DE19516259A1 - Wagenkastenaufbau, insbesondere für Reisezugwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft thermisch gedämmte Fahrzeuge, insbe­ sondere Reisezugwagen mit vorwiegend spantenlosen Tragwer­ ken aus längsverlaufenden metallischen Hohlkammerstrang­ preßprofilen.

Allgemein bekannt sind Wagenkästen, deren tragende Außenkontur in Differentialbauweise aus versteiften Blechen oder in Integralbauweise aus Strangpreßprofilen gebildet wird. Teilweise werden auch Kunststoffbauteile in Sandwich­ bauweise eingesetzt. Die Dämmstoffe sind entweder innen zwischen den Gerippeelementen eingefügt oder an den Innen­ flächen der Strangpreßprofile befestigt. Den Fahrgästen zu­ gewandte Innenverkleidungsplatten verdecken die dahinter­ liegenden Dämmstoffe. Bei einer weiteren bekannten Bauweise nach EP 0148 123 A2 befindet sich der Dämmstoff partiell auf der Außenseite der Strukturebene und wird von mecha­ nisch befestigten Außenhautplatten mittels Abstandhaltern am Tragwerk fixiert. Einerseits wird der Fußbodenbereich dabei nicht von außen gedämmt, andererseits stellen die Ab­ standhalter zwischen dem Tragwerk und den Außenhautplatten eine Wärmebrücke dar und leiten den Körperschall in die Struktur ein. Die Befestigung der Außenhautplatten ist darüber hinaus nicht für die Druckbeaufschlagung im Hochge­ schwindigkeitsverkehr geeignet. Die Abdichtung der mittels Abstandhaltern befestigten Außenhautplatten gegenüber äuße­ ren Einflüssen, insbesondere beim Befahren von Waschanla­ gen, ist mit dieser bekannten Art nicht dauerhaft reali­ sierbar. Die Durchfeuchtung der Dämmstoffe und struktursei­ tige Korrosionserscheinungen sind die Folge. Der Montage­ aufwand beim Anbringen der Abstandhalter am Wagenkasten und beim Befestigen der Außenhautplatten ist relativ hoch. Der hohe Aufwand zur Herstellung und Montage von vielen unterschiedlichen Bauteilen (Abstandhalter, Dich­ tungselemente, Befestigungselemente, Profile, elastische Zwischenlagen) steht einer wirtschaftlichen Fertigung entgegen. Auch sind die elastischen Zwischenlagen schwingungstechnisch wenig wirksam. Die Dämmstoffe müssen mit erheblichem Aufwand paßgenau zugeschnitten und zwischen den Abstandhaltern befestigt werden. Die eingehangenen und geklemmten Außenhautplatten werden bei unterschiedlichen Beladungszuständen, bei Temperaturschwankungen, bei Zugbegegnungen (Druckstöße), bei Toleranzproblemen und bei Alterung der elastischen Dichtelemente klappern, aneinander reiben und letztendlich undicht. Eine den jetzigen Design­ vorstellungen entsprechende Lösung mit zugleich aerodyna­ misch vorteilhafter ebener Außenfläche des Wagens ist mit den bekannten Konstruktionen schwer realisierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wagenkastenaufbau der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der gesamte Wagenkasten durch seinen besonderen konstruktiven Aufbau gleichmäßig gut gedämmt wird und die Nachteile der Bildung von Wärmebrücken, die durch die Abstandhalter der bekannten Außenbeplankung hervorgerufen werden, beseitigt werden, weiterhin der Wagenkasten leichter gebaut werden kann und so ausgebildet ist, daß eine den thermischen, akustischen und mechanischen Anforderungen entsprechende homogene Däm­ mung erreicht wird sowie eine energetisch und physiologisch vorteilhafte Klimatisierung und eine verbesserte sinnvolle und rationelle Funktionsverknüpfung (Synergieeffekt) zwi­ schen dem Tragwerk, der Warme- und Schalldämmung, der Kanalführung und der Befestigung der Innenausstattung mög­ lich ist.

