WO2020126507A1 - Verfahren zur herstellung eines schienenfahrzeugwagenkastens - Google Patents
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- B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
- B61D17/043—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
Definitions
- the invention relates to a method for producing a rail vehicle body from prefabricated
- the car body of a passenger rail vehicle can be produced by means of what is known as an integral construction, in which metal profiles are connected to form large components and these in turn form a car body.
- the large components typically represent a side wall, an underframe, a roof or an end wall, a welding process being used to connect the metal profiles to one another
- Manufacturing steps such as painting work, installing the windows and the interior, manufacturing the wiring, etc., are carried out on this body-in-white car body, the work in the interior taking place under difficult conditions due to the limited space. It would be
- Another essential required property of a car body is the tightness to the environment, especially around one
- the invention is therefore based on the object of a method for producing a rail vehicle body from prefabricated large components, wherein the large components can already be equipped with further devices.
- the task is accomplished by a method of manufacturing a rail car body from prefabricated
- Large components such as a base with a side wall or a side wall with a roof.
- the large components to be connected are each equipped with suitable devices for the production of a
- the method for producing a rail vehicle body comprises the following method steps:
- the large components to be connected are brought into their relative installation position. Attachments or built-in parts,
- heat-sensitive parts such as floor coverings and / or side panels on the large components
- connection point is not yet watertight.
- the two large components are parallel to one another by means of at least one
- Welding seams are automatically produced.
- the low heat input of a friction stir welding also enables surface coatings (painting) to be applied to the large components before assembly to a car body. Only the immediate area around the weld seams has to be kept free and then coated.
- Rail vehicle car body aligned, arranged on the outer skin of the rail vehicle car body
- Welds can be connected using continuous friction stir welds. However, are interrupted Weld seams are provided, so rework such as sealing or manual welding is required and the advantages of the present invention cannot be achieved.
- the method according to the invention is particularly advantageously applicable to rail vehicles in integral construction, in which the large components each consist of a plurality of
- Light metal extruded profiles are constructed, which are welded together.
- the friction stir welds which are aligned parallel to the longitudinal axis of the rail vehicle body, are on the outer skin of the
- Rail vehicle car body is particularly easy to manufacture and the one required for friction stir welding
- Fig.l body of a rail vehicle Fig.l body of a rail vehicle.
- Fig.2 car body of a rail vehicle, section.
- Fig.l shows an example and schematically a car body of a rail vehicle. It's half of one
- Car body 1 of a rail vehicle in one
- a base frame 2 Exploded view shown, a base frame 2, a side wall 3 and a roof 4 are shown.
- Underframe 2 has different areas, in addition to a profile floor area, the underframe has a reinforced cross member area.
- the side wall 3 is equipped with a window and two door openings, which are delimited by a door pillar 7.
- FIG. 1 A vertical section normal to the longitudinal axis of the rail vehicle through the car body 1 from Fig.l is shown.
- the roof long beam 9 of the roof 4 and the lower frame long beam 8 of the lower frame 2 are clearly visible.
- a shape on the side wall 3 is shown, which in
- Fig. 3 represents the first Process step immediately before its completion, the side wall 3 is only to be lowered a small way to get into its mounting position.
- a bolt 10, which is designed to produce a cold-joint connection with the side wall 3, is arranged on the underframe long beam 8.
- the side wall 3 comprises on the
- Fig. 4 shows an example and schematic of a connection between a base frame 2 and a side wall 3 in a first method step. It is the detail of one
- the bolt 10 penetrates the lower one
- Fig. 5 shows, by way of example and schematically, a connection between an underframe 2 and a side wall 3 after completion of the method.
- the cold joint connection between the base frame 2 and the side wall 3, comprising a bolt 10 and a nut 12, is closed and the two large components 2, 3 are parallel to one another by means of two
- Vehicle longitudinal axis oriented friction stir welds 11 connected to each other. 6 shows an example and schematically a connection between a base frame 2 and a side wall 3 in an oblique view. A section is shown transverse to the longitudinal axis of the base frame 2, the arrangement and
- FIG. 7 shows an example and schematically a connection between a base frame 2 and a side wall 3 in an oblique view. The detail from FIG. 6 is shown, a threaded piece 13 being introduced as a fastening means into the recess of the underframe long beam 8, into which two bolts 10 are screwed.
