EP3814189A1 - Langträger für einen schienenfahrzeugwagenkasten - Google Patents

Langträger für einen schienenfahrzeugwagenkasten

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EP3814189A1
EP3814189A1 EP19739907.4A EP19739907A EP3814189A1 EP 3814189 A1 EP3814189 A1 EP 3814189A1 EP 19739907 A EP19739907 A EP 19739907A EP 3814189 A1 EP3814189 A1 EP 3814189A1
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EP
European Patent Office
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rail vehicle
long
partial
vehicle body
carrier
Prior art date
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Pending
Application number
EP19739907.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz MEISINGER
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Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility Austria GmbH
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Filing date
Publication date
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    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/043Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
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    • B61D17/08Sides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14Making other products
    • B21C23/142Making profiles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K7/00Making railway appurtenances; Making vehicle parts
    • B21K7/12Making railway appurtenances; Making vehicle parts parts for locomotives or vehicles, e.g. frames, underframes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
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    • B61D17/00Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures

Definitions

  • the invention relates to a long beam for one
  • Rail vehicles in particular passenger vehicles, are often manufactured today as self-supporting metal structures in what is known as an integral construction, in which a body consists of individual large components such as the base, walls, roof and end walls made of light metal.
  • Extruded profiles is composed. Both horizontally and vertically oriented profiles are used, which are typically welded to one another. These profiles are designed taking into account the locally required strength and usually include one or more closed profile chambers. Here are at the
  • Concentrations of tension at the corners of the door openings are subject to various design measures.
  • the wall thicknesses of the light metal extruded profiles can be increased or reinforcing components are welded to the door corners. Both measures have significant disadvantages.
  • an increase in the wall thickness of the light metal extruded profiles also causes an increase in the vehicle mass, on the other hand, the strength is also increased in places that do not need this.
  • the welding of reinforcement components is at
  • Vehicle manufacturing is a time consuming and expensive
  • the invention is therefore based on the object
  • Integral construction can be produced.
  • the task is carried out by a long girder for a
  • a long girder for a rail vehicle body is described, which is divided into two partial girders along its longitudinal extent is, with a first subcarrier over the entire
  • Longitudinal extension extends, and wherein a second sub-carrier is divided into at least two longitudinal sections, each having different strength.
  • a long beam is made up of individual
  • Metal profiles constructed, with a first profile (first sub-carrier) extends over the entire longitudinal extent. At least two further profiles are to be arranged on this profile and thus parallel to the first profile and firmly connected to the first profile. Such is a
  • Long beam according to the invention constructed from at least 3 metal profiles.
  • the different strengths of the individual profiles of the second subcarrier can also be the same
  • Outer contour of the cross section of the profiles can be produced in different ways.
  • the profiles can each have a different cross-section inside (changed
  • Wall thicknesses, additional webs, modified webs) or it can alternatively or additionally another material can be used. In the latter measure, attention must be paid to the weldability with the other profiles.
  • Fig.l shows an example and schematically a strong
  • Long beam 1 is constructed from a first partial beam 2 and a second partial beam 3.
  • the first sub-carrier 2 is exemplified as a metal profile with a U-shaped
  • the second sub-carrier 3 also has a U-shaped cross section.
  • the second is
  • Part carrier 3 divided into two longitudinal sections, a first section 4 and a second section 5
  • the two sections 4, 5 and first sub-carriers 2 are strung together.
  • the two sections 4, 5 and first sub-carriers 2 are designed for connectivity by welding in the position shown. In this
  • Fig. 2 shows an example and schematically one
  • Integral construction is made up of a plurality of light metal extrusion profiles.
  • the side wall is constructed from a plurality of side wall profiles 6, which are arranged between an upper beam 1 arranged at the top on the roof side and a long beam 1 arranged below at the base side.
  • a door passage is provided in the middle of the side wall and is delimited on both sides by door pillars 7.
  • Long beams 1 each comprise a first partial beam 2 extending over the entire length of the side wall and a multi-piece second partial beam 3.
  • the second partial beam 3 is made of reinforced second ones at those positions to which the door pillars 7 are connected
  • Sections 5 constructed, in between the second sub-carrier 3 is composed of first, non-reinforced sections 4.
  • Fig. 3 shows, by way of example and schematically, a long beam at the position of a door pillar connection.
  • a long beam 1 is shown, which is constructed from a first partial beam 2 and a second partial beam 3.
  • Part carrier 3 is divided in sections into first sections 4 and a second section 5, these sections 4,
  • Fig. 3 shows a machined long beam, on which after the sections 4, 5 and the first partial beam 2 have already been milled
  • the second section 5 is machined to form a door corner and the right first section 4 within the door opening is also machined.
  • Fig. 4 shows, by way of example and schematically, the cross section of an extruded light metal profile, which is provided as the first section 4 in the long beam 1 from FIG.
  • the profile is constructed as a multi-chamber, closed hollow profile, in which chambers are stiffened with diagonally arranged webs.
  • a C-rail is formed, to which further assemblies can be attached using sliding blocks. Formations extend downwards, which are suitable for connecting side panels.
  • Fig. 5 shows, by way of example and schematically, the cross section of an extruded light metal profile, which is provided as the second section 5 in the long beam 1 from FIG.
  • This profile has the same outer contour as the profile of the first section 4 shown in FIG. 4, but it is made stronger than this.
  • the wall thickness at the connection point to a door pillar is made much thicker, but there is no need for the formations for connecting side panels, since these are not required at the positions of a door pillar.
  • Fig. 6 shows, by way of example and schematically, a long girder.
  • a longer section of a long beam 1 is shown, as it is known as a so-called above a door opening Roof rails at the junction between one
  • the first sub-carrier 2 is also designed as a closed light metal extruded profile with several chambers.
  • the cross section of the first sub-carrier 2 is also designed as a closed light metal extruded profile with several chambers.
  • Section 4 corresponds to that shown in Fig.4.
  • the reinforced second sections 5 are shown in FIG.
  • Fig. 6 shows the long beam 1 in cutting already done

