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Die Erfindung betrifft eine teildifferentiale Gehäusestruktur. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Wagenkasten mit einer solchen teildifferentialen Gehäusestruktur. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Schienenfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer teildifferentialen Gehäusestruktur.
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Transportmittel benötigen tragende Strukturen und Gehäuse, um Personen oder Gegenstände sicher an ihr Ziel zu transportieren. Bei Schienenfahrzeugen umfassen Wagons, Triebfahrzeuge oder Zugfahrzeuge üblicherweise einen sogenannten Wagenkasten, der heutzutage in selbsttragender Bauweise ausgeführt ist.
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Unter selbsttragender Bauweise versteht man die Verwendung eines Wagenkastens, der keinen besonderen Rahmen bzw. Untergestell besitzt. Der Wagenkasten selbst nimmt sämtliche Zug- und Stoßkräfte auf. Er ist dabei in der Regel wie eine Vierkant-Röhre aufgebaut: seitlich werden Öffnungen in Form von Türen und Fensterbändern eingebracht, unten befinden sich Flansche zur Aufnahme des Fahrgestells, vorne und hinten Aufnahmen für Wagenpuffer und Wagenkupplung. Heute sind selbsttragende Wagenkästen die Regel, dabei werden unterschiedliche Bauweisen verwendet:
Bei der Integralbauweise werden Strangpressprofile eingesetzt, die sich über die gesamte Länge des Wagenkastens erstrecken und Breiten von etwa einem halben Meter aufweisen. Die einzelnen Profile werden mithilfe von Längsschweißungen verbunden. Zuvor werden mittels Fräsmaschine Aussparungen für Fenster, Türen, Durchbrüche, Lüftungsgitter etc. erstellt. Nach dem Zusammenschweißen werden diese Ausschnitte erneut mittels Fräsmaschine auf ihr jeweiliges Nennmaß aufgeweitet. Die Wagenkastenunterseite wird ebenfalls aus Strangpressprofilen hergestellt, sodass ein selbsttragender Wagenkasten entsteht. An der Unterseite werden Nuten erstellt, um den Wagenkasten auf die Drehgestelle aufsetzen und Bauteile wie Transformatoren oder Fahrmotoren im Unterboden anbringen zu können. Die Steifigkeit des Wagenkastens wird bei der Integralbauweise durch die Struktur der Strangpressprofile erreicht, sodass keine zusätzlichen tragenden Elemente notwendig sind und eine Leichtbauweise ermöglicht wird.
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Der Fertigungsaufwand ist vergleichsweise gering. Die Fertigung ist weitgehend automatisierbar. Durch individuelle Gestaltung der Strangpressprofile ist ein komplexes Außendesign möglich. Allerdings können Strangpressprofile im Wesentlichen nur aus Aluminium gefertigt werden und sind daher mit hohen Material- und Werkzeugkosten verbunden. Die Fertigung großer Strangpressprofile mit komplexen Geometrien ist anspruchsvoll. Der Querschnitt des Strangpressprofils ist über die Länge durchgehend, wodurch keine Steifigkeitsänderungen möglich sind und daher auch kaum zusätzliches Leichtbaupotenzial möglich ist. Die Festigkeit von Aluminium-Schweißverbindungen ist bei aushärtbaren Aluminiumlegierungen gegenüber dem ungestörten Werkstoff in der Regel deutlich geringer. Die Unfallinstandsetzung ist mit einem hohen Aufwand verbunden. Wirtschaftlich wird die Integralbauweise vor allem bei großen Serien, wodurch sich der hohe Aufwand für die Entwicklung und Fertigung von Strangpressprofilen amortisiert.
