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Die Erfindung betrifft einen Wagenkasten eines
Schienenfahrzeugs.
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In der herkömmlichen Bauart weist ein derartiger Wagenkasten
einen Rahmen auf, der aus Längsträgern und Querträgern,
Seitenflächen und einem Verdeck gebildet ist.
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Die Konstruktion der Seitenflächen wie sie beispielsweise in
dem Dokument FR-A-2 654 056 gezeigt ist, ist gebildet aus
Strukturprofilen, die ineinandergefügt sind, wobei sie
insbesondere einen Längsträger im Wagenkastenboden, einen
Verdeckflügel an der Oberseite des Wagenkastens aufweisen, wobei der
Längsträger und der Flügel durch Tragpfosten und vertikale
Stützen verbunden sind. Die Strukturelemente jeder Seite des
Wagenkastens können auch ferner Stürze oberhalb der Türen und
gegebenenfalls Fensterpfeiler zwischen den Fenstern
aufweisen.
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Es ist bekannt, Strukturprofile in der Form von mehr oder
weniger komplexen Kastenprofilen herzustellen und die
Wagenkästen mit Platten aus Stahlblech, gegebenenfalls aus
rostfreiem Stahl, zu bedecken.
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Die Befestigung dieser Bleche an der Konstruktion erfolgt
allgemein durch Schweißung. Die intensive Erhitzung, die mit
diesem Verfahren verbunden ist, verursacht lokale
Verformungen des Blechs, die man nur sehr schwierig nachrichten
kann.
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Bei lackierten Wagenkästen kann man diese Fehler durch eine
dicke Kittstelle verdecken, deren Dauerhaftigkeit mit der
Zeit unzuverlässig ist. Bei nichtlackierten Wagenkästen,
beispielsweise aus rostfreiem Stahl, kann man nicht auf diesen
Trick zurückgreifen. In der Vergangenheit hat man anstelle
der ebenen Bleche Wellbleche benutzt. Dies verleiht dem
Wagenkasten jedoch eine sehr eigentümliche Form, oder man hat
elektrische Punktschweißungen durchgeführt, deren
Durchführung von bestimmten Betreibern bezüglich des Beitrags zur
Festigkeit des Wagenkastens verboten wird.
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Das Dokument DE-C-626 275 von 1936 lehrt in punktueller Weise
die Herstellung eines Verdeckflügels, indem zwei V-förmige
Schalen durch Schweißungen längs ihrer Ränder
aneinandergefügt werden und indem der derart erhaltene Träger durch
geschweißte Querversteifungen abgeteilt wird. In diesem knappen
Dokument wird nicht genauer angegeben, ob der Verdeckflügel,
dessen eine Seite unverkleidet gelassen zu sein scheint,
nicht später mit einer Ummantelung bedeckt wird, dies ist
jedoch wahrscheinlich in Anbetracht der größeren Verformungen
des Profils aufgrund der Schweißungen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine neue Bauart
eines Wagenkastens vorzuschlagen, bei dem diese Probleme
gelöst oder zumindest deren Folgen stark abschwächt sind. Sie
zielt andererseits darauf ab, einen leichteren Wagenkasten zu
erhalten, der eine so geringe Montagezeit benötigt wie
möglich. Ferner strebt sie nach einer gleichmäßigen Anordnung
der Schweißstellen, um die Beanspruchungen zu kompensieren,
die aufgrund der Schweißungen an den oder in den Profilen an
den strukturellen Abschnitten auftreten.
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Dieses Ziel wird dank der Merkmale des Kennzeichnungsteils
von Anspruch 1 erreicht.
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Indem auf diese Weise das Maximum an sichtbaren
Strukturelementen genutzt wird, wird das Gesamtgewicht verringert, da
die Oberfläche für die erforderliche Ummantelung beträchtlich
verringert wird. Die Konstruktion kann noch leichter gemacht
werden, indem auf der Rückseite der Profile, d.h. in der
inneren Schale bzw. den inneren Schalen Löcher vorgesehen
werden. Andererseits kann das Verbinden der Profile zu zwei oder
mehreren offenen Schalen (von denen eine einzige im
wesentlichen ebene Seite an der Oberfläche erscheint) ohne sichtbare
Schweißung erfolgen: Die Schalen können längs ihrer
Trennebene geschweißt werden, was auch den Vorteil der
Gleichmäßigkeit aufweist.
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Da es sich um offene Schalen handelt, kann man mindestens an
bestimmten der Profile innen geschweißte Ausschweifungen
anbringen, wobei diese Schweißstellen von außen unsichtbar
bleiben.
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Das Verbinden der Halbschalenprofile kann mittels
Plasmaschweißen mit den folgenden Technologien erfolgen: TIG und
(Löt-)Drähte oder Plasma und Drähte.
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Die verschiedenen Profile können an der sichtbaren
Vorderseite, auf der Höhe ihrer Verbindung an der Oberfläche mit
einem benachbarten Profil oder einem benachbarten Blech eine
TIG-Schweißung aufnehmen, die ausreicht, um die Dichtigkeit
zu gewährleisten, wobei diese Schweißung keine strukturelle
Rolle zu spielen braucht.