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten, welcher entlang seiner Längsausdehnung in zwei Teilträger (2, 3) geteilt ist, wobei sich ein erster Teilträger (2) über die gesamte Längsausdehnung erstreckt, und ein zweiter Teilträger (3) in mindestens zwei Längsabschnitte (4, 5) unterteilt ist, welche jeweils unterschiedliche Festigkeit aufweisen.

Description

Beschreibung
Langträger für einen Schienenfahrzeugwagenkasten.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Langträger für einen
Schienenfahrzeugwagenkasten .
Stand der Technik
Schienenfahrzeuge, insbesondere Passagierfahrzeuge werden heute häufig als selbsttragende Metallkonstruktionen in sogenannter Integralbauweise hergestellt, bei welcher ein Wagenkasten aus einzelnen Großkomponenten wie Untergestell, Wände, Dach und Stirnwände aus Leichtmetall-
Strangpreßprofilen zusammengesetzt ist. Dabei kommen sowohl waagrecht als auch senkrecht orientierte Profile zum Einsatz, welche untereinander typischerweise verschweißt sind. Diese Profile sind unter Berücksichtigung der lokal erforderlichen Festigkeit ausgelegt und umfassen meist eine oder mehrere geschlossene Profilkammern. Dabei sind an den
Übergangsstellen zwischen dem Untergestell und den
Seitenwänden und zwischen dem Dach und den Seitenwänden meist Längsträger angeordnet, welche ebenfalls als Leichtmetall- Strangpreßprofile ausgebildet sind und so bemessen sind, dass die Kraftübermittlung zwischen den genannten Großkomponenten optimal erfolgen kann. Jedoch weisen
Passagierschienenfahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge für den Nahverkehr z.B. U-Bahnen mehrere Türöffnungen je
Fahrzeugseite auf, was eine deutliche Schwächung der
Festigkeit des Wagenkastens bewirkt. Zur Kompensation dieses Festigkeitsverlustes und zur Verhinderung von
Spannungskonzentrationen an den Ecken der Türöffnungen werden verschiedene konstruktive Maßnahmen getroffen. Beispielsweise können die Wandstärken der Leichtmetall-Strangpreßprofile erhöht werden oder es werden an den Türecken verstärkende Bauteile eingeschweißt. Beide Maßnahmen sind mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Einerseits bewirkt eine Erhöhung der Wandstärken der Leichtmetall-Strangpreßprofile auch eine Vergrößerung der Fahrzeugmasse, andererseits wird so auch die Festigkeit an Stellen vergrößert, welche dies nicht bedürfen. Das Einschweißen von Verstärkungsbauteilen ist bei der
Fahrzeugfertigung ein zeitraubender und teurer
Fertigungsschritt und auch die Herstellung dieser Bauteile, typischerweise mittels Fräsen, aber auch als Gußteil ist aufwendig und teuer.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Langträger für einen Schienenfahrzeugwagenkasten anzugeben, welcher auf lokal erforderliche Festigkeiten hin ausgelegt werden kann und welcher dabei die geringstmögliche Masse aufweist und welcher ausschließlich mit Methoden der
Integralbauweise herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch einen Langträger für ein
Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche .
Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein Langträger für einen Schienenfahrzeugwagenkasten beschrieben, welcher entlang seiner Längsausdehnung in zwei Teilträger geteilt ist, wobei sich ein erster Teilträger über die gesamte
Längsausdehnung erstreckt, und wobei ein zweiter Teilträger in mindestens zwei Längsabschnitte unterteilt ist, welche jeweils unterschiedliche Festigkeit aufweisen.
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, an bestimmten
Längspositionen des Langträgers eine bestimmte Festigkeit vorsehen zu können.
Erfindungsgemäß wird ein Langträger aus einzelnen
Metallprofilen aufgebaut, wobei ein erstes Profil (erster Teilträger) sich über die gesamte Längsausdehnung erstreckt. An diesem Profil und somit parallel zu dem ersten Profil sind mindestens zwei weitere Profile anzuordnen und fest mit dem ersten Profil zu verbinden. Solcherart ist ein
