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Geschlossener Güterwagen Die Erfindung betrifft einen geschlossenen
Güterwagen mit verwindungsfähigem Untergestell und darauf aufgesetztem, aus Stirn-
und Seitenwänden Bestehenden kastenförmigen Aufbau und lestem Dach.
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Bei einem bekannten Güterwagen dieser Ausführung ist eine in der
jeweiligen Wandebene biegungs- und schubsteife Ausbildung der Seitn- und Stirnwände
sowie des Daches und eine starre Verbindung dieser Teile zur Bildung eines selbsttragenden
Wagens kastens vorges3hen. Selbsttragende Wagenkästen haben jedoch den Nachteil,
daß sie unter den betriebsmäßigen Spitzenbelastungen, insbesondere im Dachbereich,
zu bleibenden Formänderungen neigen.
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Außerdem ist es schwierig, zwischen dem verhältnismäßig starren Wagenaufbau
und dem verwindungsfähigen Untergestell eine nachgiebige Verbindung herzustellen.
Das Untergestell des bekannten Güterwagens ist außerdem nur als begrenzt verwindungsfähig
anzusprechen, da es zwei in großem Abstand voneinander angeordnete Hauptlängsträger
aufweist, sodaß der tragende Querschnitt ein verhältnismäßig großes polares Trägheitsmoment
in bezug auf seine in Wagenlängsrichtung verlaufende Mittelachse besitzt. Eine begrenzte
diagonale Elastizität wird nur durch die Vermeidung von Diagonalverstrebungen erzielt.
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Es ist weiters eine Waggonkonstruktion bekannt, bei der das Dach
lediglich an zwei in der Langsmittellinie des Daches elegenen Fixpunkten befestigt
ist, Durch diese Befestigung an zwei stelzen der im wesentlichen lageunveränderlichen
Dachmittellinie
sollen zerstörende Bewegungen des Daches vermieden
serien. Bei dieser Bauart ist es aber sehr nachteilig, daß die Dachstützen aii den
Wagenstirnwinden befestigt sind. Diese rissen daher die nicht unbeträchtlichen Horizontalkräfte
des Daches aufnehmen können, was rnir durch eine sehr steife Konstruktion dieser
Vagenwände erreicht werden kann.
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Es ist weiters bekannt, zur Vereinfachun der Montage eines Wagendaches
und zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des aus Kunststoff bestehenden
Daches und des Wagenkastens eine Klemmbefestigung des Daches am oberen Rad des Wagenkastens
mii; els federnder Stahlspangen vor zu sehen. Eine solche Klemmverbindung ist aber
für den Ausgleich aller Verformungen, welche durch Wagenschwingungen rasch auf einanderfolgend
auftreten, ungeeignet. Durch die starke an den Klenimstellen entstehende Reibung
würde nimlich ein sehr großer Verschleiß eintreten.
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Bekannt ist auch ein verzerrungsfreies Dach für Eisenbahnwagen, welches
längs derOberkanten beider Wagenseitenwände gleitbar befestigt ist, wobei die Gleitbewegung
durch federnde Puffer abgedämpft wird. Auf diese Weise soll die Ubertragung von
Spannungen auf das Dach vermieden werden. Irgendwelche Maßnahmen, die auf eine Verwindbarkeit
des Wagenuntergestelles abzielen, sind bei dieser bekannten Konstruktion nicht vorgesehen.
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Es is-t nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen geschlossenen
Güterwagen der eingangs genannten Bauart zu schaffen, welcher die Nachteile der
erwähnten bekannten Konstruktionen vermeidet und der in der Lage ist, sich der jewailigen
Gleislage, insbesondere beim Einlaufen in überhöhte Gleisbögen, durch entsprechende
elastische Verformung optimal anzupassen. Eine verwindungsfähige Ausbildung des
Wagenuntergestelles allein führt hiebei nicht zu dem gewünschten Erfolg, da der
Wagenkasten samt der Dachkonstruktion der Verwindung des Untergestells entsprechenden
Widerstand leistet. Das Erfindungsziel wird hingegen durch die Kombination folgender
Merkmale erreicht: a) der kastenförmige Aufbau ist verwindungsfähig b) das Dach
ist verwindungsfähig, c) das Dach ist mit Ausnahme einer Längskante oder eines mit
dem Untergestell starr uerbundenen Abstützpunktes im Bereich einer
Seitenwand
gleitbar am Aufbau abgestützt.
