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Selbsttragender Wagenkörper, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge Die
Erfindung bezieht sich auf einen selbsttragenden Wagenkörper, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge
in Schalenspantenbauweise, der doppelstöckig ausgebildet sein kann und ab Pufferhöhe
herabgezogen ist und bei dem die Rückenlehnen der Bestuhlung zum Versteifen des
Wagenkastengerippes mit herangezogen werden.
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Selbsttragende Wagenkörper sind schon in vielfältigster Form bekanntgeworden.
So gibt es beispielsweise Eisenbahnwagenkörper mit am Außenumfang in Längsrichtung
angebrachten schwachen Längsträgern und einem aus den Seitenwandebenen zur Mitte
hin verlegten Hauptgerippe als Biegeträger aus einem Stab- oder Rahmenwerk. Die
Bauhöhe des Hauptgerippes ist jedoch im Raum zwischen Fußboden und unterer Profilbegrenzung
eingeschränkt, und nur die Seitenwände sind selbsttragend ausgebildet. Sie sind
an der Aufnahme der Belastungskräfte nicht beteiligt. Diese Maßnahme wirkt sich
auf das Wagengewicht nachteilig aus, da an sich tragfähige Teile zum Tragen nicht
herangezogen werden. Die Höhe des Längs- und Querkräfte übertragenden Rahmen- oder
Stabwerkes ist - wie schon erwähnt - begrenzt. Da aber das Gewicht eines Biegeträgers
sich erhöht, je niedriger man ihn baut, bringt dieser Rahmen bedeutende Gewichtserhöhungen
mit sich.
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Weiterhin ist eine Querschnittsversteifung in Fahrgastgroßräumen von
als dünnschaliges Rohr ausgebildeten Eisenbahnwagenkasten, bei der die Ebenen der
Rückenlehnen der Bestuhlung die Versteifung enthalten, bekannt, wobei die Rahmenwerke
der Sitzrückenlehnen, die mit der dünnschaligen Seitenwand und dem biegefesten Wagenkastenuntergestell
starr verbunden sind, die Versteifung des unteren Teiles des Wagenquerschnittes
bilden. Da hierbei keine Maßnahme zur Versteifung des Daches getroffen wurde, kann
man zum Tragen vom Querschnitt des Daches nur etwa 50% heranziehen. Dadurch treten
wiederum Teile, die besonders günstig zur Versteifung des Biegeträgers liegen, als
belastend und nicht tragend auf, so daß man auch hier Nachteile durch sehr hohes
Gewicht hat. Bei dieser Anordnung ist es nicht möglich, das Dach voll zum Tragen
heranzuziehen, so daß sich diese Maßnahme ebenfalls auf das Gesamt-Wagenkastengewicht
ungünstig auswirkt.
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Es ist noch eine Querschnittsversteifung eines Wagenkastens bekannt,
die aus horizontalen Elementen und vertikalen, nahe der Querschnittsmitte liegenden
Leitern besteht, welche sich über den ganzen Querschnitt erstrecken zu dem Zweck,
die Form des Querschnittes zu erhalten und die Verdrehsteifigkeit des Wagenkörpers
zu erhöhen. Auch diese Bauweise ist unzweckmäßig, da die Seitenwände, die besonders
geeignet wären, Querkräfte in Fahrtrichtung zu übertragen, gegen die mittlere Leiterkonstruktion
entweder in vertikaler Richtung verschieblich sind oder, falls sie durch horizontale
Biegeträger mit der Leiterkonstruktion verbunden werden, wiederum dadurch gewichtsmäßig
Nachteile bringen, weil die vertikalen Leitern in der Querschnittsebene ebenfalls
biegesteif gehalten werden müßten. Außerdem bleibt bei der bekannten Ausführung
offen, wo die großen Flächen liegen, welche Längskräfte übertragen, was besonders
wichtig ist, da ihre Lage eine ausschlaggebende Bedeutung für die Gewichtsverminderung
hat.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wagenkörper zu schaffen, bei dem
sowohl das Dach und der Boden als auch die Seitenwände und die Haut zum Tragen und
zur Aufnahme sämtlicher Kräfte herangezogen werden, damit die tragende Konstruktion
möglichst leicht wird, d. h., der gesamte zur Verfügung stehende Wagenkastenquerschnitt
soll der Kraftübertragung dienen. Hierbei soll die allgemein übliche Schalenspantenbauweise
Anwendung finden.
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Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Wagenkörper dadurch gelöst,
daß an den Kopfenden des Wagenkörpers in sich abgeschlossene Stirnpartien vorgesehen
sind, die aus vertikalen, in Wagenlängsrichtung angeordneten Schubwänden mit Querträgern
und
Rahmenwerken bestehen, während das mit den Teilen der Stirnpartien kraftschlüssig
verbundene Kastengerippe - wie bekannt - aus in den tiefsten und höchsten Punkten
des Wagens in Nähe der senkrechten Wagenlängsmittelebene verlegten, durch Vertikalstäbe
miteinander verbundenen Längsträgern besteht, die in die Stirnpartien hineinragen
und mit den Schubwänden oben und unten verbunden sind, wobei am gesamten Wagenumfang,
insbesondere an den Seitenwänden, in an sich bekannter Weise schwache Längsträger
vorgesehen sind und die Vertikalstäbe durch Quer- und Diagonalstreben mit den Außenspanten
versteift sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die in den Stirnpartien
des Wagens in Wagenlängsrichtung angebrachten, vertikal stehenden, starken Schubwände,
welche auch Längsträger miteinander verbinden und dadurch die großen Stoßkräfte
in diese Träger übertragen, als Abort-, Gang- oder sonstige benötigte Wände ausgebildet.
