[0001] Die Erfindung betrifft eine Hüllstruktur für einen Wagenkasten für ein Fahrzeug,
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur.
[0002] Hüllstrukturen von Wagenkästen werden häufig aus doppellagigen Strukturen wie doppelwandigen
Aluminiumstrangpressprofilen gebildet. Der doppelwandige Aufbau dient bei Wagenkästen
aus Aluminium der Herstellung einer ausreichenden Festigkeit bei gleichzeitig geringem
Gewicht. Außen- und Innenwände der Aluminiumstrangpressprofile sind dazu üblicherweise
über Streben miteinander verbunden, die in die Hüllstruktur eingeleitete Kräfte weiterleiten
bzw. auf die Außen- und Innenwände verteilen.
[0003] Die Strangpressprofile werden in der erforderlichen Länge im Strangpressverfahren
hergestellt und anschließend zur Herstellung der Hüllstruktur, also von Wagenkastenböden,
-wänden und -decken, aufeinandergesetzt und miteinander verschweißt. Aufgrund der
doppelwandigen Ausführung der Aluminiumstrangpressprofile ist es erforderlich, dass
sowohl die Außen- als auch die Innenwände der aufeinander gesetzten Strangpressprofile
kraftleitend miteinander verbunden werden. Dies geschieht üblicherweise über Schweißnähte,
die bei der Herstellung des Wagenkastens sowohl von der Außenseite als auch von der
Innenseite des Wagenkastens aufgebracht werden müssen.
[0004] Ein Problem bei der Herstellung von Wagenkästen über beidseitige Schweißnähte ist
das geringe Raumangebot im Innenraum des Wagenkastens, das die automatisierte Herstellung
der Schweißnähte durch Schweißroboter erschwert. Außerdem erschwert oder verhindert
der von Innen erfolgende Schweißvorgang eine mögliche Vormontage von Bauteilen an
den Hüllstrukturelementen, zum einen wegen des beim Schweißen erforderlichen Raumbedarfs,
zum anderen wegen des durch das Schweißen erfolgenden Wärmeeintrags, der diese Bauteile
beschädigen kann.
[0005] Im Stand der Technik werden Lösungen vorgeschlagen, die ein Verschweißen von Hüllstrukturelementen
ausschließlich von der Außenseite ermöglichen.
[0006] Die
DE 10 2007 048 759 A1 und die
US 2003/0042293 A1 offenbaren ein Verfahren zur Herstellung eines Wagenkastens, bei dem zwei in einer
Montageposition zueinander positionierte Hüllstrukturelemente gemeinsam eine Zugangsöffnung
bilden, durch die die Innenwände der Hüllstrukturelemente von außerhalb des Wagenkastens
miteinander verschweißt werden können. Nach dem Verschweißen der Innenwände wird diese
Zugangsöffnung mit einer metallischen Abdeckung verschlossen. Die Abdeckung wird anschließend
mit den beiden Hüllstrukturelementen verschweißt bildet und einen Teil der Struktur
der Hülle des Wagenkastens.
[0007] Ein ähnliches Verfahren zeigt die
EP 3 272 616 A1. In die Zugangsöffnung wird zunächst ein metallisches Strukturelement eingesetzt,
das mit den angrenzenden Hüllstrukturelementen verschweißt wird und die strukturelle
Festigkeit herstellt. Die Schweißnähte sind dabei von dem eigentlichen Rand der Zugangsöffnung
beabstandet, so dass der Wärmeeintrag am Rand der Zugangsöffnung gering bleibt. Die
Hüllstrukturelemente können folglich vor dem Schweißvorgang lackiert werden, ohne
dass die Lackschicht während des anschließenden Schweißvorgangs beschädigt wird. Anschließend
wird die Zugangsöffnung durch eine Abdeckung verschlossen, die mit den Hüllstrukturelementen
adhäsiv verbunden wird.
[0008] Nachteilig an den bekannten Lösungen zur Herstellung einer Hüllstruktur ist der erforderliche
Aufwand. Es müssen zusätzliche Bauteile bereitgestellt und mit der Hüllstruktur verschweißt
werden, um den für die Verschweißung der Innenwand erforderlichen Raum zu schaffen.
