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Die
Erfindung betrifft einen Wagenkasten der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
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Die
Wagenkästen von Magnetschwebefahrzeugen bestehen in der
Regel aus einer Wagenkastenzelle und einer unter dieser montierten,
auch als "Einbaustruktur" bezeichneten Unterkonstruktion (z. B. ZEVrail
Glasers Annalen, Sonderheft Oktober 2003, Seiten 59 bis 63; "Magnetbahn
Transrapid, die neue Dimension des Reisens", Hestra-Verlag, Darmstadt,
1989, Seiten 80 bis 83). Die Unterkonstruktion dient insbesondere
zur Aufnahme von Einschüben mit funktionellen Baugruppen
des Magnetschwebefahrzeugs, zu denen z. B. solche für die
Energie- und Pneumatikversorgung, Klimatisierung, Magnetregelung
od. dgl. zählen. Außerdem ist die Unterkonstruktion
mit Kabelkanälen für die elektrischen und pneumatischen
Leitungen sowie mit zahlreichen Freiräumen versehen, die
der Aufnahme von mit dem Bodenteil der Wagenkastenzelle verbundenen,
Trag- und Führmagnet-Anordnungen tragenden Schwebegestellen
dienen.
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In
der Praxis wird die Unterkonstruktion als Fachwerkträger
ausgeführt, wobei das Fachwerk vier in einer Ebene liegende,
an der Oberseite angeordnete Längsträger, ein
mittig an der Unterseite angeordnetes Bodenprofil und mehrere diese
verbindende, längs und quer angeordnete, nachfolgend als Längs-
und Querwände bezeichnete Schottwände aufweist.
Dadurch trägt die Unterkonstruktion zwar trotz der erwähnten
Einbau- und Freiräume in einem gewissen Umfang auch zur
Erhöhung der Biege- und Torsionssteifigkeit der vorzugsweise
in Leichtbauweise hergestellten Wagenkastenzelle und damit des Wagenkastens
insgesamt bei, was sich für dessen Anwendung zur Personenbeförderung
als ausreichend erwiesen hat. Sollen die Magnetschwebefahrzeuge
jedoch auch oder nur zum Transport schwerer Lasten, z. B. von Container,
verwendet oder die Wagenkastenzellen im Falle der Personenbeförderung mit überdurchschnittlich
großen Tür- und/oder Fensterflächen versehen
werden, dann reicht die Biege- und Torsionssteifigkeit der bekannten
Wagenkästen nicht mehr aus. Als Folge davon können
sich außerdem unerwünschte Schwingungen ergeben,
die den Fahrkomfort beeinträchtigen.
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Ausgehend
davon liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, den Wagenkasten
der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass er auch in
Fällen der beschriebenen erhöhten Anforderungen
eine ausreichende Biege- und Torsionssteifigkeit besitzt.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass wegen der Ausbildung
der Unterkonstruktion als Kastenträger der gesamte Unterflurbereich
des Wagenkastens für dessen Versteifung genutzt wird. Insbesondere
ein symmetrischer Aufbau des Kastenträgers trägt
trotz der notwendigen Einbau- und Freiräume wesentlich
zur Erhöhung der Biege- und Torsionssteifigkeit des Wagenkastens
bei. Es hat sich erwiesen, dass dadurch die Anforderungen, die an die
Steifigkeit der Wagenkastenzelle zu stellen sind, sogar reduziert
werden können. Das ermöglicht die Anbringung größerer
Türen und Fenster und den Transport größerer
Lasten, ohne dass mit erheblichem Aufwand an Gewicht die Wagenkastenzelle selbst
mit einer erhöhten Steifigkeit versehen werden muss. Die
gewünschte Leichtbauweise kann daher erhalten bleiben.
Außerdem führt die Erfindung zu einer größeren
Lebensdauer des Wagenkastens, da dieser im Tür- und Fensterbereich
weniger belastet wird, und zu einer höheren Biegeeigenfrequenz,
was den Fahrkomfort verbessert.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläuert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines bekannten Wagenkastens
für ein Magnetschwebefahrzeug von unten;
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2 eine
perspektivische Darstellung von zwei Schwebegestellen für
den Wagenkasten nach 1;
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3 einen
Querschnitt durch ein mit dem Wagenkasten nach 1 ausgerüstetes
Magnetschwebefahrzeug;
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4 in
perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Unterkonstruktion für einen Wagenkasten nach 1 bis 3;
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5 in
einer der 4 entsprechenden Ansicht ein
zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Unterkonstruktion; und
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6 die
Anordnung des Schwebegestells nach 2 in einer
Unterkonstruktion nach 5.