erfindungsgemäßer Langträger aus mindestens 3 Metallprofilen aufgebaut. Die beiden weiteren Profile, welche sich jeweils über einen Teil der Längsausdehnung des Langträgers
erstrecken, weisen jeweils unterschiedliche Festigkeit auf. Somit kann an bestimmten Positionen, beispielsweise an einer Verbindungsstelle zu einer Türsäule, eine höhere Festigkeit vorgesehen werden als zwischen diesen Positionen. Dies führt zu einer deutlichen Reduktion der Masse des gesamten
Langträgers, da ohne die der Erfindung zugrundeliegende
Maßnahme der gesamte Langträger mit erhöhter Festigkeit auszuführen wäre, so auch an Positionen an welchen dies nicht notwendig ist.
Es ist wesentlich, dass ein erfindungsgemäßer Langträger ausschließlich mit den bei einer Integralbauweise
gebräuchlichen Verfahren herstellbar ist. Eine
Integralbauweise sieht die Verbindung von Metallprofilen (Leichtmetall-Stranggußprofile) mittels Schweißens zu
Großkomponenten vor, welche ihrerseits mittels Schweißens zu einem Wagenkasten verbunden werden. Dabei sind auch
mechanische Bearbeitungen, typischerweise Fräsen von
Fensteröffnungen, Installationsöffnungen, etc. gebräuchlich. Weitere Verarbeitungsschritte, wie das Einschweißen von
Verstärkungen (Knotenbleche) oder das Einlegen und
Verschweißen von verstärkenden Bauteilen sind mit hohem
Arbeitsaufwand verbunden, was beim Einsatz gegenständlicher Erfindung jedoch entfallen kann.
Es ist wesentlich, einen sich über die gesamte
Längsausdehnung erstreckenden ersten Teilträger vorzusehen und weitere Teilträger an diesem ersten Teilträger
anzuordnen, da nur solcherart ein Verzug des gesamten
Langträgers verhindert werden kann. Würde ein Langträger ohne diese Querteilung nur aus einzelnen Längsabschnitten
zusammengestellt, so wäre der durch das Schweißen
hervorgerufene Verzug für die weitere Verarbeitung des
Langträgers zu groß .
Die Profile der einzelnen Abschnitte des zweiten Teilträgers weisen unterschiedliche Festigkeit auf. Es ist besonders vorteilhaft, dabei die Profile der einzelnen Abschnitte unabhängig von ihrer Festigkeit mit derselben Außenkontur auszustatten, sodass eine Aneinanderreihung besonders einfach ist .
Die jeweils unterschiedliche Festigkeit der einzelnen Profile des zweiten Teilträgers kann dabei auch bei gleicher
Außenkontur des Querschnitts der Profile auf unterschiedliche Weise hergestellt werden.
Einerseits können die Profile jeweils im Inneren einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen (geänderte
Wanddicken, zusätzliche Stege, veränderte Stege) oder es kann alternativ oder zusätzlich ein anderes Material eingesetzt werden. Bei letzerer Maßnahme ist auf die Schweißbarkeit mit den weiteren Profilen zu achten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft:
Fig.l Langträger, Prinzipdarstellung.
Fig.2 Seitenwand, Prinzipdarstellung.
Fig.3 Langträger, Türsäulenanbindung
Fig.4 Erstes Profil, Querschnitt
Fig.5 Zweites Profil, Querschnitt.
Fig.6 Langträger.
Ausführung der Erfindung
Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch eine stark
abstrahierte Prinzipdarstellung eines Langträgers. Ein
Langträger 1 ist aus einem ersten Teilträger 2 und einem zweiten Teilträger 3 aufgebaut. Der erste Teilträger 2 ist beispielhaft als Metallprofil mit einem U-förmigen
Querschnitt aufgebaut, der zweite Teilträger 3 weist ebenso einen U-förmigen Querschnitt auf. Dabei ist der zweite
Teilträger 3 in zwei Längsabschnitte geteilt, wobei ein erster Abschnitt 4 und ein zweiter Abschnitt 5
aneinandergereiht sind. Die beiden Abschnitte 4, 5 und der erste Teilträger 2 sind zur Verbindbarkeit mittels Schweißen in der dargestellten Lage ausgebildet. In dieser
Prinzipdarstellung ist die unterschiedliche Festigkeit der Abschnitte 4, 5 nicht explizit dargestellt.
Fig . 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Prinzipdarstellung einer Seitenwand mit zwei Langträgern. Es ist eine Ansicht auf eine Seitenwand eines
