EP4671076A1 - Gehäuse zur anordnung an einem wagenkasten eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Gehäuse zur anordnung an einem wagenkasten eines schienenfahrzeugs

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Publication number
EP4671076A1
EP4671076A1 EP25177286.9A EP25177286A EP4671076A1 EP 4671076 A1 EP4671076 A1 EP 4671076A1 EP 25177286 A EP25177286 A EP 25177286A EP 4671076 A1 EP4671076 A1 EP 4671076A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
support arm
side walls
arm sections
car body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25177286.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Böhm
Torsten Gardian
Markus Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4671076A1 publication Critical patent/EP4671076A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F1/00—Underframes

Definitions

  • the invention relates to a housing for arrangement on the car body of a rail vehicle.
  • the invention further relates to a rail vehicle with a housing according to the invention.
  • a rail vehicle requires a multitude of electrical, electronic, and, where applicable, pneumatic devices.
  • one or more of these devices or their components are arranged in a housing, which is also commonly referred to as a container.
  • a housing which is also commonly referred to as a container.
  • housings are preferably arranged on the roof or in the roof area, or in the underfloor area of the car body, or distributed over several cars of the multiple unit, in order to maximize the passenger space available for passengers in the car bodies.
  • a car body typically features longitudinal beams that, viewed along the transverse axis of the car body, extend over the entire length or at least a certain portion of the car body in the area of the side walls.
  • Mechanical interfaces are formed or additionally arranged on these longitudinal beams, to which the housings are connected via separate support arms.
  • These support arms usually consist of two rectangular metal profiles with a continuous, closed hollow section, each of which is screwed or otherwise detachably connected to both the lower and upper walls of the housing and to the interfaces of the longitudinal beams.
  • the function of the support arms is to brace the housing against the car body and to transfer the load of the housing, including any equipment housed within it, into the car body.
  • the load-bearing capacity of the support arms is dimensioned accordingly to ensure that they can safely support the housing.
  • the upper and lower ends of the longitudinal beams typically have a gap to the roof and underbody, respectively. Depending on the design of the car body's cross-sectional profile, this gap can be up to several tens of centimeters.
  • the space between the roof The existing installation space in the underside of the car body and the lower or upper wall of the housing is typically not used when using the support arms described above.
  • the utilization of this previously unused installation space is desirable. This can be achieved, for example, by rearranging the described support arms, by no longer positioning them on the lower or upper wall of the housing, but laterally outside or inside the housing.
  • Such a lateral arrangement of the support arms allows, viewed along the vertical axis of the car body, the lower wall of the housing to be brought closer to the roof or the upper wall to the underbody of the car body, thus enabling the housing to at least partially fill the previously unused installation space.
  • this can, for example, reduce the required installation height for the housing above or below the car body, or, with the same installation height, increase the volume of the housing by allowing it to be taller.
  • support arms are arranged laterally outside the housing or its side walls, a disadvantage is that, viewed along the longitudinal axis of the car body, a greater length is required for the housing, as the width of the support arms is added to the width of the housing.
  • support arms are arranged laterally inside the housing or side walls, they result in a local restriction of the internal width and a corresponding reduction in flexibility for the arrangement of devices or device components, and potentially for the positioning of necessary openings or recesses in the side walls for, for example, electrical, optical, or pneumatic interfaces, feedthroughs, maintenance hatches, heat sinks, or inlets and outlets for cooling air supply and exhaust.
  • the object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages associated with known support arms for attaching a housing to the car body of a rail vehicle. This object is achieved by the respective features of the independent claims. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.
  • a housing according to the invention for arrangement on the car body of a rail vehicle wherein the housing has a basically cuboid-shaped closed housing base with two side walls, two end walls, an upper wall, and a lower wall, wherein the housing base has an interior in which electrical, electronic, and/or pneumatic devices can be arranged, is characterized in that it has four support arm sections with a respective mounting area for attaching the housing to supports of the car body, wherein the support arm sections are arranged completely outside the housing base, and has two frame structures, each made of at least one metal profile, wherein the frame structures are each connected to two of the support arm sections and to edge areas of one of the side walls, the upper wall, and the lower wall, and wherein the frame structures are designed, together with the support arm sections, to completely bear a load of the housing base with devices arranged therein, or has two support arms, each made of a continuous metal profile, wherein the support arms each form two of the support arm sections or are connected to them, wherein the side walls are each made of a metal sheet.
  • each trough rim is connected to edge areas of at least the upper wall and the lower wall, wherein the support arms are each arranged on a concave inner surface of one of the side walls facing the interior of the housing and are connected to this side wall, and wherein the side walls are designed to partially bear the load of the housing body with the devices arranged therein.
  • a rail vehicle according to the invention has at least one car body and at least one housing according to the invention arranged on the car body.
  • One use according to the invention provides for an arrangement of a housing according to the invention on a car body of a rail vehicle.
  • the housing according to the invention advantageously enables a reduction in limitations with regard to both the overall width required for arranging the housing on the car body of the rail vehicle and the internal width of the housing interior.
  • This reduction is achieved according to the invention by the fact that frame structures arranged in the area of the side walls, together with the support arm sections, completely bear the load of the housing body with the devices arranged therein, so that no support arms need to be arranged in the housing interior itself to locally restrict the internal width.
  • the frame structures are designed as
  • the integral components of the housing are designed to replace the continuous support arms required according to the prior art described above, and to each serve as a connection to at least one side wall, as well as the top and bottom walls.
  • the advantageous reduction of restrictions is achieved according to the invention by trough-shaped side walls of the housing body, each of which is designed to absorb a portion of the load to be borne by the support arms, so that the support arms arranged inside the housing can be dimensioned with a lower load-bearing capacity.
  • the edges of the trough-shaped side walls also serve as a connection to at least the top and bottom walls of the housing.
  • the housing is connected to the longitudinal beams of the rail vehicle's car body or their interfaces by means of the support arm sections or their mounting areas.
  • the housing has a length that is primarily determined by the longitudinal extent of the side walls of the housing base and the support arm sections, a width that is primarily determined by the longitudinal extent of the end walls, and a height that is primarily determined by the height of the side and end walls.
  • the side walls are aligned parallel to a transverse axis of the car body, while the end walls are aligned parallel to a longitudinal axis of the car body.
  • the housing could also be connected to cross members of the car body, in which case the side walls would be aligned parallel to its longitudinal axis and the end walls parallel to its transverse axis.
  • This alternative arrangement of the housing on the car body will not be considered further here, but is nevertheless encompassed by the invention.
  • the upper wall is the wall on the top side of the housing base, viewed along the vertical axis of the car body, while the lower wall is the wall on the underside of the housing base. If the housing is located in the underbody area of the car body, the upper wall of the housing base is located on the side of the housing base facing the underbody, while the lower wall is located on the side of the housing base facing away from the underbody. If the housing is located in the roof area of the car body, the lower wall is located on the side of the housing base facing the roof, while the upper wall is located on the side of the housing base facing away from the roof.
  • the upper wall and lower wall are each aligned parallel to a plane defined by the longitudinal and transverse axes of the car body.
  • the basic cuboid housing body comprises a perfectly cuboid shape with right angles between the side walls and end walls, between the side walls and the top and bottom walls, and between the end walls and the top and bottom walls.
  • the design also includes a cuboid shape that tapers along the vertical axis, for example, to adapt the housing shape to a specific clearance profile.
  • the end walls can be oriented at a specific angle to the vertical axis along their entire height or part of their height, and the top wall can be shorter than the bottom wall if the housing is located in the roof area, or shorter than the top wall if the housing is located in the underside area.
  • the bases of the top and bottom walls remain rectangular, but due to the different lengths of the walls, despite having the same width, they have different dimensions.
  • the walls of the housing body are preferably manufactured as individual components. However, several walls can also be combined into a single component, for example, the top wall and the two end walls forming a hood covering the housing interior.
  • the walls are each punched or cut from a sheet of sheet metal of suitable thickness and, if necessary, bent or folded into the desired shape.
  • openings or recesses can be punched or cut into the walls to accommodate, for example, electrical, optical, or pneumatic interfaces, feedthroughs, maintenance hatches, heat sinks, or as inlets and outlets for the supply and exhaust of cooling air into and from the housing interior.
  • each of the side walls is mechanically connected to one of the frame structures or to its metal profile.
  • the side wall is attached to the frame structure, for example, in edge areas where the side wall covers or rests on the metal profile, by suitable screw, rivet, or weld connections.
  • the upper and lower walls are mechanically connected to the frame structure in the same way. If the connection is designed to be detachable, for example, to allow the respective wall to be easily removed from the frame structure, a screw connection is used. preferably.
  • a seal made of an elastic material should preferably be provided in the area of the contact surfaces between the wall and the frame structure to ensure protection of the devices inside the housing from environmental influences such as, in particular, dust and moisture.
  • the housing's frame structures are each made of at least one metal profile.
  • the respective frame structure is formed according to the desired shape, for example, from several frame structure elements, with the elements being permanently joined together, for example, by means of welded connections.
  • the connection of the frame structures or their frame structure elements to the support arm sections arranged outside the housing body is also preferably permanently achieved by means of welded connections.
  • the frame structures are each formed from two frame structure elements, wherein a first frame structure element is connected to an upper edge area of the side wall, an edge area of the top wall, and the support arm sections, while a second frame structure element is connected to a lower edge area of the side wall, an edge area of the bottom wall, and also to the support arm sections.
  • the first and second frame structure elements can each be formed from a single metal profile, for example, starting from an elongated metal profile by suitable cutting, bending, and welding of abutting edges.
  • the support arm sections are designed, according to the support arms of the prior art described in the introduction, for example, as two rectangular metal profiles with a continuously closed hollow profile, wherein, in the embodiment of the housing according to the invention with two frame structures, the support arm sections are arranged completely outside the housing body.
  • all support arm sections of the housing are arranged in the same plane with respect to the vertical axis; alternatively, if this is necessary for the arrangement of the housing on the car body, they can also be arranged in different planes.
  • Both the mounting areas of the support arm sections and the longitudinal members of the car body have respective interfaces that are compatible with the connecting means, so that a permanently durable mechanical connection of the housing to the car body is achieved.
  • the interfaces of the longitudinal members of the car body can, for example, be designed as so-called C-slots, in which T-nuts can be flexibly arranged as connecting means along the length of the longitudinal members. If the longitudinal members are produced as a single extruded profile by means of an extrusion process... Once manufactured, such grooves can be easily formed along the entire length of the respective longitudinal beam.
  • the interfaces of the fastening areas of the support arm sections can, for example, be designed as through-holes in the metal profile, into which screws can be arranged as additional fasteners, which are then screwed into the T-nuts in the longitudinal beams.
  • these side walls each assume a load-bearing function in order to support the weight of the housing body and the devices arranged therein, together with the connected support arms.
  • the support arms are arranged on the side walls facing the interior of the housing and are preferably permanently mechanically connected to them, for example by means of welding, adhesive bonding, and/or riveting.
  • the edges of the troughs are also mechanically connected to the support arm sections in the respective areas where they meet, again for example by means of welding, adhesive bonding, and/or riveting.
  • the respective length of the side walls can be selected such that they project slightly beyond the housing body or its end walls.
  • the side walls can have a generally hexagonal shape, with two of the points of the hexagon located in the areas of the openings for the support arm or the support arm sections.
