DE29820381U1 - Modular car body of a large-scale vehicle, in particular a rail vehicle - Google Patents
Modular car body of a large-scale vehicle, in particular a rail vehicleInfo
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Description
Modularer Wagenkasten eines großräumigen Fahrzeuges, insbesondere eines SchienenfahrzeugesModular car body of a large-capacity vehicle, in particular a rail vehicle
Die Erfindung betrifft einen modularen Wagenkasten eines großräumigen Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, mit einem Fahrzeugboden, Seitenwänden und einem Dach, wobei der Fahrzeugboden zumindest eine Bodenplatte und seitliche Längsträger aufweist und die Seitenwände jeweils Spanten und zumindest einen oberen Längsträger enthalten.The invention relates to a modular car body of a large-capacity vehicle, in particular a rail vehicle, with a vehicle floor, side walls and a roof, wherein the vehicle floor has at least one floor plate and lateral longitudinal members and the side walls each contain frames and at least one upper longitudinal member.
Ein Wagenkasten mit den zuvor genannten Merkmalen wird als bekannt vorausgesetzt. Um eine modulare Bauweise realisieren zu können, ist eine Abkehr von der in vielen Anwendungsbereichen, insbesondere im Schienenfahrzeugbau, üblichen Schweißtechnik wünschenswert bzw. erforderlich. Die Schweißtechnik läßt es außerdem in aller Regel nicht zu, Bauteile aus unterschiedlichen Materialien (z. B. Aluminium und Kunststoff) miteinander zu verbinden.A car body with the features mentioned above is assumed to be known. In order to be able to implement a modular design, a departure from the welding technology that is common in many areas of application, particularly in rail vehicle construction, is desirable or necessary. In addition, welding technology generally does not allow components made of different materials (e.g. aluminum and plastic) to be joined together.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wagenkasten der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß bei günstigem Gewicht und wirtschaftlicher Fertigung hinsichtlich ihrer Abmessungen und ihres Designs unterschiedliche Fahrzeugtypen erzeugbar sind.The invention is based on the object of designing a car body of the generic type in such a way that different vehicle types can be produced with regard to their dimensions and design while maintaining a favorable weight and economical production.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fahrzeugboden gemeinsam mit den Spanten und den oberen Längsträgern der Seitenwände ein durch Kaltfügetechnik vereinigtes, tragendes Innenskelett des Wagenkastens bilden, mit dem das Erscheinungsbild desThis object is achieved according to the invention in that the vehicle floor together with the frames and the upper longitudinal members of the side walls form a load-bearing inner skeleton of the car body, which is combined by cold joining technology and with which the appearance of the
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Wagenkastens ergebende Verkleidungselemente aus Faserverbundwerkstoff - wie Seitenwandplatten und Dachteil zu verbinden sind.Car body cladding elements made of fiber composite material - such as side wall panels and roof sections - are to be connected.
Das Innenskelett bildet einen modularen Baukasten, mit dessen Hilfe beliebige tragende Strukturen erzeugbar sind, und zwar völlig unabhängig von dem späteren Erscheinungsbild (Design) des Fahrzeuges, das allein durch die Verkleidungselemente geprägt wird. 10The internal skeleton forms a modular construction kit with the help of which any load-bearing structures can be created, completely independently of the subsequent appearance (design) of the vehicle, which is determined solely by the cladding elements. 10
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung prinzipartig dargestellt sind. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below using embodiments which are shown in principle in the drawing.
