DE4218751A1 - Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Schienen­ fahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, der in Differentialbau­ weise aus den modular gegliederten Montageeinheiten Unterge­ stell, Stirnwand- und Einstiegpartien sowie den vorzugsweise in Wagenlänge durchlaufenden Seitenwand- und Dachelementen eines einstöckigen Wagens oder mit zusätzlichem Zwischenfuß­ boden und Seitenwandelementen eines doppelstöckigen Wagens aufgebaut ist, wobei die Montageeinheiten mindestens an den Randbereichen aus deren Außenhautblechen selbst gebildeten Randprofile sowie Verstärkungselemente aufweisend, mittels kraftschlüssiger Befestigungselemente untereinander zusammen­ gefügt sind.

Im Schienenfahrzeugbau ist es bisher üblich und ganz allgemein bekannt, den Wagenkasten in ganzgeschweißter Bauweise zu fertigen. Dabei werden die Hauptbaugruppen Untergestell, Sei­ tenwände, Dach und Stirnwände ihrerseits als geschweißte Baugruppen hergestellt und danach untereinander mittels Schweißmontage zum ganzen Wagen montiert. Aus dem hierbei hervorgerufenen Zusammentreffen der Faktoren Schweißwärme und Leichtbau der großen Außenhautfelder resultieren Verwerfun­ gen und Schrumpfungen, die nachfolgend mit diversen Nachar­ beiten, wie unter anderem Punktrichten und im weiteren auch dem Spachteln der Außenhaut, mit hohem technologischen Auf­ wand ausgeglichen werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß metallisch beschichtete, beispielsweise verzinkte Stahlbleche, obwohl für Außenhaut und Gerippe durchaus aus Gründen des Korrosionsschutzes wünschenswert, bei dieser ganz­ geschweißten Bauweise nicht eingesetzt werden können. Auch der zum Teil erfolgende partielle Einsatz von Nirostamate­ rial ist aus korrosionstechnischer Sicht durchaus nicht be­ friedigend, da dieser Werkstoff in gefährdeten Bereichen des Wagens, unter anderem im Untergestell und in Verbindungsberei­ chen des Untergestells mit der Seitenwand, wiederum ge­ schweißt, mit C- Stahl kombiniert wird, was neue Korrosions­ gefährdung hervorruft. Damit der für den Gebrauchswert des Fahrzeuges wichtige Korrosionsschutz trotz dieser ungünstigen Bedingungen optimal erfolgen soll, muß der bis auf die Tür- und Fensteröffnungen kesselartige Wagenkastenrohbau in einer entsprechend groß dimensionierten und viel Energie verbrau­ chenden Strahlanlage einer Untergrundvorbehandlung unterzogen werden. Danach erfolgen der Innenkorrosionsschutz, der aku­ stische Schutz mit einer Antidröhn-Dickschicht sowie nachfol­ gend der aufwendige, montageintensive Wagenkasteninnenausbau. Neben den erheblichen technologischen Aufwendungen dieses Bausystems des ganzgeschweißten Wagens ist weiterhin von Nachteil, daß den Belangen des Betreibers mit seiner Interes­ senlage günstiger Wartung und Reparatur, der Neuausstattung des Fahrzeuges im Falle des moralischen Verschleißes der Innenausstattung und der definierten Lösung des Recyclingpro­ blemes, welches wiederum eine durchgängige Demontagefähigkeit voraussetzt in keiner Weise entsprochen wird, sondern Ratio­ nalisierungslösungen auf diesen Gebieten verhindert und bloc­ kiert werden.

