DE19742772A1 - Zwischenboden für einen Doppelstockwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwischenboden für einen doppelstöckigen Eisen­ bahnwagen zur Trennung des oberen Stockwerks vom unteren der sich von einer Wagenlängsseite zur anderen und über einen Abschnitt der Wagenlänge er­ streckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zwischenboden für einen Dop­ pelstockwagen anzugeben der freitragend ist und keine zusätzlichen Querträger benötigt. Der Zwischenboden soll einfach in seinem Aufbau sein und aus gleich­ artigen und möglichst gleich großen Teilen bestehen, die ohne Schwierigkeit ge­ handhabt und eingebaut werden können. Schließlich soll der Zwischenboden ge­ genüber herkömmlichen Böden einen preislichen Vorteil bieten.

Die Aufgabe wird durch einen Zwischenboden gelöst der aus mehreren flachen, rechteckigen nebeneinander liegenden Sandwich-Elementen aufgebaut ist, die sich mit ihren schmalen Stirnseiten von einer Wagenlängsseite zur anderen er­ strecken und daselbst jeweils auf einem in Wagenlängsrichtung verlaufenden Träger aufliegen, während sie mit ihren breiten Längsseiten jeweils mit einem hohlen und biegeweichen Balken verbunden sind, der sich quer wenigstens über einen Abschnitt der inneren Breite des Wagens erstreckt.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen sind die sowohl in Wagenlängsrichtung ver­ laufenden Träger als Rechteckrohr ausgebildet als auch die biegeweichen Bal­ ken. Somit bieten die inneren Hohlräume dieser Profile eine ideale Möglichkeit zum Durchziehen von Kabeln, Schläuchen, oder auch zum Hindurchleiten von Luft für die Belüftung und/oder Klimatisierung des Doppelstockwagens.

Der biegeweiche Balken erstreckt sich zumindest über einen Längenabschnitt zwischen zwei angrenzenden Sandwich-Elementen. Aufgrund seiner relativ ge­ ringeren Biegesteifigkeit, ist er dazu vorgesehen, bei Belastung die Durchbiegung eines der Sandwich-Elemente mitzumachen bzw. auf das angrenzende Sandwich- Element so zu übertragen, daß an der Übergangsstelle von einem zum anderen Sandwich-Element in der Zwischenbodenebene kein Sprung entstehen kann. Es ist aber auch vorgesehen, daß sich der biegeweiche Balken mit seinen beiden Stirnseiten auf den Trägern abstützt, die in Wagenlängsrichtung verlaufen und für die Auflage der Sandwich-Elemente vorgesehen sind.

Die Sandwich-Elemente haben eine Rechteckform mit einem Längen-/Breiten­ verhältnis von ungefähr 3 zu 1. Jedes der Sandwich-Elemente besteht aus einem dünnen, flachen Obergurt und einem sich in einem Abstand und parallel zum Obergurt erstreckenden dünnen, flachen Untergurt, wobei der Abstand zwischen dem Ober- und dem Untergurt durch eine Zellenstruktur ausgefüllt ist, die mit dem Ober- und dem Untergurt jeweils fest und unlösbar verbunden ist. Üblich ist für die Ausgestaltung des Obergurts als auch des Untergurts die Verwendung von Stahlblechen, aber auch andere Werkstoffe wie Holz, Kunststoff oder Leichtmetall sind geeignet. Die Zellenstruktur hat unterschiedliche Querschnittsformen, die vom runden oder rechteckigen Querschnitt bis hin zum sechseckigen Waben­ querschnitt reichen. Während die Gurte aus einem der vorgenannten Werkstoffe bestehen, ist es durchaus üblich, daß die Zellenstruktur neben Stahlblech auch aus einem anderen Werkstoff gebildet ist, beispielsweise aus Hartpappe, Kunst­ stoff oder Leichtmetall. Überwiegend sind die Werkstoffe miteinander verschweißt oder verklebt und bilden eine verhältnismäßig biegesteife Struktur.