Fig. 1 den modularen Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 den Eckbereich Fahrzeugboden - Seitenwand imFig. 1 the modular car body of a rail vehicle in perspective view, Fig. 2 the corner area vehicle floor - side wall in
Schnitt quer zur Fahrzeuglängsachse, Fig. 3 den Eckbereich Seitenwand - Dach ebenfalls imSection across the vehicle's longitudinal axis, Fig. 3 the corner area side wall - roof also in
Schnitt quer zur Fahrzeuglängsachse,Section across the vehicle’s longitudinal axis,
Fig. 4 die Einzelheit A der Fig. 2 im vergrößerten Maßstab,Fig. 4 shows detail A of Fig. 2 on an enlarged scale,
Fig. 5 die Einzelheit B der Fig. 3 im vergrößertenFig. 5 shows detail B of Fig. 3 in enlarged
Maßstab,
Fig. 6 den in Fig. 2 mit C bezeichneten Bereich in perspektivischer Ansicht, und zwar vor dem Fügevorgang,Scale,
Fig. 6 shows the area marked C in Fig. 2 in perspective view, before the joining process,
Fig. 7 eine die Fig. 6 ergänzende Ansicht nach demFig. 7 is a view complementary to Fig. 6 according to the
Fügevorgang,Joining process,
Fig. 8 die Seitenansicht zu Fig. 6, Fig. 9 die Seitenansicht zu Fig. 7, Fig. 10 den Schnitt nach der Linie A - A in Fig. 8, Fig. 11 den Schnitt nach der Linie A - A in Fig. 9,Fig. 8 is a side view of Fig. 6, Fig. 9 is a side view of Fig. 7, Fig. 10 is a section along line A - A in Fig. 8, Fig. 11 is a section along line A - A in Fig. 9,
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Fig. 12 den Schnitt nach der Linie B - B in Fig. 8, Fig. 13 den Schnitt nach der Linie B - B in Fig. 9, Fig. 14 eine alternative Gestaltung im Eckbereich derFig. 12 the section along the line B - B in Fig. 8, Fig. 13 the section along the line B - B in Fig. 9, Fig. 14 an alternative design in the corner area of the
Seitenwand und des Daches im Querschnitt. 5Side wall and roof in cross section. 5
Das modulare Konzept der Differential-Hybridbauweise des Wagenkastens beinhaltet einen aus Bodenplatten la und seitlichen Längsträgern Ib gebildeten Fahrzeugboden 1. Die Bodenplatten la und die seitlichen Längsträger Ib bestehen jeweils aus Aluminium-Strangpreßprofilen. Die Modularität des Fahrzeugbodens 1, der wie in Fig. 1 dargestellt einen zentralen Niederflurbereich mit angrenzenden Hochflurbereichen aufweist, ist durch unterschiedliche Längen der einzelnen Bodenplatten la und ihrer seitlichen Längsträger Ib gegeben. In den Fahrzeugboden 1 integrierte Treppenmodule Ic aus beispielsweise Aluminiumblech haben eine der gewünschten Bodengestaltung angepaßte Breite und Anzahl von Stufen. Die Seitenwände des Wagenkastens sind im wesentlichen aus Spanten 2a und oberen Längsträgern 2b gebildet. Die z. B. aus gekantetem Edelstahlblech hergestellten Seitenwandspanten 2a sind modular durch Variation ihrer Geometrie (Länge, Breite, Dicke). Die aus Aluminium-Strangpreßprofilen bestehenden oberen Längsträger 2b sind hinsichtlich ihrer Länge und Dimensionierung abhängig von Länge und Typ des jeweiligen Schienenfahrzeuges.The modular concept of the differential hybrid construction of the car body includes a vehicle floor 1 formed from floor panels la and side longitudinal members Ib. The floor panels la and the side longitudinal members Ib each consist of extruded aluminum profiles. The modularity of the vehicle floor 1, which as shown in Fig. 1 has a central low-floor area with adjacent high-floor areas, is given by different lengths of the individual floor panels la and their side longitudinal members Ib. Staircase modules Ic made of aluminum sheet, for example, integrated into the vehicle floor 1 have a width and number of steps adapted to the desired floor design. The side walls of the car body are essentially formed from frames 2a and upper longitudinal members 2b. The side wall frames 2a, made for example from folded stainless steel sheet, are modular due to variation in their geometry (length, width, thickness). The length and dimensions of the upper longitudinal members 2b, which consist of extruded aluminium profiles, depend on the length and type of the respective rail vehicle.
Die zuvor beschriebenen Baugruppen Fahrzeugboden 1, Seitenwandspanten 2a und obere Längsträger 2b bilden ein tragendes Innenskelett des Wagenkastens, wobei diese Baugruppen durch spezielle Kaltfügetechnik (Kleben und zusätzlicher Formschluß) vereinigt sind. Mit diesem Innenskelett werden Verkleidungselemente verbunden, die das Erscheinungsbild des Wagenkastens darstellen. Als solche Verkleidungselemente sind in Fig. 1 der vorgesehenen Außenkontur entsprechende Seitenwandplatten 4 undThe previously described vehicle floor 1, side wall frames 2a and upper longitudinal members 2b form a load-bearing inner skeleton of the car body, whereby these assemblies are combined by means of a special cold joining technique (gluing and additional form-fitting). Cladding elements are connected to this inner skeleton, which represent the appearance of the car body. Side wall panels 4 and 5 corresponding to the intended outer contour are shown as such cladding elements in Fig. 1.