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Bei der Differential- oder Rohkastenbauweise wird zunächst ein tragendes Stahl- oder Aluminiumskelett aus horizontal verlaufenden Stringern und vertikal verlaufenden Spanten erstellt, auf das anschließend Bleche zur Beplankung aufgebracht werden. Die Differentialbauweise ist das einfachste und kostengünstigste Verfahren zur Erstellung eines Wagenkastens. Dies hat folgende Gründe: Es können auf Elementebene standardisierte Metall-Halbzeuge (z. B. Bleche) verwendet werden. Die Werkzeugkosten für die Fertigung sind gering, unter anderem weil einfache Fertigungstechnologien verwendet werden können. Instandsetzungen sind relativ einfach möglich. So können die nach einem Unfall verbeulten Außenbleche ausgetauscht werden. Die dazu notwendigen Schrauben sind entweder durch Leisten verdeckt oder außerhalb des eigentlichen Sichtbereichs angeordnet. Alternativ werden die Außenbleche mit den Versteifungen verschweißt. Nachteilig wirkt sich die hohe Anzahl von Einzelteilen auf den Fertigungsaufwand aus. Aufgrund des Wärmeeintrags beim Schweißen können Bauteile einen Verzug aufweisen und müssen daher im Anschluss nachgearbeitet werden (Richten, Spannungsarmglühen, Schleifen, Spachteln).
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Heute wird die Differentialbauweise bei Vollbahnen nur mehr für Lokomotiven, Stahlwagenkästen, für Kleinserien und besondere Konstruktionen verwendet; bei Straßenbahnen hingegen ist sie noch immer weit verbreitet, um nach Unfällen eine einfachere und kostengünstige Reparatur gewährleisten zu können. Ferner erlaubt die Differentialbauweise dünnwandigere Wagenkästen als die Integralbauweise, was insbesondere bei Fahrzeugen mit schmaler Fahrzeugbegrenzungslinie - wie es Straßenbahnfahrzeuge in der Regel sind - von Bedeutung ist.
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Werden Versteifungselemente unter anderem auf die Innenseite der Außenhaut gefügt, so kommen teilweise verzugsarme Schweißverfahren wie z.B. Reibrührschweißverfahren zum Einsatz, oder es kommen Klebverbindungen zum Einsatz, um stärkere Schweißverzüge zu verhindern und eine weitestgehend ebene Außenhaut zu gewährleisten.
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Es gibt auch Varianten mit Versteifungselementen, die sich aufgrund ihrer Anordnung kreuzen. So sind beispielsweise zur Aussteifung Stringer an die Aluminiumstruktur angepresst. Quer dazu oder in einem beliebigen Winkel ungleich null Grad zu den Stringern werden differenziale Versteifungsbauteile, zum Beispiel Spanten, angefügt. In den Kreuzungspunkten müssen entweder die Stringer unterbrochen werden oder die quer dazu oder in einem beliebigen Winkel ungleich null Grad zu den Stringern angeordneten Spanten, was zu einer lokalen Schwächung der Struktur führt. Alternativ werden die Stringer und Spanten mit unterschiedlichen Höhen ausgeführt. Dadurch wird es ermöglicht, die jeweils höhere Versteifung im Kreuzungspunkt auszunehmen, wodurch die niedrigere Versteifung unterbrechungsfrei durchlaufen kann. Auch hierbei werden jedoch die höheren Versteifungen lokal im Bereich der Ausnehmungen geschwächt. In allen Fällen entsteht ein erhöhter Fräsaufwand und damit verbunden ein größerer Materialverschnitt sowie höhere Bearbeitungszeiten als es bei der einfachen Differentialbauweise oder gar der Integralbauweise der Fall ist.