[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine einfach und kostengünstig herzustellende
Hüllstruktur für einen Wagenkasten bereitzustellen.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Hüllstruktur nach Anspruch 1 gelöst.
Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur
nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
[0011] Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe für eine Hüllstruktur darin, dass
das erste Hüllstrukturelement mit einem sich zwischen der Außenwand und der Innenwand
in eine Einführrichtung erstreckenden Fortsatz versehen ist und das zweite Hüllstrukturelement
mit einer sich zwischen der Außenwand und der Innenwand entgegen der Einführrichtung
öffnenden Aufnahme zum Einführen des Fortsatzes. Der Fortsatz umfasst ein Formschlussmittel
und die Aufnahme ist mit einem Füllmaterial befüllt. Der in die Aufnahme aufgenommene
Fortsatz und das das Formschlussmittel wenigstens abschnittsweise umgebende Füllmaterial
stellen somit einen Formschluss her. Zusätzlich sind das erste Hüllstrukturelement
und das zweite Hüllstrukturelement durch eine Schweißnaht miteinander verbunden.
[0012] Indem über das Formschlussmittel neben der Schweißnaht eine zweite, parallel zur
Schweißnaht wirkende formschlüssige Verbindung zwischen erstem und zweitem Hüllstrukturelement
hergestellt wird, ist nur eine Schweißnaht und nur ein Schweißvorgang erforderlich.
Auf eine zweite Schweißnaht kann verzichtet werden. Der Schweißvorgang kann von nur
einer Seite der Hüllstruktur, insbesondere von außen erfolgen.
[0013] Für eine gute Kraftübertragung zwischen den Hüllstrukturelementen bzw. zur bestmöglichen
Übertragung auftretender Biegemomente sind die Schweißnaht und die formschlüssige
Verbindung bevorzugt weit voneinander entfernt angeordnet und/oder auf gegenüberliegenden
Seiten einer Mittenebene der Hüllstruktur. Vorzugsweise ist die formschlüssige Verbindung
nahe an einem Randbereich der Hüllstruktur angeordnet, insbesondere an einer Außenseite
der Hüllstruktur, die bei montiertem Wagenkasten nach außenweist.
[0014] In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur für einen Wagenkasten
wird nach dem Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Hüllstrukturelements zunächst
der Fortsatz des ersten Hüllstrukturelements in die Aufnahme des zweiten Hüllstrukturelements
eingeführt. Anschließend erfolgt eine Befüllung der Aufnahme des zweiten Hüllstrukturelements
mit einem insbesondere bei geringen Temperaturen oder kalt aushärtenden Füllmaterial.
Es wird zudem das erste Hüllstrukturelements mit dem zweiten Hüllstrukturelement einseitig,
d.h. von einer Seite verschweißt. Bevorzugt wird nur eine Schweißnaht erzeugt.
[0015] Das Verschweißen der Hüllstrukturelemente kann vor oder nach der Befüllung der Aufnahme
erfolgen, wobei ein Verschweißen der Hüllstrukturelemente nach der Befüllung der Aufnahme
und dem Aushärten des Füllmaterials bevorzugt wird, weil die Hüllstrukturelemente
somit bereits während des Schweißvorgangs in ihrer endgültigen Position fixiert sind.
Das ausgehärtete Füllmaterial bildet schließlich einen Formschluss mit dem an dem
Fortsatz befindlichen Formschlussmittel.
[0016] Die erfindungsgemäße Hüllstruktur kann für einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs
geeignet sein, oder für andere Fahrzeuge wie z.B. Busse.
[0017] Der Fortsatz kann eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Einführrichtung erstreckende
Einbuchtung aufweisen, die das Formschlussmittel bildet. Alternativ oder zusätzlich
kann das Formschlussmittel von einer Erhöhung oder einer Durchgangsöffnung gebildet
sein.
[0018] Der Fortsatz kann eine Hinterschneidung aufweisen, in die das Füllmaterial hineinfließen
kann. Nach dem Einführen des Fortsatzes in die Aufnahme kann das Füllmaterial unter
Druck in die Aufnahme befördert werden, um sicherzustellen, dass das Füllmaterial
das Formschlussmittel vollständig umgibt bzw. an dieses angrenzt.