So ist ein Wagenkasten für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, (DD 2 74 793) bekannt, bei dem vorgefertigte Montageeinheiten, deren Fügestoßbereiche durch das Hautblech selbst gebildet werden, unter Beilage von Dichtelementen durch kraftschlüssige Verbindungselemente in einer Ebene gefügt werden. Dieser Lösung haften die Nachteile an, daß einerseits die erforderliche Biegesteifigkeit und Zugfestigkeit der Mo­ dulelemente untereinander auf Grund der einreihigen Bolzenverbindungen nicht gegeben ist sowie andererseits die nach wie vor vorgesehene Beschichtung der Modulelemente mit Dickschichtantidröhnmitteln deren Recyclingfähigkeit ein­ schränkt.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Wagenkasten für Reisezugwagen zu schaffen, mittels dem aus technologisch ähnlichen vorgefertigten Montageeinheiten sowohl einstöckige als auch doppelstöckige Fahrzeuge effektiv und unter Ausschal­ tung bisher üblicher Nacharbeiten montiert, mit dieser Aus­ legung als montagegünstiges Bausystem auch die im Marketing­ bereich interessante Möglichkeit der Lieferfähigkeit als Bau­ satz erreicht und damit rationelle, klar definierte Demontage­ möglichkeiten für Wartung, Reparatur und Recycling geschaffen werden, wobei die Montageeinheiten selbst einen biege- und torsionssteifen Wagenkastenkorpus bilden.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß die Randprofile der modularen Montageeinheiten als überlappte, zueinander korrespondierende U- und Z-Profile ausgebildet, den kraftschlüssigen Befestigungselementen raumwinklig, vor­ zugsweise formschlüssige Befestigungselemente, welche die freien Enden der Randprofile und wahlweise Teile der Verstär­ kungselemente verbinden, zugeordnet und die zur Längserstrec­ kung der Montageeinheiten vorgesehenen Teile der Verstärkungs­ elemente als paarige, zueinander gerichtete Spantprofile aus­ geführt sind, welche mit auf der Innenseite des Wagenkastens vorgesehenen Akustikdämmblechen, bestehend aus zwei Dünnble­ chen mit zwischenliegender Plastikfolie, in Verbindung mit den Außenhautblechen torsions- und biegesteife Spantkästen bil­ den, die einerseits Wärmedämmstoffe aufnehmen und anderer­ seits mit den Innenverkleidungen Luftkanäle zur aktiver Iso­ lierung herstellen. Es ist weiterhin erfindungsgemäß, daß die durch die kraftschlüssigen Befestigungselementen erzielten Verbindungsstößen zum Korrosionsschutz sowie zur Akustik­ dämmung durch Distanzstücke eine in ihrer Dicke definierte Zwischenschicht aus einem Elastomerkleber erhalten. Deswei­ teren ist der Zwischenfußboden des doppelstöckigen Wagenka­ stens als modulares Wannenteil ausgebildet, dessen Randberei­ che vorzugsweise bis zu den Fensterbereicher der Seitenwand­ elemente des Oberstockes hinaufragen.

Diese Lösung ermöglicht durch das Ausschalten der Längs­ schweißnähte, sowohl Außenhautbleche als auch Verstärkungs­ elemente unter anderem aus metallisch beschichteten, bei­ spielsweise verzinkten Stahlhalbzeugen auszuführen. Weiter­ hin entfallen Schweißschrumpfungen und somit Beulungen des Außenhautbleches, wobei die erheblichen Nacharbeitungs­ schritte Punktrichten und Spachteln ausgeschaltet wenden. Ein weiterer Vorteil besteht insbesondere darin, daß die separat hergestellten modularen Montageeinheiten, wie auch andere Bauelemente des Wagenkastens, vor der Montage in optimaler Zugänglichkeit den Korrosionsschutzprozessen zugeführt werden und ebenso separat in guter logistischer Handarbeit im Ferti­ gungsablauf weiterlaufend hochgradig bereits ihre jeweils konstruktiv und funktionell zugeordneten Innenausbauelemente erhalten können. Im weiteren wird durch die Merkmale des er­ findungsgemäßen Wagenkasten die Wirkung hervorgerufen, daß kein Deckschichtauftrag der Montageeinheiten und weiterer Komplettierungselemente mit Antidröhnmitteln erfolgen muß, sondern daß die Akustikdämmung ausschließlich mit innen an den Verstärkungselementen, vorzugsweise mit Blindnieten ange­ brachten Akustikdämmblechen erreicht wird. Die Wärmedämmung erfolgt dagegen derart, daß zwischen den Außenhautblechen und den Akustikdämmblechen lediglich die Wärmedämmstoffe ein­ gebracht werden.

Dieses montagegünstige Bausystem eines Wagenkastens weist nur im Kern der jeweiligen Montageeinheit stoffschlüssige, bei­ spielsweise Schweißverbindungen auf, wobei alle weiteren, also auch die Bauelemente zur Akustik- und Wärmedämmung sowie die funktionell und konstruktiv zugeordneten Bauelemente des Innenausbaues ausschließlich mit schnell setzbaren Verbin­ dungselementen additiv montiert werden. Mit diesem erfindungs­ gemäß dargelegten Konzept wird gleichzeitig die beabsichtigte Lieferfähigkeit auch als Bausatz sowie die klar definierte Demontagefähigkeit für die Zwecke der Wartung, Reparatur und des Recyclings ermöglicht.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierbei zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1 die Gliederung der Montageeinheiten eines einstöckigen Wagenkastens,

Fig. 2 die Gliederung der Montageeinheiten eines doppelstöc­ kigen Wagenkastens,

Fig. 3 das Detail eines Verbindungsstoßes von zwei Montage­ einheiten untereinander.