An den Längsseiten eines jeden Sandwich-Elements bildet der Obergurt einen Längsrand von geringer Breite, der über die Breite des Untergurts und somit auch über jene der Zellenstruktur hinausragt. Mit diesem Längsrand ist jedes der Sandwich-Elemente mit den jeweils angrenzenden biegeweichen Balken fest ver­ bunden. Die Verbindung erfolgt entweder über Blindniete oder Schrauben.

Als besonders tragfähig hat sich eine verhältnismäßig einfache Konstruktion er­ wiesen, bei welcher zwischen angrenzenden Sandwich-Elementen und dem zu­ gehörigen biegeweichen Balken jeweils ein Z-förmiges Blech so angeordnet ist, daß es sich von unterhalb des Längsrandes des Obergurtes bis unterhalb eines Längsrandes des Untergurts erstreckt. Üblich ist es hierbei, daß das Z-förmige Blech über die gesamte Länge eines Längsrandes eines Sandwich-Elementes vorgesehen ist. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß das Sandwich- Element nicht nur am Obergurt mit den biegeweichen Balken verbunden ist, son­ dern auch noch auf einem Längsstreifen des Untergurts aufliegt, so daß die auf das Sandwich-Element wirkenden Lasten sehr gut auf den biegeweichen Balken übertragen werden können. Dabei ist das Z-förmige Blech mit denselben Ele­ menten befestigt, beispielsweise Schraube oder Blindniet, mit dem auch das Sandwich-Element am biegeweichen Balken befestigt ist. In einer Abwandlung ist vorgesehen, daß das Z-förmige Blech zu einem U-förmigen Blech umgestaltet ist, dessen geschlossenes U oben auf dem biegeweichen Balken aufliegt und dessen freie Schenkel an ihren Enden jeweils nach außen umgebogen sind. Auch so erhält man eine dem Z-förmigen Blech sehr ähnliche tragfähige Struktur. Nach einer weitergehenden Abwandlung ist vorgesehen, daß der Untergurt die Zellen­ struktur seitlich umschließt und sich mit seinen Rändern, die dann ebenfalls nach außen umgebogen sind, bis unter die vorspringenden seitlichen Ränder des Obergurts erstreckt. Der Untergurt nimmt dabei angenähert die Form einer offe­ nen Wanne mit nach außen gebogenen Rändern an. Die äußeren Ränder von Ober- und Untergurt schließen miteinander bündig ab.

Jedes der Sandwich-Elemente wird an seiner schmalen Stirnseite mit Bolzen mit dem in Wagenlängsrichtung verlaufenden Träger verschraubt oder vernietet. Da­ bei ist vorgesehen, zwischen dem Längsträger und der Stirnseite des Sandwich- Elements auch noch eine elastische Zwischenschicht, beispielsweise eine Gum­ miauflage anzuordnen, um eine möglichst wirksame Geräuschdämpfung des Fahrzeugs zu erzielen.

Schließlich ist auch noch vorgesehen, zwischen dem Obergurt eines Sandwich- Elements und der Innenseite der Seitenwand des Wagens einen L-förmigen Schenkel anzuordnen, der mit dem Sandwich-Element fest verbunden ist und zwar über die gleichen Bolzen bzw. Blindnieten oder Schrauben, mit denen das Sandwich-Element selbst am Längsträger befestigt ist. Der L-förmige Schenkel schließt sich fest an die Seitenwand des Wagens an. Durch diese Konstruktion wird eine feste Einspannung des Sandwich-Elements zwischen den beiden Wa­ genlängsseiten erreicht.

