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Bewegliche Nutzlastzelle Die Erfindung betrifft eine bewegliche Nutzlastzelle,
und insbesondere ein trassengeführtes Kåbinenfahrzeug, bestehend aus einem Tragrahmen
mit durch Ecerbindungen fest miteinander verbundenen Längs- und Querstreben.
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Bei bekannten Nutzlastzellen dieser Art sind die Eckverbindungen,
die sich an den Stellen stärkster Beanspruchung befinden, im Hinblick auf eine hohe
Steifigkeit der Zelle möglichst starr ausgebildet, und zum Schutz der Zelle sind
zusätzlich zu Stoßfängern bug- und heckseitige Anbauten erforderlich, die bei stärkeren
Zusammenstößen als Knautschzonen wirken. Derartige zusätzliche Anbauten erfordern
jedoch einen erheblichen Bauaufwand und daher muß auf diese Sicherheit smaßnahmen
vor allem bei kleineren Nutzlastfahrzeugen, etwa trassengeführten Kleinkabinen für
den Personennahverkehr, aus Kostengründen zumeist verzichtet werden. Ein weiterer
Nachteil bekannter Nutzlastzellen liegt darin, daß ihr Rahmen üblicherweise aus
einer Vielzahl unterschiedlicher Profile, und zwar häufig Sonderprofile, zusammengesetzt
ist, die bei jedem neuen oder auch nur größeren Bautyp geändert werden müssen, was
ebenfalls wieder mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bewegliche Nutzlastzelle
zu schaffen, deren Rahmen aufgrund eines neuen, wesentlich vereinfachten Konstruutionsprinzips
erheblich wirtschaftlicher als bisher herzustellen ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Nutzlastzelle
der eingangs erwähnten Art, die dadurch gekennzeichnet ist , daß der Tragrahmen
ein sich bei einem Aufprall gesteuert verformender Sicherheitsrahmen ist, der einzelne
Deformationszonen mit unter bleibender Formänderung nachgebenden, ein plastisches
Ausknicken der dazwischen eingespannten Streben zulassenden Eckverbindungen aufweist.
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Bei der erfindungsgemäßen Nutzlastzelle wird ein stärkerer Aufprall
ohne aufwendige, außerhalb der Zelle liegende Anbauten durch Deformation des Zellengerippes
selbst gedämpft, mit der Besonderheit, daß der Aufprallstoß eine konzentrierte irreversible
Verformung in einzelnen Deformationszonen bewirkt,
in denen die
Eckverbindungen plastisch nachgeben und zugleich ein Ausbiegen der dazwischen eingespannten
Streben unter bleibender Formänderung und evtl. unter zusätzlicher Verformung der
an den Streben befestigten Wandelemente ermöglicht wird, während in anderen Bereichen
der Zelle ein Ausknicken der Streben und Ablösen der damit verbundenen Wandelemente
unterbunden wird und daher die Fahrgäste und die Nutzlast im Falle eines Aufpralls
gegen ein Herausschleudern geschützt bleiben, wobei sich durch entsprechende Dimensionierung
die Verformbarkeit der einzelnen Eckverbindungen und Streben steuern läßt. Anhand
von Crash-Versuchen hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäß ausgebildeten
Nutzlastzelle Belastungsstöße bis zu 50 g bruchfrei abgefangen und somit Sicherheitswerte
erreicht werden, die bei herkömmlicher Bauweise mit möglichst steifem, gestaltiestem
Zellengerippe einen beträchtlich größeren und häufig unvertretbar hohen Bauaufwand
erfordern.
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Um bleibende Verformungen der Nutzlastzelle bei kleineren Belastungsstößen
zu vermid en, sind zweckmäßigerweise Stoßfänger am Bug- und Heckende der Nutzlastzelle
vorgesehen.
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Nach der Erfindung ist ferner eine Nutzlastzelle der eingangs erwähnten
Art dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen nach dem Baukastenprinzip aus als
Normprofile ausgebildeten Längsstreben und biegefesten, aus ebenfalls als Normprofile
ausgebildeten Querstreben und mit den Normprofilen formgleichen Eckverbindungen
bestehenden Querspanten zusammengesetzt ist.
