EP1147964A2 - Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise - Google Patents
Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise Download PDFInfo
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- EP1147964A2 EP1147964A2 EP20010108332 EP01108332A EP1147964A2 EP 1147964 A2 EP1147964 A2 EP 1147964A2 EP 20010108332 EP20010108332 EP 20010108332 EP 01108332 A EP01108332 A EP 01108332A EP 1147964 A2 EP1147964 A2 EP 1147964A2
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- B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
- B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
- B61D17/041—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures with bodies characterised by use of light metal, e.g. aluminium
Definitions
- the invention relates to a body structure for vehicles, especially rail vehicles, in aluminum integral construction, essentially consisting of roof and base frame elements as well as front and side walls.
- the invention has for its object a body structure for vehicles, especially rail vehicles, in To design integral aluminum construction, the highly stressed Areas, considering more advantageous technical and economic aspects, optimal load-bearing capacity, including the inclusion of all relevant Loads.
- This object is achieved in that highly stressed areas of the aluminum integral bodyshell one optimized in terms of mass and strength properties differential support structure are replaced, the form and non-positively and / or cohesively to the aluminum integral bodyshell is connected.
- the solution according to the invention makes it possible for aluminum integral bodyshells advantageous the formation of a mass and strength optimal support structure for highly stressed areas of the car body. It ensures variability design constraints, such as arranging heavy components and / or the introduction of large ones Openings in the shell. Especially in the stem area the introduction of external forces such. B. the riot forces Car body / bogie, designed to be more powerful.
- the aluminum integral bodyshell also positively influenced cost-effectively.
- the area of the stem one otherwise executed as an aluminum integral bodyshell 1 Car body for a double-decker vehicle with an outer one supporting structure corresponding to internal load requirements shown that continued on the closed form No formation of the aluminum integral structure.
- "External loads” include z. B. coupling forces and the Bogie connection, and under the “internal loads” force transmission points on the supporting structure, such as the points 2.1; 2.2 and 2.3 for heavy in the car body electrical components to be arranged, understood.
- the supporting structure consists of the functional elements headpiece carrier 3, bogie mounting bracket 4 and inner ramp bracket 5.
- connection fields 7.1; 7.2; 7.3 and 7.4 with weld pool protection elements.
- connection fields 7.1; 7.2; 7.3 and 7.4 can in the connection fields 7.1; 7.2; 7.3 and 7.4 a form and frictional connection can be realized.
- the one in Fig. 1 The long beam 8 shown is part of the aluminum integral bodyshell 1. Where the long beam 8 in the tub area passes over, an external one, not shown, could be advantageous Ramp carriers can be integrated.
- the basic structure of the Support structure enables other requirements regarding to cope with the burden, such as a changed one Arrangement of the electrical component, for example in a simple way, the transition carrier 6.3 new in its position positioned and / or adapted.
- the aluminum integral bodyshell is 1 for the areas stem, bulkhead and a narrow one through the side wall roof area adjacent to the front wall a differential that meets the load requirements Support structure replaced.
- the shown in the description of FIG. 1 Possibilities regarding the stem apply accordingly.
- the transition beams 6.4 and 6.5, the connection panels 7.5; 7.6 and 7.7 as well as the end wall and side wall forming Profiles 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 and 9.5 are only schematic shown.
- the car body takes two heavy traction components on the stem level on, as shown in Fig. 2, symmetrical to each other, according to points 2.4 and 2.5, are arranged.
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge,
insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise,
im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen
sowie Stirn- und Seitenwänden, wobei hochbeanspruchte Bereiche
des Aluminiumintegralrohbaues (1) durch eine hinsichtlich
Masse und Festigkeitseigenschaften optimierte differenzielle
Tragstruktur (3 bis 7; 9) ersetzt sind, die form- und kraftschlüssig
und/oder stoffschlüssig am Aluminiumintegralrohbau
(1) angebunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge,
insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise,
im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen
sowie Stirn- und Seitenwänden.