Im weiteren ist es vorteilhaft, daß bei Doppelstockfahrzeugen die Zwischenfußbodenlängsträger
zwischen den Vertikalstäben angeordnet sind.
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Um den ganzen zur Verfügung stehenden Querschnitt einschließlich der
Haut gleichmäßig mittragen zu lassen, ist somit der Wagenkörper auf seiner ganzen
Länge in Zellen eingeteilt, die einmal von den querschnittsformhaltenden, quer und
diagonal verstrebten Spanten in den Rückenlehnen der Bestuhlung, zum anderen von
einer versteiften Schale begrenzt werden. Dadurch werden außerordentlich feste,
kaum verformbare, aneinandergereihte Elemente geschaffen, die außerordentlich leicht
sind, da sie in Längsrichtung in ihrer Gesamtheit als voll mittragende Teile auftreten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. 1 einen Wagenkörper ohne Kopfenden, der doppelstöckig ausgebildet
ist, Abb. 2 das Kopfende mit Schubwänden.
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Mit 1 und 1' sind die unteren und oberen einfachen Längsträger gekennzeichnet,
während die Vertikalstäbe 2 die jeweilig übereinanderliegenden Längsträger 1 und
1' verbinden. Bei 3 werden die Zug- oder Druckkräfte eingeleitet, während tief ausgebildete
Schubwände 4, vertikal stehend, ebenfalls die Längsträger 1 und 1' in den
Stirnpartien verbinden. Querstreben 5 und Diagonalstreben 11 verbinden die Vertikalstäbe
2 mit den Außenspanten 6. An der Außenwand sind schwache Längsträger 7 angebracht,
die ihrerseits die gesamten Außenspanten 6
wiederum verbinden. Dünne Bleche
8 schließen den Wagenkörper nach außen hin ab, wobei die Längsträger 1 und 1', die
Außenspanten 6 und die schwachen Längsträger 7 mit ihnen starr verbunden sind. Kleinere,
zur Stirnpartie gehörende Querträger 9 verbinden in der Stirnwand die Schubwände
4 mit schwachen Längsträgern 7. Rahmenwerke 12 schließen die Stirnpartien nach außen
hin ab.
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Werden in 3 Druck- oder Zugkräfte eingeleitet, so übertragen die Schubwände
4 die Kräfte in die Längsträger 1 und 1', und zwar zum größten Teil
in die unteren Längsträger, zum kleineren in die oberen. Außerdem werden durch die
kleineren Querträger 9 Teile dieser Kräfte über das Rahmenwerk 12 in die schwachen
Längsträger 7 übertragen, so daß sich der gesamte Wagenquerschnitt an der Aufnahme
dieser Längskräfte beteiligt. Ebenso beteiligen sich die Bleche 8 in ihrer mittragenden
Breite in Nähe der schwachen Längsträger 7 daran. Zur Versteifung des Wagenkörpers,
-insbesondere der schwachen Längsträger 7 und der Längsträger 1 und 1', dienen die
Querstreben 5 und Diagonalstreben 11 sowie die Vertikalstäbe 2. Durch sie wird die
Knicklänge der Längsträger, die ohne sie über die gesamte Wagenlänge reichen würde,
weitgehend verkürzt. Bei Belastung durch Vertikalkräfte wirkt der Wagenkörper in
seiner Gesamtheit als biegesteifer Balken, da seine Querschnitte durch die Vertikalstäbe
2 und die Querstreben 5 in ihrer Form gehalten werden. Die Diagonalverstrebungen
11 machen den Wagenkörper verdreh- und formsteif. Aus der normalen Belastung durch
die Nutzlast und das Eigengewicht resultiert auch die gleichmäßig starke Dimensionierung
der Träger 1 und 1' und die Möglichkeit eines Schwächerwerdens der Querschnitte
der Längsprofile 7 zur Mitte der Wagenhöhe hin. Im großen und ganzen werden also
die Kräfte und Spannungen am gesamten Umfang des Wagenkörpers gleichmäßig verteilt
und alle Bauteile zum Tragen herangezogen, auch die versteiften Bleche. Es hat sich
ergeben, daß mit dieser Auslegung eine steife Konstruktion und dabei ein niedriges
Sitzplatzgewicht erzielt wird.
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Diese Anordnung kann in den verschiedensten Formen Anwendung finden.
So können die Längsträger 1 und 1' in ein- oder mehrfacher Anzahl zur Verwendung
kommen. Ebenso kann die Erfindung in einfachen oder doppelstöckigen Wagen angewendet
werden. Bei Doppelstockwagen ist zu beachten, daß ein Zwischenfußbodenlängsträger
10 zwischen den Vertikalstäben 2 eingezogen werden muß, der entweder nur zum Tragen
des Zwischenfußbodens eingezogen wird oder auch zur Aufnahme vornehmlich von Druck-
und Zugkräften herangezogen werden kann.
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Anspruch 3 ist ein echter Unteranspruch und gilt nur in Verbindung
mit dem Anspruch 1.