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Aufgrund dieser hinsichtlich ihrer Einfachheit dem Fachwerkbau ähnelnden
Bauweise des Zellengerippes, von der sich wahlweise oder zusätzlich zur Ausbildung
als Sicherheitsrahmen Gebrauch machen läßt, wird der Herstellungsaufwand
ebenfalls
beträchtlich vereinfacht: Der Zusammenbau des Zellengerippes erfolgt mit Hilfe eines
Bausatzes, der aus wenigen Bausteinen unterschiedlicher Form besteht und dessen
Einzelbausteine äußerst einfach, nämlich als für das System genormte Profile und
dazu formgleiche Eckverbindungen ausgebildet sind, und zur Herstellung einer Nutzlastzelle
anderen Bautyps müssen lediglich unter Verwendung einer den Belastungen entsprechenden
Anzahl biegefester Querspanten die Abmessungen und/oder die Anzahl der Normprofilstreben
geändert werden, ohne daß es neuer, komplizierter Sonderprofile oder anderer Änderungen
der Rahmenbauteile bedarf.
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Im Hinblick auf eine baulich einfache Profilform der Quer-und/oder
Längsstreben bestehen diese zweckmäßigerweise aus Doppel-T-Profilen, und zwar bei
höheren Belastungen vorzugsweise aus zwei parallel nebeneinander angeordneten Doppel-T-Profilen,
wodurch zusätzlich eine platzsparende Unterbringung weiterer, für die Nutzlastzelle
erforderlicher Einrichtungen, beispielsweise des Türschließmechanismus, erreicht
wird. Aus Festigkeitsgründen empfiehlt es sich jedoch, daß zumindest einige Querstreben
ein Kastenprofil aufweisen, und im Falle der Herstellung des Tragrahmens nach dem
Baukastenprinzip wird eine besonders günstige Ausbildung der Querspanten dadurch
erreicht, daß diese Jeweils geschlossene Rechteckspanten mit als Kastenprofile ausgebildeten
seitlichen sowie aus parallel nebeneinander angeordneten Doppel-T-rofilen bestehenden
oberen und unteren Querstreben sind.
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In weiterer Vereinfachung der mit den Profilstreben formgleichen Eckverbindungen
sind diese zweckmäßigerweise aus durch Stege miteinander verbundenen oberen und
unteren Flanschen aufgebaut und enthalten vorzugsweise jeweils einen zwischen einem
Ober- und Unterflansch angeordneten Doppelsteg, an den die Stege der beiden nebeneinanderliegenden
Doppel-T-Profile der Quer- bzw. Längtistreben angeschlossen
werden.
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Zwecks Verbindung unterschiedlicher Profile, also etwa der Kastenprofile
mit den beiden nebeneinanderliegenden Doppel-T-Profilen enthalten die Eckverbindungen
vorteilhafterweise jeweils zumindest einen abgeknickt verlaufenden Steg.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Zellengerippe eine Aluminiumkonstruktion,
wobei die Eckverbindungen aus miteinander verschweißten Aluminiumteilen hergestellt
sind und/ oder die Quer- und Längsstreben aus mit den Eckverbindungen verschweißten
Aluminium-Strangpreßprofilen bestehen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in Verbindung
mit der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung mehrerer, mit Schiebetüren
ausgestatteter Nutzlastzellen; Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung
des Zellenrahmens; Fign. 2A verschiedene Normprofile für die Längs- und bis 2C Querstreben;
und Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 2 in strichpunktierten Linien
eingekreisten Eckverbindung mit den zugehörigen Anschlußprofilen.
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Fig. 1 zeigt mehrere bewegliche Nutzlastzellen in Form von Kleinkabinen
10 für ein Personen-Nahverkehrssystem,
die an einer Fahrschiene
12 geführt und jeweils mit zwei Schiebetüren 14 versehen sind. Zum Schutz vor bleibenden
Deformationen bei geringeren Belastungsstößen sind die Kabinen 10 am Fahrwerk jeweils
mit bug- und heckseitigen Stoßfängern 16 versehen.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist der gerippeförmige Rahmen 18 der Nutzlastzelle
aus in sich geschlossenen, rechteckigen Querspanten 20 zusammengesetzt, die im Bereich
ihrer Eckverbindungen 22 durch obere und etwas länger ausgebildete untere Längsstreben
24 miteinander verbunden sind.
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Die Längsstreben 24 bestehen jeweils aus einem Doppel-T-Profil (Fig.
2A) und für höhere Beanspruchungen aus zwei nebeneinanderliegenden, aneinanderstoßenden
Doppel-T-Profilen, wie dies in den Fign. 2 und 2A in gestrichelten Linien gezeigt
ist.
