DE19903281A1

DE19903281A1 - Schienenfahrzeug mit selbsttragendem Wagenkasten

Info

Publication number: DE19903281A1
Application number: DE19903281A
Authority: DE
Inventors: Heinz Klamka; Jan Prockat
Original assignee: ABB Daimler Benz Transportation Schweiz AG; ABB Daimler Benz Transportation Technology GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-03
Also published as: PT1144236E; DK1144236T3; EP1144236A1; NO20013525D0; DE50001858D1; WO2000044601A1; EP1144236B1; ATE238185T1; NO20013525L; ES2199777T3; US6647897B1; AU2797500A

Abstract

Es wird ein Schienenfahrzeug mit einem selbsttragenden Wagenkasten mit einem Boden und einem Dach sowie mit Seitenwänden vorgeschlagen, welche Fenster und Einstiegsbereiche aufweisen, wobei die Seitenwände jeweils von einem mit dem Boden biegesteif verbundenen Rahmen mit Seitenwandelementen gebildet sind. Die Wagenkastenhautelemente sind tragend ausgebildet und zur Bildung eines verrippten Plattentragewerks (1, 8) kraftschlüssig an Rahmenelementen (2) befestigt. Die Wagenkastenhautelemente weisen eine integrierte Zwischenschicht (5) mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften auf. Es können kraftschlüssige Klebeverbindungen (7) oder kraftschlüssige Schraub- oder Nietverbindungen (9) zwischen Rahmenelementen (2) und den tragenden Wagenkastenhautelementen vorgesehen sein. Die tragenden Wagenkastenhautelemente sind als tragende Sandwichelemente (3) ausgestaltet, gebildet durch eine Außenschicht (4), eine abstandshaltende Zwischenschicht (5) mit wärme- und/oder schallisolierenden und schwingungsdämpfenden Eigenschaften und eine Innenschicht (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem selbsttragenden Wagenkasten mit einem Boden und einem Dach sowie mit Seitenwänden, welche Fenster und Einstiegsbereiche aufweisen, wobei die Seitenwände jeweils von einem mit dem Boden biegesteif verbundenen Rahmen (Fachwerk, Tragwerk) mit Seitenwandelementen gebildet sind.

Ein derartiges Schienenfahrzeug ist aus der DE 195 12 629 Al bekannt. Beim bekannten Schienenfahrzeug sind die Seitenwandelemente steif (nicht schwingungsdämpfend) ausgebildet und am Fachwerk mittels Klebeverbindung nichttragend befestigt, wobei die Klebeverbindung zur Schwingungsdämpfung von beim Betrieb des Schienenfahrzeuges auftretenden Schwingungen dient. Die Klebung muß eine ausreichende Schichtdicke aufweisen, um die zur Absorption der Schwingungen eingeplante Dämpfungsarbeit zu leisten. Dabei wird ausgeführt, daß eine zu dünne Klebeschicht zu keiner Dämpfung sondern zu Steifigkeit der Konstruktion führen würde, was andere Maßnahmen zur Beherrschung der störenden Schwingungen erfordern würde und nur mit entsprechend festigkeitsmäßig als tragend ausgelegten Seitenwandelementen realisierbar wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders leichtes Schienenfahrzeug mit einem selbsttragenden Wagenkasten der eingangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Wagenkastenhautelemente tragend ausgebildet und zur Bildung eines verrippten Plattentragewerks kraftschlüssig an Rahmenelementen befestigt sind und daß die Wagenkastenhautelemente eine integrierte Zwischenschicht mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften aufweisen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rahmenelemente des erfindungsgemäß ausgebildeten Schienenfahrzeuges leichter und geringer (schlanker) dimensioniert gestaltet werden können als beim bekannten Fall. Da die Wagenkastenhautelemente selbst als tragende Baukomponenten ausgeführt sind, übernehmen sie einen Teil der Tragefunktion des Fachwerkes. Insgesamt gelangt man zu einem gewichtsreduziertem und damit kostengünstigen Wagenkasten. Von großer Wichtigkeit sind dabei die als Klebe- oder Schraub- oder Nietverbindungen ausgeführten kraftschlüssigen Befestigungen zwischen Wagenkastenhautelementen und Rahmenelementen. Die Dämpfung von beim Betrieb des Schienenfahrzeuges auftretenden störenden Schwingungen (Biegeeigenschwingungen) erfolgt in ausreichendem Maße durch eine entsprechend gestaltete Zwischenschicht in den vorzugsweise in Form von Sandwichelementen ausgeführten Wagenkastenhautelementen. Es ist ein hohes Maß an Fahrkomfort über den gesamten angeregten Frequenzbereich gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Schienenfahrzeuges sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein verripptes Plattentragewerk gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein verripptes Plattentragewerk gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine alternative kraftschlüssige Verbindung für das verrippte Plattentragewerk gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine alternative kraftschlüssige Verbindung für das verrippte Plattentragewerk gemäß der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein verripptes Plattentragewerk gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Das verrippte Plattentragewerk 1 wird aus Rahmenelementen 2 (Fachwerkelementen, Tragwerkelementen) und als tragende Sandwichelemente 3 gestaltete Wagenkastenhautelementen gebildet. Unter den Wagenkastenhautelementen werden insbesondere die Seitenwandelemente sowie gegebenenfalls Dachelemente und/oder Bodenelemente verstanden.

