-
Die
Erfindung betrifft eine Fensteranordnung für ein Schienenfahrzeug
mit einem Fahrzeugaufbau, mit einer Fensteröffnung, die
im Fahrzeugaufbau ausgespart ist, und mit einer Fensterscheibe,
die die Fensteröffnung zumindest abschnittsweise verschließt.
Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Schienenfahrzeug
mit einer solchen Fensteranordnung.
-
Aufgrund
der Anordnung von Fenstern beispielsweise in der Seitenwand von
Schienenfahrzeugen muss der Fahrzeugaufbau um die Fensteröffnungen
herum besonders stabil ausgeführt werden, um die vollständige
Last aufnehmen zu können, was ein erhöhtes Gesamtgewicht
der Schienenfahrzeuge zur Folge hat. Um das Gesamtgewicht zu reduzieren
ist es zwar bekannt, den Fahrzeugaufbau statt aus Vollmaterial auf
Grundlage einer Rahmenkonstruktion bzw. unter Verwendung von Aluminiumprofilen
herzustellen. Dies führt aber zu einem erhöhten
Konstruktionsaufwand und zu entsprechend erhöhten Herstellungskosten.
-
Um
ein möglichst geringes Fahrzeuggewicht zu erreichen, werden
außerdem häufig bestimmte Fahrzeugkomponenten
dazu verwendet, die auf das Fahrzeug wirkende Last teilweise zu übernehmen. Beispielsweise
werden Zusatzluftbehälter auch als Teil des tragenden Rahmens
verwendet. Auch ist es bekannt, Teile der Außenvertäfelung
zu tragenden Zwecken heranzuziehen. Ein Bereich, der noch nicht in
die tragende Struktur eines Schienenfahrzeugs aufgenommen wurde,
sind die Fenster.
-
Bei
Schienenfahrzeugen sind verschiedene Fensteranordnungen bekannt,
bei denen eine Fensterscheibe mit dem Fahrzeugaufbau im Bereich
einer Fensteröffnung verbunden wird. So ist es beispielsweise
bekannt, die Fensterscheibe, bei der es sich um eine Einzelscheibe
oder um einen Teil eines Fensters mit Mehrscheibenverglasung handeln
kann, durch eine elastische Klebeverbindung mit dem Fahrzeugaufbau
unmittelbar zu verbinden.
-
Bei
einer alternativen Fensteranordnung wird die Fensterscheibe über
einen Gummirahmen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
-
Im
Stand der Technik sind auch Kombinationen von elastischen Klebeverbindungen
und Gummirahmen zur Befestigung von Fensterscheiben am Fahrzeugaufbau
bekannt.
-
Schließlich
ist es bekannt, die Fensterscheibe mit einem Metallrahmen zu verkleben
und den Metallrahmen anschließend am Fahrzeugaufbau anzuschrauben.
Eine solche Fensteranordnung ist beispielsweise bekannt aus der
EP 0 144 620 B1 oder der
EP 064 583 B1 .
-
Bei
allen zuvor beschriebenen Fensteranordnungen besteht das Problem,
dass sie nicht als tragendes Bauteil bei einem Schienenfahrzeug
geeignet sind, da die Befestigungsweise der jeweiligen Fensterscheibe,
die in der Fensteranordnung das den Hauptteil der Last tragende
Bauteil bilden würde, statisch zu unbestimmt ist, was das
Wissen über die genaue Größe der Reaktionskraft
betrifft, die aus der zwangsläufigen Durchbiegung in Hauptbelastungsrichtung
der Fensterscheibe resultiert.
-
Bei
Fensterscheiben, die in Gummirahmen gehalten sind, ist die Größe
der Scherkräfte, die bei dieser Art der Befestigung aufgenommen
werden könnten, viel zu gering, um einen nennenswerten Beitrag
zur Lastaufnahme beizusteuern. Hinzu kommt bei diesem Material eine
starke Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls,
die ebenfalls unerwünscht ist.
-
Bei
mittels Verklebung befestigten Fensterscheiben könnten
zwar grundsätzlich deutlich höhere Lasten aufgenommen
werden, wobei allerdings in der Praxis das mangelnde Wissen um die
aus Biegung und Verschiebung resultierenden Reaktionskräfte
bisher davon abgehalten hat, geklebte Fensterscheiben in die tragende
Struktur eines Schienenfahrzeugs einzubinden.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fensteranordnung
bereitzustellen, die als Bestandteil der tragenden Struktur eines Schienenfahrzeugs
geeignet ist.