Nachfolgend wird die Konstruktion des Zwischenbodens anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in stark vereinfachter und nicht maß­ stäblicher Darstellung die

• - Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Doppelstockwägen in perspektivi­ scher Darstellung,
• - Fig. 2 die Anordnung von Sandwich-Elementen in perspektivischer Drauf­ sicht,
• - Fig. 3 einen längsseitigen Rand eines Sandwich-Elements in der Drauf­ sicht,
• - Fig. 4 eine Verbindung von zwei Sandwich-Elementen mit einem biege­ weichen Balken im Schnitt,
• - Fig. 5 eine Befestigungsart eines Sandwich-Elements mit dem biegewei­ chen Balken im Schnitt,
• - Fig. 6 die Befestigung eines Sandwich-Elements an der Längsseite eines Waggons im Schnitt,
• - Fig. 7 die schmale Stirnseite eines Sandwich-Elements mit den Befesti­ gungspunkten,
• - Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Flächenabschnitt eines Sandwich- Elements entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 9 und
• - Fig. 9 den Flächenabschnitt eines Sandwich-Elements in der Draufsicht.

Bei dem doppelstöckigen Eisenbahnwagen 1 der Fig. 1 wird das obere Stockwerk 2 vom unteren Stockwerk 3 durch einen Zwischenboden 4 getrennt. Der Zwi­ schenboden 4 ist aus mehreren gleichgroßen und gleichartigen, flachen Sand­ wich-Elementen 5 gebildet, die nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Sandwich-Elemente 5 sind rechteckig und haben jeweils zwei schmale Stirnseiten 6 und zwei breite Längsseiten 7. Die breiten Längsseiten 7 angrenzender Sand­ wich-Elemente 5 weisen aufeinander zu. Das Verhältnis der Längen von Stirn­ seiten 6 zu Längsseiten 7 beträgt etwa 1/3. Mit den schmalen Stirnseiten 6 lie­ gen die Sandwich-Elemente 5 auf Trägern 8 auf, die sich auf den beiden Wa­ genlängsseiten 9 in der Wagenlängsrichtung 10 erstrecken. Die Träger 8 sind jeweils auf gleicher Höhe in dem Doppelstockwagen 1 angeordnet und erstrecken sich über einen Abschnitt von dessen gesamter Länge.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt bestehen die Sandwich-Elemente 5 jeweils aus einem Obergurt 11, der eine erste rechteckige Fläche 13 bildet. Im Verhältnis zu der von ihm gebildeten ersten rechteckigen Fläche 13 ist der Obergurt 11 recht dünn, er besteht aus Blech mit Dicken 29 zwischen 3 und 10 mm.

In einem Abstand 14 und parallel zum Obergurt 11 verläuft der Untergurt 12. Ebenso wie der Obergurt 11 bildet auch der Untergurt 12 eine zweite rechteckige Fläche (nicht gezeigt) die hinsichtlich ihrer Lage zur ersten Fläche 13 kongruent ist. Auch der Untergurt 12 besteht aus Blechen mit einer Dicke 29 zwischen 1 und 10 mm. Zwischen dem Obergurt 11 und dem Untergurt 12 ist eine Zellenstruktur 15 angeordnet, deren Wandungen 16 normal zu den beiden Gurten 11 und 12 verlaufen. Der Abstand 14 zwischen dem Ober- 11 und dem Untergurt 12 liegt zwischen 30 und 100 mm.