  • the desired load-bearing capacity of the side walls can be achieved through the trough-shaped design and a suitable selection, particularly of the material and thickness of the metal sheet, which allows for a reduction in the load-bearing capacity of the support arms.
  • the load-bearing capacity of the side walls preferably corresponds to a significant portion, for example at least twenty percentage points, of the total load-bearing capacity of the combination of side wall, support arm, and support arm sections.
  • edges of the side walls in addition to increasing stability for greater load-bearing capacity, also serve as a mechanical connection between the side walls and the edge areas of at least the top and bottom walls of the housing body. If these connections are to be detachable to allow easy removal of the top and bottom walls from the side walls, screw connections are again preferable. Furthermore, a seal made of an elastic material should preferably be provided in the area of the contact surfaces between the edges of the side walls and the edge areas of the top and bottom walls to protect the devices within the housing. To protect the interior of the housing from environmental influences, especially dust and moisture.
  • the side walls are preferably formed from a single sheet of metal, which has been previously punched or cut from a sheet of metal.
  • the rim of each side wall is formed by bending or folding tabs of the metal sheet, with abutting edges of the tabs preferably being welded to form a stable, continuous rim.
  • the rim formed from permanently joined tabs may be interrupted in the area of the support arm or arm sections. In these areas, the rim is preferably welded to the support arm or arm sections to ensure a stable mechanical connection between the rim and the support arm or arm sections.
  • the side walls may have openings or recesses created by punching or cutting, which serve for the arrangement of, for example, electrical, optical, or pneumatic interfaces, feedthroughs, maintenance hatches, heat sinks, or as inlets and outlets for the supply and exhaust of cooling air into and from the interior of the housing.
  • the continuous support arms connected to the concave inner surfaces of the side walls are mechanically connected to the support arm sections.
  • the support arms for example, have a rectangular metal profile with a closed hollow profile that is identical to or adapted from the support arm sections.
  • the connections are provided, for example, in the area of the end face of the housing body or in the area of the end of the side wall extending beyond the end face.
  • the respective support arm and the two support arm sections are manufactured from a single continuous metal profile, with the two support arm sections or their mounting areas being formed from the respective support arm.
  • the metal profiles of the support arms are, for example, extruded profiles manufactured using an extrusion process.
  • the support arms have a different shape over at least part of their length compared to the support arm sections.
  • the reduction in the load-bearing capacity of the support arms due to the different shape is at least compensated for by the side walls shaped according to the invention.
  • the rail vehicle is designed, for example, as a multiple-unit train, with each car having its own body, or as a locomotive or a single railcar with a single body.
  • the multiple-unit train can be designed for local transport, such as a subway or tram, or for regional and long-distance transport, such as a commuter rail or high-speed train.
  • the frame structures are each made from at least one metal profile with an angle profile and/or from at least one metal sheet formed into an angle profile.
  • a continuous extruded profile preferably made of steel or aluminum, serves as an angle profile for the frame structures.
  • This angle profile is preferably L-shaped with legs arranged at right angles.
  • Frame structure elements with the desired dimensions are cut from the profile and then permanently joined to each other and to the support arm sections, particularly by welding abutting cut edges, according to the desired shape of the frame structure.
  • the frame structure elements can first be cut from a sheet of metal and formed into their respective angle profiles by bending or folding before being permanently joined to each other and to the support arm sections to form a frame structure.
  • the legs of the angle profiles of the frame structure elements connect the two frame structures to the side walls and to at least the top and bottom walls.
  • the frame structures of the housing are connected by further metal profiles, wherein the further metal profiles can each be connected to edge areas of one of the end walls as well as the top wall or the bottom wall.
  • the spaced-apart frame structures which define the width of the housing, together with the other metal profiles, which can also be called connecting profiles, form a frame for the housing, with which all walls of the
  • the housing base is connected to the additional metal profiles.
  • These profiles are designed, for example, as angle profiles, particularly corresponding to the angle profiles of the frame structures described above.
  • the legs of the angle profile can be arranged at a right angle or, especially in the case of a housing base that tapers in the area of the top or bottom, at an obtuse angle.
  • the additional metal profiles are preferably arranged in the area of both the bottom wall and the top wall and connected to each of these walls. Alternatively, the additional metal profiles can also be arranged exclusively in the area of the bottom wall, whereby the housing base is supported on a stable frame.
  • the additional metal profiles are preferably permanently connected to the frame structures, for example by means of welded connections.
  • the cross-sectional area of the metal profile of the support arms is smaller in the area of at least one partial length of the side wall than the cross-sectional area of the metal profile in the area of the support arm sections.
  • the disadvantageous local limitation described in the introduction, caused by support arms guided inside the housing, is advantageously reduced by means of a special shape for the metal profile of the support arms.
  • the width of the housing interior available for arranging the devices can be increased in this area compared to the known constant cross-sectional profile of a continuous support arm.
  • Reducing the width or tapering the support arms results in a smaller cross-sectional area of the metal profile compared to the cross-sectional area in areas outside the selected section.
  • the taper can, for example, be parabolic over the section, so that the cross-sectional area has a minimum in the middle of the section and a maximum at each end.
  • the respective support arm is designed as a rectangular metal profile with a continuous hollow section
  • the wall of the rectangular profile facing the interior of the housing, as well as parts of the upper and lower walls of the rectangular profile can be machined away to such an extent that an open C-profile is created with the length of the upper and lower legs potentially varying along the section's length.
  • the open profile can then be closed again, for example, with a metal strip, preferably permanently by welding.
  • the thickness of the metal strip can, for example, correspond to the wall thickness of the rectangular profile or be significantly thinner. Resealing the open profile prevents environmental factors such as dust or moisture from entering the housing interior via the support arm.
  • the support arm has a reduced load-bearing capacity, which is at least partially compensated for by the load-bearing capacity of the trough-shaped side wall connected to it.
  • the support arm sections are arranged centrally or eccentrically with respect to a vertical axis of the housing base.
  • a flexible arrangement of the support arm sections with respect to the vertical axis of the housing base also allows for advantageous use of available space in the area of the underbody or roof, which, for example, allows the volume of the housing base to be increased or, with the same volume, a lower housing height below the underbody or above the roof of the car body to be achieved.
  • FIG 1 Figure 1 schematically shows a side view of an exemplary rail vehicle configured as an electric multiple unit (EMU) for passenger transport.
  • EMU electric multiple unit
  • the EMU of the TZ train... FIG 1 The example comprises four cars, wherein the outer end sections of the car bodies WK of the two end cars EW1, EW2 are each supported on a powered bogie TDG1, TDG2, and their inner end sections, together with a center car MW1, MW2, are each supported on a non-powered running bogie LDG located in the area of the respective car gangway.
  • the car bodies WK of the Adjacent intermediate cars MW1 and MW2 also rest on a non-powered bogie LDG in the area of their shared gangway.
  • the car bodies WK of all cars in the TZ multiple unit are, for example, made from a multitude of welded metal profiles, specifically aluminum extrusion profiles produced using an extrusion process.
  • the car bodies WK can also be designed as open frames clad with outer walls, which are connected to the frames, for example, by rivets.
  • longitudinal beams running parallel to a longitudinal axis LA of the car body WK are provided or constructed from metal profiles.
  • Each car has a passenger compartment (not shown) containing seating and, where applicable, other amenities for passenger comfort. Passenger access to the passenger compartments is provided via doors located in cutouts in the side walls of the car bodies WK, and between adjacent cars via gangways protected by bellows.
  • the end cars EW1, EW2 may, in their respective end sections, optionally separate from the passenger compartment, have a driver's cab with controls for the train driver to operate the multiple unit TZ.
  • housings G of a respective traction converter SR1 and SR2 are arranged, for example, or mechanically connected to longitudinal beams in this area.
  • the traction converters SR1 and SR2 serve, for example, to supply two traction motors each, located in the powered bogies TDG1 and TDG2, as schematically illustrated by the connecting lines between the housings G and the traction motors, which are marked as filled circles.
  • the traction converters SR1 and SR2 are supplied with electrical energy, for example, via pantographs connected to a trackside power supply network, whereby neither the pantographs nor the supply network are located in the FIG 1 are shown.
  • the power supply network includes an overhead line running above the track on which the bogies rest, an electrical connection is made by means of one or more The DB (German Rail) train's carriages have pantographs located on the roof, while the electrical connection for a conductor rail running laterally along the track is made by means of one or more pantographs located on the carriage's side walls or bogies.
  • a power supply network can carry, for example, a single-phase alternating current of 15 kV, 16.7 Hz, or 25 kV, 50 Hz, or a direct current of 750 V, 1,500 V, or 3,000 V.
  • a separate transformer and a rectifier in the traction converter are typically provided in or on the rail vehicle to transform the high voltage from the grid to a lower voltage and convert it into a direct voltage.
  • FIG 2 Figure 1 schematically shows a first embodiment of the housing G with frame structures RS according to the invention in a perspective view.
  • the walls of the housing base body GK are in the FIG 2 not shown and will only be discussed in relation to the FIG 3 This is explained in more detail.
  • Housing G is to be used according to the description.
  • FIG 1 The housing is designed to be arranged or attached to longitudinal beams in the underbody area UB of the car body WK of one of the end cars EW1, EW2 of the trainset TZ.
  • the housing G is mechanically connected to two longitudinal beams of the car body WK, for example, via detachable screw connections, through fastening areas BF in the outer areas of the four support arm sections TAA of the housing G.
  • the housing G has a length gl, which is primarily determined by the length of the side walls GSE of the housing body GK and the support arm sections TAA, with the side walls GSE each being aligned parallel to a transverse axis QA of the car body WK.
  • the width gb of the housing G is primarily determined by the length of the end walls GST, with the end walls GST each being aligned parallel to a longitudinal axis LA of the car body WK.
  • the height gh of the housing G is primarily determined by the height of the side walls GSE and the end walls GST, the walls GSE and GST being additionally aligned parallel to a vertical axis HA of the car body WK.
  • the longitudinal axis of the housing G runs parallel to the transverse axis QA of the car body WK, the transverse axis of the housing G runs parallel to the longitudinal axis LA of the car body WK, and the vertical axis of the housing G runs parallel to the vertical axis HA of the car body WK.
  • the housing G comprises FIG 2 Two frame structures RS arranged parallel to each other and spaced apart along the longitudinal axis LA.
  • These frame structures RS Each frame structure comprises two RSE frame elements, forming an upper and a lower frame arch, and is mechanically connected to two TAA support arm sections.
  • a permanent mechanical connection between the TAA support arm sections and the RSE frame elements is achieved, for example, by means of welded joints.
  • additional reinforcing plates VB are provided, which are mechanically connected to both the TAA support arm section and the RSE frame elements.
  • the rectangular profile of the respective TAA support arm section can, for example, be abraded on one side, creating a C-profile whose open side is closed by the reinforcing plate VB.
  • the RS frame structures replace a continuous support arm as described in the introductory section of the art.
  • the RSE frame structure elements are each made from an elongated metal profile, for example, an extruded steel or aluminum profile.
  • the metal profile has an L-shaped angle profile with legs of equal length arranged at right angles.
  • the RSE frame structure elements are cut from the metal profile, bent or folded into the desired shape, and welded together at their abutting edges to create a frame arch.