-
Die
zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer
ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Fensteranordnung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Fensterscheibe
mit Löchern und der Fahrzeugaufbau mit Bohrungen versehen
ist, wobei Befestigungsmittel durch die Löcher in die Bohrungen
geführt sind, und wobei zwischen dem jeweiligen Befestigungsmittel und
der Innenwand des jeweiligen Lochs mindestens ein Dämpfungselement
angeordnet ist.
-
Indem
die Fensterscheibe mit Löchern, gemeint ist hier jegliche
Form von Ausnehmungen, versehen ist, durch die Befestigungsmittel
geführt sind, die in der tragenden Struktur des Fahrzeugaufbaus verankert
sind, und indem ferner ein Dämpfungselement zwischen Befestigungsmittel
und damit im belasteten Zustand zusammenwirkender Innenwand des
Lochs angeordnet ist, ist es möglich, die Fensterscheibe
derart in die tragende Struktur zu integrieren, dass die auf die
Fensterscheibe wirkenden Kräfte und entsprechenden Reaktionskräfte
bereits vor der Montage exakt berechnet werden können.
Insbesondere wird dies dadurch ermöglicht, dass die Fensterscheibe
an exakt definierten Punkten, nämlich ausschließlich über
die Löcher, mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und daher
Kräfte nur über diese Punkte an die Fensterscheibe übertragen
und von der Fensterscheibe abgegeben werden. Auch die physikalischen
Eigenschaften der Dämpfungselemente, beispielsweise die
Federkonstante von entsprechenden Federn, sind zur Berechnung der
Kräfte der Reaktionskräfte bekannt.
-
Die
Dämpfungselemente haben außerdem den Vorteil,
dass Stöße bzw. Schwingungen abgefangen oder zumindest
gedämpft werden.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensteranordnung
wird das Dämpfungselement von einem Gewebe gebildet. Das
Gewebe kann zumindest teilweise aus Metall, insbesondere Stahl,
vorzugsweise Edelstahl oder Federstahl, bestehen. Beispielsweise
kann das Gewebe als Drahtgeflecht ausgebildet sein. Die Verwendung
von Metall als Dämpfungsmaterial hat neben guten Feder- und
Dämpfungseigenschaften auch den Vorteil einer vernachlässigbar
geringen Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls.
Grundsätzlich wäre zwar auch der Einsatz anderer
Materialien, beispielsweise Gummi, denkbar, wobei aber in diesem
Fall auch die Temperaturabhängigkeit berücksichtigt
werden muss. In letzterem Fall sollten daher die Fensterscheiben
nur in Bereichen mit möglichst geringen Temperaturschwankungen,
beispielsweise im Innenraum des Schienenfahrzeugs, angeordnet werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensteranordnung
ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement, insbesondere das
Gewebe, an der Innenwand des jeweiligen Lochs vollständig
umläuft. Dabei ist es denkbar, dass das Dämpfungselement
hülsenförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten
ist gemäß dieser Ausgestaltung das Befestigungsmittel
vollständig in diesem Bereich von dem Dämpfungselement
bzw. dem Gewebe umgeben. Auf diese Weise können Kräfte
in verschiedenen Richtungen gedämpft bzw. aufgefangen werden.
-
Eine
optimale Befestigung der Fensterscheibe an der tragenden Struktur
wird erreicht, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Fensteranordnung die Bohrungen
im Fahrzeugaufbau, die insbesondere Sacklochbohrungen sind, mit
einem Innengewinde versehen sind und die Befestigungsmittel als
Schrauben ausgebildet sind. Auf diese Weise läßt
sich die Kraft, mit der die Fensterscheibe an den Fahrzeugaufbau
gedrückt wird, beliebig einstellen und kann insbesondere
im Laufe der Zeit nachgestellt werden, wenn beispielsweise die Dichtwirkung
einer zwischen Fensterscheibe und Fahrzeugaufbau vorgesehenen Dichtung
nachgelassen hat. Auf diese Weise kann die Kraft, mit der die Dichtung
an die Fensterscheibe bzw. den Fahrzeugaufbau drückt, immer
optimal eingestellt werden.
-
Vorzugsweise
ist bei Verwendung von Schrauben, die mit einem Innengewinde in
den Bohrungen zusammenwirken, das Dämpfungselement zwischen
dem Schraubenschaft und der Innenwand des jeweiligen Lochs angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass
das Dämpfungselement zwischen dem Schraubenkopf und der Innenwand
des jeweiligen Lochs angeordnet ist. In letzterem Fall kann also
auch der Schraubenkopf in Kombination mit dem Dämpfungselement
dazu verwendet werden, Schwingungen und Stöße
aufzufangen bzw. zu dämpfen.
