Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, der in Differentialbauweise aus modular gegliederten Montageeinheiten aufgebaut ist, wobei die Montageeinheiten mindestens an den Randbereichen aus deren Aussenhautblechen selbst gebildeten Randprofile sowie Verstärkungselemente aufweisend, mittels kraftschlüssiger Befestigungselemente untereinander zusammengefügt sind. Erfindungsgemäss wird das Problem der Entwicklung eines montagegünstigen Bausystems dadurch gelöst, dass die Randprofile (2) der modularen Montageeinheiten (1) als überlappte, zueinander korrespondierende U- und Z- Profile ausgebildet, den kraftschlüssigen Befestigungselementen (6) raumwinklig, vorzugsweise formschlüssige Befestigungselemente (7), welche die freien Enden der Randprofile (2) und wahlweise Teile der Verstärkungselemente verbinden, zugeordnet und die zur Längserstreckung der Montageeinheiten (1) vorgesehenen Teile der Verstärkungselemente als paarige, zueinander gerichtete Spantprofile (3) ausgeführt sind, welche mit auf der Innenseite des Wagenkastens vorgesehenen Akustikdämmblechen (10) in Verbindung mit den Aussenhautblechen (5) torsions- und biegesteife Spantkästen bilden, die einerseits Wärmedämmstoffe (12) aufnehmen und andererseits mit den Innenverkleidungen Luftkanäle zur aktiven Isolierung herstellen. Es ist weiterhin erfindungsgemäss, dass die Verbindungsstösse zum Korrosionsschutz sowie zur Akustikdämmung durch Distanzstücke (9) eine in ihrer Dicke definierte Zwischenschicht aus einem Elastomerkleber (8) erhalten und dass der Zwischenfussboden (4) des doppelstöckigen Wagenkastens als modulares Wannenteil ausgebildet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, der in Differentialbauweise aus den modular gegliederten Montageeinheiten Untergestell, Stirnwand- und Einstiegpartien sowie den vorzugsweise in Wagenlänge durchlaufenden Seitenwand- und Dachelementen eines einstöckigen Wagens oder mit zusätzlichem Zwischenfussboden und Seitenwandelementen eines doppelstöckigen Wagens aufgebaut ist, wobei die Montageeinheiten mindestens an den Randbereichen aus deren Aussenhautblechen selbst gebildeten Randprofile sowie Verstärkungselemente aufweisend, mittels kraftschlüssiger Befestigungselemente untereinander zusammengefügt sind.

[0002] Im Schienenfahrzeugbau ist es bisher üblich und ganz allgemein bekannt, den Wagenkasten in ganzgeschweisster Bauweise zu fertigen. Dabei werden die Hauptbaugruppen Untergestell, Seitenwände, Dach und Stirnwände ihrerseits als geschweisste Baugruppen hergestellt und danach untereinander mittels Schweissmontage zum ganzen Wagen montiert. Aus dem hierbei hervorgerufenen Zusammentreffen der Faktoren Schweisswärme und Leichtbau der grossen Aussenhautfelder resultieren Verwerfungen und Schrumpfungen, die nachfolgend mit diversen Nacharbeiten, wie unter anderem Punktrichten und im weiteren auch dem Spachteln der Aussenhaut, mit hohem technologischen Aufwand ausgeglichen werden müssen. Ein weiterer Nachteilbesteht darin, dass metallisch beschichtete, beispielsweise verzinkte Stahlbleche, obwohl für Aussenhaut und Gerippe durchaus aus Gründen des Korrosionsschutzes wünschenswert, bei dieser ganzgeschweissten Bauweise nicht eingesetzt werden können. Auch der zum Teil erfolgende partielle Einsatz von Nirostamaterial ist aus korrosionstechnischer Sicht durchaus nicht befriedigend, da dieser Werkstoff in gefährdeten Bereichen des Wagens, unter anderem im Untergestell und in Verbindungsbereichen des Untergestells mit der Seitenwand, wiederum geschweisst, mit C- Stahl kombiniert wird, was neue Korrosionsgefährdung hervorruft. Damit der für den Gebrauchswert des Fahrzeuges wichtige Korrosionsschutz trotz dieser ungünstigen Bedindungen optimal erfolgen soll, muss der bis auf die Tür- und Fensteröffnungen kesselartige Wagenkastenrohbau in einer entsprechend gross dimensionierten und viel Energie verbrauchenden Strahlanlage einer Untergrungvorbehandlung unterzogen werden. Danach erfolgen der Innenkorrosionsschutz, der akustische Schutz mit einer Antidröhn- Dickschicht sowie nachfolgend der aufwendige, montageintensive Wagenkasteninnenausbau. Neben den erheblichen technologischen Aufwendungen dieses Bausystems des ganzgeschweissten Wagens ist weiterhin von Nachteil, dass den Belangen des Betreibers mit seiner Interessenlage günstiger Wartung und Reparatur, der Neuausstattung des Fahrzeuges im Falle des moralischen Verschleisses der Innenausstattung und der definierten Lösung des Recyclingproblemes, welches wiederum eine durchgängige Demontagefähigkeit voraussetzt, in keiner Weise entsprochen wird, sondern Rationalisierungslösungen auf diesen Gebieten verhindert und blockiert werden.