  • the individual RSE frame structure elements can first be cut from a sheet of metal and bent or folded into an L-profile before being bent or folded into the desired shape and welded together at their abutting edges.
  • the frame structure elements RSE, or the frame arches of the respective frame structure RS have different heights, such that the support arm sections TAA are arranged off-center with respect to the vertical axis HA. After the housing G is positioned in the underbody area UB of the car body WK, its longitudinal beams are therefore lower in the direction of the underbody than in the direction of the track.
  • the frame structures RS of the housing G are connected to each other by further metal profiles VP or connecting profiles. Together with these further metal profiles VP, the frame structures RS form a mechanically stable frame to which the walls of the housing body GK are attached.
  • These further metal profiles VP which are themselves cut from an extruded steel or aluminum profile, for example, These are also designed as angle profiles, with the legs of the two upper connecting profiles VP, viewed in the direction of the vertical axis HA, arranged at a right angle, while the two lower connecting profiles VP are arranged at an obtuse angle. If necessary, only the lower connecting profiles VP can be provided to achieve sufficient mechanical stability of the housing G.
  • FIG 3 The first version of housing G is shown in a different perspective view.
  • the support arm sections TAA have a greater width in the area of the mounting areas BF. This greater width allows, for example, the use of screws or bolts with a larger diameter in the through holes of the mounting areas BF for attaching the housing G to the longitudinal beams of the car body WK.
  • the housing G of the FIG 3 in contrast to that of the FIG 2 exclusively lower metal profiles VP or connecting profiles for connecting the two frame structures RS.
  • the walls of the housing body GK are connected to the frame structures RS and the additional metal profiles VP.
  • the panel-shaped upper wall GOB and lower wall GUN of the housing body GK are each connected to the upper and lower legs of the metal profiles that close off the frame structures RS, respectively.
  • the lower wall GUN is additionally connected to the lower legs of the additional metal profiles VP, for example, by means of screw and/or rivet connections.
  • the side walls GSE are each connected to the laterally closing legs of the frame structures RS.
  • the two end walls GST are each connected in their upper area, for example, to the upper wall GOB, while in their lower area they are each connected to the lateral leg of the additional metal profile VP, again for example, by means of screw and/or rivet connections.
  • the generally cuboid housing body GK features, for example, tapered sections VJ in its lower area.
  • These tapered sections VJ are caused by the different heights of the upper and lower frame structure elements RSE of the respective frame structure RS, which, as described above, results in the support arm sections TAA being eccentrically positioned with respect to the vertical axis HA, and also in the lower wall GUN being shorter than the upper wall GOB.
  • the end walls GST are tapered over a portion of their length in the area of the tapered sections VJ. Height is aligned at a specific angle to the vertical axis HA. This angle can be achieved, for example, by bending or folding the end wall GST.
  • the walls of the housing body GK are, for example, each punched or cut from a sheet of suitable thickness and, if necessary, bent or folded into the desired shape.
  • openings or recesses can be punched or cut into the walls to accommodate, for example, electrical, optical, or pneumatic interfaces, feedthroughs, maintenance hatches, heat sinks, or as inlets and outlets for the supply and exhaust of cooling air into and from the housing interior GI. Such openings are shown in the FIG 3 not specifically shown.
  • FIG 4 Figure 1 schematically shows a second embodiment of the housing G with trough-shaped side walls GSE according to the invention in a perspective view.
  • the housing G has two support arms TA, each connected to two support arm sections TAA. These support arms are arranged on the side of the side walls GSE facing the interior Gl of the housing base GK and are permanently mechanically connected to them, for example, by means of welding, adhesive bonding, and/or riveting.
  • the support arms TA are connected to the support arm sections TAA, for example, in the area of the end face GST of the housing base GK.
  • the support arms of the FIG 4 These examples are each made from a single, continuous metal profile, from which the support arm sections TAA and their mounting areas BF are formed.
  • the metal profiles of the support arms TA are, for example, extruded profiles made of steel or aluminum.
  • the two side walls GSE are each formed from a single sheet of metal of a suitable material and thickness.
  • the metal sheets are, for example, stamped from a sheet of metal or cut from such a sheet according to the desired shape.
  • the rims SER of the side walls GSE are formed by bending or folding tabs of the metal sheet at right angles, with the abutting edges of the tabs preferably being welded to form a stable, continuous rim SER.
  • the rims SER are interrupted in the area of the support arms TA, with the edges of the rim SER facing each interruption preferably being welded to the respective support arm TA, as exemplified by the welded joints SV.
  • the side walls GSE feature, by way of example, a basically hexagonal shape, with two of the points arranged in the areas of the feedthroughs for the support arm TA.
  • the rims SER of the side walls GSE in addition to increasing mechanical stability, also serve as a mechanical connection to the upper wall GOB, the lower wall GUN, and the end walls GST of the housing body GK, whereby these additional walls are detachably connected to the side walls GSE by means of respective screw connections.
  • the end walls GST of the housing G of the FIG 4 The end walls GST are adapted to the profile of the generally hexagonal side walls GSE by means of a respective chamfer.
  • the end walls GST can also be straight, so that the housing body GK forms a perfect cuboid, or, corresponding to the housing G of the first embodiment, have a taper in the area of the lower wall GUN.
  • seals made of an elastic material are preferably provided in the areas of the contact surfaces between the basin edges SER of the side walls GSE and the edge areas of the other walls.
  • the side walls GSE and/or the support arms TA can be mechanically connected to each other, particularly in the area of the end walls GST, by additional metal profiles or connecting profiles.
  • additional metal profiles can, for example, have edges corresponding to the basin edges SER of the side walls GSE, to which the additional walls are attached. FIG 3 However, such additional metal profiles are not specifically shown.
  • the side walls GSE have several openings OE or recesses, each created by punching or cutting the sheet metal. These openings and recesses serve to accommodate, for example, electrical, optical, or pneumatic interfaces, feedthroughs, maintenance hatches, heat sinks, or as inlets and outlets for the supply and exhaust of cooling air into and from the housing interior Gl.
  • the other walls of the housing body GK in particular the bottom wall GUN and the end walls GST, may also have corresponding openings or recesses as required.
  • the width and thus the cross-sectional area of the support arms TA is reduced over a certain partial length of the side walls GSE. This reduction can be adjusted accordingly.
  • the representation of FIG 4 For example, it could be parabolic along the section length. Starting from a closed rectangular profile, the cross-sectional area of the metal profile is reduced to a desired minimum in the areas of the respective transition to a support arm section TAA, towards the center of the side wall GSE.
  • the wall facing the housing interior Gl, as well as parts of the upper and lower walls of the rectangular profile, are machined away, for example, to such an extent that an open C-profile is created with the upper and lower legs varying in length along the section length.
  • the open profile is then permanently closed by welding with a correspondingly shaped metal strip.
  • the load-bearing capacity of the support arms TA is reduced in the area of the reduced cross-sectional area to such an extent that they alone could not support the weight of the housing G and the equipment arranged within it against the car body WK.
  • This local weakening of the load-bearing capacity is at least compensated for by the trough-shaped side walls GSE connected to the support arms TA, with the side walls GSE contributing a not insignificant portion, for example at least twenty percentage points, to the overall load-bearing capacity of the combination of side wall GSE and support arm TA including support arm sections TAA.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Gehäuse zur Anordnung an einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, wobei das Gehäuse einen grundsätzlich quaderförmigen geschlossenen Gehäusegrundkörper mit zwei Seitenwänden, zwei Stirnwänden sowie einer Oberwand und einer Unterwand aufweist, wobei der Gehäusegrundkörper einen Gehäuseinnenraum aufweist, in welchem elektrische, elektronische und/oder pneumatische Geräte anordenbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass es vier Tragarmabschnitte mit einem jeweiligen Befestigungsbereich zur Befestigung des Gehäuses an Trägern des Wagenkastens aufweist, wobei die Tragarmabschnitte vollständig außerhalb des Gehäusegrundkörpers angeordnet sind, und zwei Rahmenstrukturen aus jeweils zumindest einem Metallprofil aufweist, wobei die Rahmenstrukturen jeweils mit zwei der Tragarmabschnitte sowie mit randseitigen Bereichen einer der Seitenwände, der Oberwand und der Unterwand verbunden sind, und wobei die Rahmenstrukturen ausgestaltet sind, zusammen mit den Tragarmabschnitten eine Last des Gehäusegrundkörpers mit darin angeordneten Geräten vollständig zu tragen, oder zwei Tragarme aus jeweils einem durchgehenden Metallprofil aufweist, wobei die Tragarme jeweils zwei der Tragarmabschnitte ausbilden oder mit diesen verbunden sind, wobei die Seitenwände aus jeweils einem Metallblech wannenförmig ausgestaltet sind, wobei ein jeweiliger Wannenrand mit randseitigen Bereichen zumindest der Oberwand und der Unterwand verbunden ist, wobei die Tragarme jeweils an einer dem Gehäuseinnenraum zugewandten konkaven Innenfläche einer der Seitenwände angeordnet und mit dieser Seitenwand verbunden sind, und wobei die Seitenwände ausgestaltet sind, die Last des Gehäusegrundkörpers mit den darin angeordneten Geräten teilweise zu tragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Anordnung an einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Gehäuse.
  • Der Betrieb eines Schienenfahrzeugs erfordert eine Vielzahl elektrischer, elektronischer sowie gegebenenfalls pneumatischer Geräte. Vorzugsweise werden einzelne oder mehrere solcher Geräte bzw. deren Komponenten in einem Gehäuse angeordnet, wobei ein solches Gehäuse üblicherweise auch als Container bezeichnet wird. Insbesondere bei einem als Triebzug für die Personenbeförderung ausgestalteten Schienenfahrzeug werden derartige Gehäuse bevorzugt auf dem Dach bzw. im Dachbereich oder im Unterboden- bzw. Unterflurbereich des Wagenkastens eines Wagens bzw. verteilt über mehrere Wagen des Triebzugs angeordnet, um einen für die Fahrgäste zur Verfügung stehenden Fahrgastraum in den Wagenkästen zu maximieren.
  • Sowohl im Dachbereich als auch im Unterbodenbereich weist ein Wagenkasten typischerweise Längsträger auf, welche sich, in Richtung der Querachse des Wagenkastens betrachtet, im Bereich der Seitenwände über die gesamte oder über zumindest eine bestimmte Länge des Wagenkastens erstrecken. An diesen Längsträgern sind beispielsweise mechanische Schnittstellen ausgebildet oder ergänzend angeordnet, mit denen die Gehäuse über gesonderte Tragarme verbunden werden. Als Tragarme dienen üblicherweise zwei rechteckige Metallprofile mit einem durchgängig geschlossenen Hohlprofil, welche jeweils sowohl mit der Unterwand bzw. Oberwand des Gehäuses als auch mit den Schnittstellen der Längsträger verschraubt bzw. in anderer geeigneter Weise lösbar verbunden werden. Die Funktion der Tragarme ist dabei, das Gehäuse gegenüber dem Wagenkasten abzustützen bzw. die Last des Gehäuses samt darin angeordneter Geräten in den Wagenkasten zu leiten. Eine Tragfähigkeit der Tragarme ist entsprechend derart bemessen, dass sie das Gehäuse sicher tragen bzw. stützen können.