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Diese Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, daß die Verwindungsfähigkeit
des Wagenuntergestelles durch den aufgesetzten Wagenkasten und das Dach in keiner
Weise behindert wird, weil diese Teile des Wagens selbst je für sich verwindungsfähig
ausgebildet sind und die besondere Art der Dachabstützung am Aufbau die Übertragung
der elastischen Formänderungen des Untergestelles auf den WaDenkasten und das Dach
unbeschrcinkt zuläf3t. Verfolgt man die Verformung der Hauptteile des Wagens, z0B.
beim Einlaufen des vorderen Drehgestelles in eine überhöhte Kurve, so zeigt es sich,
daß sich nicht nur das ursprünglich rechteckige Wagenuntergestell, sondern in verstärktem
Ausmaß auch der obere, zuvor rechteckige Rand des Wageiikastens zu einem Parallelogramm
verformt. Ein mit dem Wagenkasten starr verbundenes festes Dach (der Ausdruck "fest'
wird in diesem Zusammenhang als Gegensatz zu einem Schiebe-bzw. Klappdach verwendet)
würde diese erwünschte Formänderung des Wagenkastens nicht nur verhindern, sondern
auch dazu führen, daß an den Befestigungsstellen des Daches am Wagenkasten sowie
auch im Dach selbst durch die auftretenden Verformungskräfte übermäßige Materialbeanspruchungen
auftreten. Die erfindungsgemäß vorgesehene Art der Dachabstützung, bei der das Dach
lediglich längs einer Längskante oder an einem einzigen mit dem Untergestell starr
verbundenen Abstützpunkt kräfteübertragend mit den übrigen Teilen des Wagens verbunden
ist, läßt hingegen die freie Ausbildung der Verformungen des Wagenkastens zu, wobei
das Dach selbst lediglich eine gewisse Torsionsbeanspruchung erfährt, wogegen gefährliche
Längs-und Querkräfte von der Dachkonstruktion ferngehalten weiden.
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Je nachdem, ob die Verbindung des Daches mit dem Wagen an einer Längskante
oder an einem gesonderten Abstützplmkt im Bereich einer Wagenlängswand erfolgt,
werden die z.B. durch Bremskräfte oder Pufferstöße hervorgerufenen horizontalen
Dachkräfte durch die eine Seitenwand des Wagens oder aber über die Dachabstützung
direkt auf das Wagenuntergestell übertragen. In beiden Fällen erübrigt sich eine
besondere Begrenzung für die Relativbewegung des Daches gegenüber dem Wagenkasten
bzw. die Anordnung energiewerzehrender Elemente, wie Stoßdämpfer oder ledern.
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Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, daß die erfindungsgemäße
Konstruktion die Widerstandsfähigkeit des Wagens gegenüber den auftretenden statischen
und dynamischen Belastungen kaum beeinträchtigt. Der Grund hiefür liegt darin, do
die versteifenden Bauelemente, wie Diagonalstreben, Knotenbleche u.dgl.
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bei den bekannten Wagenkonstruktionen nur in beschränktem Um@ang an
der Aufnahme von Biege- und Zug- bzw. Druckbeanspruchungen beteiligt sind. In gleicher
Weise ist auch die starre Verbindung der Dachkonstruktion mit den Wagenwänden bei
den bekannten Waggonkonstruktionen in erster Linie dazu vorT>esehen, um die bei
Verwindung des Untergestelles an den Eckpunkten des oberen Kastenträgers auftretenden
Schubspannungen aufnehmen zu können.
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Selbstverständlich ist auch bei einem geschlossenen Güterwagen nach
der erfindungsgemií3en Bauart eine entsprechend biegesteife Ausführung des Daches
erforderlich, doch darf die Biegesteifigkeit der Dachkonstruktion nicht soweit gehen,
daß das Dach etwa nicht mehr in der Lage wäre, der statischen Durchbiegung des Untergestelles
bzw. seinen maximalen Schwingungsausschlägen zu folgen, ohne daß eine Beanspruchung
über den elastischen Bereich des Werkstoffes eintritt oder die Dachhaut örtlich
ausbeult.
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Es hat sich gezeigt, daß Güterwagen der erfindungsgemäßen Bauart
wegen ihrer großen Anpassungsfähigkeit an die Gleisneigung besonders entgleisungssicher
sind und außerdem wesentlich verbesserte Laufeingenschaften besitzen, was sich vor
allem durch erhöhte Laufruhe in geraden Gleisabschnitten bemerkbar macht.