Ein tragendes Sandwichelement 3 besteht aus einer Außenschicht 4 (Oberschicht, Oberlage, Deckplatte), einer abstandshaltenden Zwischenschicht 5 mit wärme- und/oder schallisolierenden und schwingungsdämpfenden Eigenschaften und einer Innenschicht 6 (Unterschicht, Unterlage). Außenschicht 4 und/oder Innenschicht 6 können aus Blech (Aluminium), aus einem Kunststofflaminat, aus einem Vlies oder aus einer Gewebeschicht gebildet sein, wobei beispielsweise vorteilhaft eine Carbongewebeschicht verwendet werden kann.

Von besonderer Wichtigkeit ist die kraftschlüssige Klebeverbindungen 7 zwischen den Rahmenelementen 2 und den tragenden Wagenkastenhautelementen, d. h. den Sandwichelementen 3. Dabei können geeignete Einkomponenten- oder Mehrkomponentenkleber verwendet werden. Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist dabei jedes Sandwichelement 3 vollständig von der Außenschicht 4 und der Innenschicht 6 umschlossen, wozu die Innenschicht 6 an den Schmalseiten des Sandwichelementes 3 umlaufend rechtwinklig abgekantet ist und die Außenkanten von Außenschicht 4 und Innenschicht 6 miteinander kraftschlüssig verbunden sind, um derart den für die Verklebung mit den nach außen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 erforderlichen umlaufenden Steg des Sandwichelementes 3 zu bilden.

In Fig. 2 ist ein verripptes Plattentragewerk gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das verrippte Plattentragewerk 8 wird wiederum aus Rahmenelementen 2 und als tragende Sandwichelemente 3 gestaltete Wagenkastenhautelementen gebildet. Ein tragendes Sandwichelement 3 besteht wiederum aus einer Außenschicht 4, einer abstandshaltenden Zwischenschicht 5 mit wärme- und/oder schallisolierenden und schwingungsdämpfenden Eigenschaften und einer Innenschicht 6. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind getrennte kraftschlüssige Klebeverbindungen 7 zwischen den nach außen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 und der Außenschicht 4 sowie zwischen den nach innen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 und der Innenschicht 6 vorgesehen. Die Ausbildung der Außenschicht 4 und der Innenschicht 6 ist wie unter Figur erläutert.

In Fig. 3 ist eine alternative kraftschlüssige Verbindung für das verrippte Plattentragewerk gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt. Dabei wird an Stelle der Klebeverbindung 7 eine kraftschlüssige Schraub- oder Nietverbindung 9 zwischen den nach außen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 und den Sandwichelementen 3 (mit umlaufendem Steg) eingesetzt.