  • Ein oberer bzw. unterer Abschluss der Längsträger weist, in Richtung der Hochachse des Wagenkastens betrachtet, typischerweise einen Abstand zum Dach bzw. Unterboden des Wagenkastens auf. Abhängig von der Gestaltung des Querschnittprofils des Wagenkastens kann dieser Abstand bis zu mehreren zehn Zentimetern betragen. Der zwischen dem Dach bzw. Unterboden des Wagenkastens und der Unter- bzw. Oberwand des Gehäuses bestehende Bauraum wird bei Verwendung vorstehend beschriebener Tragarme dabei typischerweise nicht genutzt.
  • Insbesondere bei Schienenfahrzeugen mit begrenztem Raum im Dach- und/oder Unterbodenbereich für die Anordnung von Gehäusen, beispielsweise bei Metro-Fahrzeugen mit kleinem Querschnittsprofil des Wagenkastens und einer möglichen Anordnung der Gehäuse ausschließlich im Unterbodenbereich oder bei mit voluminösen Antriebsbatteriecontainern ausgerüsteten Triebzügen für den Regional- oder Fernverkehrs, ist die Nutzung dieses bislang ungenutzten Bauraums wünschenswert. Dies kann beispielsweise durch eine andere Anordnung der beschriebenen Tragarme erfolgen, indem diese nicht mehr an der Unter- bzw. Oberwand des Gehäuses angeordnet werden, sondern seitlich außerhalb oder innerhalb des Gehäuses. Durch eine solche seitliche Anordnung der Tragarme kann, in Richtung der Hochachse des Wagenkastens betrachtet, die Unterwand des Gehäuses dem Dach bzw. die Oberwand dem Unterboden des Wagenkastens angenähert werden, wodurch das Gehäuse den bislang ungenutzten Bauraum zumindest teilweise ausfüllt. Vorteilhaft kann hierdurch beispielsweise die erforderliche Bauhöhe für das Gehäuse oberhalb bzw. unterhalb des Wagenkastens verkleinert werden oder, bei gleicher Bauhöhe, das Volumen des Gehäuses durch eine größere mögliche Höhe vergrößert werden. Bei seitlich außerhalb des Gehäuses bzw. dessen Seitenwänden angeordneten Tragarmen ist jedoch nachteilig, dass, in Richtung der Längsachse des Wagenkastens betrachtet, eine größere Länge für die Anordnung des Gehäuses erforderlich ist, da sich die Breite der Tragarme zu der Breite des Gehäuses addiert. Bei seitlich innerhalb des Gehäuses bzw. der Seitenwände angeordneten Tragarmen bewirken diese hingegen nachteilig eine lokale Beschränkung der Innenbreite sowie eine damit einhergehende verringerte Flexibilität bei der Anordnung von Geräten bzw. Gerätekomponenten und gegebenenfalls bei der Positionierung von erforderlichen Öffnungen bzw. Ausnehmungen in den Seitenwänden für die Anordnung von beispielsweise elektrischen, optischen oder pneumatischen Schnittstellen, Durchführungen, Wartungsklappen, Kühlkörpern oder Ein- und Auslässen für eine Kühlluftzu- und -abfuhr.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit den bekannten Tragarmen zur Befestigung eines Gehäusen an einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs einhergehenden Nachteile auszuräumen. Diese Aufgabe wird durch die jeweiligen Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Gehäuse zur Anordnung an einem Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, wobei das Gehäuse einen grundsätzlich quaderförmigen geschlossenen Gehäusegrundkörper mit zwei Seitenwänden, zwei Stirnwänden sowie einer Oberwand und einer Unterwand aufweist, wobei der Gehäusegrundkörper einen Gehäuseinnenraum aufweist, in welchem elektrische, elektronische und/oder pneumatische Geräte anordenbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass es vier Tragarmabschnitte mit einem jeweiligen Befestigungsbereich zur Befestigung des Gehäuses an Trägern des Wagenkastens aufweist, wobei die Tragarmabschnitte vollständig außerhalb des Gehäusegrundkörpers angeordnet sind, und zwei Rahmenstrukturen aus jeweils zumindest einem Metallprofil aufweist, wobei die Rahmenstrukturen jeweils mit zwei der Tragarmabschnitte sowie mit randseitigen Bereichen einer der Seitenwände, der Oberwand und der Unterwand verbunden sind, und wobei die Rahmenstrukturen ausgestaltet sind, zusammen mit den Tragarmabschnitten eine Last des Gehäusegrundkörpers mit darin angeordneten Geräten vollständig zu tragen, oder zwei Tragarme aus jeweils einem durchgehenden Metallprofil aufweist, wobei die Tragarme jeweils zwei der Tragarmabschnitte ausbilden oder mit diesen verbunden sind, wobei die Seitenwände aus jeweils einem Metallblech wannenförmig ausgestaltet sind, wobei ein jeweiliger Wannenrand mit randseitigen Bereichen zumindest der Oberwand und der Unterwand verbunden ist, wobei die Tragarme jeweils an einer dem Gehäuseinnenraum zugewandten konkaven Innenfläche einer der Seitenwände angeordnet und mit dieser Seitenwand verbunden sind, und wobei die Seitenwände ausgestaltet sind, die Last des Gehäusegrundkörpers mit den darin angeordneten Geräten teilweise zu tragen.
  • Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist zumindest einen Wagenkasten sowie zumindest ein an dem Wagenkasten angeordnetes erfindungsgemäßes Gehäuse auf.
  • Eine erfindungsgemäße Verwendung sieht eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Gehäuses an einem Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs vor.
  • Das erfindungsgemäße Gehäuse ermöglicht vorteilhaft eine Verringerung von Einschränkungen hinsichtlich sowohl einer für die Anordnung des Gehäuses am Wagenkasten des Schienenfahrzeugs erforderlichen Gesamtbreite als auch einer Innenbreite des Gehäuseinnenraums. Diese Verringerung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass im Bereich der Seitenwände angeordnete Rahmenstrukturen zusammen mit den Tragarmabschnitten die Last des Gehäusegrundkörpers mit den darin angeordneten Geräten vollständig tragen, sodass in dem Gehäuseinnenraum selbst keine die Innenbreite lokal beschränkende Tragarme angeordnet werden müssen. Die Rahmenstrukturen sind dabei als integrale Bestandteile des Gehäuses ausgestaltet, welche zum einen die nach dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik erforderlichen durchgängigen Tragarme ersetzen und zum anderen jeweils zumindest einer Verbindung mit einer Seitenwand sowie der Oberwand und der Unterwand dienen. Alternativ wird die vorteilhafte Verringerung der Einschränkungen erfindungsgemäß durch wannenförmige Seitenwände des Gehäusegrundkörpers erzielt, welche jeweils ausgestaltet sind, einen Teil der von den Tragarmen zu tragenden Last aufzunehmen, sodass die im Gehäuseinnenraum angeordneten Tragarme hinsichtlich einer geringeren Tragfähigkeit dimensionierbar sind. Auch die Ränder der wannenförmigen Seitenwände dienen einer Verbindung mit zumindest der Oberwand und der Unterwand des Gehäuses.
  • Für die weiteren Erläuterungen sei beispielhaft angenommen, dass, angelehnt an die einleitende Beschreibung, das Gehäuse mittels der Tragarmabschnitte bzw. deren Befestigungsbereichen mit Längsträgern des Wagenkastens des Schienenfahrzeugs bzw. deren Schnittstellen verbunden ist. Das Gehäuse besitzt eine Länge, die hauptsächlich von einer Längenausdehnung der Seitenwände des Gehäusegrundkörpers sowie den Tragarmabschnitten bestimmt ist, eine Breite, die hauptsächlich von einer Längenausdehnung der Stirnwände bestimmt ist, sowie eine Höhe, die hauptsächlich von einer Höhe der Seiten- und Stirnwände bestimmt ist. Die Seitenwände sind dabei parallel zu einer Querachse des Wagenkastens ausgerichtet, während die Stirnwände parallel zu einer Längsachse des Wagenkastens ausgerichtet sind. Alternativ könnte das Gehäuse auch mit Querträgern des Wagenkastens verbunden sein, in welchem Fall die Seitenwände parallel zu dessen Längsachse und die Stirnwände parallel zu dessen Querachse ausgerichtet wären. Diese alternative Anordnung des Gehäuses an dem Wagenkasten wird jedoch im Folgenden nicht weiter betrachtet, ist jedoch in gleicher Weise von der Erfindung umfasst.
  • Als Oberwand wird die Wand an der, in Richtung der Hochachse des Wagenkastens betrachtet, Oberseite des Gehäusegrundkörpers bezeichnet, während als Unterwand die Wand an der Unterseite des Gehäusegrundkörpers bezeichnet wird. Sofern das Gehäuse im Unterbodenbereich des Wagenkastens angeordnet ist, ist die Oberwand des Gehäusegrundkörpers auf der dem Unterboden zugewandten Seite des Gehäusegrundkörpers angeordnet, während die Unterwand auf der dem Unterboden abgewandten Seite des Gehäusegrundkörpers angeordnet ist. Sofern das Gehäuse im Dachbereich des Wagenkastens angeordnet ist, ist die Unterwand auf der dem Dach zugewandten Seite des Gehäusegrundkörpers angeordnet, während die Oberwand auf der dem Dach abgewandten Seite des Gehäusegrundkörpers angeordnet ist. Die Oberwand und Unterwand sind jeweils parallel zu einer von der Längs- und Querachse des Wagenkastens definierten Ebene ausgerichtet.
  • Der grundsätzlich quaderförmige Gehäusegrundkörper umfasst die Ausgestaltung eines perfekt quaderförmigen Körpers mit einem jeweils rechten Winkel zwischen den Seitenwänden und Stirnwänden, zwischen den Seitenwänden und Ober- bzw. Unterwand sowie zwischen den Stirnwänden und Ober- bzw. Unterwand. Ebenso umfasst die Ausgestaltung einen quaderförmigen Körper, welcher in Richtung der Hochachse verjüngt ist, beispielsweise um die Form des Gehäuses an ein vorgegebenes Lichtraumprofil anzupassen. Hierfür können beispielsweise die Stirnwände über ihre gesamte oder einen Teil ihrer Höhe in einem bestimmten Winkel zu der Hochachse ausgerichtet sein und die Oberwand eine kleinere Länge als die Unterwand aufweisen, wenn das Gehäuse im Dachbereich angeordnet ist, bzw. die Unterwand eine kleinere Länge als die Oberwand aufweisen, wenn das Gehäuse im Unterbodenbereich angeordnet ist. Die Grundflächen der Ober- und Unterwand sind dabei weiterhin rechteckig, besitzen aufgrund unterschiedlicher Längen der Wände bei gleicher Breite jedoch unterschiedliche Größen.