- FIG 8 shows an example and schematically a connection between a base frame 2 and a side wall 3 in an oblique view.
- a side wall 3 is brought into its relative installation position with respect to the underframe 2, the bolts 10 penetrating into the lower side wall longitudinal member.
- FIG. 9 shows an example and schematically a connection between a base frame 2 and a side wall 3 in an oblique view. The detail from FIG. 6 is shown, the base frame 2 being connected to the side wall 3 by means of two friction stir welding seams 11 aligned parallel to the longitudinal axis of the rail vehicle. List of names
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens (1) aus vorgefertigten Großkomponenten (2, 3, 4), umfassend folgende Verfahrensschritte: - Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative Einbaulage, - Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens, - Verbinden der beiden Großkomponenten mittels mindestens, einer parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht (11), welche an der Außenhaut des Schienenfahrzeug Wagenkastens angeordnet ist.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten
Großkomponenten .
Stand der Technik
Der Wagenkasten eines Passagierschienenfahrzeuges kann mittels sogenannter Integralbauweise hergestellt werden, bei welcher Metallprofile zu Großkomponenten verbunden werden und diese wiederum zu einem Wagenkasten. Die Großkomponenten stellen typischerweise eine Seitenwand, ein Untergestell, ein Dach oder eine Stirnwand dar, wobei als Verbindungstechnik der Metallprofile untereinander ein Schweißverfahren
eingesetzt wird. Die Großkomponenten werden in weiteren
Arbeitsschritten miteinander verbunden. Diese Bauweise erlaubt einen hohen Automatisierungsgrad der Herstellung und durch den Einsatz von Leichtmetallprofilen auch eine relativ geringe Wagenkastenmasse. Die darauffolgenden
Fertigungsschritte, wie Lackierarbeiten, Einbau der Fenster sowie der Inneneinrichtung, Herstellung der Verkabelung, etc. werden an diesem Rohbauwagenkasten vorgenommen, wobei die Arbeiten im Innenraum wegen der beengten Platzverhältnisse unter erschwerten Bedingungen erfolgen. Es wäre
wünschenswert, die einzelnen Großkomponenten bereits vor dem Zusammenbau zu einem Wagenkasten wenigstens teilweise mit
Bauteilen ausstatten zu können. Jedoch ist die Fügetechnik zum Verbinden den Großkomponenten dazu nicht geeignet. Die derzeit eingesetzten Schweißverfahren bewirken einen so großen Wärmeeintrag in den Wagenkasten, dass vorab
eingebrachte Bauteile beschädigt werden können. Die
geometrische Ausbildung dieser Fügestellen bestimmt
wesentlich die Festigkeit der Verbindung zwischen den
Großkomponenten, wobei einzelne, geradlinige, parallel zu Wagenlängsachse orientierte Schweißnähte nicht ausreichend sind, um eine hinreichende Festigkeit zu gewährleisten.
Insbesondere bei Türöffnungen sind zusätzliche Bauteile wie Türsäulen erforderlich, welche ihrerseits mit den
benachbarten Großkomponenten zu verbinden sind. Eine weitere wesentliche geforderte Eigenschaft eines Wagenkastens ist die Dichtheit gegenüber der Umgebung, insbesondere um einen
Wassereintritt zu verhindern. Dies kann vorteilhaft durch eine längslaufende Schweißnaht, welche zwei Großkomponenten an der Außenhaut des Wagenkastens miteinander verbindet gewährleistet werden. Eine solche Schweißnaht kann wegen ihrer guten Zugänglichkeit leicht automatisiert hergestellt werden, ist jedoch nicht als alleinige Verbindung zweier Großkomponenten ausreichend. Längslaufende Schweißnähte im Wageninneren sind mit den derzeit bekannten Maschinen nicht herstellbar, diese müssen daher manuell erfolgen. Wird als Schweißverfahren Rührreibschweißen eingesetzt, welches einen besonders niedrigen Wärmeeintrag bewirkt, so ist dieses ausschließlich mit Schweißmaschinen möglich. Es ist somit nicht möglich, mittels geringem Arbeitsaufwand und unter Vermeidung von Beschädigungen vorinstallierte Großkomponenten zu einem Wagenkasten zusammenzusetzen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten Großkomponenten, wobei die Großkomponenten dabei bereits mit weiteren Einrichtungen ausgestattet sein können .
