EP0790168B1 - Wagenkastenaufbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau entsprechend dem Oberbegriff des Anspruch 1 bestehend aus Seitenwänden 1, 2, Dach- und Bodenelementen 4, 5 sowie aus Ober- und Untergurten 6, 7 und 8, 9, die als Hohlkammerprofile ausgebildet sind.
Aus der Literatur (Alfter, Meyer, Sander "Der Dieselleichttriebzug Regio Sprinter in Niederflurbauweise für den Regionalverkehr", ZEV und DET Glasers Annalen 1995 Nr. 9/10 September/Oktober Seite 372 - 381) sind Aluminiumhohlprofile für Bodenplatten von Schienenfahrzeugen bekannt, deren Querschnitt nicht wie üblich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) sondern senkrecht dazu angeordnet sind.

Die bei dem bekannten Triebzug eingesetzen Profile für Seitenwände und Dächer werden jedoch - wie üblich - in Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse) angeordnet. Dieses rührt daher, daß die Hauptbeanspruchung der Seitenwände aus einer Schubbeanspruchung besteht, der eine Querbiegung aufgrund der Bodenabsenkung überlagert ist. Die Profile haben deshalb aufgrund des durch ihre Hohlräume unterbrochenen Schubflusses eine verminderte Biegesteifigkeit senkrecht zu ihrer Herstellungsrichtung. Dieses bedeutet bei Strangpreßprofilen, daß sie üblicherweise mit - im Querschnitt gesehen - dreieckförmigen Abstandshaltern bzw. Stegen bei längsverlaufenden Wänden in Längsrichtung eingesetzt werden. Dies ist aber aus fertigungstechnischen Gründen nachteilig und kostenaufwendig.

Die Nachteile werden zwar durch den Einsatz von gitterartigen Strukturen zu vermindern versucht. Dies führt jedoch zu einem erheblichen Mehrgewicht durch die größere Länge der innenliegenden Stege gegenüber senkrecht zur Außenhaut verlaufenden Stegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Wagenkastenaufbau nach herrkömmlicher Art derart zu verbessern, daß die Steifigkeit aber auch das Gewicht optimiert wird.

Dies erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 dadurch, daß die Hohlkammern der Seitenwände und der Dach- und Bodenelemente quer zur Fahrtrichtung des Wagenkastens angeordnet sind, während die Ober- und Untergurte in Fahrtrichtung verlaufen.

Durch die besondere Anbindung der verschieden angeordneten und ausgerichteten Hohlkammern wird eine netzartige Struktur erzeugt, die besonders stabil gegenüber Querkräften und Biegemomenten ist.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine senkrechte Anordnung der Hohlprofilplatten und durch den kontinuierlichen Schubfluß in den senkrecht zur Biegeachse verlaufenden Stegen eine geringere Ovalisierung des Querschnittes hervorgerufen wird. Dadurch kann die Durchsenkung der Wagenmitte vermindert werden und kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung der Hohlplatten um 50 % reduzierten Plattendecke zurückgegriffen werden.

Auch die quer zur Fahrtrichtung angeordneten Dachhohlprofile tragen zu einer Minderung der Ovalisierung bei, da sie eine erhöhte Steifigkeit in Biegerichtung besitzen. Der durch die Maßnahmen erzielbare Gewichtsvorteil beträgt ca. 30 % im Vergleich zu herkömmlichen Wagenkastenaufbauten.

Die Fertigung der neuen Wagenkastenprofile erfolgt sektionsweise, so daß immer ein fester Verbund in jedem Wagenkastenabschnitt vorliegt. Zur Erhöhung der Elastizität zwischen den Sektionen wird ein Rücksprung in der Verbindungszone zur nächsten Sektion angeordnet. Die hierbei in die Vertiefung eingebrachten Schweißnähte liegen nicht nur optisch günstiger sondern sind von jeweils drei Seiten aus fest mit den Nachbarstrukturen verbunden. Zur vierten Seite hin kann eine elastische Abdichtung vorgenommen werden.