Das technische Problem wird erfindungsgemäß durch die Merk­ male der Patentansprüche gelöst, das heißt, daß die Hohl­ räume der Profile als Klimakanäle fungieren und am gesamten Wagenumfang von getrockneten, gefilterten, gasförmigen Me­ dien im geschlossenen System durchströmt werden und daß das gesamte Tragwerk einschließlich des Fußbodens von einem schwingungsfähigen Masse- Federsystem eingehüllt wird, in das die akustische und thermische Dämmung sowie der Schutz vor äußeren Einflüssen integriert ist, wobei das Dämmate­ rial von innen nach außen hin schichtweise und/oder kon­ tinuierlich dichter ausgebildet ist und mit einer stark verdichteten und widerstandsfähigen äußeren Fläche endet. Die Erfindung wird durch weitere Merkmale in den Unteran­ sprüchen zwei bis elf gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 Den schematischen Querschnitt eines Reisezugwagens aus Leichtmetall- Hohlkammerprofilen,

Fig. 2 die Einzelheit "X" nach Fig. 1,

Fig. 3 die Einzelheit "Y" nach Fig. 1,

Fig. 4 die Einzelheit "Y" nach Fig. 1 mit integrierter, plattenförmiger Schicht und mit durchbrochenen plattenförmigen Schichten sowie mit Folie an der Außenhaut,

Fig. 5 die Einzelheit "Z" nach Fig. 1,

Fig. 6 die Einbeziehung der Fenster in das System der Man­ telheizung mit horizontalem Medienstrom,

Fig. 7 die Einbeziehung der Fenster in das System der Man­ telheizung mit vertikalem Medienstrom in den Fensterzwischenräumen,