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten
Großkomponenten nach Anspruch 1 und einen
Schienenfahrzeugwagenkasten nach Anspruch 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche .
Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens aus
vorgefertigten Großkomponenten umfassend folgenden
Verfahrensschritte beschrieben:
- Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative
Einbaulage,
- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines
Kaltfügeverfahrens ,
- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels mindestens, einer parallel zu Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist.
Dadurch ist der Vorteil erzielbar, einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs aufbauen zu können, wobei die unlösbare Verbindung mittels einer außen angeordneten
Rührreibschweißnaht die Wasserdichtheit des Wagenkastens gewährleistet ist und im Inneren des Wagenkastens keine
Schweißnähte hergestellt werden, somit keine Gefährdung für wärmeempfindliche Bauteile auftritt.
Erfindungsgemäß ist eine Kombination einer Kaltfügeverbindung mit einer Schweißverbindung zur Verbindung zweier
Großkomponenten, beispielsweise eines Untergestells mit einer Seitenwand oder einer Seitenwand mit einem Dach vorgesehen. Dabei sind die zu verbindenden Großkomponenten jeweils mit geeigneten Vorrichtungen zur Herstellung einer
Kaltfügeverbindung auszustatten, beispielsweise im Fall einer Schraubverbindung mit Gewindestücken, Auflageflächen für Mutter, etc.
Als Kaltfügeverbindung können insbesondere
Schraubverbindungen, Nietverbindungen,
Schließringbolzenverbindungen oder Kombinationen dieser
Verbindungsarten eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens folgende Verfahrensschritte:
In einem ersten Verfahrensschritt werden die jeweils zu verbindenden Großkomponenten in ihre relative Einbaulage gebracht. Dabei können bereits An- oder Einbauteile,
insbesondere auch wärmeempfindliche Teile wie Bodenbeläge oder/und Seitenverkleidungen an den Großkomponenten
angeordnet sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die beiden
Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens verbunden. Dabei werden beispielsweise die vorgesehenen
Schraubverbindungen geschlossen, d.h. mit einem bestimmten Drehmoment angezogen oder die Nietverbindungen hergestellt. Nach diesem Verfahrensschritt weist die Verbindungsstelle noch keine Wasserdichtigkeit auf.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden die beiden Großkomponenten mittels mindestens einer, parallel zu
Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des
Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist, verbunden. Die Verwendung einer Rührreibschweißung setzt den Einsatz einer automatischen Schweißmaschine voraus, sodass diese
Schweißnähte zwingend automatisiert hergestellt werden. Der geringe Wärmeeintrag einer Rührreibschweißung ermöglicht weiters auch bereits Oberflächenbeschichtungen (Lackierung) an den Großkomponenten vor der Montage zu einem Wagenkasten anzubringen. Dabei muss nur der unmittelbare Bereich um die Schweißnähte freigehalten und anschließend beschichtet werden .
Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellter
Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten
Großkomponenten zeichnet sich dadurch aus, dass zwei
aneinandergrenzende Großkomponenten mittels eines
Kaltfügeverfahrens verbunden sind und die
aneinandergrenzenden Großkomponenten zusätzlich mittels mindestens einer, parallel zur Längsachse des
Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten, an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordneten
Rührreibschweißnaht verbunden ist. Dazu sind die
unterschiedlichen Abschnitte der Großkomponenten,
beispielsweise der Profilbodenbereich und der
Hauptquerträgerbereich eines Untergestells oder der
Flachdachbereich und der Hochdachbereich eines Daches an ihren jeweiligen Langträgern (Dachlangträger, seitlicher Untergestell-Langträger) so zu gestalten, dass die
Schweißnähte mittels durchgehende Rührreibschweißnähte verbunden werden können. Werden hingegen unterbrochene
Schweißnähte vorgesehen, so sind Nacharbeiten wie Abdichten oder manuelle Schweißungen erforderlich und die Vorteile gegenständlicher Erfindung können nicht erzielt werden.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Schienenfahrzeugen in Integralbauweise anwendbar, bei welcher die Großkomponenten jeweils aus einer Mehrzahl von
Leichtmetall Strangpreßprofilen aufgebaut sind, welche untereinander verschweißt sind. Dabei sind die parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten Rührreibschweißnähte an der Außenhaut des
Schienenfahrzeugwagenkastens besonders einfach herstellbar und die für eine Rührreibschweißung erforderliche
Materialpaarung ist dabei ebenfalls gegeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen beispielhaft:
Fig.l Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs.
Fig.2 Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs, Schnitt .
Fig.3 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 1.
Fig.4 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 2.
Fig.5 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 3.
Fig.6 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 1,
Schrägansicht .
Fig.7 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 2,
Schrägansicht .
Fig.8 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 3,
Schrägansicht .
Fig.9 Verbindung Untergestell - Seitenwand, Schritt 4
Schrägansicht .
Ausführung der Erfindung
Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs. Es ist eine Hälfte eines
Wagenkastens 1 eines Schienenfahrzeugs in einer
Explosionsdarstellung gezeigt, wobei ein Untergestell 2, eine Seitenwand 3 und ein Dach 4 dargestellt sind. Das
Untergestell 2 weist dabei unterschiedliche Bereiche auf, neben einem Profilbodenbereich weist das Untergestell einen verstärkten Querträgerbereich auf. Die Seitenwand 3 ist mit einem Fenster und zwei Türöffnungen ausgestattet, welche von einer Türsäule 7 begrenzt sind.
Fig.2 zeigt beispielhaft und schematisch eine
Schnittdarstellung durch einen Wagenkasten eines
Schienenfahrzeugs. Es ist ein vertikaler Schnitt normal zur Längsachse des Schienenfahrzeugs durch den Wagenkasten 1 aus Fig.l dargestellt. In dieser Schnittdarstellung sind der Dachlangträger 9 des Daches 4 und der Untergestell-Langträger 8 des Untergestells 2 gut ersichtlich. Des Weitern ist eine Ausformung an der Seitenwand 3 dargestellt, welche in
Montagelage der Großkomponenten 2, 3, 4 die Langträger 8, 9 teilweise überlappt.
Fig.3 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 bei einem ersten Verfahrensschritt. Bei diese, ersten
Verfahrensschritt werden die beiden Großkomponenten
Untergestell 2 und Seitenwand 3 in ihre relative Einbaulage zueinander gebracht. Fig. 3 stellt dabei den ersten
Verfahrensschritt unmittelbar vor seiner Vollendung da, die Seitenwand 3 ist nur noch um einen geringen Weg abzusenken um in ihre Montagelage zu gelangen. An dem Untergestell- Langträger 8 ist ein Bolzen 10 angeordnet, welcher für die Herstellung einer Kaltfügeverbindung mit der Seitenwand 3 ausgebildet ist. Die Seitenwand 3 umfasst an der
Verbindungsstelle mit dem Untergestell einen unteren
Seitenwandlangträger, welcher eine nach unten orientierte Ausformung aufweist. Diese Ausformung ist zum Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung in dem Untergestell- Langträger 8 ausgebildet und stellt eine Überlappung der beiden Langträger 5, 8 dar, sodass die Kraftübertragung zwischen den Langträgern 5, 8 mit möglichst geringen
Spannungskonzentrationen erfolgen kann.