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ein Dachteil 5 gezeigt. Die Seitenwandplatten 4 und das Dachteil 5 bestehen vorzugsweise aus Faserverbundwerkstoff, ggf. auch in Sandwich-Ausführung. Das Dachteil 5 ist mit hier nicht dargestellten Ausschnitten für übliche Komponenten, wie Stromabnehmer und Klimaanlage, versehen.a roof part 5 is shown. The side wall panels 4 and the roof part 5 are preferably made of fiber composite material, possibly also in a sandwich design. The roof part 5 is provided with cutouts (not shown here) for common components such as current collectors and air conditioning.
Bei dem in Fig. 2 (Einzelheit A) und vergrößert in Fig. gezeigten Fügebereich des Fahrzeugbodens 1 weisen die Bodenplatte la und der seitliche Längsträger Ib jeweils zwei Laschen la' bzw. Ib' auf. Die in der Fügestellung einander zugewandten Flächen dieser Laschen la' und Ib' sind durch Klebstoff 6 großflächig gehalten. Die Laschen la' und Ib' begrenzen einen Hohlraum 8, in dem ein keilförmiges Verbindungselement 8 angeordnet ist. Nach entsprechendem Verschieben innerhalb des Hohlraumes 7 übt das Verbindungselement 8 eine Spannkraft auf die Laschen la' und Ib' aus. Das Verspannen des keilförmigen Verbindungselements 8 erfolgt durch Einbringen eines gasförmigen oder flüssigen Druckmediums in den Hohlraum 7, wobei ein darin befindlicher Schlauchkörper 9 eine abdichtende Funktion ausübt. Alternative Gestaltungen zu diesem Kaltfügeprinzip durch Kleben und zusätzlichem Formschluß sind der deutschen Patentanmeldung 198 29 795.5 zu entnehmen.In the joining area of the vehicle floor 1 shown in Fig. 2 (detail A) and enlarged in Fig. 1, the floor plate la and the lateral longitudinal member 1b each have two tabs la' and Ib' respectively. The surfaces of these tabs la' and Ib' facing each other in the joining position are held together over a large area by adhesive 6. The tabs la' and Ib' delimit a cavity 8 in which a wedge-shaped connecting element 8 is arranged. After being moved accordingly within the cavity 7, the connecting element 8 exerts a clamping force on the tabs la' and Ib'. The wedge-shaped connecting element 8 is clamped by introducing a gaseous or liquid pressure medium into the cavity 7, with a hose body 9 located therein performing a sealing function. Alternative designs to this cold joining principle using adhesive bonding and additional form-locking can be found in the German patent application 198 29 795.5.
Dieses Fügeprinzip wird ebenfalls im Fügebereich nach Fig. 3 (Einzelheit B) und 5 realisiert, also bei der Verbindung des oberen Längsträgers 2b der Seitenwand 2 und des Dachteils 5 aus Faserverbundwerkstoff. Auch hierbei ist eine Klebe- und Formschlußverbindung vorgesehen, die durch ein innerhalb eines Hohlraumes 7 verschiebbares Verbindungselement 8 erzeugt und gesichert wird. Das Verbindungselement 8, das durch einen mit Druckluft beaufschlagten Montageschlauch verschoben werden kann, spreizt die Laschen 5a' eines das Dachteil 5 einfassenden Leichtmetallprofils 5a gegen die WandungenThis joining principle is also implemented in the joining area according to Fig. 3 (detail B) and 5, i.e. when connecting the upper longitudinal member 2b of the side wall 2 and the roof part 5 made of fiber composite material. Here too, an adhesive and form-fitting connection is provided, which is created and secured by a connecting element 8 that can be moved within a cavity 7. The connecting element 8, which can be moved by an assembly hose pressurized with compressed air, spreads the tabs 5a' of a light metal profile 5a enclosing the roof part 5 against the walls
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2b' des oberen Längsträgers 2b, wobei sich zwischen den Laschen 5a' und den Wandungen 2b' Klebstoff 6 befindet. Das Verbindungselement 8 hat Keilflächen mit im Bereich der Selbsthemmung liegender Neigung, so daß kein ungewolltes Lösen stattfinden kann.2b' of the upper longitudinal member 2b, whereby adhesive 6 is located between the tabs 5a' and the walls 2b'. The connecting element 8 has wedge surfaces with an inclination in the area of self-locking, so that no unintentional loosening can occur.