Aus der Fig. 1 ist die Gliederung der Montageeinheiten 1 eines einstöckigen Reisezugwagens ersichtlich. Die Montagebasis bildet das Untergestell 1a mit seitlich angeordneten Schürzen. Dabei sind dessen nicht näher dargestellten Langträger so ausgebildet, daß sie sich der geometrischen Form der längs­ seitig folgenden Seitenwände 1b mit den Fensterbereichen 1c anpassen. Daran schließen sich ein oder mehrere Dachelemente 1d an, wobei die Montageeinheiten 1 entsprechend ihrer Lage im Umgrenzungsprofil gekrümmt oder eben ausgeführt und in ihrer Breite so gestaltet sind, daß sie in ihrer Anordnung zueinan­ der ein optimales Design ergeben. Die anderen Montageeinheiten 1, wie Stirn- und Einstiegpartien, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die einzelnen Montageeinheiten 1 weisen an den Randbereichen über die gesamte Länge und Breite Randprofile 2 sowie quer zum Wagenkasten umlaufende, nach der Montage alle Montageeinheiten 1 erfassende Spantprofile 3 der Verstärkungselemente, wie nachfolgend unter dem Abschnitt der Fig. 3 beschrieben, auf. Die Fig. 2 zeigt in prinzipieller Ausführung gem. Fig. 1 die Darstellung der Gliederung von Montageeinheiten 1 eines doppelstöckigen Wagenkastens. Hierbei sind auf dem Untergestell 1a als Fensterbereiche 1c ausgebil­ dete Seitenwandelemente 1b des Unterstockes vorgesehen, woran sich der Zwischenfußboden 4, welcher als modulares Wannenteil ausgeführt ist, anschließt. An den Randbereichen des Wannen­ teiles sind die Fensterbereiche 1c der Seitenwandelemente 1b des Oberstockes sowie, daran anschließend, ein oder mehrere Dachelemente 1d befestigt.

Aus der Fig. 3 ist die Verbindungstechnik der einzelnen Monta­ geeinheiten 1 untereinander ersichtlich. Die Montageeinheiten 1 bestehen aus dem Außenhautblech 5 und den quer zur Längs­ erstreckung des Wagenkastens verlaufenden, paarig zueinander gerichteten Spantprofilen 3, beispielsweise Z-Profile, welche gemeinsam mit den je nach Notwendigkeit zur Verkleinerung der Beulfelder vorgesehenen, hier nicht näher dargestellten längs­ laufenden Pfettenprofilen, die Verstärkungselemente bilden. Die Randbereiche der Montageeinheiten 1 sind durch Überlappung des Außenhautbleches 5 zu knick- und schubsteifen Randprofi­ len 2 geformt, wobei sie paarig in der Weise ausgeführt sind, daß eine Seite eine winklige U- Form und die anderem Seite eine mit der U- Form korrespondierende, winklige Z- Form auf­ weist. Damit erfüllen die Randprofile 2 eine Mehrfachfunktion. Einerseits sind sie in der Festigkeitsstruktur des Wagenka­ stens knick- und schubsteife Längsprofile, die hinsichtlich der Beulsteifigkeit der Außenhautfelder in günstiger Weise direkt aus dem Außenhautblech 5 selbst geformt sind. Die gedoppelten Außenhautbleche 5 im Randbereich der Montageein­ heiten 1 werden hierbei vorzugsweise mittels der Druckfüge­ technik verbunden. Andererseits sind sie als Strukturprofil­ elemente für die Verbindung der Montageeinheiten 1 unterein­ ander und mit den anderen Bauelementen des Wagenkastens durch schnell setzbare kraftschlüssige Befestigungselemente 6, bei­ spielsweise schnell setzbare Bolzen, eingesetzt. Desweiteren erfüllen die Randprofile 2 wichtige Funktionen im Maß-Paß­ system des Wagens, in einer robotergestützten automatisierba­ ren Fertigung sowie auch im Handhabungs- und Logistiksystem des Montageablaufes, beim Korrosionsschutz und der Innenaus­ baumontage. Die Endmontage des geschlossenen Wagenkastens erfolgt im Gegensatz zur konventionellen Fertigung erst in dem Endphase des Fertigungsablaufes ohne Schweißungen mit der Bolzenfügetechnik. Die paarigen Randprofile 2, eines U-förmig und das andere Z- förmig, ermöglichen die Anordnung von raum­ winklig zu den kraftschlüssigen Befestigungselementen 6 ste­ henden formschlüssigen Befestigungselementen 7, welche die Übertragung notwendiger hoher Zugkräfte und Biegemomente, besonders im Bereich der Spantprofile 3, gewährleisten. Des­ weiteren ist aus der Fig. 3 der als Zwischenschicht einzelner Montageeinheiten 1 zum Korrosionsschutz und zur Akustikdämmung eingebrachte Elastomerkleber 8, welcher mittels der Distanz­ stücke 9 eine definierte Dicke erhält, erkennbar. Die Distanz­ stücke 9 werden dabei von der Kraft der hochfest vorgespannten kraftschlüssigen Befestigungselemente 6 beaufschlagt. Im wei­ teren geht aus der Fig. 3 hervor, wie die doppelt angeordne­ ten, zueinander gerichteten Spantprofile 3 in Kombination mit dem auf deren Innenseite mittels Blindnietung vorgesehenen Akustikdämmblech 10 , bestehend aus zwei Dünnblechen mit zwi­ schenliegender Plastikfolie, einen torsions- und biegesteifen Spantkasten bilden, der so im Wagenkasten angeordnet ist, daß er im Wagenquerschnitt umläuft und zur nicht näher dargestell­ ten Innenverkleidung des Wagenkastens einen Luftkanal zu aktiven Isolierung herstellt. Zwischen Außenhautblech 5 und Akustikdämmblech 10 sind in einem der Höhe der Spantprofile 3 vorgegebenen Distanzbereich 11 Wärmedämmstoffe 12 eingebracht. Mit den in der Fig. 3 dargestellten Details werden die Mö­ glichkeiten der Werkstoff- und Halbzeugkombination, u. a. des Einsatzes von metallisch beschichteten, beispielsweise ver­ zinkten Stahlblechen sowie auch die komplette Demontagefähig­ keit für Wartung, Reparatur bis hin zum Recycling des gesamten Wagenkastens, der nach diesem Baukastensystem entwickelt ist, deutlich.