-
Gemäß noch
einer weiteren Ausgestaltung kann, insbesondere bei Verwendung von
Schrauben als Befestigungsmittel, bei der erfindungsgemäßen Fensteranordnung
vorgesehen sein, dass das jeweilige Loch, durch welches das Befestigungsmittel
geführt ist, mindestens zwei in Längsrichtung
des Lochs benachbarte Teilabschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten,
insbesondere Durchmessern, aufweist. Auf diese Weise läßt
sich erreichen, dass der äußere Teil des Befestigungsmittels,
beispielsweise der Schraubenkopf, vollständig oder zumindest
teilweise in der Fensterscheibe versenkbar ist. Die besagten beiden
Teilabschnitte mit den unterschiedlichen Querschnitten müssen
dabei nicht zwangsläufig eine zur Längsebene der
Fensterscheibe senkrechte Innenwand aufweisen und dementsprechend durch
eine Abstufung voneinander getrennt sein. Es ist auch denkbar, dass
die Seitenwand eines oder beider Teilabschnitte einen schrägen
Verlauf hat, wobei die Innenwand des oberen Teilabschnitts auch
mit der Innenwand des unteren Teilabschnitts fluchten kann.
-
Dabei
kann außerdem vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement
in dem Loch nur im Bereich des Teilabschnitts mit dem kleinsten
Querschnitt angeordnet ist, welches in der Regel der Teilabschnitt
ist, der benachbart zum Schraubenschaft angeordnet ist. Das Dämpfungselement
kann aber auch so ausgebildet sein, insbesondere in einer mehrteiligen
Form, dass ein Teil davon im oberen Teilabschnitt, beispielsweise
zwischen Schraubenkopf und Fensterscheibe, und der andere Teil im
unteren Teilabschnitt, beispielsweise zwischen Schraubenkopf und
Fensterscheibe, angeordnet ist.
-
Gemäß wiederum
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Fensteranordnung ist die Fensterscheibe innenseitig am Fahrzeugaufbau befestigt.
Auf diese Weise wird das Risiko des Eindringens von Feuchtigkeit
reduziert, da das Vorhandensein eines Dämpfungselements,
insbesondere wenn dieses aus einem Gewebe oder Geflecht besteht,
ein Eindringen von Feuchtigkeit im Bereich der Schrauben begünstigt.
Wenn die Fensterscheiben innenseitig am Fahrzeugaufbau befestigt
sind, sind die Schrauben oder anderen Befestigungsmittel nicht der äußeren
Umgebung des Schienenfahrzeugs ausgesetzt. Es ist aber auch denkbar,
die Fensterscheibe außenseitig am Fahrzeugaufbau anzuordnen,
wobei dann besonderen Wert auf das Vorhandensein einer Dichtung
zwischen Fensterscheibe und Fahrzeugaufbau gelegt werden sollte.
Eine solche Dichtung ist vorzugsweise zwischen der Innenkante der Fensteröffnung
und der Schraube vorzusehen, so dass eventuell durch die Löcher
in der Fensterscheibe eindringende Feuchtigkeit durch die Dichtung
zwischen Schraube und Fensteröffnung abgehalten wird, ins
Fahrzeuginnere durchzutreten.
-
Die
Fensterscheibe ist gemäß wiederum einer weiteren
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fensteranordnung
Bestandteil eines Fensters mit Mehrscheibenverglasung, vorzugsweise
eines Fensters mit einer zweiten, zur ersten Fensterscheibe parallelen
Fensterscheibe. Dabei kann die zweite Fensterscheibe kleiner als
die am Fahrzeugaufbau befestigte erste Fensterscheibe sein, wobei
die zweite Fensterscheibe vorzugsweise innerhalb der Fensteröffnung
angeordnet ist. Auf diese Weise läßt sich auch
ein Fenster mit mehr als einer Fensterscheibe in die tragende Struktur
des Fahrzeugaufbaus integrieren. Eine Mehrscheibenverglasung hat
außerdem den Vorteil einer besseren Wärme- und
Geräuschdämmung.
-
Schließlich
wird die Aufgabe gemäß einer zweiten Lehre der
vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Schienenfahrzeug
mit einer Fensteranordnung der zuvor beschriebenen Art.
-
Das
Schienenfahrzeug kann durch die Verwendung der besonderen Fensteranordnung
besonders kostengünstig hergestellt werden, da die Fensterscheiben
als Teil der tragenden Fahrzeugstruktur verwendet werden können.
Aufgrund der exakt definierten Punkte, an denen Kräfte
auf die jeweilige Fensterscheibe wirken, läßt
sich vor der Montage des Schienenfahrzeugs genau berechnen, welchen
Anteil an der auftretenden Last von den Fensterscheiben aufgenommen
und übertragen werden kann und um wie viel die Steifigkeit
und Stabilität des Fahrzeugaufbaus, also beispielsweise
auch die Wanddicke, gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden
kann.