  • Die Wände des Gehäusegrundkörpers sind vorzugsweise als individuelle Bauteile gefertigt. Gleichsam können jedoch auch mehrere Wände zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst sein, beispielsweise die Oberwand und die beiden Stirnwände als eine den Gehäuseinnenraum abdeckende Haube ausgestaltet sein. Die Wände werden beispielsweise jeweils aus einer Blechtafel einer geeigneten Dicke gestanzt oder geschnitten sowie, sofern erforderlich, durch Biegen oder Abkanten in die gewünschte Form gebracht. In gleicher Weise können aus den Wänden Öffnungen bzw. Ausnehmungen gestanzt bzw. geschnitten werden, welche der Anordnung von beispielsweise elektrischen, optischen oder pneumatischen Schnittstellen, Durchführungen, Wartungsklappen, Kühlkörpern oder als Ein- und Auslässe für die Kühlluftzu- und -abfuhr in den bzw. aus dem Gehäuseinnenraum dienen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gehäuses mit zwei Rahmenstrukturen ist jede der Seitenwände mit einer der Rahmenstrukturen bzw. mit deren Metallprofil mechanisch verbunden. Die Befestigung der Seitenwand an der Rahmenstruktur erfolgt beispielsweise in randseitigen Bereichen, in denen die Seitenwand das Metallprofil überdeckt bzw. auf dem Metallprofil aufliegt, durch geeignete Schraub-, Niet- oder Schweißverbindungen. In gleicher Weise erfolgt die mechanische Verbindung der Ober- und Unterwände mit der Rahmenstruktur. Sofern die Verbindung lösbar ausgestaltet ist, um beispielsweise die jeweilige Wand in einfacher Weise von der Rahmenstruktur lösen zu können, ist eine Schraubverbindung bevorzugt. Ferner sollte vorzugsweise eine Dichtung aus einem elastischen Material im Bereich der Auflageflächen zwischen Wand und Rahmenstruktur vorgesehen werden, um einen Schutz der Geräte im Gehäuseinnenraum vor Umwelteinflüssen wie insbesondere Staub und Feuchtigkeit sicherzustellen.
  • Die Rahmenstrukturen des Gehäuses sind aus jeweils zumindest einem Metallprofil gefertigt. Die jeweilige Rahmenstruktur wird entsprechend der gewünschten Form beispielsweise aus mehreren Rahmenstrukturelementen gebildet, wobei die Elemente beispielsweise mittels jeweiliger Schweißverbindungen dauerhaft zusammengefügt werden. Auch die Verbindung der Rahmenstrukturen bzw. deren Rahmenstrukturelementen mit den außerhalb des Gehäusegrundkörpers angeordneten Tragarmabschnitten wird vorzugsweise dauerhaft mittels Schweißverbindungen verwirklicht. Bevorzugt werden die Rahmenstrukturen aus jeweils zwei Rahmenstrukturelementen gebildet, wobei ein erstes Rahmenstrukturelement mit einem oberen randseitigen Bereich der Seitenwand, einem randseitigen Bereich der Oberwand sowie den Tragarmabschnitten verbunden ist, während ein zweites Rahmenstrukturelement mit einem unteren randseitigen Bereich der Seitenwand, einem randseitigen Bereich der Unterwand sowie ebenfalls mit den Tragarmabschnitten verbunden ist. Erste und zweite Rahmenstrukturelemente können dabei jeweils aus einem einzigen Metallprofil geformt werden, beispielsweise ausgehend von einem länglichen Metallprofil durch geeignetes Zuschneiden, Biegen und Verschweißen von aneinanderstoßenden Kanten.
  • Die Tragarmabschnitte sind entsprechend den Tragarmen nach dem einleitend beschriebenen Stand der Technik beispielsweise als zwei rechteckige Metallprofile mit einem durchgängig geschlossenen Hohlprofil ausgestaltet, wobei die Tragarmabschnitte bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gehäuses mit zwei Rahmenstrukturen vollständig außerhalb des Gehäusegrundkörpers angeordnet sind. Grundsätzlich sind alle Tragarmabschnitte des Gehäuses bezüglich der Hochachse in derselben Ebene angeordnet, alternativ können diese, sofern dies für die Anordnung des Gehäuses an dem Wagenkasten erforderlich ist, auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Sowohl die Befestigungsbereiche der Tragarmabschnitte als auch die Längsträger des Wagenkastens weisen jeweilige Schnittstellen auf, welche mit diese verbindenden Verbindungsmitteln kompatibel sind, sodass eine dauerhaft haltbare mechanische Verbindung des Gehäuses mit dem Wagenkasten erzielt wird. Die Schnittstellen der Längsträger des Wagenkastens können beispielsweise als so genannte C-Nuten ausgestaltet sein, in welchen Nutsteine als Verbindungsmittel flexibel über die Länge der Längsträger angeordnet werden können. Sofern die Längsträger als ein jeweiliges Strangpressprofil mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt sind, können solche Nuten in einfacher Weise und über die gesamte Länge des jeweiligen Längsträgers ausgeformt werden. Die Schnittstellen der Befestigungsbereiche der Tragarmabschnitte können demgegenüber beispielsweise als Durchführungen in dem Metallprofil ausgestaltet sein, in welchen Schrauben als weitere Verbindungsmittel anordenbar sind, die mit den Nutsteinen in den Längsträgern verschraubt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gehäuses mit wannenförmig ausgestalteten Seitenwänden übernehmen diese jeweils eine tragende Funktion, um gemeinsam mit den verbundenen Tragarmen die Last des Gehäusegrundkörpers samt den darin angeordneten Geräten zu tragen. Die Tragarme sind dabei an einer jeweils dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite der Seitenwände angeordnet und werden mit diesen vorzugsweise dauerhaft, beispielsweise mittels Schweiß-, Klebe- und/oder Nietverbindungen, mechanisch verbunden. Vorzugsweise sind ebenfalls die Wannenränder im jeweiligen Bereich des Zusammentreffens mit den Tragarmabschnitten mechanisch mit diesen verbunden, wiederum beispielsweise mittels Schweiß-, Klebe- und/oder Nietverbindungen. Die jeweilige Längenausdehnung der Seitenwände kann derart gewählt werden, dass diese zu einem geringen Teil über den Gehäusegrundkörper bzw. über dessen Stirnwände hinausragen. Beispielsweise können die Seitenwände eine grundsätzlich hexagonale Form aufweisen, wobei zwei der Spitzen des Sechsecks in den Bereichen der Durchführungen für den Tragarm bzw. die Tragarmabschnitte angeordnet sind. Mittels der wannenförmigen Ausgestaltung sowie einer geeigneten Wahl insbesondere des Materials und der Dicke des Metallblechs kann die gewünschte Tragfähigkeit der Seitenwände erzielt werden, welche eine Reduzierung der Tragfähigkeit der Tragarme ermöglicht. Die Tragfähigkeit der Seitenwände entspricht vorzugsweise einem nicht unbedeutenden Teil, beispielsweise zumindest zwanzig Prozentpunkten, der gesamten Tragfähigkeit der Kombination aus Seitenwand, Tragarm und Tragarmabschnitten.
  • Die Wannenränder der Seitenwände dienen, neben einer Erhöhung der Stabilität für eine größere Tragfähigkeit, ebenfalls einer mechanischen Verbindung der Seitenwände mit randseitigen Bereichen zumindest der Oberwand und der Unterwand des Gehäusegrundkörpers. Sofern diese Verbindungen lösbar ausgestaltet sein sollen, um die Ober- und Unterwände in einfacher Weise von den Seitenwänden lösen zu können, sind wiederum Schraubverbindungen vorzuziehen. Ferner sollte vorzugsweise eine Dichtung aus einem elastischen Material im Bereich der Auflageflächen zwischen Wannenrändern und Randbereichen der Ober- und Unterwände vorgesehen werden, um einen Schutz der Geräte im Gehäuseinnenraum vor Umwelteinflüssen wie insbesondere Staub und Feuchtigkeit sicherzustellen.
  • Die Seitenwände werden vorzugsweise aus einem einzigen Metallblech geformt, welches zuvor aus einer Blechtafel gestanzt oder geschnitten wurde. Der Wannenrand der jeweiligen Seitenwand wird dabei durch Biegen oder Abkanten von Laschen des Metallblechs gefertigt, wobei aneinanderstoßende Kanten der Laschen vorzugsweise verschweißt werden, um einen stabilen durchgängigen Wannenrand zu bilden. Der aus dauerhaft verbundenen Laschen gebildete Wannenrand kann jedoch jeweils im Bereich des Tragarms bzw. der Tragarmabschnitte unterbrochen sein. In diesen Bereichen wird der Wannenrand vorzugsweise mit dem Tragarm bzw. den Tragarmabschnitten verschweißt, um auch zwischen dem Wannenrand und dem Tragarm bzw. den Tragarmabschnitten eine stabile mechanische Verbindung zu erzielen. Die Seitenwände können, wie vorstehend beschrieben, durch Stanzen oder Schneiden erzeugte Öffnungen bzw. Ausnehmungen aufweisen, welche der Anordnung von beispielsweise elektrischen, optischen oder pneumatischen Schnittstellen, Durchführungen, Wartungsklappen, Kühlkörpern oder als Ein- und Auslässe für die Kühlluftzu- und -abfuhr in den bzw. aus dem Gehäuseinnenraum dienen.
  • Die mit den konkaven Innenseiten der Seitenwände verbundenen durchgehenden Tragarme sind mit den Tragarmabschnitten mechanisch verbunden, wobei die Tragarme im Bereich dieser Verbindungen beispielsweise ein mit den Tragarmabschnitten identisches bzw. daran angepasstes rechteckiges Metallprofil mit einem geschlossenen Hohlprofil aufweisen. Die Verbindungen sind dabei beispielsweise jeweils im Bereich der Stirnseite des Gehäusegrundkörpers oder im Bereich des über die Stirnseite hinausgehenden Endes der Seitenwand vorgesehen. Vorzugsweise sind der jeweilige Tragarm und die beiden Tragarmabschnitte jedoch aus einem einzigen durchgängigen Metallprofil gefertigt, wobei die beiden Tragarmabschnitte bzw. deren Befestigungsbereiche aus dem jeweiligen Tragarm ausgebildet sind. Vorteilhaft sind hierdurch beispielsweise keine gesonderten Schweißverbindungen zwischen Tragarm und Tragarmabschnitten erforderlich, welche zu einer lokalen Schwächung des Materials der Profile und damit einer Verringerung der Tragfähigkeit führen könnten. Die Metallprofile der Tragarme sind beispielsweise als mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellte Strangpressprofile ausgestaltet.
  • Um die lokalen Einschränkungen aufgrund der im Gehäuseinnenraum an den Seitenwänden geführten Tragarme zu verringern bzw. zu begrenzen, weisen die Tragarme über zumindest einen Teil ihrer Länge eine zu den Tragarmabschnitten unterschiedliche Form auf. Eine aufgrund der unterschiedlichen Form bedingte Verringerung der Tragfähigkeit der Tragarme wird von den erfindungsgemäß geformten Seitenwänden zumindest kompensiert.
  • Das Schienenfahrzeug ist beispielsweise als ein Triebzug mit einer Mehrzahl Wagen ausgestaltet, wobei jeder Wagen einen Wagenkasten aufweist, oder als eine Lokomotive bzw. als ein Einzeltriebwagen mit einem einzigen Wagenkasten ausgestaltet. Der Triebzug kann dabei für den Nahverkehr, beispielsweise als eine U-Bahn oder eine Straßenbahn, oder als für den Regional- und Fernverkehr, beispielsweise als S-Bahn oder Hochgeschwindigkeitszug, ausgestaltet sein.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Rahmenstrukturen jeweils aus zumindest einem Metallprofil mit einem Winkelprofil und/oder aus zumindest einem zu einem Winkelprofil geformten Metallblech hergestellt.