[0019] Des Weiteren kann das Füllmaterial auch mit der Aufnahme einen Formschluss bilden.
Die Aufnahme kann eine Aufnahmeöffnung zum Einführen des Fortsatzes aufweisen. Bevorzugt
erweitert sich die Aufnahme ausgehend von der Aufnahmeöffnung in Einführrichtung oder
die Aufnahme verjüngt sich entgegen der Einführrichtung. Ein in die Aufnahme eingefülltes
und ausgehärtetes Füllmaterial kann somit nicht durch die Aufnahmeöffnung herausgedrückt
werden und bildet mit der Aufnahme einen Formschluss.
[0020] Gemäß einer zweckmäßigen Variante der Erfindung kann wenigstens eine Innenwand der
Aufnahme von dem Fortsatz oder dem Formschlussmittel beabstandet sein. Durch den Abstand
ist gewährleistet, dass das Füllmaterial das Formschlussmittel vollständig umgibt
und mit diesem einen wirksamen Formschluss bildet. Idealerweise ist das Formschlussmittel
an seinem gesamten Umfang von der Innenwand bzw. den Innenwänden der Aufnahme beabstandet.
[0021] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Hüllstruktur ist die Aufnahme derart gestaltet,
dass das Füllmaterial unter Druck in die Aufnahme gefördert werden kann. Das zweite
Hüllstrukturelement kann mit einer die Außenwand oder Innenwand des zweiten Hüllstrukturelements
durchdringenden, in die Aufnahme führenden Einfüllöffnung versehen sein. Um bei längeren
Hüllstrukturelementen die Aufnahme gleichmäßig und vollständig befüllen zu können,
können mehrere Einfüllöffnungen vorgesehen sein. Die Einfüllöffnungen können vorzugsweise
in einer Querrichtung des Hüllstrukturelementes auf gleicher Höhe wie das Formschlussmittel
angeordnet sein.
[0022] Für eine einfache Montierbarkeit der Hüllstruktur verläuft die Einführrichtung, in
der der Fortsatz in die Aufnahme eingeführt wird, im Wesentlichen parallel zur Außenwand
und/oder zur Innenwand des ersten Hüllstrukturelements.
[0023] Idealerweise ist der Fortsatz bei fluchtend zueinander ausgerichteten Außenwänden
und/oder Innenwänden der Hüllstrukturelemente in die Aufnahme aufgenommen. Somit kann
über die Ausrichtung der Außen-und/oder Innenwände der Fortsatz in die Aufnahme eingeführt
bzw. in der Aufnahme positioniert werden.
[0024] Um das Füllmaterial in ausgehärtetem Zustand vorwiegend auf Druck zu belasten und
Zug- und Scherkräfte zu verringern, kann die Aufnahme sich ausgehend von der Aufnahmeöffnung
konisch oder trichterförmig erweitern. Die Aufnahme wirkt als Gussform für das Füllmaterial.
Damit kann das Füllmaterial in ausgehärtetem Zustand einen zumindest abschnittsweise
kegelförmigen Füllkörper bilden. Eine auf den Fortsatz bzw. das Formschlussmittel
wirkende Zugkraft kann sich somit über die konische Fläche des Füllkörpers als Druckkraft
auf die ebenso konische Innenfläche der Aufnahme fortsetzen.
[0025] Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial adhäsiv mit dem Fortsatz und/oder
der Aufnahme verbunden sein. Die adhäsive Verbindung kann unmittelbar über das Füllmaterial
hergestellt sein, z.B. indem ein aushärtender Klebstoff als Füllmaterial verwendet
wird.