Bei der in Fig. 14 dargestellten alternativen Verbindung des oberen Längsträgers 2b der Seitenwand 2 einerseits mit einem Leichtmetallprofil 5a des Dachteils 5 und andererseits mit dem Seitenwandspant 2a werden für das Versetzen der ersichtlichen Verbindungselemente 8 jeweilige Spannschrauben 10 eingesetzt. Die Verbindungselemente 8 bewirken auch hier ein Aufbiegen und Anpressen der Laschen 5a' des Leichtmetallprofils 5a sowie des Seitenwandspantes 2a gegen die mit Klebstoff 6 versehenen Wangen 2b' des oberen Längsträgers 2b.In the alternative connection of the upper longitudinal member 2b of the side wall 2 shown in Fig. 14 on the one hand with a light metal profile 5a of the roof part 5 and on the other hand with the side wall frame 2a, respective tensioning screws 10 are used for the displacement of the visible connecting elements 8. Here too, the connecting elements 8 cause the tabs 5a' of the light metal profile 5a and the side wall frame 2a to bend and press against the cheeks 2b' of the upper longitudinal member 2b provided with adhesive 6.
Auch die seitlichen Längsträger Ib des Fahrzeugbodens und die jeweiligen Seitenwandspanten 2a sollen durch eine Klebeverbindung mit zusätzlichem Formschluß kraftübertragend miteinander verbunden werden - siehe dazu Fig. (Einzelheit C) und die zugehörigen Fig. 6 bis 13. Vor dem entsprechenden Fügevorgang wird Klebstoff 6 auf die Klebeflächen innerhalb einer keilförmigen Nut des seitliehen Längsträgers Ib aufgebracht. Anschließend werden ein keilförmiges Verbindungselement 8 (Spreizkeil) sowie Montagekeile 11 mit ergänzenden Beilagen 12 in die keilförmig ausgebildete Nut des Längsträgers Ib eingelegt. Alsdann wird der Seitenwandspant 2a, an dem Montagewinkel 13 angeschraubt sind, in die vorgenannte Nut eingeführt. Mit Hilfe von Montageschrauben 14 werden die Montagekeile 11 und die Montagewinkel 13 gegeneinander verspannt (siehe Fig. 6, 8, 10 und 12) bis die in den Fig. 7, 9, 11 und 13 dargestellte gefügte Stellung erreicht ist. Während des Verspannens wird der geschlitzte Endbereich des Seitenwandspantes 2a durch dasThe side longitudinal members 1b of the vehicle floor and the respective side wall frames 2a are also to be connected to one another in a force-transmitting manner by means of an adhesive connection with additional positive locking - see Fig. (detail C) and the associated Figs. 6 to 13. Before the corresponding joining process, adhesive 6 is applied to the adhesive surfaces within a wedge-shaped groove of the side longitudinal member 1b. A wedge-shaped connecting element 8 (expansion wedge) and assembly wedges 11 with additional inserts 12 are then inserted into the wedge-shaped groove of the longitudinal member 1b. The side wall frame 2a, to which the assembly angles 13 are screwed, is then inserted into the aforementioned groove. With the help of assembly screws 14, the assembly wedges 11 and the assembly angles 13 are clamped against each other (see Fig. 6, 8, 10 and 12) until the joined position shown in Fig. 7, 9, 11 and 13 is reached. During the clamping, the slotted end area of the side wall frame 2a is held by the
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keilförmige Verbindungselement 8 aufgebogen und zur Anlage an die mit dem Klebstoff 6 beschichteten keilförmigen Flächen innerhalb der Nut des Längsträgers Ib gebracht. Über die Montageschrauben 14 werden der Längsträger Ib und der Seitenwandspant 2a in ihrer gefügten Stellung gehalten bis der Klebstoff 6 ausgehärtet ist. Nach dem Aushärten werden die Montageschrauben 14, die Montagekeile 11 und die Beilagen 12 aus der Nut des Längsträgers Ib entfernt. Zuletzt wird der Montagewinkel 13 von dem Seitenwandspant 2a abgeschraubt. Das keilförmige Verbindungselement 8 verbleibt im aufgebogenen Endbereich des Sextenwandspantes 2a und vereinigt dadurch die beiden Bauteile Längsträger Ib und Seitenwandspant 2a unter Formschluß, unabhängig von der jeweiligen Klebeverbindung an deren Kontaktflächen.wedge-shaped connecting element 8 is bent up and brought into contact with the wedge-shaped surfaces coated with the adhesive 6 within the groove of the longitudinal member 1b. The longitudinal member 1b and the side wall frame 2a are held in their joined position by the assembly screws 14 until the adhesive 6 has hardened. After hardening, the assembly screws 14, the assembly wedges 11 and the shims 12 are removed from the groove of the longitudinal member 1b. Finally, the assembly bracket 13 is unscrewed from the side wall frame 2a. The wedge-shaped connecting element 8 remains in the bent up end area of the sixth wall frame 2a and thus unites the two components longitudinal member 1b and side wall frame 2a with a positive fit, regardless of the respective adhesive connection on their contact surfaces.
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Effective date: 20000427 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20020228 |
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