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Es besteht also die Aufgabe, eine differentiale Gehäusestruktur zu entwickeln, deren Herstellung und/oder Installation im Vergleich zu differentialen Gehäusestrukturen gemäß dem Stand der Technik vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine teildifferentiale Gehäusestruktur gemäß Patentanspruch 1, einen Wagenkasten gemäß Patentanspruch 6, ein Schienenfahrzeug gemäß Patentanspruch 7 und ein Verfahren zur Montage einer teildifferentialen Gehäusestruktur gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
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Die erfindungsgemäße teildifferentiale Gehäusestruktur umfasst eine Außenhaut mit einer Mehrzahl von horizontal verlaufenden, die Funktion von Stringern ausübenden Hohlkammern und eine Mehrzahl von vertikal und/oder quer zur Längsachse der Hohlkammern der Gehäusestruktur oder in einem beliebigen Winkel ungleich null Grad zu den Hohlkammern verlaufenden Spanten, welche auf die Hohlkammern aufgebracht sind und mit diesen fest verbunden sind. "Horizontal" und "vertikal" oder "quer" ist so aufzufassen, dass die damit bezeichneten Komponenten bestimmungsgemäß angeordnet und ausgerichtet sind. Wie bereits erwähnt, können die Stringer und Hohlkammern in einem beliebigen Winkel ungleich null Grad zueinander angeordnet werden. Die letztere Variante soll auch unter der Formulierung "quer" verstanden werden. "Quer" soll also nicht nur eine orthogonale Anordnung von Komponenten zueinander, sondern jede Form der nichtparallelen Anordnung, bei der sich die beiden Komponenten kreuzen, umfassen.
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Als "Außenhaut" soll ein einwandiges Gehäuseblech verstanden werden, dessen eine Seite der äußeren Umgebung der Gehäusestruktur zugewandt angeordnet ist. Die Funktion von Stringern besteht darin, dass die Stabilität der Außenhaut in horizontaler Richtung unterstützt wird. Erfindungsgemäß ersetzen nun Hohlkammern die Stringer, so dass eine teildifferentiale Struktur entsteht. Die Spanten können nun vorteilhaft direkt auf den Hohlkammern aufgebracht werden und müssen keinen direkten Kontakt mit der Außenhaut aufweisen, so dass eine Beschädigung der Außenhaut oder eine ästhetisch unerwünschte Veränderung der Oberfläche der Außenhaut vermieden werden kann. Durch die Anbindung der Spanten auf den flachen Hohlkammerbereich und nicht auf der Außenhaut kann insbesondere ein Schweißverzug auf der Außenhaut vermieden werden, der bei einer direkten Ankopplung der Spanten an die Außenhaut auftreten könnte. Die Anordnung der Hohlkammern erspart außerdem eine Durchkreuzung von Versteifungen, d.h. insbesondere der sonst eingesetzten Spanten und Stringer, so dass keine Unterbrechungen oder Ausnehmungen notwendig sind, um eine Stabilisierung der Außenhaut in vertikaler und horizontaler Richtung zu erzielen. Auf diese Weise wird eine lokale Schwächung der Versteifungen infolge der sonst üblichen Unterbrechungen oder Ausnehmungen vermieden. Weiterhin wird auch der für die Herstellung dieser herkömmlich genutzten Unterbrechungen oder Ausnehmung benötigte Arbeitsschritt eingespart. Weiterhin kann für die Fixierung der Spanten an den übrigen Komponenten der Gehäusestruktur eine Kombination von Schmelzschweißverfahren und Reibrührschweißverfahren oder ein Schmelzschweißverfahren, oder ein Reibrührschweißverfahren angewendet werden. Auch Kleben ist als Fügeverfahren einsetzbar.
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Der erfindungsgemäße Wagenkasten weist die erfindungsgemäße teildifferentiale Gehäusestruktur auf. Als Wagenkasten wird der Aufbau eines Schienenfahrzeugs, d.h. insbesondere eines Eisenbahnwagens oder Triebwagens oder einer Lokomotive, bezeichnet. Der erfindungsgemäße Wagenkasten teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen teildifferentialen Gehäusestruktur.