-
Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße
Fensteranordnung und das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug
auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche,
andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Fensteranordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung und
-
2 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Fensteranordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
-
Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Fensteranordnung 1 ist eine Fensterscheibe 4 im
Bereich einer Fensteröffnung 3 an einem Fahrzeugaufbau 2 eines
Schienenfahrzeugs (nicht dargestellt) angeordnet, so dass die Fensteröffnung 3 von
der Fensterscheibe 4 verschlossen wird. Eine solche Fensteranordnung 1 ist
beispielsweise in einer Seitenwand des Fahrzeugaufbaus 2 vorstellbar.
-
Die
Fensterscheibe 4 ist am Fahrzeugaufbau 2 mit Befestigungsmitteln 7 in
Form von Schrauben 12 befestigt, die durch Löcher 5 in
der jeweiligen Fensterscheibe 4 geführt und in
Bohrungen 6, die ein Innengewinde 11 aufweisen,
verankert sind.
-
Um
eine exakt definierte Übertragung der auftretenden Kräfte
vom Fahrzeugaufbau 2 an die Fensterscheibe 4 bzw.
von der Fensterscheibe 4 an den Fahrzeugaufbau 2 zu
erreichen, ist ein Dämpfungselement 9 zwischen
der Schraube 12 und der Innenwand 8 des jeweiligen
Lochs 5 angeordnet.
-
Im
in 1 dargestellten Fall ist das Dämpfungselement 9,
das als Gewebe 10 aus Federstahl ausgebildet ist, im Bereich des
Lochs 5 vollständig um den Schraubenschaft 12a herum
angeordnet, so dass Stöße und Schwingungen in
verschiedenen Richtungen von dem Dämpfungselement gedämpft oder
abgefangen werden können.
-
Der
Schraubenkopf 12b ist im Bereich der Fensterscheibe 4 nicht
von besagtem Gewebe umgeben. Gleichwohl liegt der Schraubenkopf 12b aber nicht
an der Innenwand 8 der Fensterscheibe 4 an, sondern
ist beabstandet von dieser gehalten, um bei eventuellen Stößen
oder Schwingungen nicht mit der Innenwand 8 in Kontakt
zu kommen und dadurch die Fensterscheibe 4 zu beschädigen.
-
Um
den Schraubenkopf 12b in der Fensterscheibe 4 vollständig
zu versenken, ist das in der Fensterscheibe 4 vorgesehene
Loch 5 in zwei Teilabschnitte 5a und 5b unterteilt,
wobei der Teilabschnitt 5a einen kleineren Durchmesser
als der Teilabschnitt 5b hat. Im Teilabschnitt 5a ist
dann der obere Teil des Schraubenschaftes 12a sowie das
Gewebe 10 angeordnet, wohingegen im Teilabschnitt 5b mit
dem größeren Durchmesser der Schraubenkopf 12b angeordnet
ist.
-
2 zeigt
ebenfalls eine Fensteranordnung 1 für ein Schienenfahrzeug
(nicht dargestellt) mit einem Aufbau, wie er zuvor beschrieben wurde.
Im Unterschied zur 1 ist das Dämpfungselement 9 jedoch
zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil 9a zwischen dem
oberen Teil des Schraubenschaftes 12a und der Innenwand 8 der
Fensterscheibe 4 und der andere Teil 12b zwischen
dem Schraubenkopf 12b und der Innenwand 8' der
Fensterscheibe 4 angeordnet ist. Dabei bezeichnet 8' den
Teil der Innenwand 8 in dem Teilabschnitt 5b des
Lochs 5 mit dem größeren Durchmesser,
welcher Teilabschnitt 5b dazu dient, den Schraubenkopf 12b aufzunehmen.
-
Ein
weiterer Unterschied zu der in 1 dargestellten
Variante ist, dass gemäß 2 ein Fenster 13 mit
Mehrscheibenverglasung vorgesehen ist, bei dem die erste Fensterscheibe 4 über
die Befestigungsmittel 7, das heißt die Schrauben 12,
am Fahrzeugaufbau 2 fixiert ist und die zweite Fensterscheibe 4',
die kleiner als die erste Fensterscheibe 4 ist, innerhalb
der Fensteröffnung 3 angeordnet ist. Die zweite
Fensterscheibe 4' weist demnach im Gegensatz zur Fensterscheibe 4 keine
Löcher zur Befestigung am Fahrzeugaufbau auf.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0144620
B1 [0007]
- - EP 064583 B1 [0007]