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Bei Güterwagen, deren Dach mit dem Untergestell nur an einem starren
Abstützpunkt verbunden ist, kann dieser Abstützpunkt erfindungsgemäß von einer vom
oberen Rand einer Stirnwand entlang der angrenzenden Seitenwand bis zum Untergestell
sich erstreckenden Dachstütze gebildet sein. Der Wagenaufbau selbst nimmt daher
an der Ubertragung der horizontalen Dachkräfte nicht teil und braucht daher auch
nicht dementsprechend stärker dimensioniert zu werden.
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Erfindungsgemäß kann aber auch eine etwa in Wagenmitte an° geordnete
Dachstütze vorgesehen sein, die mit dem Dach, zoBe
über einen Querbügel
des Daches, gelenkig verbunden ist. Diese Ausführung wird vor allem dann von Vorteil
sein, wenn die Wagenseitenwände jeweils zwei Türöffnungen besitzen, zwischen denen
die Dachstütze bequem Platz findet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhafter Weise die
Dachstütze von einer bzw. zwei in Dreiecksverband angeordneten Diagonalstreben gebildet.
Diese Bauart zeichnet sich durch ihre Einfachheit und geringen Platzbedarf aus.
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Erfindungsgemäß empfiehlt es sich schließlich, das Dach als Gitterrahmen
aus parallelen längsverlaufenden Stäben auszubilden, die durch eine Dachhaut; in
Wellble chausfiihrung miteinander verbunden siiid. Eine solche Dachkonstruktion
vermag den auftretenden Verformungen der Oberkante des Wagenkastens zu folgen, ohne
daß es zu unzulässig hohen bIaterialbeansrDruchungen des Daches kommt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht eines gescillossenen
Güterwagens nach der Erfindung, Fig. 2 eine Vorderansicht des Walzens mit abgenommener
Stirnwand, die Fig. 3 und 4 den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen des Güterwagens
in verwundenem Zustend, Fig. 6 eine Vorderansicht einer weiteren Wagenausführung
nach der Erfindung, und Fig. 6 und 7 je eine Seitenansicht verschiedener Ausführungen
eines vierachsi gen Großraumgüterwagens nach der Erfindung.
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Der geschlossene Güterwae,en nach Fig. 1 bis 4 weist ein von Drehgestellen
1 mit von Schraubenfedern 2 abgefederten Radsätzen 3 getragenes Untergestell 4 auf,
welches als verwindungsfähiger Rahmen ausgeführt ist. Diese nicht gesondert dargestellte
Rahmenkonstruktion vermeidet besondere Diagonalverstrebungen und sonstige versteifende
Bauteile, welche die freie Verwindung des Rahmens um die Wagenlängsachse behindern.
An der Rahmenstirnseite sind die beiden Puffer 5 sowie der mittig angeordnete Kupplungshaken
6 angebracht. Die beiden Seitenwände 7 und 7' und die Stirnwände 8 sind mit dem
Untergestell 4 fest verbunden, z.B.
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verschweißt. Im Gegensatz zur konventionellen Waggonbauweise entfallen
bei der erfindungsgemäßen Konstruktion besondere Eckversteifungen des Wagenkastens
an der Stoßkante der Stirn- und Seitenwände. Das Dach 9 des Güterwagens ist als
gleichfalls
verwindungsfähige Baueinheit ausgebildet, welche beim
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 mit der einen Seitenwand 7 fest, mit der gegenüberliegenden
Seitenwand 7' hingegen gleitbar verbunden ist. Zu diesem nweck weist die Oberkante
der Seitenwand 7' einen nach außen gerichteten längsverlaufenden Falz 10 auf, in
den ein an der Seitenkante des Daches 9 vorgesehener, nach innen berichteter Gegenfalz
11 eingreift (vgl. Fig. 2 und 4).
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Die nicht im Detail dargestellte Dachkonstruktion kann beispielsweise
von einem Gitterrahmen aus parallelen längsverlaufenden Stäben gebildet sein, welche
durch in Abständen angeordnete, dem Querschnitt des Daches angepaßte Querbügel 12
miteinander verbunden sind. Das Dach 9 erhält dadurch die erforderliche Biegesteifigkeit,
bleibt aber bezüglich der Wagenlängsachse verwindungsfähig.