In Fig. 4 ist eine alternative kraftschlüssige Verbindung für das verrippte Plattentragewerk gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt. Dabei wird an Stelle der Klebeverbindung 7 eine kraftschlüssige Schraub- oder Nietverbindung 9 zwischen den nach außen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 und der Außenschicht 4 sowie zwischen den nach innen gerichteten Seiten der Rahmenelemente 2 und der Innenschicht 6 eingesetzt.

Ein besonders leichter selbsttragender Wagenkasten wird gebildet, wenn die tragenden Wagenkastenhautelemente eine belastungsangepaßte Materialdicke und/oder Werkstoff Kennwertverteilung aufweisen, was beispielsweise bei Einsatz von Faserverbundwerkstoffen durch gezielte Orientierung der Fasern der Außenschicht 4 und/oder Innenschicht 6 erfolgen kann. Bei dieser Ausführungsform gelangen an kräftemäßig unterschiedlich belasteten Abschnitten des Wagenkastens unterschiedliche, der tatsächlich auftretenden Belastung exakt und im Hinblick auf Gewichtsreduzierung angepaßte, festigkeitsmäßig jeweils als tragend ausgelegte Wagenkastenhautelemente (Sandwichelemente 3) zum Einsatz, wobei vorzugsweise auch die entsprechenden Rahmenelemente 2 in gleicher Weise jeweils unterschiedlich, hinsichtlich des Gewichtes optimiert und belastungsangepaßt ausgebildet sind.

Bezugszeichenliste

1

verripptes Plattentragwerk

2

Rahmenelement

3

tragendes Sandwichelement

4

Außenschicht

5

Zwischenschicht

6

Innenschicht

7

kraftschlüssige Klebeverbindung

8

verripptes Plattentragwerk

9

kraftschlüssige Schraub- oder Nietverbindung

Claims

1. Schienenfahrzeug mit einem selbsttragenden Wagenkasten mit einem Boden und einem Dach sowie mit Seitenwänden, welche Fenster und Einstiegsbereiche aufweisen, wobei die oberhalb des Bodens befindlichen Wagenkastenstrukturelemente von einem mit dem Boden biegesteif verbundenen Rahmen mit daran angebrachten Seitenwand- bzw. Dachelementen oder dergleichen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagenkastenhautelemente tragend ausgebildet und zur Bildung eines verrippten Plattentragewerks (1, 8) definiert mittragend an Rahmenelementen (2) befestigt sind, und daß die Wagenkastenhautelemente eine integrierte Zwischenschicht (5) mit definiert schwingungsdämpfenden Eigenschaften aufweisen.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kraftschlüssige Klebeverbindungen (7) zwischen Rahmenelementen (2) und den tragenden Wagenkastenhautelementen.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kraftschlüssige Schraub- oder Nietverbindungen (9) zwischen Rahmenelementen (2) und den tragenden Wagenkastenhautelementen.

4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der tragenden Wagenkastenhautelemente als tragende Sandwichelemente (3), gebildet durch eine Außenschicht (4), eine abstandshaltende Zwischenschicht (5) mit mechanischen und/oder wärme- und/oder schallisolierenden und schwingungsdämpfenden Eigenschaften und eine Innenschicht (6).

5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Außenschicht (4) und/oder Innenschicht (6) aus Blech gebildet sind.

6. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Außenschicht (4) und/oder Innenschicht (6) aus Faserverbundwerkstoff gebildet sind.

7. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Außenschicht (4) und/oder Innenschicht (6) aus einem Kunststofflaminat gebildet sind.

8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Außenschicht (4) und/oder Innenschicht (6) aus einem Vlies gebildet sind.

9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Außenschicht (4) und/oder Innenschicht (6) aus einer Gewebeschicht gebildet sind.

10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Carbonatgewebeschicht.

11. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Wagenkastenhautelemente eine belastungsangepaßte Materialdicke und/oder belastungsangepaßte Werkstoff-Kennwertverteilung aufweisen.