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Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist das erfindungsgemäße einstückige Befestigungselement auf. Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen teildifferentialen Gehäusestruktur.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage einer teildifferentialen Gehäusestruktur wird eine Gehäusestruktur mit horizontal verlaufenden Hohlkammern ausgebildet und es werden vertikal oder quer zu den Hohlkammern verlaufende Spanten in die Gehäusestruktur eingefügt, wobei eine Fixierung der Spanten an den Hohlkammern erfolgt. Vorteilhaft lassen sich für die Fixierung der Spanten auf den Hohlkammern sowohl Schmelzschweißverfahren als auch Reibrührschweißverfahren einsetzen, ohne dass es zu unerwünschten Veränderungen der Oberfläche der Außenhaut kommt. Weiterhin müssen auch keine Ausnehmungen in den Spanten oder den Hohlkammern ausgebildet werden, so dass die Montage im Vergleich zu volldifferentialen oder rein integralen Gehäusestrukturen vereinfacht ist.
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Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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In einer Variante der erfindungsgemäßen teildifferentialen Gehäusestruktur weisen die Hohlkammern einen rechteckigen Querschnitt auf. Ein rechteckiger Querschnitt erlaubt eine großflächige Verbindung der Hohlkammer mit einem Spant, da die Außenflächen der Hohlkammer für den Fall eines rechteckigen Querschnitts eben sind.
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In einer Ausgestaltung der teildifferentialen Gehäusestruktur sind die Spanten mit den Hohlkammern über eine der folgenden Schweißverbindungen verbunden:
- eine Schmelzschweißnaht,
- eine Punktschweißverbindung.
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Die Schmelzschweißverbindungen können zwischen den Spanten und den Hohlkammerbereichen angeordnet werden, so dass eine Beeinträchtigung der Außenhaut vermieden werden kann. Etwaige Schweißverzüge im Bereich der Schweißnähte sind auf der Außenhaut nicht sichtbar, da die Fügeverbindungen keinen Kontakt mit der Außenhaut der Gehäusestruktur haben. Je nach Beanspruchung können als Schmelzschweißnaht Kehlnähte oder HV-Nähte oder HY-Nähte verwendet werden.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße teildifferentiale Gehäusestruktur eine teilweise integrale Struktur auf, wobei die Enden der Spanten mit der teilweisen integralen Struktur verbunden sind. Die teilintegrale Struktur wird bei dieser Variante vorteilhaft als "Anker" für die Fixierung der Spanten genutzt. Vorzugsweise werden dabei die Enden der Spanten mit einer teilintegralen Struktur zusammengefügt, so dass neben einer stoffschlüssigen Verbindung zumindest in einer Richtung, vorzugsweise in vertikaler Richtung, eine formschlüssige Verbindung entsteht, so dass die Stabilität der Verbindung zwischen den Spanten und der übrigen Gehäusestruktur verbessert wird. Vorzugsweise verlaufen unterhalb der Spanten jedoch weiterhin Hohlkammern, die ebenfalls mit den Spanten verbunden werden, da wird neben einem Stoffschluss auch ein Formschluss in horizontaler Richtung, d.h. nach außen hin erzeugt. Die Kombination von Formschlüssen in unterschiedlichen Richtungen verbessert die Stabilität der teildifferentialen Gehäusestruktur weiter.
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Die Spanten werden vorzugsweise verschweißt, wodurch ein Stoffschluss gebildet wird. Auch die Auflagebereiche auf den Hohlkammern werden vorzugsweise verschweißt. Alternativ kann als Stoffschluss auch ein Klebeprozess genutzt werden.