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Die in der Regel dünnwandigen Seitenwände 7 bzw. 7' stellen gleichfalls
verhältnismäßig verdrehweiche Bauteile desWagens dar, die einer Verwindung des Untergesbelles
4 folgen können.
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In Fig. 1 und 2 ist der Güterwagen in der Normallage, d.h.
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also auf einem vollkommen ebenen Gleisabschnitt, dargestellt. In diesem
Zustand bilden die Grundrißprojektionen sowohl des Wagenkastens Y, 7', 8 als auch
des Daches 9 zueinander parallele Rechtecke.
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Beim Einfatiren des Wagens in überhöhte Gleisbögen kommt es, wie
in Fig. 4 übertrieben dargestellt, durch die der unterschiedlichen Gleisneibung
folgende Winkelstellung zwischen den vorderen und hinteren Radsätzen 3 des Wagens
zu einer Verwindung des Untergestelles 4 un die Wagenlängsachse. Die Stirn- und
Seitenwände folgen der Verwindung des Untergestelles 4, wobei die zuvor rechteckige
Grundrißprojektion des oberen Randes des Wagenkastens die Form eines Parallelogrammes
annimmt. An den oberen Ecken A bzw.
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A' des Wagenkastens treten daher stumpfe bzw. spitze winkel auf.
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Als Folge dieser Verwindung des gesanten Wagenaufbaues kommt es längs
der Falze 10 und 11 zu einer Relativverschiebung des Daches 9 gegenüber der Seitenwand
71. Das bedeutet also, daß sich die bei konventionellen Wagenkonstruktionen mit
starr EìE Wagenkasten befestigtem Dach im Bereich der Dachanschlußstelle auftretenden
Schubspannungen
nicht ausbilden können und die erwünschte Verwindung des gesamten Wagenaufbaues
ungehindert vor sich gehen kann. Die elastische Verformung der Grundrißprojektion
des Wagens geht aus Fig. 3 hervor. Insbesondere ist zu ersehen, daß sich die Eckpunkte
A und A' nicht nur in bezug auf die Wagens längsachse seitlich verschoberl haben,
sondern der Eckpunkt A @uch um den gleicheIl Betrag nach innen gerückt ist, um den
sich der Punkt A' zur Stirnseite des Wagens hin verschoben hat.
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Der Güterwagen nach Fig. 5 weist beidseits Falzverbindungen 10, 11
des Daches 9 mit den Wagenseitenlfänden 7 und 7' auf.
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Die Dachkonstruktion ist hier also als separate, von den übrigen Teilen
des Wagens unabhängige, aufschiebbare Baueinheit ausgebildet. Zur Übertragung der
im Betriebe vorhalldenen horizontalen Dachkräfte auf das Untergestell 4 des Wagens
sind besondere Dachabstützungen erforderlich. Aus Fig. 6 und 7 gehen zwei verschiedene
Ausführungsformen solcher Dachabstützungen hervor, Der vierachsige Großraumgüterwagen
nach Fig. 6 weist jeweils mit zwei Schiebetüren 15 versehene Seitenwände auf. Zur
Dachabstützung ist zumindest an einem Ende des Wagens eiiie Diagonalstrebe 16 vorgesehen,
welche sich vom oberen Rand 17 der Stirnwand 8 entlang des Seitenwand 7' bis zum
Wagenuntergestell 4 erstreckt. Das Dach 9 ist mit dem Rand 17, z.B. gelenkig, verbunden,
so daß die auf das s Dach 9 wirksamen Brems- bzw. Beschleunigungskräfte über die
Diagonalstrebe 16 auf das Untergestell 4 übertragen werden, ohne daß die Verwindung
des Wagenkastens beeinträchtigt wird.
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Bei der Wagenausführung nach Fig. 7 befindet sich die Dachstütze
etwa in WagenmitLe. Sie besteht aus zwei im Dreiecksverband angeordneten Diagonalstreben
16' und 16". Die Dachkonstruktion on ist an der Dachstütze 1G', 16" beispielsweise
über einen Querbügel des Daches 9 gelenkig angeschlossen.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Waggonausführungen, wobei insbesondere auch eine nachgiebige Verbindung des Daches
mit dem Wagenkasten über elastische Beilagen, welche zugleich als Dichtelemente
dienen, vorgesehen sein kann.