  • Als ein Winkelprofil für die Rahmenstrukturen dient beispielsweise ein mittels eines Extrusionsverfahrens hergestelltes durchgehendes Strangpressprofil aus insbesondere Stahl oder Aluminium. Das Winkelprofil entspricht dabei vorzugsweise einem L-förmigen Profil mit in einem rechten Winkel angeordneten Schenkeln. Aus dem Profil werden Rahmenstrukturelemente mit den jeweils gewünschten Maßen herausgetrennt, welche, insbesondere durch Verschweißen von aneinanderstoßenden Schnittkanten, entsprechend der gewünschten Form der Rahmenstruktur anschließend dauerhaft miteinander sowie mit den Tragarmabschnitten verbunden werden. Alternativ zu einem vorgeformten Winkelprofil können die Rahmenstrukturelemente mit ihren jeweiligen Maßen zunächst als ein Metallblech aus einer Blechtafel herausgetrennt und durch Abkanten oder Biegen zu einem jeweiligen Winkelprofil geformt werden, bevor sie miteinander sowie mit den Tragarmabschnitten zu einer Rahmenstruktur dauerhaft verbunden werden. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung dienen Schenkel der Winkelprofile der Rahmenstrukturelemente einer Verbindung der beiden Rahmenstrukturen mit den Seitenwänden sowie mit zumindest den Ober- und Unterwänden.
  • Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind die Rahmenstrukturen des Gehäuses durch weitere Metallprofile verbunden, wobei die weiteren Metallprofile jeweils mit randseitigen Bereichen einer der Stirnwände sowie der Oberwand oder der Unterwand verbindbar sind.
  • Die beabstandet angeordneten und die Breite des Gehäuses definierenden Rahmenstrukturen bilden zusammen mit den weiteren Metallprofilen, welche auch als Verbindungsprofile bezeichnet werden können, einen Rahmen des Gehäuses, mit welchem alle Wände des Gehäusegrundkörpers verbunden werden. Die weiteren Metallprofile sind beispielsweise als Winkelprofile, insbesondere entsprechend den vorstehend beschriebenen Winkelprofilen der Rahmenstrukturen, ausgestaltet. Die Schenkel des Winkelprofils können dabei in einem rechten Winkel oder, insbesondere bei einem sich im Bereich der Oberseite oder der Unterseite verjüngenden Gehäusegrundkörper, in einem stumpfen Winkel angeordnet sein. Die weiteren Metallprofile sind vorzugsweise sowohl im Bereich der Unterwand als auch im Bereich der Oberwand angeordnet und mit jeweils einer dieser Wände verbunden. Alternativ können die weiteren Metallprofile jedoch auch ausschließlich im Bereich der Unterwand angeordnet sein, wodurch sich der Gehäusegrundkörper auf einem stabilen Rahmen abstützt. Die weiteren Metallprofile sind mit den Rahmenstrukturen vorzugsweise dauerhaft, beispielsweise mittels Schweißverbindungen, verbunden.
  • Nach einer weiteren Weiterbildung ist eine Querschnittsfläche des Metallprofils der Tragarme jeweils im Bereich zumindest einer Teillänge der Seitenwand kleiner als die Querschnittsfläche des Metallprofils im Bereich der Tragarmabschnitte.
  • Die einleitend beschriebene nachteilige lokale Einschränkung aufgrund von im Gehäuseinnenraum geführten Tragarmen wird mittels einer speziellen Form des Metallprofils der Tragarme vorteilhaft verringert. Beispielsweise kann durch eine Reduzierung der Breite bzw. durch eine Verjüngung des Metallprofils der Tragarme über die gewünschte Teillänge der Seitenwand die für die Anordnung der Geräte zur Verfügung stehende Breite des Gehäuseinnenraums in diesem Bereich gegenüber dem bekannten konstanten Querschnittsprofil eines durchgehenden Tragarms vergrößert werden. Die Verringerung der Breite bzw. Verjüngung der Tragarme resultiert in einer kleineren Querschnittsfläche des Metallprofils gegenüber der Querschnittsfläche in Bereichen außerhalb der gewählten Teillänge. Die Verjüngung kann über die Teillänge beispielsweise parabelförmig sein, sodass die Querschnittsfläche im mittleren Bereich der Teillänge ein Minimum und an den Enden ein jeweiliges Maximum aufweist. Sofern, wie vorstehend beschrieben, der jeweilige Tragarm als ein rechteckiges Metallprofil mit einem durchgehenden Hohlprofil ausgestaltet ist, können beispielsweise die dem Gehäuseinnenraum zugewandte Wand des Rechteckprofils sowie Teile der oberen und unteren Wände des Rechteckprofils maschinell soweit abgetragen werden, dass ein offenes C-Profil mit einer über die Teillänge gegebenenfalls variierenden Länge der oberen und unteren Schenkel entsteht. Das offene Profil kann anschließend beispielsweise mit einem Metallstreifen, vorzugsweise dauerhaft durch Verschweißen, wieder verschlossen werden. Eine Dicke des Metallstreifens kann dabei beispielsweise der Wandstärke des Rechteckprofils entsprechen oder deutlich dünner als diese gewählt werden. Durch das Wiederverschließen des offenen Profils kann insbesondere verhindert werden, dass Umwelteinflüsse wie Staub oder Feuchtigkeit über den Tragarm in den Gehäuseinnenraum gelangen können. In dem Bereich der Teillänge weist der Tragarm eine verringerte Tragfähigkeit auf, welche durch die Tragfähigkeit der mit diesem verbundene wannenförmigen Seitenwand jedoch zumindest ausgeglichen wird.
  • Nach einer weiteren Weiterbildung sind die Tragarmabschnitte bezüglich einer Hochachse des Gehäusegrundkörpers mittig oder außermittig angeordnet.
  • Eine flexible Anordnung der Tragarmabschnitte bezüglich zur Hochachse des Gehäusegrundkörpers ermöglicht ergänzend eine vorteilhafte Nutzung eines verfügbaren Raums im Bereich des Unterbodens bzw. des Daches, wodurch beispielsweise das Volumen des Gehäusegrundkörpers vergrößert oder bei gleichem Volumen eine geringere Bauhöhe des Gehäuses unterhalb des Unterbodens bzw. oberhalb des Daches des Wagenkastens erzielt werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    ein Schienenfahrzeug mit im Unterbodenbereich von Endwagen angeordneten erfindungsgemäßen Gehäusen,
    FIG 2
    ein erfindungsgemäßes Gehäuse in einer ersten Ausgestaltung mit Rahmenstrukturen,
    FIG 3
    das erfindungsgemäße Gehäuse der ersten Ausgestaltung mit ergänzten Wänden des Gehäusegrundkörpers, und
    FIG 4
    ein erfindungsgemäßes Gehäuse in einer zweiten Ausgestaltung mit wannenförmigen Seitenwänden.
  • FIG 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines als ein elektrischer Triebzug TZ für die Personenbeförderung ausgestalteten beispielhaften Schienenfahrzeugs. Solche Triebzüge werden auch als EMU (englische Abkürzung für Electric Multiple Unit) bezeichnet. Der Triebzug TZ der FIG 1 umfasst beispielhaft vier Wagen, wobei sich die äußeren Endbereiche der Wagenkästen WK der beiden Endwagen EW1, EW2 auf jeweils einem angetriebenen Triebdrehgestell TDG1, TDG2 sowie deren inneren Endbereiche gemeinsam mit einem Mittelwagen MW1, MW2 auf jeweils einem im Bereich des jeweiligen Wagenübergangs angeordneten nicht angetriebenen Laufdrehgestell LDG abstützen. Die Wagenkästen WK der benachbarten Mittelwagen MW1, MW2 stützen sich im Bereich ihres gemeinsamen Wagenübergangs ebenfalls auf einem nicht angetriebenen Laufdrehgestell LDG ab. Drehstelle, auf welchen sich zwei benachbarte Wagen gemeinsam abstützen, werden auch als Jakobs-Drehgestelle bezeichnet. Die Wagenkästen WK aller Wagen des Triebzugs TZ sind beispielsweise aus einer jeweiligen Vielzahl verschweißter Metallprofile, speziell mittels eines Extrusions-Verfahrens hergestellter Aluminium-Strangpressprofile, gefertigt. Alternativ können die Wagenkästen WK ebenso als offene Rahmen ausgeführt sein, welche mit Außenwänden verkleidet werden, wobei die Außenwände beispielsweise mittels Nietverbindungen mit den Rahmen verbunden werden. Im Unterbodenbereich UB sowie gegebenenfalls im Dachbereich DB der Wagenkästen WK sind parallel zu einer Längsachse LA des Wagenkastens WK verlaufende Längsträger vorgesehen bzw. aus Metallprofilen ausgeprägt. Diese Längsträger dienen insbesondere einer Befestigung von Gehäusen G von für den Betrieb des Schienenfahrzeugs erforderlichen Geräten wie Antriebsstromrichtern SR1, SR2 sowie nicht speziell dargestellten Klimatisierungseinrichtungen, Hilfsbetriebeumrichtern, Bordnetzbatterien und gegebenenfalls vorgesehenen Antriebsbatterien an den Wagenkästen. Solche die darin angeordneten Geräte vor insbesondere Umwelteinflüssen schützenden Gehäuse G werden auch als Container bezeichnet. Die Wagen weisen jeweils einen nicht speziell dargestellten Fahrgastraum auf, in welchem Sitzgelegenheiten sowie gegebenenfalls weitere dem Komfort der Fahrgäste dienende Einrichtungen angeordnet sind. Ein Zugang zu den Fahrgasträumen wird für die Fahrgäste über in Ausschnitten der Seitenwände der Wagenkästen WK angeordnete Türen sowie zwischen benachbarten Wagen über mittels Faltenbälgen geschützte Wagenübergänge gewährleistet. Die Endwagen EW1, EW2 können in deren jeweiligem Endbereich, gegebenenfalls getrennt vom Fahrgastraum, einen Führerstand mit Bedienelementen für die fahrzeugführende Person zur Steuerung des Triebzugs TZ aufweisen.
  • An dem Triebzug TZ der FIG 1 sind im jeweiligen Unterbodenbereich UB der Endwagen EW1, EW2 beispielhaft Gehäuse G eines jeweiligen Antriebsstromrichters SR1, SR2 angeordnet bzw. mit Längsträgern in diesem Bereich mechanisch verbunden. Die Antriebsstromrichter SR1, SR2 dienen beispielhaft einer Versorgung von jeweils zwei in den Triebdrehgestellen TDG1, TDG2 angeordneten Antriebsmotoren, wie durch die Verbindungsleitungen zwischen den Gehäusen G und den als ausgefüllte Kreise gekennzeichneten Antriebsmotoren schematisch dargestellt ist. Die Antriebsstromrichter SR1, SR2 werden beispielsweise über mit einem streckenseitigen Energieversorgungsnetz verbundene Stromabnehmer mit elektrischer Energie versorgt, wobei weder die Stromabnehmer noch das Versorgungsnetz in der FIG 1 dargestellt sind. Sofern das Energieversorgungsnetz eine oberhalb des Gleises, auf denen sich die Drehgestelle abstützen, geführte Oberleitung umfasst, erfolgt eine elektrische Verbindung mittels eines oder mehrerer im Dachbereich DB der Wagen des Triebzugs TZ angeordneter Stromabnehmer, während die elektrische Verbindung bei einer seitlich entlang des Gleises geführten Stromschiene mittels eines oder mehrerer im Bereich von Seitenwänden bzw. Drehgestellen der Wagen angeordneter Stromabnehmer erfolgt. Insbesondere in Europa kann ein solches Energieversorgungsnetz beispielsweise einen Einphasen-Wechselstrom von 15 kV, 16,7 Hz, oder 25 kV, 50 Hz, bzw. einen Gleichstrom von 750 V, 1.500 V oder 3000 V führen. Bei einer Versorgung mittels eines Einphasen-Wechselstroms sind in bzw. an dem Schienenfahrzeug üblicherweise ergänzend ein gesonderter Transformator sowie ein Gleichrichter in dem Antriebsstromrichter vorgesehen, welche die netzseitige Hochspannung auf eine niedrigere Spannung transformieren und in eine Gleichspannung wandeln.