Bezugszeichenliste

 1 Montageeinheiten
 1a Untergestell
 1b Seitenwandelemente
 1c Fensterbereiche der Seitenwandelemente
 1d Dachelemente
 2 Randprofile
 3 Spantprofile
 4 Zwischenfußboden
 5 Außenhautblech
 6 kraftschlüssige Befestigungselemente
 7 formschlüssige Befestigungselemente
 8 Elastomerkleber
 9 Distanzstück
10 Akustikdämmblech
11 Distanzbereich
12 Wärmedämmstoff

Claims (1)

1. Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reise­ zugwagen, der in Differentialbauweise aus den modular geglie­ derten Montageeinheiten Untergestell, Stirnwand- und Einstieg­ partien sowie den vorzugsweise in Wagenlänge durchlaufenden Seitenwand- und Dachelementen eines einstöckigen Wagens oder mit zusätzlichem Zwischenfußboden und Seitenwandelementen eines doppelstöckigen Wagens aufgebaut ist, wobei die Monta­ geeinheiten mindestens an den Randbereichen aus deren Außen­ hautblechen selbst gebildeten Randprofile sowie Verstärkungs­ elemente aufweisend, mittels kraftschlüssiger Befestigungsele­ mente untereinander zusammengefügt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   • a) die Randprofile (2) der modularen Montageeinheiten (1) sind als überlappte, zueinander korrespondierende U- und Z- Profile ausgebildet,
   • b) den kraftschlüssigen Befestigungselementen (6) sind raum­ winklig, vorzugsweise formschlüssige Befestigungselemente (7) zugeordnet, welche die freien Enden der Randprofile (2) und wahlweise Teile der Verstärkungselemente verbinden,
   • c) die quer zur Längserstreckung der Montageeinheiten (1) vorgesehenen Teile der Verstärkungselemente sind als paari­ ge, zueinander gerichtete Spantprofile (3) ausgeführt, welche mit auf der Innenseite des Wagenkasten vorgesehenen Akustikdämmblechen (10), bestehend aus zwei Dünnblechen mit zwischenliegender Plastikfolie, in Verbindung mit den Au­ ßenhautblechen (5) umlaufende, torsions- und biegesteife Spantkästen bilden, die einerseits Wärmedämmstoffe (12) aufnehmen und andererseits mit der Innenverkleidung Luft­ kanäle zur aktiven Isolierung herstellen,
   • d) zwischen den Randprofilen (2) der modularen Montageeinhei­ ten (1) sind Distanzstücke (9) definierter Dicke einge­ bracht,
   • e) der Zwischenfußboden (4) ist als modulares Wannenteil ge­ staltet.