[0003] So ist ein Wagenkasten für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, (DD 274793) bekannt, bei dem vorgefertigte Montageeinheiten, deren Fügestossbereiche durch das Hautblech selbst gebildet werden, unter Beilage von Dichtelementen durch kraftschlüssige Verbindungselemente in einer Ebene gefügt werden. Dieser Lösung haften die Nachteile an, dass einerseits die erforderliche Biegesteifigkeit und Zugfestigkeit der Modulelemente untereinander auf Grund der einreihigen Bolzenverbindungen nicht gegeben ist sowie andererseits die nach wie vor vorgesehene Beschichtung der Modulelemente mit Dickschichtantidröhnmitteln deren Recyclingfähigkeit einschränkt.

[0004] Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Wagenkasten für Reisezugwagen zu schaffen, mittels dem aus technologisch ähnlichen vorgefertigten Montageeinheiten sowohl einstöckige als auch doppelstöckige Fahrzeuge effektiv und unter Ausschaltung bisher üblicher Nacharbeiten montiert, mit dieser Auslegung als montagegünstiges Bausystem auch die im Marketingbereich interessante Möglichkeit der Lieferfähigkeit als Bausatz erreicht und damit rationelle, klar definierte Demontagemöglichkeiten für Wartung, Reparatur und Recycling geschaffen werden, wobei die Montageeinheiten selbst einen biege- und torsionssteifen Wagenkastenkorpus bilden.

[0005] Erfindungsgemäss wird das Problem dadurch gelöst, dass die Randprofile der modularen Montageeinheiten als überlappte, zueinander korrespondierende U- und Z- Profile ausgebildet, den kraftschlüssigen Befestigungselementen raumwinklig, vorzugsweise formschlüssige Befestigungselemente, welche die freien Enden der Randprofile und wahlweise Teile der Verstärkungselemente verbinden, zugeordnet und die zur Längserstreckung der Montageeinheiten vorgesehenen Teile der Verstärkungselemente als paarige, zueinander gerichtete Spantprofile ausgeführt sind, welche mit auf der Innenseite des Wagenkastens vorgesehenen Akustikdämmblechen, bestehend aus zwei Dünnblechen mit zwischenliegender Plastikfolie, in Verbindung mit den Aussenhautblechen torsions- und biegesteife Spantkästen bilden, die einerseits Wärmedämmstoffe aufnehmen und andererseits mit den Innenverkleidungen Luftkanäle zur aktiven Isolierung herstellen. Es ist weiterhin erfindungsgemäss, dass die durch die kraftschlüssigen Befestigungselementen erzielten Verbindungsstössen zum Korrosionsschutz sowie zur Akustikdämmung durch Distanzstücke eine in ihrer Dicke definierte Zwischenschicht aus einem Elastomerkleber erhalten. Desweiteren ist der Zwischenfussboden des doppelstöckigen Wagenkastens als modulares Wannenteil ausgebildet, dessen Randbereiche vorzugsweise bis zu den Fensterbereichen der Seitenwandelemente des Oberstockes hinaufragen.