Neben der Anwendung von Schweißverbindungen sind auch nichtstoffflüsige Verbindungen, beispielsweise die Klips- oder Rohraufdornverbindung einsetzbar. Hierdurch kann an weniger belasteten Stellen der Fertigungskostenanteil erheblich reduziert werden.

Selbstverständlich können auch übliche Schweißnahtvorbereitungen, Schweißbadstützen oder andere bekannte Maßnahmen zur Durchführung von Stumpfschweißnähten eingesetzt werden. Die Vertiefung bzw. Zurückverlegung der Verbindungszone hat daher statische und dynamische Festigkeitsvorteile.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Perspektivische Ansicht einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Wagenkastenaufbaus;

Fig. 2

Perspektivische Ansicht einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Wagenkastenaufbaus;

Fig. 3

Seitenansicht entsprechend Figur 2 mit zusätzlichen Querschnitten
eines Seitenwandabschnittes (Figur 3a),
eines Stützprofils (Figur 3b) und
Längsschnitt durch ein Stützprofil (Figur 3c);

Fig. 4

Detailauschnitt aus einer Seitenwand des erfindungsgemäßen Wagenkastenaufbaus;

Fig. 5

Vergrößerung eines Anschlußteils nach Figur 4

Fig. 6

Alternative Ausführung eines Anschlußteils;

Fig. 7, 8, 9

Verschiedene Querschnitte durch erfindungsgemäße Profilwände.

In Figur 1 sind die Seitenwände 1, 2 sowie die Dach- und Bodenelemente 4, 5 perspektivisch dargestellt. An den teilweise geschnittenen Seitenflächen erkennt man, daß die Profilwände 1a, 2a, 4a, 5a quer zur Fahrtrichtung x des Wagenkastenaufbaus angeordnet sind.

Aus der Ansicht nach Figur 2 ist zusätzlich zu erkennen, daß die Profilwände 6a, 8a der Ober- und Untergurte 6, 8 in Fahrtrichtung x des Wagenkastenaufbaus verlaufen. Diese Anordnung aus quer und parallel zu der x-Richtung verlaufenden Profilwände ist kennzeichnend für die Erfindung und sorgt für eine steife, gewichtsleichte Struktur des Wagenkastenaufbaus.

Figur 3 zeigt weitere Ausschnitte aus einem erfindungsgemäßen Wagenkastenaufbau. So ist aus Figur 3a ein Wandelement im Querschnitt von oben zu erkennen, wobei die Profilwände 1a, 1b, 1c, 1d, le senkrecht zur Fahrtrichtung x (quer zur Bildebene) verlaufen. Ferner sind zwei Stützprofile 10, 11, 12 zu erkennen, die seitlich von den Profilwänden 1a - 1e angeordnet sind. Die Stützprofile 10, 11, 12 sind im Querschnitt gesehen T-förmig ausgebildet, wobei der obere T-Profilabschnitt 12a plan zur Außenhaut des Wagenkastens verläuft. Der Dach- und Fußbereich 11a, 11b des Stützprofils 11 ist in Aussparungen der Ober- und Untergurte 6a, 8a eingefügt.

Figur 3c zeigt die Queransicht eines Stützprofils 12, das mit seinem Dach- und Fußbereich 12a, 12b in entsprechenden Aussparungen des Ober- und Untergurtes 6, 8 eingefügt ist. Das Fügen kann durch übliche Verbindungstechniken wie Schweißen, Kleben, Schrauben oder dergleichen durchgeführt werden.