Fig. 8 den Schnitt durch die Seitenwand mit außen auf der Struktur aufgesetztem Fensterpaket.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein gesamtes Tragwerk 2 mit Innenverkleidung 6 einschließlich Fußboden 3 aus Strang­ preßprofilen 4 mit Hohlkammern 10 von einem schwingungsfä­ higen Masse- Federsystem 1 eingehüllt, wobei das Dämmate­ rial von innen nach außen hin schichtweise und/oder kon­ tinuierlich dichter ausgebildet ist und mit einer stark verdichteten und widerstandsfähigen äußeren Fläche endet. Die Einhüllung des gesamten Tragwerks 2 mit dem schall­ absorbierenden und wärmedämmenden Masse- Federsystem 1 schafft gute Voraussetzungen für die Realisierung von aktiv isolierten Wagenkästen. Die strukturseitig in den Strang­ preßprofilen 4 vorhandenen Hohlräume 10 werden zur aktiven Isolierung in Fahrzeuglängsrichtung mit getrockneten, gas­ förmigen Medien 13 (Fig. 6 und Fig. 7) durchströmt. Daraus erwächst die Möglichkeit, eine komfortverbessernde, gleich­ mäßige Klimatisierung der Wagen umzusetzen. Energetische Vorteile ergeben sich aus der Abwärmenutzung aus der Abluft und der Nutzung von unkontinuierlich anfallenden Verlust­ energien der elektrischen Verbraucher. Dabei fungiert die Metallstruktur des Tragwerkes 2 als Wärmespeicher und Wärmetauscher, so daß nur geringe Temperaturschwankungen im Fahrzeuginnern auftreten. Die verbesserte homogene Wärme­ dämmung außerhalb der metallischen Struktur verringert den Wärmedurchgang im Außenwandbereich einschließlich des Fußbodens 3 und trägt ebenfalls zur Energieeinsparung bei. Die multifunktionelle Nutzung der Strangpreßprofile 4 bein­ haltet auch die Verlegung von Rohren und Versorgungsleitun­ gen 5 (Fig. 3) in den Hohlkammern 10, wobei nur die inneren Wände der Strangpreßprofile 4 oder ihre Stirnseiten zur Ein- und Ausleitung von Kabeln, Luft- und anderen Leitungen sowie Medienströmen sektionell unterbrochen werden und dadurch eine Voraussetzung für einen druckertüchtigten Raum innerhalb des Tragwerkes 2 vorhanden ist. Dadurch können zusätzliche Anschweißteile und Befestigungselemente entfal­ len und der Frostschutz der Leitungen wird gewährleistet. Die Durchströmung der Hohlräume 10 des Wagenkasten­ querschnitts einschließlich Fensterzwischenräume 14 (Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8) mit klimatisierten Medien 13 im ge­ schlossenen System schafft im Innern des Zuges für die Rei­ senden ein sehr homogenes Temperatur- Behaglichkeitsfeld bei geringen Raumluftgeschwindigkeiten und schafft dadurch einen erhöhten Reisekomfort. Die Innenverkleidung 6 ein­ schließlich Fußbodenbelag wird direkt auf der ebenen Innen­ seite des Tragwerkes 2 direkt befestigt, beispielsweise verklebt. Vorzugsweise werden dazu textile Verkleidungsma­ terialien verwendet. Die Verkleidungsmaterialien übernehmen dekorative, schallabsorbierende und wärmespeichernde Aufga­ ben und werden dennoch leichter als bei bekannten Wagenkonstruktionen, da keine selbsttragenden Plattenmate­ rialien benötigt werden. In den Strangpreßprofilen 4 sind Befestigungsschienen 7 (Fig. 3) integriert, die eine variable Anordnung der Sitze, Trennwände und anderer Innen­ einrichtungsgegenstände gewährleisten. Die direkte Anbrin­ gung dieser Gegenstände an dem Tragwerk 2 erleichtert die Montage und schafft gute Voraussetzungen für die Verwendung von leichten Verbindungselementen. Mit der Einbringung von einer größeren Anzahl verhältnismäßig kleiner Luft­ austrittsöffnungen 12 in den strukturseitig integrierten Kanälen der Hohlkammern 10 gemäß Fig. 5, bzw. in separat verlegten Klimakanälen 11 wird eine zugluftfreie Frischluftversorgung der Reisenden gewährleistet. Die Ver­ kleidung der Luftaustrittsöffnungen 12 mit luftdurchlässi­ gen, textilen Geweben wirkt schallabsorbierend und schafft ein dekoratives Erscheinungsbild im Wageninnern. Die Mon­ tage von Fensterpaketen 15 gemäß Fig. 8 erfolgt von außen durch einfaches Aufsetzen auf die ebene Strukturfläche. Bei dieser konstruktiven Lösung vereinfacht sich die Montage und Demontage der Fensterpakete 15. Das außenliegende Masse-Federsystem 1 hat die gleiche Schichtdicke wie die Fensterpakete 15. Dadurch entfallen die bisher notwendigen Absätze in der Struktur mit statisch nachteiligen Versatz­ momenten. Die Schalldämmung der Fenster wird durch eine separate dritte Scheibe 16 in der inneren Strukturebene verbessert. Diese Scheibe 16 fungiert als Wär­ metauscherfläche des Mantelheizsystems und kann für even­ tuell notwendige Reinigungszwecke vom Wageninnern her mit bekannten Mitteln geöffnet werden. Die gestalterisch vor­ teilhafte Umsetzung eines optisch durchgehenden Fenster­ bandes auf der Außenseite des Fahrzeuges ist ebenfalls ohne negative Auswirkungen auf die Rohbaustruktur realisierbar. Das Masse-Federsystem 1 kann wie in Fig. 4 schematisch dar­ gestellt, mit plattenförmigen Schichten 8 verstärkt und stabilisiert werden. Diese plattenförmigen Schichten 8 sind in dem Masse-Federsystem 1 eingebettet. Die Verbindung die­ ser plattenförmigen Schichten 8 mit dem Masse-Federsystem 1 wird durch Durchbrüche 9 verbessert, wobei bei mehreren plattenförmigen Schichten 8 die Durchbrüche 9 versetzt zu­ einander angeordnet werden können. Die verdichtete Außen­ schicht kann mit einer strapazierfähigen Folie 17 versehen werden. Es ist denkbar und im Sinne der Erfindung diese Folie 17 farblich zu gestalten. Als weitere Ausbildung kann an dem nach außen immer dichter werdenden und mit einer festen Außenhaut endenden Masse-Federsystem 1 eine in der Zeichnung nicht dargestellte bekannte Außenbeplankung ohne Abstandhalter befestigt, beispielsweise geklebt werden.

Die Erfindung ist vorteilhaft auch für Fahrzeuge in Doppel­ stockausführung und für den Hochgeschwindigkeitsverkehr einsetzbar. Die multifunktionelle Nutzung der Hohlkammern 10 der Strangpreßprofile 4 am gesamten Umfang des Wagenka­ stens zur gleichmäßigen Klimatisierung einschließlich der Fenster, zur einfachen Befestigung leichter Innenverklei­ dungen 6, zur Integration von Befestigungsschienen 7 für die variable Anordnung der Inneneinrichtung und zur Abwär­ meverwertung führt zur Energieeinsparung, zur Senkung der Fahrzeugmasse, zur Verbesserung des Reisekomforts und zur rationellen Montage der Fahrzeuge. Die Innenverkleidung 6 übernimmt dekorative, schallabsorbierende und wärmespei­ chernde Aufgaben und wird dünnwandiger und leichter als bei bekannten Wagenkonstruktionen ausgebildet. Die schall- und wärmedämmende Umhüllung des gesamten Tragwerks 2 gestattet die konsequente Nutzung der strukturseitig vorhandenen Hohlräume 10 als Klimakanäle für die Mantelheizung. Energe­ tische Vorteile ergeben sich aus der Nutzung von Verlust­ energien, die u. a. bei den elektrischen Verbrauchern anfal­ len und nicht mehr an die Umgebung abgegeben werden. Dabei fungiert die Metallstruktur des Wagenkastens als Wärmetau­ scher und Wärmespeicher, so daß nur geringe Temperatur­ schwankungen im Fahrzeuginnern auftreten.