[0006] Diese Lösung ermöglicht durch das Ausschalten der Längsschweissnähte, sowohl Aussenhautbleche als auch Verstärkungselemente unter anderem aus metallisch beschichteten, beispielsweise verzinkten Stahlhalbzeugen auszuführen. Weiterhin entfallen Schweissschrumpfungen und somit Beulungen des Aussenhautbleches, wobei die erheblichen Nacharbeitsschritte Punktrichten und Spachteln ausgeschaltet werden. Ein weiterer Vorteil besteht insbesondere darin, dass die separat hergestellten modularen Montageeinheiten, wie auch andere Bauelemente des Wagenkastens, vor der Montage in optimaler Zugänglichkeit den Korrosionsschutzprozessen zugeführt werden und ebenso separat in guter logistischer Handarbeit im Fertigungsablauf weiterlaufend hochgradig bereits ihre jeweils konstruktiv und funktionell zugeordneten Innenausbauelemente erhalten können. Im weiteren wird durch die Merkmale des erfindungsgemässen Wagenkasten die Wirkung hervorgerufen, dass kein Deckschichtauftrag der Montageeinheiten und weiterer Komplettierungselemente mit Antidröhnmitteln erfolgen muss, sondern dass die Akustikdämmung ausschliesslich mit innen an den Verstärkungselementen, vorzugsweise mit Blindnieten angebrachten Akustikdämmblechen erreicht wird. Die Wärmedämmung erfolgt dagegen derart, dass zwischen den Aussenhautblechen und den Akustikdämmblechen lediglich die Wärmedammstoffe eingebracht werden.

[0007] Dieses montagegünstige Bausystem eines Wagenkastens weist nur im Kern der jeweiligen Montageeinheit stoffschlüssige, beispielsweise Schweissverbindungen auf, wobei alle weiteren, also auch die Bauelemente zur Akustik- und Wärmedämmung sowie die funktionell und konstruktiv zugeordneten Bauelemente des Innenausbaues ausschliesslich mit schnell setzbaren Verbindungselementen additiv montiert werden. Mit diesem erfindungsgemäss dargelegten Konzept wird gleichzeitig die beabsichtigte Lieferfähigkeit auch als Bausatz sowie die klar definierte Demontagefähigkeit für die Zwecke der Wartung, Reparatur und des Recyclings ermöglicht.

[0008] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierbei zeigen die Zeichnungen in:

Fig. 1:

die Gliederung der Montageeinheiten eines einstöckigen Wagenkastens

Fig. 2:

die Gliederung der Montageeinheiten eines doppelstökkigen Wagenkastens

Fig. 3:

das Detail eines Verbindungsstosses von zwei Montageeinheiten untereinander

[0009] Aus der Fig. 1 ist die Gliederung der Montageeinheiten 1 eines einstöckigen Reisezugwagens ersichtlich. Die Montagebasis bildet das Untergestell 1a mit seitlich angeordneten Schürzen. Dabei sind dessen nicht näher dargestellten Langträger so ausgebildet, dass sie sich der geometrischen Form der längsseitig folgenden Seitenwände 1b mit den Fensterbereichen 1c anpassen. Daran schliessen sich ein oder mehrere Dachelemente ld an, wobei die Montageeinheiten 1 entsprechend ihrer Lage im Umgrenzungsprofil gekrümmt oder eben ausgeführt und in ihrer Breite so gestaltet sind, dass sie in ihrer Anordnung zueinander ein optimales Design ergeben. Die anderen Montageeinheiten 1, wie Stirn- und Einstiegpartien sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die einzelnen Montageeinheiten 1 weisen an den Randbereichen über die gesamte Länge und Breite Randprofile 2 sowie quer zum Wagenkasten umlaufende, nach der Montage alle Montageeinheiten 1 erfassende Spantprofile 3 der Verstärkungselemente, wie nachfolgend unter dem Abschnitt der Fig. 3 beschrieben, auf. Die Fig. 2 zeigt in prinzipieller Ausführung gem. Fig. 1 die Darstellung der Gliederung von Montageeinheiten 1 eines doppelstöckigen Wagenkastens. Hierbei sind auf dem Untergestell 1a als Fensterbereiche 1c ausgebildete Seitenwandelemente 1b des Unterstockes vorgesehen, woran sich der Zwischenfussboden 4, welcher als modulares Wannenteil ausgeführt ist, anschliesst. An den Randbereichen des Wannenteiles sind die Fensterbereiche 1c der Seitenwandelemente 1b des Oberstockes sowie, daran anschliessend, ein oder mehrere Dachelemente ld befestigt. Aus der Fig. 3 ist die Verbindungstechnik der einzelnen Montageeinheiten 1 untereinander ersichtlich. Die Montageeinheiten 1 bestehen aus dem Aussenhautblech 5 und den quer zur Längserstreckung des Wagenkastens verlaufenden, paarig zueinander gerichteten Spantprofilen 3, beispielsweise Z- Profile, welche gemeinsam mit den je nach Notwendigkeit zur Verkleinerung der Beulfelder vorgesehenen, hier nicht näher dargestellten längslaufenden Pfettenprofilen, die Verstärkungselemente bilden. Die Randbereiche der Montageeinheiten 1 sind durch Überlappung des Aussenhautbleches 5 zu knick- und schubsteifen Randprofilen 2 geformt, wobei sie paarig in der Weise ausgeführt sind, dass eine Seite eine winklige U- Form und die andere Seite eine mit der U- Form korrespondierende, winklige Z- Formaufweist. Damit erfüllen die Randprofile 2 eine Mehrfachfunktion. Einerseits sind sie in der Festigkeitsstruktur des Wagenkastens knick- und schubsteife Längsprofile, die hinsichtlich der Beulsteifigkeit der Aussenhautfelder in günstiger Weise direkt aus dem Aussenhautblech 5 selbst geformt sind. Die gedoppelten Aussenhautbleche 5 im Randbereich der Montageeinheiten 1 werden hierbei vorzugsweise mittels der Druckfügetechnik verbunden. Andererseits sind sie als Strukturprofilelemente für die Verbindung der Montageeinheiten 1 untereinander und mit den anderen Bauelementen des Wagenkastens durch schnell setzbare kraftschlüssige Befestigungselemente 6, beispielsweise schnell setzbare Bolzen, eingesetzt. Desweiteren erfüllen die Randprofile 2 wichtige Funktionen im Mass- Passsystem des Wagens, in einer robotergestützten automatisierbaren Fertigung sowie auch im Handhabungs- und Logistiksystem des Montageablaufes, beim Korrosionsschutz und der Innenausbaumontage. Die Endmontege des geschlossenen Wagenkastens erfolgt im Gegensatz zur konventionellen Fertigung erst in der Endphase des Fertigungsablaufes ohne Schweissungen mit der Bolzenfügetechnik. Die paarigen Randprofile 2, eines U- förmig und das andere Z- förmig, ermöglichen die Anordnung von raumwinklig zu den kraftschlüssigen Befestigungselementen 6 stehenden formschlüssigen Befestigungselementen 7, welche die Übertragung notwendiger hoher Zugkräfte und Biegemomente, besonders im Bereich der Spantprofile 3, gewährleisten. Desweiteren ist aus der Fig. 3 der als Zwischenschicht einzelner Montageeinheiten 1 zum Korrosionsschutz und zur Akustikdämmung eingebrachte Elastomerkleber 8, welcher mittels der Distanzstücke 9 eine definierte Dicke erhält, erkennbar. Die Distanzstücke 9 werden dabei von der Kraft der hochfest vorgespannten kraftschlüssigen Befestigungselemente 6 beaufschlagt. Im weiteren geht aus der Fig. 3 hervor, wie die doppelt angeordneten, zueinander gerichteten Spantprofile 3 in Kombination mit dem auf deren Innenseite mittels Blindnietung vorgesehenen Akustikdämmblech 10, bestehend aus zwei Dünnblechen mit zwischenliegender Plastikfolie, einen torsions- und biegesteifen Spantkasten bilden, der so im Wagenkasten angeordnet ist, dass er im Wagenquerschnitt umläuft und zur nicht näher dargestellten Innenverkleidung des Wagenkastens einen Luftkanal zu aktiven Isolierung herstellt. Zwischen Aussenhautblech 5 und Akustikdämmblech 10 sind in einem der Höhe der Spantprofile 3 vorgegebenen Distanzbereich 11 Wärmedämmstoffe 12 eingebracht. Mit den in der Fig. 3 dargestellten Details werden die Möglichkeiten der Werkstoff- und Halbzeugkombination, u. a. des Einsatzes von metallisch beschichteten, beispielsweise verzinkten Stahlblechen sowie auch die komplette Demontagefähigkeit für Wartung, Reparatur bis hin zum Recycling des gesamten Wagenkastens, der nach diesem Baukastensystem entwickelt ist, deutlich.