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Die Profile werden derart ineinandergefügt, daß die
verschiedenen Belastungen, die sowohl längs als auch quer auf die
Konstruktion einwirken, sich effektiv übertragen.
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Vorteilhafterweise ist der Wagenkasten für einen
Doppelstockwagen bestimmt, so daß die Längsträger einen zentralen, flach
gebauten Abschnitt mit zwei Schalen aufweisen, die sich an
Abschnitte mit drei Schalen an deren Ende anschließen.
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Die Verwendung von Strukturprofilen gemäß der Erfindung
vereinbart sich vorteilhafterweise mit der Verwendung eines
strukturellen Unterbodens aus Compositwerkstoff.
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Ein derartiger, an der Konstruktion des Wagenkastens
beteiligter Boden trägt die gesamten elektrischen, hydraulischen
und pneumatischen Leitungsführungen im unteren Rahmen; in ihm
sind sämtliche verschiedene Plattenkonstruktionen oder
Verstärkungen eingebaut, die zur Befestigung der Sitze und der
Verbindung Wagenkasten/Boden bestimmt sind.
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Er kann mehrteilig ausgeführt sein.
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Die Verbindung zur Konstruktion des Fahrzeugs kann
insbesondere durch Nieten und/oder Kleben erfolgen.
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Der Bau des Wagenkastens kann erfolgen, indem zunächst die
Vorderseiten aufgerichtet werden, die man daraufhin durch das
Verdeck und den Compositstrukturboden zusammenfügt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der
folgenden Beschreibung hervor, die auf die in der Anlage
befindlichen Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
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- Fig. 1 eine Seitenteilansicht der Konstruktion eines
Doppelstock-Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung ist,
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- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs von
Fig. 1 ist,
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- Fig. 3 zwei halbe Schnitte IIIA-IIIA und IIIB-IIIB von
Fig. 1 neugruppiert,
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- Fig. 4 ein Schnitt IV-IV von Fig. 1 ist,
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- Fig. 5 als Schnitt die beiden Schalen wiedergibt, die die
Verdeckflügel bilden,
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- Fig. 6 als Schnitt die beiden Schalen wiedergibt, die
einen Fensterpfeiler bilden,
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- Fig. 7 als Schnitt die beiden Schalen wiedergibt, die
einen Tragpfosten bilden,
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- Fig. 8 als Schnitt die beiden Schalen wiedergibt, die
einen Sturz bilden,
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- Fig. 9 als Schnitt auf der Höhe von Fig. 2 die beiden
Schalen wiedergibt, die einen Längsträger bilden,
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- Fig. 10 detailliert die Form des Längsträgers des
Wagenkastenbodens auf der Höhe seiner Verbindung mit einem
Türtragpfosten wiedergibt.
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Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die ein
Viertel der Fahrzeugkonstruktion gemäß der Erfindung
wiedergeben, wobei der Rest des Fahrzeugs sich daraus durch zwei
Symmetrieebenen ableitet.
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Der Wagenkasten von Fahrzeug 1 weist zwei Längsträger 2 auf,
die im Wagenkastenboden von einem Ende 4 bis zum anderen Ende
verlaufen. Die Endabschnitte des Wagenkastens sind durch eine
Konstruktion 3 auf den Drehgestellen getragen, von denen
einzig der Querträger des Drehzapfens dargestellt ist.
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Der Wagenkasten weist auf der Höhe 1 einen zentralen
Abschnitt 6 ebenso wie die Endabschnitte auf. Zwischen diesen
Abschnitten sind zwei Abschnitte 7 für die sitzenden
Fahrgäste auf zwei Höhen vorgesehen, die auf der Höhe der anderen
Abschnitte durch nicht dargestellte Treppen verbunden sind.
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Auf einer Höhe weisen die Abschnitte 4 und 6 eine Zugangstür
8 auf, während die Zwischenabschnitte 7 auf zwei Höhen
Fenster 9 aufweisen. Lediglich die Stelle der Türen und
Fenster ist in den Figuren sichtbar.
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Außer den Längsträgern 2 weisen die Strukturabschnitte des
Wagenkastens die beiden Verdeckflügel 10 auf, die längs an
der Oberseite des Wagenkastens von einem Ende zum anderen
verlaufen und auf denen das Verdeck 11, die Stürze 12
oberhalb
der Tür und die Stürze 12' oberhalb des technischen
Raums befestigt werden, wobei die Tragpfosten 13 an den Enden
des Wagenkastens die Türöffnungen 8 und die Stützen 13' des
Wagenkastenendes und die Fensterpfeiler 14 zwischen den
Fenstern umrahmen.