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1 zeigt
schematisch einen vorderen Abschnitt eines Wagenkastens für
ein übliches, der Personenbeförderung dienendes
Magnetschwebefahrzeug. Der Wagenkasten enthält eine Wagenkastenzelle 1 mit
einem Bodenteil 2 und eine an dessen Unterseite mit Schrauben
und/oder Nieten befestigte Unterkonstruktion 3. Vorn Bodenteil 2 ragen
mit Fenstern 4 und Türen 5 versehene
Seitenwände 6 auf, deren Oberkanten durch ein
Dach 7 verbunden sind. Die Unterkonstruktion 3 erstreckt
sich im wesentlichen über die ganze, in Längsrichtung
(Pfeil v) des Wagenkastens
gemessene Länge und auch über die quer dazu gemessene
Breite des Bodenteils 2. Die Unterkonstruktion 3 wird
im wesentlichen gebildet durch parallel zur Längsrichtung v erstreckte, an ihrer Oberseite
und in einer gemeinsamen Ebene angeordnete Längsträger 8,
von denen zwei längs der seitlichen Ränder des
Bodenteils 2 erstreckt sind, und ein an ihrer Unterseite
angeordnetes, in einem mittleren Bereich des Bodenteils 2 vorgesehenes,
in der Regel plattenförmiges Längsprofil 9.
Außerdem weist die Unterkonstruktion 3 eine Mehrzahl
von parallel zur Längsrichtung v und
quer dazu erstreckte Trenn- oder Schottwände in Form von
Längswänden 10 und Querwänden 11 auf,
die die Längsträger 8 mit dem Längsprofil 9 verbinden
und durch Schweißen oder sonstwie an diesem befestigt sind.
Weiterhin können nicht dargestellte, stabförmige
Verbindungselemente vorhanden sein.
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2 zeigt
schematisch zwei übliche, in Längsrichtung v hintereinander angeordnete
Schwebegestelle 12 für den Wagenkasten nach 1.
Jedes Schwebegestell 12 enthält zwei mit Abstand
angeordnete, quer zur Längsrichtung v erstreckte Rahmenteile 14, die
durch einen Längsverbinder 15 miteinander verbunden
sind. In den Rahmenteilen 14 sind außerdem Wippen 16 angeordnet,
die mit Luftfedern am Bodenteil 2 der Wagenkastenzelle 1 befestigt
werden. Außerdem sind an den seitlichen Enden der Rahmenteile 14 jeweils
Gestellbügel 17 befestigt, von denen in 2 nur
einige dargestellt sind und die an ihren unteren Enden Magnetanordnungen 18 tragen,
die der Trag- und Führfunktion des Magnetschwebefahrzeugs
dienen. Die aus 1 ersichtliche Unterkonstruktion 3 weist
zwischen dem Längsprofil 9, den Längsträgern 8 und
den Längs- und Querwänden 10, 11 überall
dort, wo im montierten Zustand des Magnetschwebefahrzeugs die Rahmenteile 14 zu
liegen kommen, ausreichend große Freiräume auf.
Es ist daher möglich, wie 3 zeigt,
die Rahmenteile 14 weitgehend so in diesen Freiräumen unterzubringen,
dass nur die Gestellbügel 17 nach unten aus der
Unterkonstruktion 3 herausragen, um die Trag- und Führmagnet-Anordnungen 18 in
bekannter Weise gegenüber zugeordneten Teilen eines Fahrwegs 19 der
Magnetschwebebahn anordnen zu können. Mit dem Bezugszeichen 20 ist
in 3 außerdem eine der zwischen den Wippen 16 und
dem Bodenteil 2 vorgesehenen Luftfedern angedeutet.
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Magnetschwebefahrzeuge
dieser Art und deren Wagenkästen sind dem Fachmann aus
den eingangs bezeichneten Druckschriften allgemein bekannt und brauchen
daher nicht näher erläutert werden.
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Nach 4 enthält
eine erfindungsgemäße Unterkonstruktion 21 vier
Längsträger 22a, 22b, 22c und 22d,
die die vier Längskanten bzw. Eckbereiche eines Kastenträgers
bilden, der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist
und vorzugsweise weitgehend symmetrisch zu seiner Mittelebene ausgebildet
ist. Im montierten Zustand der Unterkonstruktion 21 liegen
die beiden Längsträger 22a, 22b in
einer oberen, unmittelbar an das Bodenteil 2 grenzenden
Ebene, die beiden Längsträger 22c, 22d dagegen
in einer unteren, zu dieser Ebene parallelen Ebene. Die vier Längsträger 22a bis 22d sind
paarweise durch eine Mehrzahl von quer verlaufenden, in Längsrichtung v voneinander beabstandeten
Querwänden 23a, 23b miteinander verbunden.