Bezugszeichenliste

[0010] 

1

Montageeinheiten

1a

Untergestell

1b

Seitenwandelemente

1c

Fensterbereiche der Seitenwandelemente

1d

Dachelemente

2

Randprofile

3

Spantprofile

4

Zwischenfussboden

5

Aussenhautblech

6

kraftschlüssige Befestigungselemente

7

formschlüssige Befestigungselemente

8

Elastomerkleber

9

Distanzstück

10

Akustikdämmblech

11

Distanzbereich

12

Wärmedämmstoff

Ansprüche

1. Wagenkastenaufbau für Schienenfahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen, der in Differentialbauweise aus den modular gegliederten Montageeinheiten Untergestell, Stirnwand- und Einstiegpartien sowie den vorzugsweise in Wagenlänge durchlaufenden Seitenwand- und Dachelementen eines einstöckigen Wagens oder mit zusätzlichem Zwischenfussboden und Seitenwandelementen eines doppelstöckigen Wagens aufgebaut ist, wobei die Montageeinheiten mindestens an den Randbereichen aus deren Aussenhautblechen selbst gebildeten Randprofile sowie Verstärkungselemente aufweisend, mittels kraftschlüssiger Befestigungselemente untereinander zusammengefügt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Randprofile (2) der modularen Montageeinheiten (1) sind als überlappte, zueinander korrespondierende U- und Z-Profile ausgebildet,

b) den kraftschlüssigen Befestigungselementen(6) sind raumwinklig, vorzugsweise formschlüssige Befestigungselemente (7) zugeordnet, welche die freien Enden der Randprofile (2) und wahlweise Teile der Verstärkungselemente verbinden,

c) die quer zur Längserstreckung der Montageeinheiten (1) vorgesehenen Teile der Verstärkungselemente sind als paarige, zueinander gerichtete Spantprofile (3) ausgeführt, welche mit auf der Innenseite des Wagenkastens vorgesehenen Akustikdämmblechen (10), bestehend aus zwei Dünnblechen mit zwischenliegender Plastikfolie, in Verbindung mit den Aussenhautblechen (5) umlaufende, torsions- und biegesteife Spantkästen bilden, die einerseits Wärmedämmstoffe (12) aufnehmen und andererseits mit der Innenverkleidung Luftkanäle zur aktiven Isolierung herstellen,

d) zwischen den Randprofilen (2) der modularen Montageeinheiten (1) sind Distanzstücke (9) definierter Dicke eingebracht,

e) der Zwischenfussboden (4) ist als modulares Wannenteil gestaltet.

Zeichnung