  • FIG 2 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung des Gehäuses G mit erfindungsgemäßen Rahmenstrukturen RS in einer perspektivischen Ansicht. Die Wände des Gehäusegrundkörpers GK sind in der FIG 2 nicht dargestellt und werden erst bezüglich der FIG 3 näher erläutert. Das Gehäuse G ist entsprechend der Beschreibung zu FIG 1 ausgestaltet, an Längsträgern im Unterbodenbereich UB des Wagenkastens WK eines der Endwagen EW1, EW2 des Triebzugs TZ angeordnet bzw. befestigt zu werden. Über Befestigungsbereiche BF in den äußeren Bereichen der vier Tragarmabschnitte TAA des Gehäuses G ist dieses beispielsweise über lösbare Schraubverbindungen mechanisch mit zwei Längsträgern des Wagenkastens WK verbunden. Entsprechend besitzt das Gehäuse G eine Länge gl, die hauptsächlich von einer Längenausdehnung der Seitenwände GSE des Gehäusegrundkörpers GK sowie der Tragarmabschnitte TAA bestimmt ist, wobei die Seitenwände GSE jeweils parallel zu einer Querachse QA des Wagenkastens WK ausgerichtet sind. Demgegenüber ist eine Breite gb des Gehäuses G hauptsächlich von einer Längenausdehnung der Stirnwände GST bestimmt, wobei die Stirnwände GST jeweils parallel zu einer Längsachse LA des Wagenkastens WK ausgerichtet sind. Eine Höhe gh des Gehäuses G ist hauptsächlich von einer Höhe der Seitenwände GSE bzw. der Stirnwände GST bestimmt, wobei die Wände GSE, GST ergänzend parallel zu einer Hochachse HA des Wagenkastens WK ausgerichtet sind. Die Längsachse des Gehäuses G verläuft entsprechend parallel zu der Querachse QA des Wagenkastens WK, die Querachse des Gehäuses G parallel zu der Längsachse LA des Wagenkastens WK, und die Hochachse des Gehäuses G parallel zu der Hochachse HA des Wagenkastens WK.
  • Neben den Tragarmabschnitten TAA, welche als ein jeweiliges rechteckiges Hohlprofil, beispielsweise als ein Strangpressprofil aus Stahl oder Aluminium, gefertigt sind, umfasst das Gehäuse G der FIG 2 zwei parallel zueinander und in Richtung der Längsachse LA voneinander beabstandet angeordnete Rahmenstrukturen RS. Diese Rahmenstrukturen RS umfassen jeweils zwei Rahmenstrukturelemente RSE, welche einen oberen sowie einen unteren Rahmenbogen ausbilden und mit jeweils zwei Tragarmabschnitten TAA mechanisch verbunden sind. Eine dauerhafte mechanische Verbindung der Tragarmabschnitte TAA mit den Rahmenstrukturelementen RSE wird beispielsweise mittels Schweißverbindungen erzielt. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität dieser Verbindungsbereiche sind beispielhaft ergänzende Verstärkungsbleche VB vorgesehen, welche jeweils sowohl mit dem Tragarmabschnitt TAA als auch mit den Rahmenstrukturelementen RSE mechanisch verbunden sind. Im Bereich des Verstärkungsblechs VB kann das rechteckige Profil des jeweiligen Tragarmabschnitts TAA beispielsweise einseitig abgetragen werden, sodass ein C-Profil entsteht, dessen offene Seite von dem Verstärkungsblech VB verschlossen wird. Im Bereich des Gehäusegrundkörpers GK ersetzen die Rahmenstrukturen RS einen nach dem einleitend beschriebenen Stand der Technik vorgesehenen durchgehenden Tragarm.
  • Die Rahmenstrukturelemente RSE sind jeweils aus einem länglichen Metallprofil, beispielsweise wiederum einem Strangpressprofil aus Stahl oder Aluminium, gefertigt. Das Metallprofil weist ein L-förmiges Winkelprofil mit in einem rechten Winkel angeordneten Schenkeln gleicher Länge auf. Die Rahmenstrukturelemente RSE werden beispielsweise aus dem Metallprofil herausgetrennt, in die gewünschte Form gebogen bzw. abgekantet sowie an aneinanderstoßenden Kanten miteinander verschweißt, um einen jeweiligen Rahmenbogen herzustellen. Alternativ zu einem bereits geformten Winkelprofil können die einzelnen Rahmenstrukturelemente RSE zunächst als ein jeweiliges Metallblech aus einer Blechtafel herausgetrennt und durch Biegen bzw. Abkanten zu einem jeweiligen L-Profil geformt werden, bevor sie in die gewünschte Form gebogen bzw. abgekantet und an aneinanderstoßenden Kanten miteinander verschweißt werden.
  • Die Rahmenstrukturelemente RSE bzw. die Rahmenbögen der jeweiligen Rahmenstruktur RS weisen beispielhaft eine unterschiedliche Höhe auf, sodass die Tragarmabschnitte TAA bezüglich der Hochachse HA außermittig angeordnet sind. Nach Anordnung des Gehäuses G im Unterbodenbereich UB des Wagenkastens WK besitzt dieses bezüglich der Längsträger somit eine geringere Höhe in Richtung des Unterbodens auf als in Richtung des Gleises.
  • Die Rahmenstrukturen RS des Gehäuses G sind durch weitere Metallprofile VP bzw. Verbindungsprofile miteinander verbunden. Die Rahmenstrukturen RS bilden zusammen mit diesen weiteren Metallprofilen VP einen mechanisch stabilen Rahmen aus, an dem die Wände des Gehäusegrundkörpers GK befestigt werden. Diese weiteren Metallprofile VP, welche beispielsweise wiederum aus einem Strangpressprofil aus Stahl oder Aluminium herausgetrennt werden, sind beispielhaft ebenfalls als Winkelprofile ausgestaltet, wobei die Schenkel der beiden, in Richtung der Hochachse HA betrachtet, oberen Verbindungsprofile VP beispielhaft in einem rechten Winkel angeordnet sind, während die beiden unteren Verbindungsprofile VP in einem stumpfen Winkel angeordnet sind. Gegebenenfalls können ausschließlich die unteren Verbindungsprofile VP vorgesehen werden, um eine hinreichende mechanische Stabilität des Gehäuses G zu erzielen.
  • FIG 3 zeigt das Gehäuse G der ersten Ausgestaltung in einer anderen perspektivischen Ansicht. Im Unterschied zum Gehäuse G der FIG 2 weisen die Tragarmabschnitte TAA im Bereich der Befestigungsbereiche BF jeweils eine größere Breite auf. Diese größere Breite ermöglicht beispielsweise die Verwendung von Schrauben oder Bolzen mit einem größeren Durchmesser in Durchgangslöchern der Befestigungsbereiche BF für die Befestigung des Gehäuses G an den Längsträgern des Wagenkastens WK. Ferner weist das Gehäuse G der FIG 3 im Unterschied zu dem der FIG 2 ausschließlich untere Metallprofile VP bzw. Verbindungsprofile zur Verbindung der beiden Rahmenstrukturen RS auf.
  • Ergänzend zum Gehäuse der FIG 2 zeigt die FIG 3 die mit den Rahmenstrukturen RS und den weiteren Metallprofilen VP verbundenen Wände des Gehäusegrundkörpers GK. Dabei sind die tafelförmigen Oberwand GOB und Unterwand GUN des Gehäusegrundkörpers GK jeweils mit die Rahmenstrukturen RS nach oben bzw. unten abschließenden Schenkeln der Metallprofile sowie die Unterwand GUN ergänzend mit den unteren Schenkeln der weiteren Metallprofile VP, beispielsweise jeweils mittel Schraub- und/oder Nietverbindungen, verbunden. Entsprechend sind die Seitenwände GSE jeweils mit die Rahmenstrukturen RS seitlich abschließenden Schenkeln der Metallprofile verbunden. Die beiden Stirnwände GST sind im oberen Bereich beispielsweise jeweils mit der Oberwand GOB verbunden, während sie im unteren Bereich jeweils mit dem seitlichen Schenkel des weiteren Metallprofils VP, wiederum beispielsweise mittels Schraud- und/oder Nietverbindungen, verbunden sind.
  • Der grundsätzlich quaderförmig ausgestaltete Gehäusegrundkörper GK weist im unteren Bereich beispielhaft Verjüngungen VJ auf. Diese Verjüngungen VJ sind durch eine unterschiedliche Höhe der oberen und unteren Rahmenstrukturelemente RSE der jeweiligen Rahmenstruktur RS bedingt, wodurch einerseits, wie vorstehend beschrieben, die Tragarmabschnitte TAA bezüglich der Hochachse HA außermittig angeordnet sind, und andererseits die Unterwand GUN eine kleinere Länge aufweist als die Oberwand GOB. Entsprechend sind die Stirnwände GST im Bereich der Verjüngungen VJ über einen Teil ihrer Höhe in einem bestimmten Winkel zu der Hochachse HA ausgerichtet. Der Winkel kann dabei beispielsweise über ein Biegen oder Abkanten der Stirnwand GST hergestellt werden.
  • Die Wände des Gehäusegrundkörpers GK werden beispielsweise jeweils aus einer Blechtafel einer geeigneten Dicke gestanzt bzw. geschnitten und, sofern erforderlich, durch Biegen oder Abkanten in die gewünschte Form gebracht. In gleicher Weise können aus den Wänden Öffnungen bzw. Ausnehmungen gestanzt bzw. geschnitten werden, welche der Anordnung von beispielsweise elektrischen, optischen oder pneumatischen Schnittstellen, Durchführungen, Wartungsklappen, Kühlkörpern oder als Ein- und Auslässe für die Kühlluftzu- und -abfuhr in den bzw. aus dem Gehäuseinnenraum GI dienen. Derartige Öffnungen sind in der FIG 3 nicht speziell dargestellt.