Es sind bereits Wagenkastenaufbauten für Schienenfahrzeuge,
siehe beispielsweise EP 790 168 A1, DE 298 16 609 U1, bekannt,
deren Dächer, Untergestelle, Stirn- und Seitenwände
weitestgehend aus Aluminiumstrangpressprofilen bestehen, die
durch Schweißen miteinander verbunden sind. Diese Lösungen
weisen den entscheidenden Nachteil auf, dass, bedingt durch
das Prinzip des gleichförmig durchgehend ausgebildeten Einzelprofilquerschnittes
in der ausgeführten Aluminiumintegralbauweise,
örtliche Bereiche des Wagenkastens nur mit erheblichem
Aufwand für festigkeitsmäßig hohe Beanspruchungen ertüchtigt
werden können. Dies wird einerseits dadurch erreicht,
indem diese Bereiche durch zusätzliche Profile verstärkt
werden, wobei aus der Anwendung von Schweißverbindungen
Festigkeitsminderungen in den Nahtbereichen und durch den
infolge Wärmeeintrags produzierten Bauteilverzug teilweise
technologisch aufwendige Richtarbeiten resultieren. Andererseits
können aber in diesen Bereichen auch durchgehend größer
dimensionierte Einzelprofilquerschnitte eingesetzt werden.
Beide Möglichkeiten sind nachteilig bezüglich der Kosten
hinsichtlich des Materials und der Fertigung. Ebenso erhöhen
sie die Gesamtmasse des Fahrzeuges, was sich insbesondere für
den Betreiber der Fahrzeuge nachteilig auswirkt.
Des weiteren resultieren aus dem Einbringen von funktionsbedingten
größeren Öffnungen in die homogene Aluminiumintegralstruktur
des Wagenkastens erhebliche Probleme, da der Kraftfluss
in diesen Bereichen in einem nicht vertretbaren Ausmaß
gestört wird. Dem kann nur mit zusätzlichen Aufwendungen für
den betroffenen Gesamtbereich begegnet werden, wofür sich
vorrangig das Anbringen von kompletten Rahmenkonstruktionen
anbietet. Diese sind aber wiederum verantwortlich für Mehrkosten
hinsichtlich Material und Fertigung sowie für eine
weitere Erhöhung der Gesamtmasse der Fahrzeuge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkastenaufbau
für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in
Aluminiumintegralbauweise zu konzipieren, dessen hochbeanspruchte
Bereiche, unter Berücksichtigung vorteilhafter
technischer und ökonomischer Aspekte, eine optimale Tragfähigkeit,
einschließlich der Aufnahme von allen relevanten
Belastungen, aufweisen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem
hochbeanspruchte Bereiche des Aluminiumintegralrohbaues durch
eine hinsichtlich Masse und Festigkeitseigenschaften optimierte
differenzielle Tragstruktur ersetzt sind, die form-
und kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an den Aluminiumintegralrohbau
angebunden ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht bei Aluminiumintegralrohbauten
vorteilhaft die Ausbildung einer masse- und festigkeitsmäßig
optimalen Tragstruktur für hochbeanspruchte Bereiche
des Wagenkastens. Sie sichert die Variabilität gegenüber
gestalterischen Randbedingungen, wie beispielsweise dem Anordnen
schwerer Komponenten und/oder dem Einbringen großer
Öffnungen in den Rohbau. Insbesondere im Vorbaubereich wird
das Einleiten von äußeren Kräften, wie z. B. der Aufstandskräfte
Wagenkasten/Drehgestell, kraftflussgünstiger gestaltet.
Durch die Erfindung wird der Aluminiumintegralrohbau
auch kostengünstig positiv beeinflusst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anliegenden
Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend ausführlich
erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- die seitliche Ansicht auf den Wagenkastenendbereich eines doppelstöckigen Schienenfahrzeuges mit Darstellung des Untergestells
- Fig. 2:
- die seitliche Ansicht auf den Wagenkastenendbereich eines doppelstöckigen Schienenfahrzeuges mit Darstellungen des Untergestells sowie der Stirn- und Seitenwandbereiche.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Bereich des Vorbaues
eines ansonsten als Aluminiumintegralrohbau 1 ausgeführten
Wagenkastens für ein Doppelstockfahrzeug mit einer den äußeren
und inneren Belastungsanforderungen entsprechenden Tragstruktur
dargestellt, die auf die fortgeführte geschlossenförmige
Ausbildung der Aluminiumintegralstruktur verzichtet.