Die erste rechteckige Fläche 13 des Obergurts 11 ist jeweils um einen längsseiti­ gen Rand 17 breiter als die zweite rechteckige Fläche des Untergurts 12 und die Abmessungen der Zellenstruktur 15. Mit ihren Rändern 17 ruhen jeweils zwei, aneinander angrenzende Sandwich-Elemente 5 auf einem biegeweichen Balken 18, der sich quer über die Breite des Doppelstockwagens 1 von einer Längsseite 9 zur anderen erstreckt. In der Längsrichtung 19 der Sandwich-Elemente 5 hat der biegeweiche Balken 18 eine geringere, höchstens aber eine gleich große Biegesteifigkeit wie die Sandwich-Elemente 5 selbst. Die Abstimmung der Biege­ steifigkeiten der Sandwich-Elemente 5 mit dem biegeweichen Balken 18 wird bei­ spielsweise dadurch erreicht, daß man die Biegesteifigkeit der Sandwich- Elemente 5 experimentell bestimmt und nach den dabei gewonnenen Meßdaten den biegeweichen Balken 18 mit einer vorgegebenen Biegesteifigkeit fertigt. Das geschieht, indem man bei vorgegebenen zumeist genormten Wandstärken in den beiden Längsstegen 20 des Rechteckrohres 21, welches den biegeweichen Bal­ ken 18 bildet, Ausnehmungen (nicht gezeigt) anbringt. Aus den vorhandenen Meßdaten können die Ausnehmungen hinsichtlich ihrer Größe und Lage mit Hilfe des Laserschneidens mit großer Genauigkeit erzeugt werden. Mit ihren Längs­ rändern 17 liegen die beiden angrenzenden Sandwich-Profile 5 auf dem oberen Steg 22 des Rechteckrohres 21 auf und sind daselbst über Schrauben 23 oder Blindnieten mit dem Rechteckrohr 21 fest verbunden. Zwischen den beiden Längsrändern 17 kann auch noch ein Spalt 24 von geringer Breite frei bleiben.

Als zweckmäßig und insbesondere zur besseren Übertragung der Biegekräfte von den Sandwich-Elementen 5 auf das Rechteckrohr 21 hat es sich erwiesen, zwi­ schen der Unterseite des Längsrandes 17 und der Unterseite des Untergurts 12 zusätzlich ein Z-förmiges Blech 25 anzuordnen. Anstelle einer Verschraubung 23 kann auch ein Blindniet 26 zur Befestigung vorgesehen sein, wie das in der Fig. 5 ausschnittsweise gezeigt ist.

Anstelle von zwei einander benachbarten Z-förmigen Blechen 25 kann auch ein U-förmiges Blech (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welches an den beiden Enden seiner U-förmigen Schenkel jeweils einen nach außen weisenden Fortsatz auf­ weist. Ein solcher Fortsatz entspräche dem jeweils unteren Schenkel 27 der Z-för­ migen Bleche 25, auf welchen die Untergurte 12 zusätzlich abgestützt sind.

Auch die Längsträger 8 werden von Rechteckrohren 28 gebildet, wie das im Schnitt der Fig. 6 gezeigt ist. Das in der Fig. 6 dargestellte Rechteckrohr 28 ist mit der Seitenwand 9 des Doppelstockwagens 1 fest verbunden. Auf seinem obe­ ren Steg 30 ruht das Sandwich-Element 5 mit einer seiner schmalen Stirnseiten 6. Dort ist es an mehreren Punkten 31 mit dem Rechteckrohr 28 über Bolzen 32 fest verbunden. Zur Aussteifung der Verbindung sind zusätzlich Hülsen 33 vorgese­ hen, welche in die Wabenstruktur 15 des Sandwich-Elements 5 eingelassen sind. Anstelle des gezeigten Schraubenbolzens 32 kann auch ein Blindniet (nicht ge­ zeigt) zur Befestigung des Sandwich-Elements 5 auf dem Rechteckrohr 28 ver­ wendet werden. Zusätzlich ist zwischen dem Untergurt 12 und dem oberen Steg 30 eine elastische Zwischenschicht 34 vorgesehen. Beispielsweise besteht die elastische Zwischenschicht 34 aus Gummi oder Kunststoff. Auch können die schmalen Ränder 6 des Sandwich-Elements 5 am Ober- 11 und/oder am Untergurt 12 noch mit Randstreifen 41 zusätzlich verstärkt sein.

Zur weitergehenden Aussteifung der Verbindung des Sandwich-Elements 5 mit der Seitenwand 9 ist ein L-Profil 35 vorgesehen, dessen horizontaler Schenkel 36 von dem Bolzen 32 auf dem Obergurt 11 befestigt wird. Der vertikale Schenkel 37 des L-Profils 35 schließt sich eng an die Innenseite 38 Der Seitenwand 9 des Waggons 1 an.

