesem Beispiel sind die oberen Bereiche 23, 24 Teil der massiven Trägerstruktur und größer dimensioniert als die auskragenden Bereiche 13, 14. Diese Dimensionierungen sind aber nur beispielhaft und können anders gewählt sein. Beispielsweise können die auskragenden Bereiche 13, 14 stärker ausgeführt sein als hier gezeigt. Unterhalb der auskragenden Bereiche 13, 14 können hier nicht dargestellte Querversteifungselemente vorhanden sein, die sich zwischen den Tragelementen 2 und 3 erstrecken bzw. diese miteinander verbinden und zur Versteifung des Wagenkastens dienen.
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Ausgehend von einem oberen Bereich 23 zu einem auskragenden Bereich 13 ergibt sich im Querschnittsverlauf ein stufenförmiges Profil in diesem Beispiel, analog beim Verlauf von dem oberen Bereich 24 zu dem auskragenden Bereich 14 des anderen Tragelements 3. Dieser stufenförmige Verlauf ist komplementär zum Verlauf des Wannenbodens 6 in seinem rechten äußeren Bereich, der Seitenwand 7, und des auskragenden Randes 9 des wannenförmigen Dachs 5. Analog sind auf der anderen Seite des Wagenkastens der in Blickrichtung des Betrachters linke Randbereich des Wannenbodens 6 die Seitenwand 8 und der kragenförmige Rand 10 im Verlauf komplementär zu dem linken Tragelement 3.
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Die kragenförmigen Ränder 9, 10 des wannenförmigen Daches 5 liegen auf den Tragelementen 2, 3 auf (9 auf 2 und 10 auf 3). In diesem Beispiel liegen die kragenförmigen Ränder 9, 10 auf den hervorstehenden oberen Bereichen 23, 24 der Tragelemente 2, 3 auf. Die oberen Ränder der oberen Bereiche 23, 24 sind jeweils flach ausgestaltet. Die kragenförmigen Ränder 9, 10 des Daches sind jeweils durch Klebefugen 25, 26 mit den oberen Bereichen 23, 24 verbunden. Das Dach 5 wird also durch die kragenförmigen Ränder 9, 10, die auf den oberen Bereichen 23, 24 aufliegen, zusätzlich gestützt. Durch die Klebefugen 25, 26, die sich in Blickrichtung des Betrachters in Wagenlängsrichtung erstrecken, wird eine zusätzliche Befestigung und eine zusätzliche Dachabdichtung bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0990574 A [0003]
- DE 19521192 [0004]