[0026] Mit der Erfindung ist nur eine Schweißnaht erforderlich, um die Hüllstruktur einseitig
zu verschweißen. Bevorzugt ist die Hüllstruktur auf der Außenseite verschweißt. Die
jeweils andere Seite, vorzugsweise die Innenseite der Hüllstruktur, ist über den Fortsatz
in dem ersten Hüllstrukturelement, die Aufnahme in dem zweiten Hüllstrukturelement
und das Füllmaterial in der Aufnahme formschlüssig verbunden. In einer quer zur Einführrichtung
verlaufenden Querrichtung kann der Formschluss zumindest teilweise über den Fortsatz
und eine Aufnahmeöffnung der Aufnahme hergestellt sein. Die Aufnahmeöffnung, in die
der Fortsatz eingesetzt sein kann, kann eine möglichst nur geringfügig größere Breite
als der Fortsatz aufweisen, um eine möglichst spielfreie Kraftübertragung zu ermöglichen.
[0027] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Schweißnaht an einander gegenüberliegenden
Flächen der Innenwand oder der Außenwand des ersten Hüllstrukturelements und des zweiten
Hüllstrukturelements angeordnet sein. Bevorzugt sind gegenüberliegende Flächen der
Außenwände von erstem und zweitem Hüllstrukturelement miteinander verschweißt, während
gegenüberliegende Flächen der Innenwände keine Schweißnähte aufweisen. Damit kann
die stoffschlüssige Verbindung der beiden Hüllstrukturelemente allein von außen angefertigt
werden. Die Schweißnaht kann von außen auf die Hüllstruktur aufgebracht sein, um ausreichend
Raum für Schweißvorrichtungen oder Schweißroboter zur Verfügung stellen zu können.
[0028] Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung sind erstes und/oder zweites
Hüllstrukturelement von Strangpressprofilen, insbesondere Aluminiumstrangpressprofilen
gebildet. Diese lassen sich effizient herstellen, wobei bei geringem Gewicht eine
hohe Festigkeit erreicht werden kann.
[0029] In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das erste Hüllstrukturelement einschließlich
dem Fortsatz und/oder das zweite Hüllstrukturelement einschließlich der Aufnahme von
einem Strangpressprofil gebildet. Fortsatz und/oder Aufnahme können sich entsprechend
über die gesamte Länge des jeweiligen Strangpressprofils erstrecken. Um auch das Formschlussmittel
gemeinsam mit dem Hüllstrukturelement im Strangpressverfahren herstellen zu können,
ist dieses bevorzugt als Vollkörperprofil ausgestaltet.
[0030] Um während des Schweißens eine unkontrollierte Ausbreitung des Schweißmediums zu
verhindern, kann eine Schweißbadsicherung vorgesehen sein. Die Schweißbadsicherung
kann vorzugsweise von erstem oder zweitem Hüllstrukturelement gebildet und insbesondere
Teil eines Aluminiumstrangpressprofils sein. So kann das erste oder das zweite Hüllstrukturelement
einen die Schweißnaht von innen hintergreifenden Fortsatz aufweisen, der geeignet
ist, eine Schweißbadsicherung zu bilden. Der Fortsatz kann bevorzugt die Trennfuge
zwischen zwei zu verschweißenden Wänden von erstem und zweitem Hüllstrukturelement
überlappen.
[0031] Als Füllmaterial ist bevorzugt ein bei geringen Temperaturen, z.B. bei Raumtemperatur
oder kalt aushärtendes Material vorgesehen. Das Füllmaterial ist in einer bevorzugten
Ausführung der Erfindung in einem Verarbeitungszustand bei verhältnismäßig geringen
Temperaturen flüssig, insbesondere bei Temperaturen unter 300°C, vorzugsweise bei
Temperaturen unter 200°C, äußerst vorzugsweise bei Temperaturen unter 100°C. Alternativ
kann das Füllmaterial in einem Verarbeitungszustand bei Temperaturen unter 40°C flüssig
sein.
[0032] Das Füllmaterial kann adhäsiv wirkend gestaltet sein, um den Fortsatz in der Aufnahme
adhäsiv zu befestigen. Der Fortsatz bzw. das Formschlussmittel können formschlüssig
und adhäsiv in der Aufnahme gehalten sein. Das Füllmaterial kann einen kalt aushärtenden
Kunststoff wie ein Duroplast umfassen. Zusätzlich können in dem Füllmaterial Fasern
vorgesehen sein, um einen zugfesten Faserverbundstoff zu bilden. Alternativ oder zusätzlich
kann ein druckfester Bestandteil hinzugefügt werden, wie Sand, insbesondere Quarzsand,
Keramik oder Metall um die Druckfestigkeit des Füllmaterials zu erhöhen. Um einen
nahtlosen Formschluss zu gewährleisten, kann das Füllmaterial einen sich während des
Aushärtens ausdehnenden Bestandteil aufweisen.