Passagierschienenfahrzeugs dargestellt, welche in
Integralbauweise aus einer Mehrzahl von Leichtmetall- Stranggußprofilen aufgebaut ist. Die Seitenwand ist aus mehreren Seitenwandprofilen 6 aufgebaut, welche zwischen einem oben, dachseitig angeordneten Langträger 1 und einem unten, untergestellseitig angeordneten Langträge 1 angeordnet sind. Mittig der Seitenwand ist ein Türdurchgang vorgesehen, welcher beidseitig von Türsäulen 7 begrenzt ist. Die
Langträger 1 umfassen jeweils einen sich über die gesamte Länge der Seitenwand erstreckenden ersten Teilträger 2 und einen mehrstückig aufgebauten zweiten Teilträger 3. Der zweite Teilträger 3 ist an jenen Positionen, an welchen die Türsäulen 7 angebunden sind, aus verstärkten zweiten
Abschnitten 5 aufgebaut, dazwischenliegend ist der zweite Teilträger 3 aus ersten, nicht verstärkten Abschnitten 4 aufgebaut .
Fig . 3 zeigt beispielhaft und schematisch einen Langträger an der Position einer Türsäulenanbindung. Es ist ein Langträger 1 dargestellt, welcher aus einem ersten Teilträger 2 und einem zweiten Teilträger 3 aufgebaut ist. Der zweite
Teilträger 3 ist abschnittsweise in erste Abschnitte 4 und einen zweiten Abschnitt 5 geteilt, wobei diese Abschnitte 4,
5 jeweils zueinander und mit dem ersten Teilträger 2 mittles Schweißverbindung verbunden sind. Der zweite Abschnitt 5 ist gegenüber dem ersten Abschnitt 4 verstärkt ausgeführt und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Anbindungsstelle zu einer Türsäule ausgeführt. Fig. 3 zeigt einen bearbeiteten Langträger, an welchem nach dem Zusammenfügen der Abschnitte 4, 5 und dem ersten Teilträger 2 bereits Fräsarbeiten
vorgenommen worden sind. So ist der zweite Abschnitt 5 zur Ausbildung einer Türecke bearbeitet und der rechte erste Abschnitt 4 innerhalb der Türöffnung ist ebenso bearbeitet.
Fig . 4 zeigt beispielhaft und schematisch den Querschnitt eines Leichtmetall-Strangpreßprofils , welches als erster Abschnitt 4 in dem Langträger 1 aus Fig.3 vorgesehen ist. Das Profil ist als mehrkammeriges geschlossenes Hohlprofil aufgebaut, bei welchem Kammern mit diagonal angeordneten Stegen versteift sind. Weiters ist eine C-Schiene ausgeformt, an welche mittels Nutensteine weitere Baugruppen befestigbar sind. Nach unten erstecken sich Ausformungen, welche zur Anbindung von Seitenpaneelen geeignet sind.
Fig . 5 zeigt beispielhaft und schematisch den Querschnitt eines Leichtmetall-Strangpreßprofils , welches als zweiter Abschnitt 5 in dem Langträger 1 aus Fig.3 vorgesehen ist. Dieses Profil weist dieselbe Außenkontur wie das in Fig.4 gezeigte Profil des ersten Abschnitts 4 auf, jedoch ist es gegenüber diesem verstärkt ausgeführt. Die Wandstärke an der Verbindungsstelle zu einer Türsäule ist wesentlich dicker ausgeführt, dafür sind die Ausformungen zur Anbindung von Seitenpaneelen entfallen, da diese an den Positionen einer Türsäule nicht erforderlich sind.
Fig . 6 zeigt beispielhaft und schematisch einen Langträger. Es ist ein längerer Abschnitt eines Langträgers 1 dargestellt, wie er oberhalb einer Türöffnung als sogenannter Dachlangträger an der Verbindungsstelle zwischen einer
Seitenwand und einem Dach zum Einsatz kommt. Es ist
erkenntlich, dass der erste Teilträger 2 ebenfalls als geschlossenes Leichtmetall-Strangpreßprofil mit mehreren Kammern ausgebildet ist. Der Querschnitt des ersten
Abschnitts 4 entspricht jenem in Fig.4 gezeigten. Die verstärkten zweiten Abschnitte 5 sind in gezeigtem
Ausführungsbeispiel nur an den Anbindungsstellen für
Türsäulen vorgesehen, jedoch wäre es auch möglich sie über den gesamten Türausschnitt zu erstrecken. Fig.6 zeigt den Langträger 1 in bereits erfolgten spanenden
Bearbeitungsschritten, die Verbindung der Komponenten erster Teilträger 2 und Abschnitten 4, 5 erfolgt vor dieser
Bearbeitung .
Liste der Bezeichnungen
1 Langträger
2 Erster Teilträger
3 Zweiter Teilträger
4 Erster Abschnitt
5 Zweiter Abschnitt
6 Seitenwandrofil
7 Türsäule