Zu "äußeren Belastungen" zählen z. B. Kupplungskräfte und die
Drehgestellanbindung, und unter den "inneren Belastungen"
werden hier Krafteinleitungspunkte an der Tragstruktur, wie
die Aufsatzpunkte 2.1; 2.2 und 2.3 für schwere im Wagenkasten
anzuordnende elektrische Komponenten, verstanden. Die Tragstruktur
besteht aus den Funktionselementen Kopfstückträger
3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und innerem Rampenträger 5.
Die Verbindung zwischen den Funktionselementen Kopfstückträger
3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und inneren Rampenträger 5
bzw. auch innerhalb des Drehgestellaufnahmeträgers 4 wird
durch Übergangsträger 6.1; 6.2 und 6.3 in unterschiedlichster
Ausführung hergestellt. In Fig. 1 sind diese Funktionselemente
3; 4 und 5 als Gussteile so ausgebildet, dass sie mit
ihren nicht näher dargestellten Anschlussfeldern 7.1; 7.2;
7.3; 7.4 bezüglich ihrer eigenen Ausrichtung in der Gesamtstruktur
und der Ausrichtung der Übergangsträger 6.1; 6.2 und
6.3 eine Variabilität zulassen. Die Ausbildung des Kopfstückträgers
3, Drehgestellaufnahmeträgers 4 und inneren Rampenträgers
5 als Schweißkonstruktion ist ebenfalls möglich.
Soll eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kopfstückträger
3, Drehgestellaufnahmeträger 4 und inneren Rampenträger 5 und
den Übergangsträgern 6.1; 6.2 und 6.3 bzw. zwischen den erstgenannten
und dem Aluminiumintegralrohbau 1 hergestellt werden,
sind die Anschlussfelder 7.1; 7.2; 7.3 und 7.4 mit
schweißbadsichernden Elementen ausgestattet. Gleichfalls kann
in den Anschlussfeldern 7.1; 7.2; 7.3 und 7.4 eine form- und
kraftschlüssige Verbindung realisiert werden. Der in Fig. 1
dargestellte Langträger 8 ist Bestandteil des Aluminiumintegralrohbaues
1. Dort, wo der Langträger 8 in den Wannenbereich
übergeht, könnte vorteilhaft ein nicht dargestellter äußerer
Rampenträger integriert werden. Der grundlegende Aufbau der
Tragstruktur ermöglicht es, anderen Anforderungen bezüglich
der Belastung gerecht zu werden, wie etwa einer geänderten
Anordnung der elektrischen Komponente, indem beispielsweise
auf einfache Weise der Übergangsträger 6.3 in seiner Lage neu
positioniert und/oder angepasst ausgebildet wird.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist der Aluminiumintegralrohbau
1 für die Bereiche Vorbau, Stirnwand und einen schmalen
an die Stirnwand angrenzenden Seitenwand-Dachbereich durch
eine den Belastungsanforderungen entsprechende differenzielle
Tragstruktur ersetzt. Die in der Beschreibung der Fig. 1 dargestellten
Möglichkeiten bezüglich des Vorbaues gelten sinn-gemäß.
Die Übergangsträger 6.4 und 6.5, die Anschlussfelder
7.5; 7.6 und 7.7 wie auch die stirnwand- und seitenwandbildenden
Profile 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 und 9.5 sind nur schematisch
dargestellt.
Der Wagenkasten nimmt auf der Vorbauebene zwei schwere Traktionskomponenten
auf, die, wie in Fig. 2 dargestellt, symmetrisch
zueinander, entsprechend der Aufsatzpunkte 2.4 und 2.5,
angeordnet sind.