[0033] Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug weist eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Ausführungsformen einer Hüllstruktur auf.
[0034] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen erfindungsgemäße Ausführungsformen
und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Hüllstruktur beschrieben.
[0035] Es zeigen:
Fig. 1 Eine geschnittene Darstellung eines Ausschnitts eines ersten Hüllstrukturelementes
und eines zweiten Hüllstrukturelementes für eine Hüllstruktur;
Fig. 2 Eine geschnittene Darstellung eines Ausschnitts einer Hüllstruktur eines Schienenfahrzeuges
aus einem ersten und einem zweiten Hüllstrukturelement.
[0036] Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bauteile für eine erfindungsgemäße Hüllstruktur, und
zwar ein erstes Hüllstrukturelement 2 und ein zweites Hüllstrukturelement 3. Sowohl
das erste Hüllstrukturelement 2 als auch das zweite Hüllstrukturelement 3 sind doppelwandig
ausgestaltet. Das erste Hüllstrukturelement 2 weist eine Außenwand 4 und eine Innenwand
5 auf, das zweite Hüllstrukturelement 3 eine Außenwand 6 und eine Innenwand 7. Außenwände
4, 6 und Innenwände 5, 7 sind über Streben 22, 23 miteinander verbunden, welche zwischen
Außenwänden 4, 6 und Innenwänden 5, 7 auftretende Kräfte übertragen. Die Streben 22,
23 können zwischen Außen- und Innenwänden eine Fachwerkstruktur bilden. Sie können
im weiteren Verlauf der Hüllstrukturelemente 2, 3 waagerecht oder schräg verlaufen.
[0037] Das erste Hüllstrukturelement 2 und das zweite Hüllstrukturelement 3 sind derart
ausgestaltet, dass sie in einer Montageposition aufeinandergesetzt bzw. ineinandergesteckt
und durch Führungsflächen ausgerichtet sind.
[0038] An dem ersten Hüllstrukturelement 2 ist dazu ein Fortsatz 8 vorgesehen, an dem zweiten
Hüllstrukturelement 3 eine Aufnahme 9. Die Aufnahme 9 weist eine Aufnahmeöffnung 16
auf, durch die der Fortsatz 8 in die Aufnahme 9 eingeführt werden kann. Der Fortsatz
8 ist Teil des Strangpressprofils, aus dem das erste Hüllstrukturelement 2 gebildet
ist und erstreckt sich über die gesamte Länge des Hüllstrukturelements 2. Entsprechend
ist die Aufnahmeöffnung 16 Teil des Aluminiumstrangpressprofils, von dem das zweite
Hüllstrukturelement 3 gebildet ist, und erstreckt sich über die gesamte Länge des
zweite Hüllstrukturelements 3.
[0039] Um eine Führung des ersten Hüllstrukturelementes 2 in dem zweiten Hüllstrukturelement
3 zu ermöglichen, ist die Breite B der Aufnahmeöffnung 16 nur geringfügig breiter
als die Breite b des Fortsatzes 8. Der Fortsatz 8 wirkt also mit der Aufnahmeöffnung
16 gemeinsam als Führung für das erste Hüllstrukturelement 2 in dem zweiten Hüllstrukturelement
3, wobei die Führung die Bewegung des ersten Hüllstrukturelements 2 gegenüber dem
zweiten Hüllstrukturelement 3 in einer Querrichtung Q beschränkt. In einer bevorzugten
Ausführung kann dazu zwischen dem Fortsatz 8 und der Aufnahmeöffnung 16 eine Spielpassung
vorgesehen sein.