Claims

Patentansprüche
1. Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten, welcher entlang seiner Längsausdehnung in zwei
Teilträger (2, 3) geteilt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich ein erster Teilträger (2) über die gesamte
Längsausdehnung erstreckt, und
ein zweiter Teilträger (3) in mindestens zwei
Längsabschnitte (4, 5) unterteilt ist, welche jeweils unterschiedliche Festigkeit aufweisen.
2. Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilträger (2, 3) jeweils als Leichtmetall-Strangpreßprofile ausgeführt sind .
3. Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass der Langträger (1) mittels eines Schweißverfahrens aus den Teilträgern (2, 3) gefügt ist.
4. Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei
Längsabschnitte (4, 5) des zweiten Teilträgers (3) jeweils einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen.
5. Langträger (1) für einen Schienenfahrzeugwagenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei
Längsabschnitte (4, 5) des zweiten Teilträgers (3) jeweils aus unterschiedlichem Material gefertigt sind.
6. Schienenfahrzeugwagenkasten, umfassend mindestens einen Langträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte mit erhöhter
Festigkeit des zweiten Teilträgers (3) an
Verbindungsstellen mit Türsäulen angeordnet sind.
EP19739907.4A 2018-07-26 2019-06-26 Langträger für einen schienenfahrzeugwagenkasten Pending EP3814189A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50651/2018A AT521565B1 (de) 2018-07-26 2018-07-26 Langträger für einen Schienenfahrzeugwagenkasten
PCT/EP2019/067001 WO2020020560A1 (de) 2018-07-26 2019-06-26 Langträger für einen schienenfahrzeugwagenkasten

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EP19739907.4A Pending EP3814189A1 (de) 2018-07-26 2019-06-26 Langträger für einen schienenfahrzeugwagenkasten

Country Status (3)

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AT (1) AT521565B1 (de)
WO (1) WO2020020560A1 (de)

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Also Published As

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AT521565B1 (de) 2020-12-15
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WO2020020560A1 (de) 2020-01-30

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