Fig . 4 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 bei einem ersten Verfahrensschritt. Es ist das Detail eines
Wagenkastens 1 aus Fig.3 gezeigt, wobei die Seitenwand 3 und das Untergestell 2 in ihre relative Einbaulage gebracht sind. Der Bolzen 10 durchdringt dabei den unteren
Seitenwandlangträger 5.
Fig . 5 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 nach Abschluss des Verfahrens. Dabei ist die Kaltfügeverbindung zwischen dem Untergestell 2 und dem Seitenwand 3, umfassend einen Bolzen 10 und eine Mutter 12 geschlossen und die beiden Großkomponenten 2, 3 sind mittels zweier parallel zur
Fahrzeuglängsachse orientierter Rührreibschweißnähte 11 miteinander verbunden.
Fig.6 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist ein Schnitt quer zur Längsachse des Untergestells 2 dargestellt, wobei die Anordnung und
Zugänglichkeit der Einbausituation der Kaltfügeverbindung ersichtlich ist. Diese Zugänglichkeit ist von der Außenseite des Untergestell-Langträgers 8 in Form eines Langloches vorgesehen durch welches Befestigungsmittel für die
Herstellung einer Kaltfügeverbindung einbringbar sind.
Fig.7 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist das Detail aus Fig.6 dargestellt, wobei als Befestigungsmittel ein Gewindestück 13 in die Ausnehmung des Untergestell-Langträgers 8 eingebracht ist, in welches zwei Bolzen 10 eingeschraubt sind.
Fig.8 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. In dieser Darstellung ist eine Seitenwand 3 in ihre relative Einbaulage zu dem Untergestell 2 gebracht, wobei die Bolzen 10 in den unteren Seitenwandlangträger dringen .
Fig.9 zeigt beispielhaft und schematisch eine Verbindung zwischen einem Untergestell 2 und einer Seitenwand 3 in einer Schrägansicht. Es ist das Detail aus Fig.6 dargestellt, wobei das Untergestell 2 mit der Seitenwand 3 mittels zweier parallel zur Längsachse des Schienenfahrzeugs ausgerichteter Rührreibschweißnähte 11 verbunden sind.
Liste der Bezeichnungen
1 Schienenfahrzeugwagenkästen 2 Untergestell
3 Seitenwand
4 Dach
5 Unterer Seitenwandlangträger
6 Oberer Seitenwandlangträger 7 Türsäule
8 Untergestell-Langträger
9 Dachlangträger
10 Bolzen
11 Rührreibschweißnaht
12 Mutter
13 Gewindestück
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines
Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten
Großkomponenten, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Einrichten zweier Großkomponenten in ihre relative Einbaulage,
- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens ,
- Verbinden der beiden Großkomponenten mittels
mindestens, einer parallel zu Längsachse des
Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten
Rührreibschweißnaht, welche an der Außenhaut des
Schienenfahrzeugwagenkastens angeordnet ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines
Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine Schraubverbindung ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines
Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine Nietverbindung ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines
Schienenfahrzeugwagenkastens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltfügeverfahren eine Schließringbolzenverbindung ist.
5. Schienenfahrzeugwagenkastens aus vorgefertigten
Großkomponenten,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei aneinandergrenzende Großkomponenten mittels eines Kaltfügeverfahrens
verbunden sind und die aneinandergrenzenden
Großkomponenten zusätzlich mittels mindestens einer, parallel zur Längsachse des
Schienenfahrzeugwagenkastens ausgerichteten, an der Außenhaut des Schienenfahrzeugwagenkastens angeordneten
Rührreibschweißnaht verbunden ist.
6. Schienenfahrzeugwagenkastens vorgefertigten
Großkomponenten nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Großkomponenten in Integralbauweise gefertigt sind.
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| ATA51129/2018A AT521994A1 (de) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Verfahren zur Herstellung eines Schienenfahrzeugwagenkastens |
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| AT521994A1 (de) | 2020-07-15 |
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