[0040] Auch in Einführrichtung E ist die Bewegung der Hüllstrukturelemente 2, 3 zueinander
begrenzt. An dem ersten Hüllstrukturelement 2 sind beidseits des Fortsatzes 8 Auflageflächen
17 vorgesehen, an dem zweiten Hüllstrukturelement 3 beidseits der Aufnahmeöffnung
16 Auflageflächen 18.
[0041] In der in Fig. 1 gezeigten Montageposition der Hüllstrukturelemente 2, 3 sind die
Außenwände 4, 6 sowie die Innenwände 5, 7 jeweils fluchtend zueinander ausgerichtet.
Das erste Hüllstrukturelement 2 kann nun auf das zweite Hüllstrukturelement 3 bewegt
werden, bis der Fortsatz 8 in die Aufnahme 9 gelangt und die Auflageflächen 17 auf
den Auflageflächen 18 zu liegen kommen.
[0042] Erstes und zweites Hüllstrukturelement 2, 3 sind dafür ausgestaltet, miteinander
verschweißt zu werden. Dazu ist an der Außenwand 4 des ersten Hüllstrukturelementes
2 eine Schweißfläche 19 zur Aufnahme einer Schweißnaht angeordnet, an dem zweiten
Hüllstrukturelement 3 eine Schweißfläche 20. Die Schweißflächen 19 und 20 verlaufen
schräg zu den Außenwänden 4, 6, so dass bei zusammengefügten Hüllstrukturelementen
2, 3 eine von außen zugängliche Vertiefung zur Aufnahme des Schweißmaterials entsteht.
[0043] Das erste Hüllstrukturelement 2 weist außerdem eine Schweißbadsicherung 21 auf, die
dazu dient, während des Schweißvorgangs austretendes Schweißmaterial aufzufangen.
Die Schweißbadsicherung 21 ist Teil des ersten Hüllstrukturelementes 2 und wird mit
diesem in einem Arbeitsgang im Strangpressverfahren hergestellt. Die Schweißbadsicherung
21 erstreckt sich in Einführrichtung E und überlappt bei zusammengefügter Hüllstruktur
die Schweißfuge zwischen den Hüllstrukturelementen 2, 3. Eine an der Schweißbadsicherung
21 an dem ersten Hüllstrukturelement 2 vorgesehene Stützfläche 12 ist bei zusammengefügter
Hüllstruktur gegenüber einer Stützfläche 13 an dem zweiten Hüllstrukturelement 3 angeordnet.
Die Stützflächen 12, 13 funktionieren wie der Fortsatz 8 und die Aufnahme 9 als Führung
und stellen bei zusammengesetzter Hüllstruktur einen teilweisen Formschluss her, der
die Lage der Hüllstrukturelemente 2, 3 vor Herstellung einer auch in Einführrichtung
formschlüssigen bzw. einer stoffschlüssigen zueinander festlegt.
[0044] In der Innenwand 7 des zweiten Hüllstrukturelementes 3 ist eine Einfüllöffnung 14
vorgesehen. Die Einfüllöffnung 14 dient dazu, Füllmaterial in die Aufnahme 9 einzubringen,
um über das Formschlussmittel 10 an dem Fortsatz 8 einen Formschluss mit dem ersten
Hüllstrukturelement 2 herzustellen. Das Füllmaterial kann unter Druck durch die Öffnung
14 zugeführt werden, um eine vollständige Füllung der Aufnahme 9 und im ausgehärteten
Zustand des Füllmaterials einen vollständigen Formschluss mit dem Formschlussmittel
10 zu gewährleisten. Das Füllmaterial ist bevorzugt kalt oder bei niedrigen Temperaturen
aushärtbar gestaltet, um eine zusätzliche thermische Beanspruchung des zweiten Hüllstrukturelementes
3 zu vermeiden.
[0045] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer montierten Hüllstruktur, deren Hüllstrukturelemente
2, 3 erfindungsgemäß form- und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, um eine
Hüllstruktur 1 zu bilden. Der Formschluss zwischen dem ersten Hüllstrukturelement
2 und dem zweiten Hüllstrukturelement 3 wird dabei über den Fortsatz 8 mit dem Formschlussmittel
10 und dem in die Aufnahme 9 aufgenommenen Füllmaterial 24 erreicht. Das Füllmaterial
24 kann dazu über die Einfüllöffnung 14 in die Aufnahme 9 hineingefördert werden.