Bedingt durch die große Traktionsleistung sind für Kühlzwecke
große Luftvolumenströme in diesem Wagenkastenbereich im Austausch
mit der Umgebung erforderlich. Zu diesem Zweck wird
durch die Profile 9.3; 9.4 und 9.5 eine Öffnung (eingeschrieben
durch die Punkte A, B, C, D) gebildet, die letztendlich
durch Lüftungsgitter dekorativ und funktionell verschlossen
wird. Die Tragstruktur im Seitenwandbereich hat neben der
Bildung der Öffnung die Aufgabe, die auslaufenden Integralprofile
durch das Profil 9.5 zu bandagieren, welches vorzugsweise
durch Schweißung am Aluminiumintegralrohbau 1 angeschlossen
ist. Im Dachbereich des Wagenendes ist eine große
Komponente, beispielsweise ein Klimagerät, in Fig. 2 nicht
dargestellt, angeordnet. Sie wird selbsttragend als Funktionseinheit
vorrangig an den Aufsatzpunkten 2.6 und 2.7 befestigt
und schließt gleichzeitig den Wagenkasten konturbündig
ab.
Ebenso bietet sich zur Bildung von gekrümmten Außenflächen
an, den Stirn- und Seitenwandprofilen 9.2 und 9.3 flächige
Kunststoffelemente zuzuordnen.
Der Erfindungsgedanke soll nicht an die im Ausführungsbeispiel
dargestellten Einzelheiten gebunden sein.
1 | - Aluminiumintegralrohbau | |
2.1 ... 2.7 | - Aufsatzpunkt | |
3 | - Kopfstückträger | - Funktionselement |
4 | - Drehgestellaufnahmeträger | - Funktionselement |
5 | - innerer Rampenträger | - Funktionselement |
6.1 ... 6.5 | - Übergangsträger | |
7.1 ... 7.7 | - Anschlussfelder | |
8 | - Langträger | |
9.1 ... 9.5 | - Stirn- und Seitenwandprofile | |
A, B, C, D | - Öffnung |
Claims (4)
- Wagenkastenaufbau für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, in Aluminiumintegralbauweise, im Wesentlichen bestehend aus Dach- und Untergestellelementen sowie Stirn- und Seitenwänden, dadurch gekennzeichnet, dass hochbeanspruchte Bereiche des Aluminiumintegralrohbaues (1) durch eine hinsichtlich Masse und Festigkeitseigenschaften optimierte differenzielle Tragstruktur (3 bis 7; 9) ersetzt sind, die form- und kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig am Aluminiumintegralrohbau (1) angebunden ist.
- Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur aus den Funktionselementen Kopfstückträger (3), Drehgestellaufnahmeträger (4) und innerem Rampenträger (5) gebildet ist und Übergangsträger (6.1 bis 6.5) aufweist, wobei die Funktionselemente (3; 4; 5) einerseits mittels Anschlussfeldern (7.1; 7.2; 7.3; 7.7) mit den variabel ausbild- sowie anordenbaren Übergangsträgern (6.1 bis 6.5) und andererseits mittels Anschlussfeldern (7.4.; 7.5; 7.6) variabel mit dem Aluminiumrohbau (1) in Wirkverbindung stehen, und dass die Tragstruktur mit Aufsatzpunkten (2.1 bis 2.4) ausgebildet ist.
- Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur aus den Funktionselementen Kopfstückträger (3) und Drehgestellaufnahmeträger (4) gebildet ist und Übergangsträger (6.1 bis 6.5) sowie Stirn- und Seitenwandprofile (9.1 bis 9.5) aufweist, wobei die Funktionselemente (3; 4) einerseits mittels Anschlussfeldern (7.1; 7.2; 7.3; 7.7) mit den variabel ausbild- sowie anordenbaren Übergangsträgern (6.1 bis 6.5) und andererseits mittels Anschlussfeldern (7.4.; 7.5; 7.6) variabel mit dem Aluminiumrohbau (1) in Wirkverbindung stehen, und dass die Tragstruktur mit Aufsatzpunkten (2.1 bis 2.4) ausgebildet ist, weitere Aufsatzpunkte (2.6; 2.7) den Stirn- und Seitenwandprofilen (9.2; 9.3) zugeordnet sind und die Profile (9.3 bis 9.5) selbst Öffnungen (A, B, C, D) für die Wagenkastenaußenhaut bilden und/oder Öffnungen (A, B, C, D) der Aluminiumintegralstruktur aussteifen.
- Wagenkastenaufbau nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirn- und Seitenwandprofilen (9.2 und 9.3), zur Ausbildung von gekrümmten Außenflächen, flächige Kunststoffelemente angeordnet sind.
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