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Die Querspanten 20 sind aus über die Eckverbindungen 22 miteinander
verbundenen seitlichen bzw. oberen und unteren Querstreben 26 bzw. 28 zusammengesetzt.
Zur biegesteifen Ausbildung der Querspanten 20 wird für die seitlichen Querstreben
26 ein Kastenprofil (Fig. 2B) gewählt, während die oberen und unteren Querstreben
28 aus zwei parallel im Abstand nebeneinanderliegenden Doppel-T-Profilen (Fig. 20)
bestehen.
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Die Längs- und Querstreben 24, 26 und 28 sind für das System genormte
e Aluminium-Strangpreßprofile und mit den ebenfalls aus Aluminium hergestellten
Eckverbindungen 22 verschweißt.
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Der Kabinenrahmen 18 läßt sich hinsichtlich seiner Form und Festigkeit
durch entsprechende Wahl der Abmessungen und der Anzahl der verwendeten Profilstreben
in einfacher Weise verändern.
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So wird der Rahmen 18 durch Ansetzen eines weiteren Querspan tes 20
iiber Längsstreben 24 an das hintere Rahmenende verlängert, wie dies in Fig. 2 in
gestrichelten Linien angedeutet ist, ohne daß die Raumform der einzelnen Rahmenbausteine
geändert werden muß.
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Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Eckverbindung 22,
die formgleich zu den seitlichen Querstreben 26, den oberen bzw. unteren Querstreben
28 und den Längsstre ben 24 ausgebildet ist und diese miteinander verbindet.
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Jede Eckverbindung 22 besteht aus einem-oberen Flansch 30 und einem
unteren Flansch 32, die durch damit verschweißte Stege 34, 36 auf Abstand gehalten
sind. Zum formgleichen Anschluß der Eckverbindung 22 an die auf Abstand gehaltenen
Doppel-T-Profile der oberen bzw. unteren Querstrebe 28 einerseits und an das Kastenprofil
der seitlichen Querstrebe 26 andererseits ist der eine Steg 36 der Eckverbindung
22 abgeknickt ausgebildet. Die Flansche 30, 32 der Eckverbindung 22 sind mit seitlichen
Laschen 38 versehen, die formgleich in die Flansche der Längsstrebe 24 übergehen;
bei Anordnung der Eckverbindung 22 in einem mittleren Querspant 20, also an einem
Knotenpunkt, von dem zwei Längsetreben 24 ausgehen, ist die Eckverbindung 22 bezüglich
einer senkrecht durch die Flansche 30, 32 verlaufenden Ebene vorzugsweise vollstandig
spiegelsymmetrisch ausgebildet und mit zwei entgegengesetzt zueinander abknickenden
Stegen 34, 36 sowie am oberen und unteren Flansch 30, 52 jeweils mit zwei entgegengesetzt
gerichteten Laschen 38 versehen, die mit den an der Eckverbindung 22 zusammentreffenden
Längsstreben 24 verbunden werden. Zum Anschluß von Längsstreben 24, die aus zwei
nebeneinanderliegenden Doppel-2-Profilen bestehen (Fig. 2A), sind die Laschen 38
der Flansche 30, 32 entsprechend breiter bemessen.
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Durch entsprechende Dimensionierung der Eckverbindungen 22 und der
Längs- und Querstreben 24, 26 und 28 wird deren Verformbarkeit derart gesteuert,
daß bestimmte Eckverbindungen
22 und dazwischen eingespannte Streben
24, 26, 28 bei einem Aufprall als Deformationszonen wirken, wobei in diesen Deformationszonen
eine gezielte plastische Verformung der Eckverbindungen und aufgrund der nachgiebigen
Einspannung der an diesen Eckverbindungen befestigten Streben auch ein Ausknicken
dieser Streben unter bleibender Formänderung und evtl. Verformung der damit verbundenen
Verkleidungselemente zugelassen wird, während sich bestimmte andere Eckverbindungen
22 und Längs- und Querstreben 24, 26 und 28 vergleichsweise steif verhalten und
dadurch sichergestellt wird, daß sich die daran befestigten Wandteile der Zelle
nicht losreißen und die in der Zelle befindlichen Fahrgäste oder Nutzlasten nicht
herausgeschleudert werden.
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- Patentansprüche -