Die Längsteilung 39 zwischen den Befestigungspunkten 31 der schmalen Stirn­ seiten 6 ist so vorgesehen, daß bei den beiden Längsrändern 17 jeweils nur die halbe Längsteilung 40 bestehen bleibt. Ein ausgeführtes Sandwich-Element 5 hat beispielsweise eine Breite 42 von etwa 875 mm, eine Länge 43 von etwa 2645 mm und eine Dicke 44 zwischen 60 und 80 mm.

Das Sandwich-Element 5 der Fig. 8 und 9 zeichnet sich durch eine besonders hohe Biegesteifigkeit und Knautschfestigkeit in seiner Erstreckungsrichtung 45 aus. Seine Zellenstruktur 15 besteht aus zwei Blechen 46 und 47, in welche je­ weils Vertiefungen 48 eingeformt sind; das Einformen erfolgt durch Tiefziehen. Im vorliegenden Falle haben die Vertiefungen 48 die Form von rechteckigen Pyrami­ den; es sind aber auch runde, kegelstumpfförmige Vertiefungen möglich. Die breiteren Basen 49 der Vertiefungen 48 sind jeweils nach außen gekehrt, wäh­ rend sich die Bleche 46 und 47 mit den weniger breiten Spitzen 50 der Vertiefun­ gen 48 berühren in der Weise, daß Spitze 50 auf Spitze 50 ruht. An den anein­ ander berührenden Spitzen 50 sind die Bleche 46 und 47 miteinander verschweißt. Die kreisförmigen Schweißnähte 51 weisen darauf hin, daß die be­ vorzugte Schweißverbindung über Laserschweißen erzeugt wird. Die Basen 49 und die dazwischen befindlichen Blechstege 52 werden, wie bereits dargestellt, vom Ober- 11 bzw. Untergurt 12 abgedeckt. Eine besonders widerstandsfähige Struktur des Sandwich-Elements 5 wird erhalten, wenn die Vertiefungen 48 nach­ träglich noch mit Metallschaum 53 ausgefüllt werden. Dieses Ausschäumen hat auch eine beachtliche Antidröhnwirkung und verfestigt das Sandwich-Element 5 auch zusätzlich noch in seiner Erstreckungsrichtung 45. Die bevorzugte Verbin­ dung der Zellenstruktur 15 mit dem Ober- 11 und dem Untergurt 12 erfolgt auch in diesem Falle über Laserschweißnähte 54.

Bezugszeichenliste

1

doppelstöckiger Eisenbahnwagen

2

oberes Stockwerk

3

unteres Stockwerk

4

Zwischenboden

5

Sandwich-Element

6

schmale Stirnseite

7

breite Längsseite

8

Träger

9

Wagenlängsseite

10

Wagenlängsrichtung

11

Obergurt

12

Untergurt

13

erste rechteckige Fläche

14

Abstand

15

Zellenstruktur

16

Wandung der Zellenstruktur

17

Längsrand

18

biegeweicher Balken

19

Längsrichtung

20

Längssteg

21

Rechteckrohr

22

oberer Steg

23

Befestigung

24

schmaler Spalt

25

Z-förmiges Blech

26

Blindniet

27

Schenkel

28

Rechteckrohr

29

Dicke

30

oberer Steg

31

Befestigungspunkte

32

Bolzen

33

Hülse

34

elastische Zwischenschicht

35

L-Profil

36

horizontaler Schenkel

37

vertikaler Schenkel

38

Innenseite der Seitenwand

39

Längsteilung

40

Längsteilung

41

Rand streifen

42

Breite

43

Länge

44

Dicke

45

Erstreckungsrichtung

46

Blech

47

Blech

48

Vertiefung

49

Basis

50

Spitze

51

Laserschweißnaht

52

Blechsteg

53

Metallschaum

54

Laserschweißnaht

Claims (12)

