DE10341350B4

DE10341350B4 - Verbindung einer Seitenwand mit einem Untergestell, insbesondere eines Schienenenfahrzeuges

Info

Publication number: DE10341350B4
Application number: DE2003141350
Authority: DE
Inventors: Stefan Wanczura
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2023-09-09
Also published as: DE10341350A1

Abstract

Feste und wiederlösbare Verbindung einer vorgefertigten Seitenwandsektion mit einer Untergestellsektion durch Schnellmontagetechniken, dadurch gekennzeichnet, dass
a) an jeder zu verbindenden Stirnseite (8) eines Seitenwandspriegels (5) ein formsteifer Spantfuß ( 1) vorgesehen ist, der konzentrisch zu Längsachsen (15) verlaufende zylindrische Bohrungen (18) aufweist, welche kongruent sind zu zylindrischen Zapfen (17) eines formsteifen Abschlussdeckels (2),
b) der Abschlussdeckel (2) an jeder zu verbindenden Stirnseite (7) eines Querträgers (6) angebracht ist,
c) die zylindrische Bohrung (18) des Spantfußes (1) geringfügig größer als der zylindrische Zapfen (17) des Abschlussdeckels (2) bemessen ist, wodurch ein formschlüssiger Schiebesitz geschaffen wird, der die Seitenwandsektion automatisch zu der Untergestellsektion in ihrer Lage positioniert,
d) eine Seitenwandbeblechung (9) und ein Außenlangträger (3) konzentrisch zu den Längsachsen (15) ebenfalls zylindrische Bohrungen (19, 20) aufweisen, die geringfügig größer sind als der Außendurchmesser der zylindrischen Zapfen (17), damit diese die Bohrungen (19, 20) durchgreifen und den Schiebesitz mit...

Description

Die Erfindung betrifft eine feste und wiederlösbare Verbindung einer vorgefertigten Seitenwandsektion mit einer Untergestellsektion durch Schnellmontagetechniken.

Durch die US-Patentschrift 4,209,892 ist es bekannt, eine vorgefertigte Seitenwandsektion mit einer Untergestellsektion durch jeweilige Gewindebolzen und Muttern miteinander zu verbinden (siehe 8), wobei als Alternative zu solchen lösbaren Verbindungselementen ein Befestigen der Seitenwandsektion an der Untergestellsektion durch Schweißen angegeben ist (siehe 8A).

Eine Verbindung dieser Art wird beispielsweise im Behälterbau oder im Waggonbau benötigt, wenn die einzelnen Sektionen in modularer Bauweise ausgeführt sind, und diese dann zu größeren Strukturen schnellmontiert werden. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, dass ein Verschweißen der Seitenwand-Sektionen mit einer Untergestell-Sektion nicht in Betracht kommt.

Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine feste und dauerhafte Verbindung zu schaffen, die allenfalls bei Reparaturen gelöst werden muss. Der Verbindungsknoten muss platzsparend und dazu geeignet sein, hohe Kräfte sicher zu übertragen. Von noch größerer Bedeutung aber ist, dass die Verbindung auch große Biegemomente übertragen kann. Schließlich soll die Verbindung einfach in Ihrem Aufbau und kostengünstig realisierbar sein. Aus letzteren Gründen soll sie weitgehend aus Normteilen erstellt werden können.