Zumindest zwischen ausgewählten Paaren von Querwänden 23a, 23b verbleiben Öffnungen 24,
die im wesentlichen in der Mitte zwischen den Längsträgern 22a, 22b bzw. 22c, 22d angeordnet
sind. Außerdem sind in ausgewählten Abschnitten
der Unterkonstruktion 21, z. B. einem Abschnitt A in 4,
die inneren, einander gegenüberstehenden Randbereiche der
Querwände 23a, 23b eines jedes Paars
durch in Längsrichtung v erstreckte
Längswände 25a, 25b mit den entsprechenden
Randbereichen der Trennwände 23a, 23b des
in Längsrichtung v nachfolgenden Paars
verbunden. In einem folgenden Abschnitt der Unterkonstruktion 21,
z. B. einem Abschnitt B, fehlen diese Längswände 25a und 25b,
und in einem darauf folgenden Abschnitt, z. B. einem Abschnitt C,
sind die Trennwände 25a, 25b wieder vorhanden.
Dabei ist die Anordnung, wie 4 klar erkennen
lässt, so getroffen, dass in Längsrichtung v in dem zuerst genannten
Abschnitt A der Unterkonstruktion 21 auf jeder Seite jeweils
eine Längswand 25a bzw. 25b und zwei
diesen zugeordnete Querwände 23a, 23b je
einen von außen her zugänglichen Raum 26a bzw. 26b begrenzen,
in den zwischen den betreffenden Längsträgern 22a, 22c bzw. 22b, 22d hindurch
nicht dargestellte Einschübe mit Elektronik- oder Pneumatikbauteilen
od. dgl. eingesetzt und gewartet bzw. repariert werden können.
Auf diesen Abschnitt A folgt dann der Abschnitt B, in dem zwei benachbarte
Paare von Querwänden 23a, 23b einen quer
zur Längsrichtung v durchgehenden
Freiraum begrenzen, der durch keine Längswände 25a, 25b unterbrochen
ist. Dagegen ist ein nächster Abschnitt C entsprechend
dem Abschnitt A ausgebildet, so dass er zwei weitere Einschubräume 26a, 26b umschließt.
Diese wechselnde Anordnung von Abschnitten A bis C wiederholt sich
in Längsrichtung v über
die ganze Länge des Wagenkastens, so dass auf den Abschnitt
C z. B. ein den Abschnitt B entsprechender Abschnitt D folgt und
vor dem Abschnitt A ein dem Abschnitt B entsprechender Abschnitt
E liegt.
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An
der Unterseite der Unterkonstruktion 21 ist zweckmäßig
ein dem Längsprofil 9 (1) entsprechendes
Längsprofil 27 vorgesehen, das z. B. mit den Längswänden 25a, 25b fest
verbunden sein kann.
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5 zeigt
eine Unterkonstruktion 28, die sich von der Unterkonstruktion 21 nur
dadurch unterscheidet, dass anstelle der unteren Längsträger 22c, 22d und
des mittleren Längsprofils 27 eine durchgehende
Bodenplatte 29 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist das
Längsprofil 27 zu den Seiten hin unter Bildung
der Bodenplatte 29 verbreitert. Die Bodenplatte 29 erstreckt
sich zweckmäßig über die gesamte Breite
des Bodenteils 2 der Wagenkastenzelle 1 und ist
mit den oberen Längsträgern 22a, 22b durch die
Quer- und Längswände 23, 25 oder
sonstwie verbunden. Dadurch werden die Umrisse des Kastenträgers
der Unterkonstruktion 28 hier durch die beiden oberen Längsträger 22a, 22b und
die Bodenplatte 29 festgelegt.
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Die
quer zur Längsrichtung v angeordneten Freiräume
in den Abschnitten B, D und E der 4 und 5 dienen
jeweils zur Aufnahme eines Rahmenteils 14 eines der Schwebegestelle 12 (2), während
die zwischen zwei Rahmenteilen 14 angeordneten Längsverbinder 15 der
betreffenden Schwebegestelle 12 in Freiräumen
aufgenommen werden, die in Längsrichtung erstreckt und
mittig zwischen zwei einander gegenüber liegenden Längswänden 25a, 25b in
den Abschnitten A usw. ausgebildet sind. Das ist in 6 gezeigt,
wo in den Abschnitten E und B je ein Rahmenteil 14 und
im Abschnitt A ein Längsverbinder 15 angedeutet
sind, wobei dieser Längsverbinder 15 außerdem
die Öffnungen 24 durchragt, die zwischen den zugehörigen Paaren
von Querwänden 23a, 23b verbleiben. Im
Abschnitt D der 6 ist außerdem ein
Rahmenteil 14a eines folgenden Schwebegestells 12 erkennbar.
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Die
beschriebenen Freiräume der Unterkonstruktionen 21 und 28 für
die Schwebegestelle 12 sind so bemessen, dass diese in
ihrem am Bodenteil 2 befestigten Zustand (3)
keine Berührung mit den Unterkonstruktionen 21 und 28 haben.