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Gemäß der Erfindung können bestimmte dieser Strukturelemente
an der Seite des Wagenkastens sichtbar gelassen werden und zu
diesem Zweck von offenen Schalen, jeweils einer inneren und
einer äußeren, gebildet werden, wobei letztere eine im
wesentlichen ebene Oberfläche aufweist, die in der
Verkleidung eingelassen ist.
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Auf diese Weise sind die Verdeckflügel (vgl. Fig. 5) aus zwei
Schalen 10e und 10i, jeweils einer äußeren und einer inneren,
gebildet, wobei sie ineinandergefügt ein Hohlprofil bilden.
Die Außenseite der äußeren Schale 10e ist im wesentlichen
eben (hier unter Berücksichtigung der besonderen Geometrie
des Verdeckflügels) und bleibt sichtbar. Mit Hinblick auf die
Länge des Profils sind Aussteifungen 16 (vgl. Fig. 1 und 2)
zwischen den Schalen senkrecht zu den vertikalen
Strukturelementen angeordnet, und die Verbindung der beiden Schalen
erfolgt durch Schweißung an den Rändern der Längsleisten 15,
die die Vorderseiten begrenzen.
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Ebenso sind die Fensterpfeiler 14 und Tragpfosten 13 (vgl.
Fig. 6 und 7) aus äußeren Schalen 14e, 13e und inneren
Schalen 14i, 13i gebildet. Die äußere Schale 14e, 13e ist im
wesentlichen eben, mit Ausnahme eines eventuellen leichten
Rücksprungs 17, der dazu bestimmt ist, die feste Verbindung
mit den ebenen Strukturelementen 100 zu erleichtern, die die
Fenster der beiden Etagen des Fahrzeugs trennen. Zum
Ausgleich dafür können die inneren Schalen Längsfalze und
-rücksprünge aufweisen. Die innere Schale 13i kann mit
Aussparungen versehen werden, um leichter gemacht zu werden.
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Fig. 8 zeigt Außen- 12e und Innenschalen 12i eines Türsturzes
12. Die Außenseite 12e kann einen Falz aufweisen wie
dargestellt. Die beiden Schalen haben an ihrem oberen Abschnitt
keine Leiste: Sie werden direkt auf den Verdeckflügel 10
geschweißt. Man kann gegebenenfalls vorsehen, daß die beiden
Schalen mit Aussparungen versehen werden (wie dargestellt),
um sie leichter zu machen und vor allem, um einen
Belüftungsdurchlaß oberhalb der Tür zu bilden. In diesem Fall jedoch
bedeckt ein Gitter, das nicht dargestellt ist, den
durchbrochenen Abschnitt der äußeren Schale 12e.
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Die Stürze 12' haben eine mit den Stürzen 12 identische
Konstruktion.
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Die Stützen 13' können ebenfalls in Halbschalen ausgeführt
sein, obwohl am Ende des Fahrzeugs Blech erforderlich ist.
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Alle vertikalen Strukturelemente bilden einen Winkel 18 in
ihrem oberen Abschnitt (vgl. Fig. 3 und 4).
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Fig. 9 zeigt die Anordnung des Längsträgers 2 auf der Höhe
des Endes des Wagenkastens 4. Dieses Mal werden außer der
äußeren Schale 20e zwei übereinanderliegende innere Schalen
202i und 202j vorgesehen. Die Leisten 15 der äußeren Schale
202e werden an eine der entsprechenden Leisten der inneren
Schalen 202i und 202j geschweißt, während der untere Rand der
Schale 202j in einem Rücksprung an der Oberseite der Schale
202i untergebracht und geschweißt ist.
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Der Längsträger 2 ist tatsächlich aus mehreren Profilen
gebildet, da er von einer relativ großen Höhe oberhalb der
Drehgestelle, am Ende des Wagenkastens 4, zu einer niedrigen
Höhe im zentralen Abschnitt des Fahrzeugs verlaufen muß.
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Fig. 10 zeigt im Detail die Anordnung der verschiedenen
Profile, die den Längsträger an der Stelle der Verbindung mit
einem Türtragpfosten 13 bilden.
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Der zentrale Abschnitt des Längsträgers ist durch ein
symmetrisches Zweischalenprofil 102e-102i gebildet und verbindet
sich mit dem Dreischalenendabschnitt 202e, 202i, 202j. Um das
Eindringen von Schmutz in das Innere der Profile auf der Höhe
von Verbindungsstellen zu vermeiden, hat man vorgesehen,
ihren Querschnitt mit Blechbändern 19 und 20 abzuschließen.
Die sehr leicht größere Dicke des Zweischalenprofils 102e,
102i in Bezug auf den unteren Abschnitt 202e, 202i des
Dreischalenprofils 202e, 202i, 202j gestattet, in einfacher Art
und Weise eine dichte Schweißung an der Stelle der Verbindung
auszuführen.
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Fig. 10 zeigt zudem, daß die Verbindung des Türtragpfostens
13 so ausgeführt ist, daß die Belastungen am besten
absorbiert werden: Die Rippe 21 des Profils 13 ist auf der
gesamten Höhe der Schale 202j angeschlossen.