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Verbindung gelöst, bei der an jeder zu verbindenden Stirnseite eines Seitenwandspriegels ein formsteifer Spantfuß vorgesehen ist, der fest mit dem Seitenwandspriegel verbunden ist, des weiteren ist an jeder Stirnseite des Querträgers ein formsteifer Abschlussdeckel vorgesehen, der wiederum fest mit dem Querträger verbunden ist. Der Spantfuß, der zum jeweils gegenüberliegenden Abschlussdeckel, zur Seitenwandbeblechung und zum Außenlangträger kongruente Bohrungen, Zapfen und Durchbrüche aufweist, wodurch ein Formschluss und eine Vorzentrierung der Bauteile untereinander geschaffen ist, wird durch Zuganker gemeinsam mit den anderen Bauteilen verspannt.
Der Spantfuß und der Abschlussdeckel können beispielsweise als Schmiedestück ausgeführt sein. Noch preisgünstiger, genauer und fertigungstechnisch günstiger aber ist eine Ausführung des Spantfußes und des Abschlussdeckels als Feingussteil. Bei Ausbildung als Feingussteil werden die geforderten Genauigkeiten mit ausreichender Sicherheit erreicht. Auch ist es mit den modernen Techniken möglich, zwischen dem Spantfuß und dem Seitenwandspriegel bzw. dem Abschlussdeckel und dem Querträger eine einwandfreie, hochbelastbare Schweißverbindung, Lötverbindung oder Klebeverbindung herzustellen.
Der Seitenwandspriegel und der Querträger können sowohl aus Stahl, Aluminium, Titan oder auch aus einem anderen metallischem Werkstoff, aber auch aus Kunststoff hergestellt sein. Für eine Ausführung in Kunststoff gelten die vorstehenden Ausführungen analog, in diesem Falle würden beispielsweise der Spantfuß und der Abschlussdeckel ebenfalls aus einem Kunststoff hergestellt sein, der sich mit dem Seitenwandspriegel und dem Querträger mühelos verbinden lassen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung prinzipartig dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Verbindungsknoten im Querschnitt.
Das Untergestell bildet ein separat vormontiertes Rahmenwerk, bestehend aus kompletten Querträgern 6 mit einem Abschlussdeckel 2 an ihrer Stirnseite 7 sowie Außenlangträgern 3, welche durch Zuganker 10 in der Längsachse 14 und Zuganker 12 in der Längsachse 16 vormontiert werden, sowie hier nicht dargestellten weiteren Strukturelementen. Bei der Vormontage greifen am Abschlussdeckel 2 vorhandenen zylindrische Zapfen 17 in die im Durchmesser geringfügig größeren zylindrischen Bohrungen 19 des Außenlangträgers 3 ein und justieren sich dadurch automatisch. Die Seitenwand besteht ebenfalls aus separat vormontierten Bauteilen, unter anderem den Seitenwandspriegeln 5, daran angebrachten Spantfüßen 1 und der Seitenwandbeblechung 9 sowie hier nicht dargestellten weiteren Strukturelementen.
Bei der Montage der Seitenwand wird sie gegen die Außenlangträger 3 des Untergestells geschoben, wobei sich diese bei dem Heranschieben durch Vorzentrierkegel 21 und zusätzlich durch die Zapfen 17 der Abschlussdeckel 2 zentrieren. Die Seitenwandbeblechung 9 hat konzentrisch zu den Längsachsen 15 zylindrische Bohrungen 20, welche im Durchmesser etwas größer sind als die Durchmesser der zylindrischen Zapfen 17, so dass diese durchgreifen können. Die zylindrischen Bohrungen 18 des Spantfußes 1 bilden mit den zylindrischen Zapfen 17 des Abschlussdeckels 2 einen formschlüssigen Schiebesitz, welche die Seitenwandsektion automatisch zu der Untergestellsektion positionieren. Der Verbund aus den beiden Seitenwandspriegeln 5 mit dem kompletten Querträger 2, 6 und dem nicht dargestellten Spriegel im Dachbereich bildet jeweils einen tragenden Ringspant der Wagenkastenstruktur.
Beim Schließen der Verbindung durch Vorspannen der Zuganker 11 werden die Seitenwandbeblechung 9 und der Außenlangträger 3 über den Spantfuß 1 und den Abschlussdeckel 2 eng gegeneinander gepresst. Durch den zusätzlichen Formschluss, der durch die zylindrische Bohrung 18 im Spantfuß 1 mit dem zylindrischen Zapfen 17 des Abschlussdeckels 2 sowie den zylindrischen Bohrungen 19 und 20 im Außenlangträger 3 bzw. im Seitenwandblech 9 erreicht wird, ergibt sich in Summe ein sehr stabiler Verbindungsknoten. Der Spantfuß 1 entspricht mit der Querschnittsfläche an seinem oberen Ende 4 der Stirnseite 8 des Seitenwandspriegels 5, wobei der Abschlussdeckel 2 mit der Querschnittsfläche an seinem hinteren Ende 13 der Stirnseite 7 des Querträgers 6 entspricht.
Durch eine weitere kongruente Lochreihe (in 1 nicht dargestellt) in der Seitenwandbeblechung 9 und dem Außenlangträger 3, werden diese Bauteile 9 und 3 durch anschließend eingelegte weitere Zuganker, die dann mit einer definierten Vorspannung versehen werden, eng aufeinander gepresst, wodurch eine gute Schubanbindung erreicht wird.
Der Spantfuß 1 und der Abschlussdeckel 2 weisen konzentrisch um die Längsachse 15 jeweils eine zylindrische Bohrung auf, in denen jeweils ein Zuganker 11 gelagert ist. Durch die Vorspannkraft der Zuganker 11 werden die Seitenwandbeblechung 9 und der Außenlangträger 3 über den Spantfuß 1 und den Abschlussdeckel 2 eng gegeneinander gepresst, wodurch diese eine noch bessere Bauteilsteifigkeit bekommen.
Die vorliegende Verbindung kommt vorwiegend als Schnellmontage-Verbindungsknoten von Wagenkästen für Schienenfahrzeuge zum Einsatz. Darüber hinaus ist sie ebenso gut einsetzbar als Verbindungsknoten im Behälterbau, Containerbau sowie im allgemeinen Maschinenbau für diverse denkbare Anwendungen.