Indem das Füllmaterial 24 unter Druck hineingefördert wird, ist sichergestellt, dass
das Formschlussmittel 10 schließlich vollständig durch das Füllmaterial 24 umgeben
ist.
[0046] Das Füllmaterial 24 kann insbesondere in die Einbuchtung 15 des Formschlussmittels
10 eindringen. Härtet das Füllmaterial 24 anschließend aus, ist dieses formschlüssig
mit dem Formschlussmittel 10 verbunden. Zugleich ist das Füllmaterial 24 in ausgehärtetem
Zustand über die Aufnahme 9 formschlüssig mit dem zweiten Hüllstrukturelement 3 verbunden.
[0047] Die Aufnahme 9 verjüngt sich nach oben hin, also entgegen der Einführrichtung E.
In der Aufnahme befindliches, ausgehärtetes Füllmaterial 24 bildet folglich auch mit
der Aufnahme 9 einen Formschluss und kann nicht entgegen der Einführrichtung verschoben
werden. Des Weiteren kann ein Teil des Füllmaterials 24 nach dem Befüllvorgang in
der Einfüllöffnung verbleiben. Über das Füllmaterial 24 in der Einfüllöffnung 14 entsteht
beim Aushärten des Füllmaterials 24 ein weiterer Formschluss.
[0048] Die Formschlüsse zwischen erstem Hüllstrukturelement 2 und dem Füllmaterial 24 sowie
dem zweiten Hüllstrukturelement 3 und dem Füllmaterial 24 bilden somit eine formschlüssige
Verbindung 25 zwischen erstem Hüllstrukturelement 2 und zweitem Hüllstrukturelement
3. Zusätzlich kann das Füllmaterial 24 adhäsiv wirken und das erste Hüllstrukturelement
2 über den Fortsatz 8 adhäsiv mit dem zweiten Hüllstrukturelement 3 verbinden.
[0049] Die beiden Außenwände 4, 6 der Hüllstrukturelemente 2, 3 sind durch eine Schweißnaht
11 miteinander verbunden. Die Schweißnaht 11 bildet eine stoffschlüssige Verbindung,
die parallel zur oben beschriebenen formschlüssigen Verbindung 25 wirkt. Die Schweißnaht
11 und die formschlüssige Verbindung 25 bilden zusammen eine ausreichend steife Verbindung,
die einen Aufbau einer Hüllstruktur 1 mit hoher Steifigkeit ermöglicht.
[0050] Die beschriebenen und dargestellten spezifischen Ausführungsformen sind für die Ausführung
der Erfindung nicht bindend, sondern können im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet
modifiziert werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste
[0051]
- E
- Einführrichtung
- Q
- Querrichtung
- B
- Breite (Aufnahmeöffnung)
- b
- Breite (Fortsatz)
- 1
- Hüllstruktur
- 2
- Erstes Hüllstrukturelement
- 3
- Zweites Hüllstrukturelement
- 4
- Außenwand (erstes Hüllstrukturelement)
- 5
- Innenwand (erstes Hüllstrukturelement)
- 6
- Außenwand (zweites Hüllstrukturelement)
- 7
- Innenwand (zweites Hüllstrukturelement)
- 8
- Fortsatz
- 9
- Aufnahme
- 10
- Formschlussmittel
- 11
- Schweißnaht
- 12
- Stützfläche (erstes Hüllstrukturelement)
- 13
- Stützfläche (zweites Hüllstrukturelement)
- 14
- Einfüllöffnung
- 15
- Einbuchtung
- 16
- Aufnahmeöffnung
- 17
- Auflagefläche (erstes Hüllstrukturelement)
- 18
- Auflagefläche (zweites Hüllstrukturelement)
- 19
- Schweißfläche (erstes Hüllstrukturelement)
- 20
- Schweißfläche (erstes Hüllstrukturelement)
- 21
- Schweißbadsicherung
- 22
- Strebe
- 23
- Strebe
- 24
- Füllmaterial
- 25
- Formschlüssige Verbindung
1. Hüllstruktur (1) für einen Wagenkasten für ein Fahrzeug, mit einem ersten Hüllstrukturelement
(2) und einem zweiten Hüllstrukturelement (3), wobei
- das erste Hüllstrukturelement (2) und das zweite Hüllstrukturelement (3) jeweils
eine Außenwand (4, 6) und eine Innenwand (5,7) aufweisen,
- das erste Hüllstrukturelement (2) mit einem sich zwischen der Außenwand (4) und
der Innenwand (5) in eine Einführrichtung (E) erstreckenden Fortsatz (8) versehen
ist,
- das zweite Hüllstrukturelement (3) mit einer sich zwischen der Außenwand (6) und
der Innenwand (7) entgegen der Einführrichtung (E) öffnenden Aufnahme (9) zum Einführen
des Fortsatzes (8) aufweist,
- der Fortsatz (8) ein Formschlussmittel (10) umfasst,
- die Aufnahme (9) mit einem Füllmaterial (24) befüllt ist,
- das erste Hüllstrukturelement (2) und das zweite Hüllstrukturelement (3) durch eine
Schweißnaht (11) miteinander verbunden sind.