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Ebenfalls bevorzugt erfolgt die Verbindung der Spanten mit der teilweise integralen Struktur auf der Innenseite der teilweise integralen Struktur, so dass die Spanten keinen direkten Kontakt mit der Außenhaut der Gehäusestruktur aufweisen. Vorteilhaft kann verhindert werden, dass Schweißverzüge von Schweißnähten, die für die Fixierung von Spanten an der übrigen Gehäusestruktur benötigt werden, auf der Außenhaut der Gehäusestruktur sichtbar werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
- FIG 1
- eine schematische Darstellung einer teildifferenzialen Gehäusestruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in drei Teilansichten,
- FIG 2
- eine schematische Darstellung einer Mehrzahl unterschiedlicher Varianten von Schweißverbindungen zwischen einer Spante und einem Gehäuse,
- FIG 3
- eine schematische Darstellung einer im Endbereich breiter gestalteten Spante und von verbreiterten Abschnitten zum Aussteifen von Fensterrandbereichen und der Seitenwandkrümmung einer teildifferentialen Gehäusestruktur mit mehreren Teilansichten,
- FIG 4
- eine schematische Darstellung einer Seitenwand einer teildifferentialen Gehäusestruktur mit einer Krümmung im Querschnitt mit mehreren Teilansichten,
- FIG 5
- eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- FIG 6
- ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Montage einer Gehäusestruktur veranschaulicht.
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In FIG 1 ist eine schematische Darstellung 10 einer Mehrzahl von teildifferenzialen Gehäusestrukturen 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in drei Teilansichten, einer ersten Teilansicht 10a, einer zweiten Teilansicht 10b und einer dritten Teilansicht 10c gezeigt.
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Wie es in der ersten Teilansicht 10a dargestellt ist, werden anstelle der in Längsrichtung verlaufenden Stringer, wie es bei volldifferentialen Gehäusestrukturen üblich sind, bei der erfindungsgemäßen Anordnung flache Hohlkammern 2, welche als einfache Rechtecckammern ausgebildet sind, geschaffen, auf denen die Differentialbauteile, d.h. die Spanten 3, aufliegen können. Auf diese Weise haben die Differentialbauteile bzw. die Spanten 3 und damit auch die Fügeverbindungen 5 keinen Kontakt mit der Außenhaut der Gehäusestruktur 1. Etwaige lokale Schweißverzüge im Bereich der Schweißnähte der Schmelzschweißverbindungen 3a (siehe dritte Teilansicht 10c) zwischen den Spanten 3 und der Hauptkomponente der Gehäusestruktur 1 sind somit nicht direkt auf der Außenhaut sichtbar.
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Die Schmelzschweißverbindungen 3a (z.B. durch einen MIG-Prozess erzeugt, "MIG" steht für "Metall-Inertgasschweißen") können durch diese Ausprägung zwischen den Differentialbauteilen 3 und den Hohlkammerbereichen 2 auf der Bauteilinnenseite vorgesehen werden, wie es in der dritten Teilansicht 10c dargestellt ist. Diese können je nach Beanspruchung als Kehlnähte, oder als HV, oder HY-Nähte ausgeführt werden.
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Wie es in der zweiten Teilansicht 10b und vergrößert in der dritten Teilansicht 10c gezeigt ist, kann an den Enden der Differentialbauteile 3 auf einer anderen Ebene ein Vollanschluss (mit MIG oder FSW erzeugt, "FSW" steht für "Friction Stir Welding", im Deutschen etwa "Rührreibschweißen") an einem Integralbauteil 4, auch bezeichnet als integrale Struktur, vorgesehen werden. Dadurch wird eine Gelenkwirkung zwischen dem einschaligen Bereich und dem zweischaligen Bereich verhindert. Aufgrund der vergleichsweise hohen Auslastung an den Spanten-Enden ist hier ein Vollanschluss bei höheren Lasten ggf. erforderlich. Alternativ wäre auch eine Überlappung der Spanten 3 an den Bauteilenden mit dem Integralbauteil 4 der Gehäusestruktur 1 denkbar, wodurch Toleranzen ausgeglichen werden können.
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Wie oben beschrieben, können die Spanten 3 mit seitlichen Schmelzschweißnähten 6 auf die flachen Bereiche der Hohlkammern 2 geschweißt werden. Hier sind, je nach Auslastung, sowohl Kehlnähte, als auch halbe V-Nähte (HV), oder halbe Y-Nähte (HY) möglich. Die Spantenquerschnitte können für die unterschiedlichen Nahtformen entsprechend ausgeführt werden, was in FIG 2 näher veranschaulicht ist.