1: Spantfuß am Seitenwandspriegel
2: Abschlussdeckel am Querträger
3: Außenlangträger (ein offenes Profil)
4: oberes Ende des Spantfußes
5: Seitenwandspriegel
6: Querträger (ein Hohlprofil oder ein offenes Profil)
7: Stirnseite des Querträgers
8: Stirnseite des Seitenwandspriegels
9: Seitenwandbeblechung
10: Zuganker (Vormontage)
11: Zuganker (Knoten)
12: Zuganker (Vormontage)
13: hinteres Ende des Abschlussdeckels
14: Längsachse (Vormontage)
15: Längsachse
16: Längsachse
17: zylindrischer Zapfen am Abschlussdeckel
18: zylindrische Bohrung im Spantfuß
19: zylindrische Bohrung im Außenlangträger
20: zylindrische Bohrung im Seitenwandblech
21: Vorzentrierkegel

Claims

Feste und wiederlösbare Verbindung einer vorgefertigten Seitenwandsektion mit einer Untergestellsektion durch Schnellmontagetechniken, dadurch gekennzeichnet, dass a) an jeder zu verbindenden Stirnseite (8) eines Seitenwandspriegels (5) ein formsteifer Spantfuß ( 1) vorgesehen ist, der konzentrisch zu Längsachsen (15) verlaufende zylindrische Bohrungen (18) aufweist, welche kongruent sind zu zylindrischen Zapfen (17) eines formsteifen Abschlussdeckels (2), b) der Abschlussdeckel (2) an jeder zu verbindenden Stirnseite (7) eines Querträgers (6) angebracht ist, c) die zylindrische Bohrung (18) des Spantfußes (1) geringfügig größer als der zylindrische Zapfen (17) des Abschlussdeckels (2) bemessen ist, wodurch ein formschlüssiger Schiebesitz geschaffen wird, der die Seitenwandsektion automatisch zu der Untergestellsektion in ihrer Lage positioniert, d) eine Seitenwandbeblechung (9) und ein Außenlangträger (3) konzentrisch zu den Längsachsen (15) ebenfalls zylindrische Bohrungen (19, 20) aufweisen, die geringfügig größer sind als der Außendurchmesser der zylindrischen Zapfen (17), damit diese die Bohrungen (19, 20) durchgreifen und den Schiebesitz mit dem Spantfuß (1) bilden können, e) der Spantfuß (1) und der Abschlussdeckel (2) konzentrisch um die Längsachse (15) jeweils eine zylindrische Bohrung (18) aufweisen, f) in den zylindrischen Bohrungen (18) jeweils ein Zuganker (11) gelagert ist, durch dessen Vorspannung die Seitenwandbeblechung (9) und der Außenlangträger (3) über den Spantfuß (1) und den Abschlussdeckel (2) eng aufeinander gepresst werden.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergestell ein separat vormontiertes Rahmenwerk bildet, bestehend aus den kompletten Querträgern (2, 6, 7) und den Außenlangträgern (3), welche durch Zuganker (10, 12) vormontiert werden.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand aus separat vormontierten Bauteilen besteht, speziell aus den Seitenwandspriegeln (5), den Spantfüßen (1) und der Seitenwandbeblechung (9).
Verbindung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlangträger (3) und der Abschlussdeckel (2) konzentrisch um die Längsachse (14, 16) jeweils eine zylindrische Bohrung aufweisen, in denen jeweils ein Zuganker (10, 12) gelagert ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlangträger (3) durch die Zuganker (10, 12) eng auf den Abschlussdeckel (2) gepresst wird.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (10, 11, 12) jeweils durch einen Schraubenbolzen und eine Mutter gebildet sind.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (10, 11, 12) jeweils durch einen Niet gebildet sind.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand bei dem Heranschieben gegen die Außenlangträger (3) des Untergestells durch die Vorzentrierkegel (21) und zusätzlich durch die Zapfen (17) der Abschlussdeckel (2) zentriert wird .
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zylindrischen Bohrungen (18) des Spantfußes (1) nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Zapfen (17) des Abschlussdeckels (2) und sich dadurch eine genaue formschlüssige Passung ergibt.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spantfuß (1) mit der Querschnittsfläche an seinem oberen Ende (4) der Stirnseite (8) des Seitenwandspriegels (5) entspricht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (2) mit der Querschnittsfläche an seinem hinteren Ende (13), der Stirnseite (7) des Querträgers (6) entspricht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den vorderen zylindrischen Bereichen der Zapfen (17) Vorzentrierkegel (21) ausgebildet sind, die zur Vorzentrierung bei der Montage dienen.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass über den Formschluss des zylindrischen Zapfens (17) und der zylindrischen Bohrung (18) Scherkräfte aufgenommen werden.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund aus den beiden in Querrichtung gegenüberliegenden Seitenwandspriegeln (5), den Spantfüßen (1) mit dem kompletten Querträger (2, 6) und einem im Dachbereich angeordentem Spriegel jeweils einen tragenden Ringspant einer Wagenkastenstruktur bildet.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spantfuß (1) und der Abschlussdeckel (2) ein Feingussteil oder ein Schmiedeteil sind, das mit dem Seitenwandspriegel (5) bzw. mit dem Querträger (6) dauerhaft verbunden ist.
Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Spantfuß (1) und der Abschlussdeckel (2) durch eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung mit dem Seitenwandspriegel (5) bzw. mit dem Querträger (6) vereinigt sind.