2. Hüllstruktur (1) nach Anspruch 1, wobei die Schweißnaht (11) an einander gegenüberliegenden
Flächen der Innenwand (5, 7) oder der Außenwand (4, 6) des ersten Hüllstrukturelements
(2) und des zweiten Hüllstrukturelements (3) angeordnet ist.
3. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Schweißnaht (11) von außen
auf die Hüllstruktur (1) aufgebracht ist.
4. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei das erste oder das zweite
Hüllstrukturelement (2, 3) einen die Schweißnaht (11) von innen hintergreifenden Fortsatz
aufweist, der geeignet ist, eine Schweißbadsicherung zu bilden.
5. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei erstes und/oder zweites Hüllstrukturelement
(2, 3) von Strangpressprofilen gebildet sind.
6. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei das erste Hüllstrukturelement
(2) einschließlich dem Fortsatz (8) und/oder das zweite Hüllstrukturelement (3) einschließlich
der Aufnahme von einem Strangpressprofil gebildet sind.
7. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei sich die Aufnahme (9) entgegen
der Einführrichtung (E) verjüngt.
8. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei wenigstens eine Innenwand
(5) der Aufnahme von dem Formschlussmittel (10) beabstandet ist.
9. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei das zweite Hüllstrukturelement
(3) mit einer die Außenwand (6) oder Innenwand (7) des zweiten Hüllstrukturelements
(3) durchdringenden, in die Aufnahme (9) führenden Einfüllöffnung (14) versehen ist.
10. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Einführrichtung (E) im
Wesentlichen parallel zur Außenwand (4) und/oder zur Innenwand (5) des ersten Hüllstrukturelements
(2) verläuft.
11. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Fortsatz (8) bei fluchtend
zueinander ausgerichteten Außenwänden (4, 6) und/oder Innenwänden (5, 7) der Hüllstrukturelemente
(2, 3) in die Aufnahme (9) aufgenommen ist.
12. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Fortsatz (8) eine sich
im Wesentlichen senkrecht zur Einführrichtung (E) erstreckende Einbuchtung (15) aufweist.
13. Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Füllmaterial (24) ein
Duroplast umfasst.
14. Hüllstruktur (1) nach Anspruch 13, wobei über das Füllmaterial (24) in einem ausgehärteten
Zustand ein Formschluss zwischen dem ersten Hüllstrukturelement (2) und dem zweiten
Hüllstrukturelement (3) hergestellt ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Hüllstruktur (1) nach einem der obigen Ansprüche,
umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Hüllstrukturelements (2, 3);
b) Anschließend Einfügen des Fortsatzes (8) des ersten Hüllstrukturelements (2) in
die Aufnahme (9) des zweiten Hüllstrukturelements (3);
c) Anschließend Befüllen der Aufnahme des zweiten Hüllstrukturelements (3) mit einem
insbesondere kalt aushärtenden Füllmaterial (24);
d) Einseitiges Verschweißen des ersten Hüllstrukturelements (2) mit dem zweiten Hüllstrukturelement
(3).