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Anstelle der seitlichen Schmelzschweißnähte können alternativ auch FSW-Punktschweißverbindungen zwischen einer Spante 3 und einer Hohlkammer 2 vorgesehen werden. Die Punktschweißverbindungen können jeweils auf der Höhe von Stützstegen gesetzt werden, welche die Prozesskräfte für die Punktschweißungen aufnehmen können, was in FIG 3 dargestellt ist. Die Punktschweißverbindungen können dort zwischen einer Spante 3 und einem auszusteifenden Bauteil bzw. einer Hohlkammer 2 vorgesehen werden, wo diese flächig aufeinanderliegen.
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Die in FIG 1 gezeigten Komponenten werden auch in den folgenden Figuren 2 bis 4 erneut gezeigt, aber der Kürze halber nicht jedes Mal erneut beschrieben.
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In FIG 2 ist eine schematische Darstellung 20 einer Mehrzahl unterschiedlicher Varianten von Schweißverbindungen zwischen einer Spante 3 und einer Hohlkammer 2 einer Gehäusestruktur 1 gezeigt. In einer oberen ersten Teilzeichnung 20a ist eine Verbindung mittels mehrerer Kehlnähte 7 veranschaulicht. Kehlnähte können bei T-Stößen zum Einsatz kommen.
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In einer mittleren zweiten Teilzeichnung 20b ist eine Verbindung zwischen einer Spante 3 und einer Hohlkammer 2 einer Gehäusestruktur 1 mit einer Verbindung in Form einer HV-Naht 7a gezeigt. Die HV-Naht 7a ist eine Halbnaht, bei der ein Werkstück angeschliffen wird, das andere nicht. Dadurch entsteht eine halbe V-Form. Die Naht wird durchgeschweißt.
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In einer unteren dritten Teilzeichnung 20c ist eine Verbindung zwischen einer Spante 3 und einer Hohlkammer 2 eines Gehäuses 1 mit einer Verbindung in Form einer HY-Naht 7b gezeigt. Die HY-Naht ist eine Naht, bei der ein Wertstück angeschliffen wird, das andere nicht. Dadurch entsteht eine halbe V-Form, wobei allerdings die Naht nicht durchgeschweißt wird.
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In FIG 3 ist eine schematische Darstellung 30 einer Gehäusestruktur 1 mit einer im Endbereich breiter gestalteten Spanten 3 gezeigt. Die schematische Darstellung umfasst eine linke Teilzeichnung mit einer Übersicht und eine rechte Teilzeichnung mit einer vergrößerten Darstellung. Wie in FIG 3 gezeigt ist, können hochbelastete lokale Hohlkammerbereiche gezielt ausgesteift werden. Beispielsweise können die Hohlkammern 2 auf Höhe der hochbelasteten Fensterradiusbereiche oder bei einer Bauteilkrümmung angeordnet werden. Zu diesem Zweck können die Hohlkammerbereiche entsprechend so verbreitert und positioniert werden, dass die zu verstärkenden Bereiche ausreichend abgedeckt werden. Wie in der rechten Teilzeichnung gezeigt, sind auch die Enden der Spanten 3 verbreitert. In der rechten Teilzeichnung sind auch Schweißpunkte 7d auf Höhe von vertikalen Stegen von Hohlkammern 2 zum Abfangen von Prozesskräften dargestellt.