  • FIG 4 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung des Gehäuses G mit erfindungsgemäß wannenförmig ausgestalteten Seitenwänden GSE in einer perspektivischen Ansicht. Das Gehäuse G weist zwei mit jeweils zwei Tragarmabschnitten TAA verbundene Tragarme TA auf, welche jeweils an der dem Innenraum Gl des Gehäusegrundkörpers GK zugewandten Seite der Seitenwände GSE angeordnet bzw. mit diesen dauerhaft, beispielsweise mittels Schweiß-, Klebe- und/oder Nietverbindungen, mechanisch verbunden sind. Die Tragarme TA sind mit den Tragarmabschnitten TAA beispielsweise jeweils im Bereich der Stirnseite GST des Gehäusegrundkörpers GK verbunden. Die Tragarme der FIG 4 sind beispielhaft jeweils aus einem einzigen durchgängigen Metallprofil gefertigt, aus welchen die Tragarmabschnitte TAA bzw. deren Befestigungsbereiche BF ausgebildet sind. Die Metallprofile der Tragarme TA sind beispielsweise mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellte Strangpressprofile aus Stahl oder Aluminium.
  • Die beiden Seitenwände GSE sind jeweils aus einem einzigen Metallblech aus einem geeigneten Material und einer geeigneten Blechdicke geformt. Die Metallbleche werden beispielsweise aus einer Blechtafel gestanzt bzw. gemäß der gewünschten Form aus einer solchen herausgeschnitten. Wannenränder SER der Seitenwände GSE sind durch Biegen oder rechtwinkliges Abkanten von Laschen des Metallblechs gefertigt, wobei aneinanderstoßende Kanten der Laschen vorzugsweise verschweißt werden, um einen stabilen durchgängigen Wannenrand SER zu formen. Die Wannenränder SER sind jeweils im Bereich der Tragarme TA unterbrochen, wobei die der jeweiligen Unterbrechung zugewandten Kanten des Wannenrands SER vorzugsweise mit dem jeweiligen Tragarm TA verschweißt werden, wie es mittels der Schweißverbindungen SV beispielhaft dargestellt ist. Die Seitenwände GSE weisen beispielhaft eine grundsätzlich hexagonale Form auf, wobei jeweils zwei der Spitzen in den Bereichen der Durchführungen für den Tragarm TA angeordnet sind.
  • Die Wannenränder SER der Seitenwände GSE dienen neben einer Erhöhung der mechanischen Stabilität ebenfalls der mechanischen Verbindung mit der Oberwand GOB, der Unterwand GUN sowie den Stirnwänden GST des Gehäusegrundkörpers GK, wobei diese weiteren Wände mittels jeweiliger Schraubverbindungen lösbar mit den Seitenwänden GSE verbunden sind. Die Stirnwände GST des Gehäuses G der FIG 4 sind mittels einer jeweiligen Abkantung an das Profil der grundsätzlich hexagonal ausgeformten Seitenwände GSE angepasst. Alternativ können die Stirnwände GST jedoch auch gerade ausgestaltet sein, sodass der Gehäusegrundkörper GK einen perfekten Quader bildet, oder entsprechend dem Gehäuse G der ersten Ausgestaltung eine Verjüngung im Bereich der Unterwand GUN aufweisen. Für einen Schutz der Geräte im Gehäuseinnenraum Gl vor Umwelteinflüssen wie insbesondere Staub und Feuchtigkeit sind vorzugsweise Dichtungen aus einem elastischen Material im den Bereichen der Auflageflächen zwischen den Wannenrändern SER der Seitenwände GSE und den Randbereichen der weiteren Wände vorgesehen.
  • Die Seitenwände GSE und/oder die Tragarme TA können zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Gehäuses G ergänzend durch weitere Metallprofile bzw. Verbindungsprofile insbesondere im Bereich der Stirnwände GST mechanisch miteinander verbunden sein. Solche weiteren Metallprofile können beispielsweise Ränder entsprechend den Wannenrändern SER der Seitenwände GSE aufweisen, an denen die weiteren Wände ergänzend befestigt werden. In der FIG 3 sind solche weiteren Metallprofile jedoch nicht speziell dargestellt.
  • Die Seitenwände GSE weisen mehrere jeweils durch Stanzen oder Schneiden aus dem Metallblech erzeugte Öffnungen OE bzw. Ausnehmungen auf, welche wiederum der Anordnung von beispielsweise elektrischen, optischen oder pneumatischen Schnittstellen, Durchführungen, Wartungsklappen, Kühlkörpern oder als Ein- und Auslässe für die Kühlluftzu- und -abfuhr in den bzw. aus dem Gehäuseinnenraum Gl dienen. Auch die weiteren Wände des Gehäusegrundkörpers GK, insbesondere die Unterwand GUN sowie die Stirnwände GST, können bedarfsabhängig entsprechende Öffnungen bzw. Ausnehmungen aufweisen.
  • Um die nachteilige Beschränkung der Breite des Innenraums Gl des Gehäusegrundkörpers GK aufgrund der an den Innenseiten der Seitenwände GSE geführten durchgehenden Tragarme TA zu verringern, ist die Breite und dadurch die Querschnittsfläche der Tragarme TA über eine bestimmte Teillänge der Seitenwände GSE verringert. Diese Verringerung kann entsprechend der Darstellung der FIG 4 beispielsweise parabelförmig über die Teillänge sein. Dabei wird ausgehend von einem geschlossenen Rechteckprofil in den Bereichen des jeweiligen Übergangs zu einem Tragarmabschnitt TAA die Querschnittsfläche des Metallprofils in Richtung der Mitte der Seitenwand GSE bis auf ein gewünschtes Minimum verringert. Zur Verringerung der Querschnittsfläche werden die dem Gehäuseinnenraum Gl zugewandte Wand sowie Teile der oberen und unteren Wände des Rechteckprofils beispielsweise maschinell soweit abgetragen, dass ein offenes C-Profil mit einer über die Teillänge variierenden Länge der oberen und unteren Schenkel entsteht. Das offene Profil wird anschließend mit einem entsprechend ausgeformten Metallstreifen dauerhaft durch Verschweißen verschlossen.
  • Die Tragfähigkeit der Tragarme TA ist im Bereich der verringerten Querschnittsfläche soweit verringert, dass diese das Gewicht des Gehäuses G samt darin angeordneter Geräte allein nicht gegenüber dem Wagenkasten WK abstützen könnten. Diese lokale Schwächung der Tragfähigkeit wird durch die mit den Tragarmen TA verbundenen wannenförmigen Seitenwände GSE zumindest ausgeglichen, wobei die Seitenwände GSE einen nicht unbedeutenden Teil, beispielsweise zumindest zwanzig Prozentpunkten, zu der gesamten Tragfähigkeit der Kombination aus Seitenwand GSE und Tragarm TA samt Tragarmabschnitten TAA beitragen
    • Bezugszeichenliste
    • BF
    Befestigungsbereich
    DB
    Dachbereich
    EW
    Endwagen
    G
    Gehäuse
    gb
    Gehäusebreite
    gh
    Gehäusehöhe
    GI
    Gehäuseinnenraum
    GK
    Gehäusegrundkörper
    gl
    Gehäuselänge
    GOB
    Oberwand
    GSE
    Seitenwand
    GST
    Stirnwand
    GUN
    Unterwand
    HA
    Hochachse (Wagenkasten)
    LA
    Längsachse
    LDG
    Laufdrehgestell
    MW
    Mittelwagen
    OE
    Öffnung, Ausnehmung
    QA
    Querachse
    RS
    Rahmenstruktur
    RSE
    Rahmenstrukturelement
    SER
    Wannenrand
    SR
    Antriebsstromrichter
    SV
    Schweißverbindung
    TA
    Tragarm
    TAA
    Tragarmabschnitt
    TDG
    Triebdrehgestell
    TZ
    Triebzug, Schienenfahrzeug
    UB
    Unterbodenbereich
    VB
    Verstärkungsblech
    VJ
    Verjüngung
    VP
    weiteres Metallprofil, Verbindungsprofil
    WK
    Wagenkasten

Claims (7)

  1. Gehäuse (G) zur Anordnung an einem Wagenkasten (WK) eines Schienenfahrzeugs (TZ), wobei
    das Gehäuse (G) einen grundsätzlich quaderförmigen geschlossenen Gehäusegrundkörper (GK) mit zwei Seitenwänden (GSE), zwei Stirnwänden (GST) sowie einer Oberwand (GOB) und einer Unterwand (GUN) aufweist, wobei der Gehäusegrundkörper (GK) einen Gehäuseinnenraum (GI) aufweist, in welchem elektrische, elektronische und/oder pneumatische Geräte anordenbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (G)
    - vier Tragarmabschnitte (TAA) mit einem jeweiligen Befestigungsbereich (BF) zur Befestigung des Gehäuses (G) an Trägern des Wagenkastens (WK) aufweist, wobei die Tragarmabschnitte (TAA) vollständig außerhalb des Gehäusegrundkörpers (GK) angeordnet sind, und
    - zwei Rahmenstrukturen (RS) aus jeweils zumindest einem Metallprofil aufweist, wobei die Rahmenstrukturen (RS) jeweils mit zwei der Tragarmabschnitte (TAA) sowie mit randseitigen Bereichen einer der Seitenwände (GSE), der Oberwand (GOB) und der Unterwand (GUN) verbunden sind, und wobei die Rahmenstrukturen (RS) ausgestaltet sind, zusammen mit den Tragarmabschnitten (TAA) eine Last des Gehäusegrundkörpers (GK) mit darin angeordneten Geräten vollständig zu tragen, oder
    - zwei Tragarme (TA) aus jeweils einem durchgehenden Metallprofil aufweist, wobei die Tragarme (TA) jeweils zwei der Tragarmabschnitte (TAA) ausbilden oder mit diesen verbunden sind, wobei die Seitenwände (GSE) aus jeweils einem Metallblech wannenförmig ausgestaltet sind, wobei ein jeweiliger Wannenrand (SER) mit randseitigen Bereichen zumindest der Oberwand (GOB) und der Unterwand (GUN) verbunden ist, wobei die Tragarme (TA) jeweils an einer dem Gehäuseinnenraum (GI) zugewandten konkaven Innenfläche einer der Seitenwände (GSE) angeordnet und mit dieser Seitenwand (GSE) verbunden sind, und wobei die Seitenwände (GSE) ausgestaltet sind, die Last des Gehäusegrundkörpers (GK) mit den darin angeordneten Geräten teilweise zu tragen.
  2. Gehäuse (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rahmenstrukturen (RS) jeweils aus zumindest einem Metallprofil mit einem Winkelprofil und/oder aus zumindest einem zu einem Winkelprofil geformten Metallblech hergestellt sind.
  3. Gehäuse (G) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rahmenstrukturen (RS) durch weitere Metallprofile (VP) verbunden sind, wobei die weiteren Metallprofile (VP) jeweils mit randseitigen Bereichen einer der Stirnwände (GST) sowie der Oberwand (GOB) oder der Unterwand (GUN) verbindbar sind.
  4. Gehäuse (G) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Querschnittsfläche des Metallprofils der Tragarme (TA) jeweils im Bereich zumindest einer Teillänge der Seitenwand (GSE) kleiner ist als die Querschnittsfläche des Metallprofils im Bereich der Tragarmabschnitte (TAA).
  5. Gehäuse (G) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Tragarmabschnitte (TAA) bezüglich einer Hochachse (HA) des Gehäusegrundkörpers (GK) mittig oder außermittig angeordnet sind.
  6. Schienenfahrzeug (TZ), aufweisend zumindest einen Wagenkasten (WK) und zumindest ein an dem Wagenkasten angeordnetes Gehäuse (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Verwendung eines Gehäuses (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für die Anordnung an einem Wagenkasten (WK) eines Schienenfahrzeugs (TZ).
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