Dadurch ist sichergestellt, dass die Schwebegestelle 12 und mit
ihnen die Magnetanordnungen 18 dem Fahrweg 19 (3)
folgen können, während die Wagenkastenzelle 1 über
die Luftfedern 20, die Wippen 17 und die Rahmenteile 14 mit
den Schwebegestellen 12 verbunden ist.
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In 6 sind
die aus 2 ersichtlichen Gestellbügel 17 nicht
dargestellt. Der Grund hierfür besteht darin, dass der
Wagenkasten bzw. das gesamte Magnetschwebefahrzeug erst auf dem
Fahrweg 19 (3) abgesetzt werden muss, bevor
die den Fahrweg 19 umgreifenden Gestellbügel 17 montiert
werden können. Diese Montage kann nachträglich
unter Anwendung von Montageflächen 30 (6)
erfolgen, die an den Rahmenteilen 14 vorgesehen und von
außen her durch die Zwischenräume zwischen den
Längsträgem 22a, 22c bzw. 22b, 22d hindurch zugänglich
sind. Die Verbindung erfolgt z. B. mit Hilfe von Schrauben.
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Im übrigen
ist klar, dass der aus 4 und 5 ersichtlichen
Kastenträger durch weitere Profile, z. B. durch Elemente 31, 32 und 33 versteift
werden können, die die beschriebenen Funktionen der Unterkonstruktionen 21, 28 nicht
beeinträchtigen. Die Elemente 32 können
beispielsweise dazu dienen, die quer verlaufenden, die Rahmenteile 14 aufnehmenden
Freiräume zu überbrücken und zusammen
mit den Längswänden 25a, 25b in
Längsrichtung v durchgehende,
parallel zu den Längsträgern 22 verlaufende,
weitere Längsträger zu bilden. Außerdem können
die oberen Längsträger 22a, 22b und/oder die
Längswände 23, 25 mit bekannten
und daher nicht dargestell ten, zur Befestigung der Unterkonstruktion 21 am
Bodenteil 2 der Wagenkastenzelle 1 bestimmten
Mitteln versehen sein.
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Der
beschriebene, erfindungsgemäße Kastenträger
bringt den schon erwähnten Vorteil mit sich, dass er in
erheblichem Umfang zur Steifigkeit der Wagekastenzelle 1 beiträgt.
Er kann außerdem auf einfache Weise ausreichend biegesteif
und torsionssteif ausgebildet werden, ohne dass die Wagenkastenzelle 1 selbst
versteift werden muss. Hierfür wird erfindungsgemäß die
ganze Bauhöhe der Unterkonstruktion 21 genutzt,
so dass ihre verschiedenen Bauteile vergleichsweise dünn
ausgebildet werden können.
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Um
auch bei der Unterkonstruktion 28 eine Montage der Gestellbügel 17 (2)
zu ermöglichen, weist deren Bodenplatte 29 dort,
wo die Gestellbügel 17 mit den Rahmenteilen 14 verbunden werden
müssen, ausreichend große Aussparungen 34 auf.
Im übrigen die Anordnung und Ausbildung der Unterkonstruktion 28 analog
zu der nach 4, d. h. auch die Unterkonstruktion 28 kann
durch in Längsrichtung v durchgehende,
zusätzliche Versteifungselemente verstärkt sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden
können. Insbesondere ist klar, dass der Kastenträger
auch auf andere als die beschriebene und dargestellte Weise ausgebildet werden
könnte. Es ist beispielsweise möglich, wie 6 zeigt,
zusätzlich zu der Bodenplatte 29 auch die unteren
Längsträger 22c, 22d (4)
vorzusehen. Weiter kann die Unterkonstruktion 21 nach 4 durch
die unteren Längsträger 22c, 22d verbindende
Kreuzstreben zusätzlich versteift werden. Weiter dient
die Anordnung der Quer- und Längswände 23, 25 und
der von ihnen begrenzten Einschubräume 26 nur
als Beispiel. In diesem Zusammenhang ist z. B. beachtlich, dass
die in Längsrichtung v bemessene
Länge der Einschubräume und die Abstände
der quer verlaufenden Freiräume im wesentlichen von der
jeweiligen Rastergröße abhängen, die
durch die Größe der Schwebegestelle 14 und
der Magnetanordnungen 18 vorgegeben ist. Schließlich
versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als
den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden
können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ZEVrail Glasers
Annalen, Sonderheft Oktober 2003, Seiten 59 bis 63; "Magnetbahn
Transrapid, die neue Dimension des Reisens", Hestra-Verlag, Darmstadt,
1989, Seiten 80 bis 83 [0002]