1. Zwischenboden für einen doppelstöckigen Eisenbahnwagen zur Trennung des oberen Stockwerks vom unteren, der sich von einer Wagenlängsseite zur anderen und über einen Abschnitt der Wagenlänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (4)

• - aus mehreren flachen, rechteckigen, nebeneinanderliegenden Sandwich- Elementen (5) aufgebaut ist, die sich
• - mit ihren schmalen Stirnseiten (6) von einer Wagenlängsseite (9) zur ande­ ren erstrecken und daselbst jeweils auf einem in Wagenlängsrichtung (10) verlaufenden Träger (8) aufliegen, während sie
• - mit ihren breiten Längsseiten (7) jeweils mit einem hohlen und biegewei­ chen Balken (18) verbunden sind, der sich quer wenigstens über einen Ab­ schnitt der inneren Breite des Wagens (1) erstreckt.

2. Zwischenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Wagenlängsrichtung (10) verlaufende Träger (8) als Rechteckrohr (28) ausgebildet ist.

3. Zwischenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bie­ geweiche Balken (18) als Rechteckrohr (21) ausgebildet ist.

4. Zwischenboden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bie­ geweiche Balken (18) mit wenigstens einem seiner stirnseitigen Enden auf einem der Träger (8) aufliegt.

5. Zwischenboden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Sandwich-Element (5)

• - aus einem dünnen, eine erste rechteckige Fläche (13) bildenden Obergurt (11) und einem
• - sich in einem Abstand (14) und parallel zum Obergurt (11) erstreckenden dünnen, eine zweite rechteckige Fläche bildenden Untergurt (12) besteht, wobei
• - der Abstand (14) zwischen dem Ober- (11) und dem Untergurt (12) durch eine Zellenstruktur (15) ausgefüllt ist,
• - die mit dem Ober- (11) und dem Untergurt (12) jeweils fest und unlösbar verbunden ist.

6. Zwischenboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergurt (11) wenigstens an einer Längsseite (7) seiner Fläche (13) einen, über den Untergurt (12) und die Zellenstruktur (15) hinausragenden Längs­ rand (17) bildet.

7. Zwischenboden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsrand (17) des Obergurtes (11) zumindest abschnittsweise mit dem biegeweichen Balken (18) fest verbunden ist.

8. Zwischenboden nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens zwischen einem Sandwich-Element (5) und dem bie­ geweichen Balken (18) ein Z-förmiges Blech (25) angeordnet ist, das sich von unterhalb des Längsbalkens (17) des Obergurtes (11) bis unterhalb ei­ nes Längsrandes (27) des Untergurtes (12) und über einen Längenab­ schnitt des Sandwich-Elementes (5) erstreckt sowie mit dem biegeweichen Balken (18) und dem Sandwich-Element (5) verbunden ist.

9. Zwischenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandwich-Element (5) an wenigstens einer seiner schmalen Stirnseiten (6) mit einem in Wagenlängsrichtung (10) verlaufenden Träger (8) über Bolzen (32) verschraubt oder vernietet ist.

10. Zwischenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auflage von wenigstens einer Stirnseite (6) des Sandwich-Elements (5) und einem der in Wagenlängsrichtung (10) verlaufenden Träger (8) eine dünne elastische Zwischenschicht (34) vorgesehen ist.

11. Zwischenboden nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stirnseite (6) des Sand­ wich-Elements (5) oberhalb von dessen Obergurt (11) und auf der Innen­ seite (39) der Seitenwand (9) des Wagens (1) ein L-förmiges Profil (35) vorgesehen ist, das mit dem Sandwich-Element (5) fest verbunden ist und an die Seitenwand (9) des Wagens (1) eng anschließt.

12. Zwischenboden nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (32) zur Befestigung der Stirnseite (6) des Sandwich- Elements (5) zugleich zur Befestigung des L-förmigen Profils (35) vorgese­ hen sind.