In Figuren 4 und 5 sind Ausschnittsvergrößerungen der Kammerprofile 24, 25, 26 zu erkennen. In den Anschlußbereichen 24a, 25a, 26a sind Anschlußnasen 30, 31 angeordnet. Diese sind in Figur 5 in vergrößerter Form dargestellt, wobei sie eine Verlängerung der oberen und unteren Begrenzungsfläche 22, 23 des Kammerprofils 24 darstellen. Die Nasen sind aber zurückversetzt u. z. um den Abstand x₁, x₂ von der oberen und unteren Begrenzungsfläche 22, 23 aus gesehen. Bei üblichen Kammerprofilen hat es sich als günstig erwiesen, daß der Abstand x₁, x₂ zwischen 5 und 15 mm beträgt, wodurch einerseits die Steifigkeit der Verbindung und andererseits die optische Wirkung der Begrenzungsflächen 22, 23 bzw. der anschließenden Profile günstig beeinflußt wird.

In Figur 6 ist eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Anschlußnasen in Form von abgeschrägten Schweißbadstützen 32, 33 dargestellt. Auch hier befindet sich eine Vertiefung 32a in den Profilwänden, in die hinein eine Schweißnaht gelegt werden kann. Nach außen hin erscheint der optische Eindruck als ebene Fläche, die nicht zusätzlich bearbeitet werden muß.

In den Figuren 7, 8 und 9 sind verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Kammerprofile dargestellt. So zeigt Figur 7 ein geschlossenes Kammerprofil bestehend aus vier Profilwänden 34a, 34b, 34c, 34d.

Figur 8 zeigt den Querschnitt eines Kammerprofils mit Ausfachungen 35, die aus schräggestellten Stegen bestehen.

Figur 9 zeigt als weitere Variante ein offenes Kammerprofil mit T-förmigen Profilen 36a, 36b, 36c. Die Anschlußnasen 37, 38 sind an den Verbindungsstellen zu den Nachbarprofilen hin angedeutet.

Claims (5)

1. Wagenkastenaufbau, bestehend aus Seitenwänden (1, 2), Dach- und Bodenelementen (4, 5) sowie aus Ober- und Untergurten (6, 7) und (8, 9), die als Kammerprofile ausgebildet sind, wobei die Kammer von zwei oder drei Profilwänden oder als geschlossenes Profil von vier Profilwänden begrenzt sind und die Kammerprofile jeweils eine Anschlußseite zu den benachbarten Kammerprofilen aufweisen,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Anschlußseiten (13-17) und die Längsachsen der Profilwände (1a, 2a, 4a, 5a) sowohl der Seitenwände (1, 2) als auch der Dach- und Bodenelemente (4, 5) quer zur Fahrtrichtung des Wagenkastenaufbaus angeordnet sind, während sich die Anschlußseiten (18, 19 bzw. 20, 21) und die Profilwände der Ober- und Untergurte (6, 7) und (8, 9) in Fahrtrichtung des Wagenkastenaufbaus erstrecken.
2. Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Profilwände an den Anschlußbereichen (24a, 25a, 26a) in Längsrichtung der Profilwände sich erstreckende Anschlußnasen (30, 31) aufweisen, die in einem Abstand x₁, x₂ von den oberen und unteren Begrenzungsflächen (22, 23) des Kammerprofils verlaufen.
3. Wagenkastenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Abstände x₁, x₂ zwischen 5 und 15 mm liegen.
4. Wagenkastenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die die Außenhaut des Wagenkastens bildenden Profilwände (1, 2, 4) durch Stege abgestützt sind, die senkrecht auf den Profilwänden (1a-e) stehen und quer zur Fahrtrichtung verlaufen.
5. Wagenkastenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Seitenwände im Abstand von 2 - 4 m senkrecht stehende Türanschlußprofile aufweisen, die aus im Querschnitt gesehen T-förmigen Stützprofilen (10, 11, 12) bestehen, wobei der obere T-Profilabschnitt (12a) plan zur Außenhaut des Wagenkastens in einer Ebene mit den Seitenwänden (1, 2) verläuft und der Dach- und Fußbereich (11a, 11b) der Stützprofile (10, 11, 12) in Aussparungen der Ober- und Untergurte (6, 8) eingefügt ist.

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