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Prozesskräfte treten bei dem erwähnten Schweißvorgang auf. Beispielsweise beim FSW-Punktschweißen wird ein Spannring, in dem sich eine rotierende Hülse und ein rotierender Pin befindet, auf das Bauteil gedrückt. Durch die Reibung wird das Material erwärmt und teigig. Dadurch kann der Pin eindringen und die Fügepartner verrühren. Ebenso ist der Anpressdruck des äußeren Spannrings erforderlich, um zu vermeiden, dass sich aufgerührtes Material seitlich rausdrückt. Schließlich sollen die Fügepartner mit dem Anpressdruck fest aufeinandergedrückt werden, um einen etwaigen Spalt zu eliminieren.
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Diese Anpresskraft, die senkrecht zur Oberfläche einwirkt, ist ein Teil der Prozesskraft.
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Um dieser Prozesskraft entgegenzuwirken, sind auf Höhe der Schweißpunkte Stege in den Hohlkammern 2 angeordnet. Würden diese fehlen, könnte die Oberfläche der Hohlkammer eingedrückt werden.
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In FIG 4 ist eine schematische Darstellung einer Seitenwand einer teildifferentialen Gehäusestruktur 1 mit einer Krümmung im Querschnitt in zwei Teilansichten dargestellt. Eine linke Teilansicht zeigt eine perspektivische Darstellung der teildifferentialen Gehäusestruktur. Die über die Seitenwandhöhe verteilt angeordneten Hohlkammerbereiche bzw. Hohlkammern 2a, 2b (eine erste Hohlkammer 2a ist im Fensterrandbereich angeordnet) sind hier in den Fensterradiusbereichen sowie im Knickbereich der Seitenwand entsprechend verbreitert (eine zweite Hohlkammer 2b ist zum Aussteifen der Fensterradiusbereiche und der Seitenwandkrümmung ausgebildet), um diese Bereiche zusätzlich auszusteifen. In einer rechten Teilansicht ist ein Querschnitt der unterschiedlichen Hohlkammern 2a, 2b an einer Seitenwand einer teildifferentialen Gehäusestruktur 1 mit einer Krümmung gezeigt. In der Querschnittsdarstellung sind auch Integralkomponenten bzw. Integralbauteile 4 der teildifferentialen Gehäusestruktur 1 gezeigt, an welche die Spanten 3 anstoßen bzw. mit denen die Spanten 3 auf Stoß verbunden sind. Ein technischer Effekt der lokalen Hohlkammern 2a, 2b besteht darin, dass mit den Hohlkammern 2a, 2b gezielt hoch belastete Bereiche ausgesteift und verstärkt werden können. Wie in FIG 4 zu erkennen ist, sind die zweiten Hohlkammern 2b auf Höhe der hochbelasteten Fensterradiusbereiche und auf Höhe einer Bauteilkrümmung angeordnet. Zu diesem Zweck sind die zweiten Hohlkammern 2b derart verbreitert, dass die zu verstärkenden Bereich ausreichend abgedeckt sind.
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In FIG 5 ist eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Schienenfahrzeug 50 weist einen Wagenkasten 51 auf, welcher eine Gehäusestruktur 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Die Gehäusestruktur 1 umfasst horizontal verlaufende Hohlkammern 2 und vertikal zu den Hohlkammern 2 ausgerichtete Spanten 3.
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In FIG 6 ist ein Flussdiagramm 60, welches ein Verfahren zur Montage einer teildifferentialen Gehäusestruktur 1 veranschaulicht, gezeigt.
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Bei dem Schritt 6.I erfolgt ein Ausbilden einer Gehäusestruktur 1 mit horizontal verlaufenden Hohlkammern 2. Die Hohlkammern 2 werden bei der Formung der Gehäusestruktur 1 als integrale Komponenten direkt mitgeformt.
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Bei dem Schritt 6.II erfolgt ein Einfügen von vertikal verlaufenden Spanten 3 in die Gehäusestruktur 1, wobei eine Fixierung der Spanten 3 an den Hohlkammern 2, in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Punktschweißvorgang, erfolgt und eine weitere Fixierung der Spanten 3 an integralen Komponenten der Gehäusestruktur 1 auf Stoß erfolgt.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.