Die Einbeziehung der Fenster in das System der Man­ telheizung schafft im Passagierraum ein sehr homogenes Temperatur- Behaglichkeitsfeld bei geringen Raumluftge­ schwindigkeiten und dadurch einen erhöhten Reisekomfort. Die in der Zuluft zuzuführende Wärmemenge kann im Heiz­ betrieb energetisch vorteilhaft reduziert werden. Die Fahr­ zeugkonstruktion ist aufgrund der ganzgeschweißten Struktur aus Strangpreßprofilen 4 mit Hohlkammern 10 druckertüchtigt ausgelegt und ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen hochge­ schwindigkeitstauglich. Die Ausbildung der Wärme- und Schalldämmung mit integrierter Schutzschicht, die die metallische Struktur vollflächig einhüllt, gewährleistet eine druckertüchtigte, strömungsgünstige und dekorative Gestaltung der Fahrzeugaußenkontur.

Bezugszeichenliste

1 Masse-Federsystem
2 Tragwerk
3 Fußboden
4 Strangpreßprofil
5 Rohre und Versorgungsleitungen
6 Innenverkleidung
7 Befestigungsschiene
8 plattenförmige Schicht
9 Durchbruch
10 Hohlkammer
11 Klimakanal
12 Luftaustrittsöffnung
13 Medium
14 Fensterzwischenraum
15 Fensterpaket
16 Scheibe
17 Folie

Claims (11)

1. Wagenkastenaufbau, insbesondere für Reisezugwagen, mit vorwiegend spantenlosen Tragwerken aus längsverlaufen­ den, metallischen Hohlkammerstrangpreßprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesamtes Tragwerk (2) ein­ schließlich Fußboden (3) aus Strangpreßprofilen (4) mit Hohlkammern (10) von einem schwingungsfähigen Masse- Federsystem (1) eingehüllt wird, wobei das Dämmaterial von innen nach außen hin schichtweise und/oder konti­ nuierlich dichter ausgebildet ist und mit einer stark verdichteten und widerstandsfähigen äußeren Fläche endet.

2. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Masse-Federsystem (1) mindestens eine plattenförmige Schicht (8) eingebettet ist.

3. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrüche (9) in den Schichten (8) vorgesehen sind, die bei mehreren plattenförmigen Schichten (8) versetzt zueinander angeordnet sind.

4. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verdichtete Außenschicht mit einer strapazierfähigen Folie (17) versehen ist.

5. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in den Hohlkammern (10) der Strangpreßprofile (4) des Tragwerkes (2) Versorgungsleitungen eingebettet sind.

6. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkammern (10) der Strangpreß­ profile (4) des Tragwerkes (2) als Klimakanäle ausgebil­ det sind und am gesamten Wagenumfang von Medien im geschlossenen System durchströmt werden.

7. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß an den inneren Wänden der Strangpreßprofile (4) oder ihren Stirnseiten zur Ein- und/oder Ausleitung Anschlüsse (5) vorgesehen sind.

8. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte innenliegende Hohlkam­ mern (10) des Tragwerkes (2) oder separat verlegte Kli­ makanäle (11) in Richtung der Innenräume eine Vielzahl verhältnismäßig kleiner Öffnungen (12) aufweisen.

9. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß wahlweise in den Bereichen zwischen den Fen­ stern Strangpreßprofile (4) oder Bauteile in Differentialbauweise senkrecht angeordnet sind.

10. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Tragwerk (2) innen längsverlaufende Befestigungsschienen (7) integriert sind.

11. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem nach außen dichter werdenden Masse- Federsystem (1) bekannte Außenplatten ohne Abstandhalter befestigt sind.