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Ausbildung und Anordnung von Montageeinheiten für Wagenkästen, insbesondere
doppelstöckiger Bauart Die Erfindung betrifft die Ausbildung und Anordnung von Montageeinheiten
für Wagenkästen, insbesondere doppelstöckiger Bauart, die über die gesamte Länge
des Wagens reichende eilschalen sind und deren Ränder sich nicht unmittelbar berühren
aber mit besonderen Fugeelementen untereinander fest verbunden den Wagenkasten ergeben.
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Im Waggonbau ist es vorwiegend üblich, den Wagenkasten im Rohbau in
ganzgeschweißter Ausführung zu fertigen und danach die Innenausstattung zu montieren.
Ist der Wagenkasten in ganzgeschweißter Ausführung gefertigt worden, dann ist er
bis auf die Tür- und Fensterdurchbrüche kesselähnlich und dadurch für die weiteren
Montagefolgen, die vornehmlich innen ausgeführt werden müssen, schlecht zugänglich,
weil die Innenausstattung nur unter den hierbei vorliegenden ungünstigen Montagebedingungen
nachträglich eingebracht werden kann. Ein Anbringen der Innenausstattung an die
einzelnen Sektionen des Rohbaues vor dem Zusammenschweißen zum Wagenkasten ist infolge
der thermischen Wirkungen auf die Innenausstattung, die beim Schweißen antsteheng
nicht möglich. Die gleichen thermischen Wirkungen lassen Schrumpfspannungen in den
Rohbausektionen entstehen, aus denen wiederum eine als Qualitätsmangel ansusehende
Welligkeit der Außenhaut und grobe Abweichungen der Längenmaße resultieren.
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letztlich resultieren aus dem Fertigungsprinzip des ganzgeschweißten
Aufbaues des Wagenkastenrohbaues eine Reihe von Arbeiten, die reinen Charakter der
Mängelbeseitigung haben und außerdem eine sehr erschwerte Montage des Innenausbaues,
bedingt durch schlechte Zugänglichkeit, Überkopfmontage, Baudifferenzen zwischen
dem Rohbau und den vorbereiteten Innenausbauteilen usw., was sich insgesamt in der
Weise niederschlägt, daß sich ein hoher Aufwand für Nacharbeit und Montage einstellt,
Zwecks Vermeidung der Nachteile aus der besagten Fertigung ist eine Vielfalt konstruktiv
anders gestalteter Wagenkästen bekanntgeworden, nämlich derart, daß der Wagenkasten
zum Zwecke der erleichterten Montage der Innenausstattung in Längssegmente geteilt
ist.
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Eine dieser bekannten Ausführungsformen eines Wagenkastens (westd.
GM 1 738 240) beinhaltet , daß z. Bo die Teilung des Wagenkastens mittels in sich
über die ganze Wagenlänge erstreckenden Bahnen erfolgt, die als ausgeschäumte Schalenteile
ausgebildet sind. Diese Ausbildung des Wagenkastens aus sich über die ganze Wagenlänge
erstreckenden ausgeschäumten Schalen bringt insofern Probleme mit sich, als daß
9 da die Ausschäumung als Stützkern einer Sandwichplatte dient und demzufolge eine
schubfeste Verbind dung mit den Deckschichten erfordert, die Herstellung mit einem
beträchtlichen inneren Verschäumdruck durchgeführt werden muB9 was kompakte und
aufwendige Vorrichtungen bedingt Ein weiterer bekannter Fahrzeugaufbau (westd. AS
1 158 541) sieht vor, den Wagenkasten in ddr mittigen vertikalen Längsebene zu trennen
und ihn somit aus zwei großen, den halben Wagenkasten umfassenden trogförmigen Teilen
zusammenzusetzen, die, jedes Teil separat, aus Deckschichten und Stützstoffen plasteähnlichen
materials ausgebildet sind, wobei die Tür- und Fensteröffnungen sore andere Funktionselemente
von vornherein mit in die trogförmigen Wagenhälften eingeformt werden. Diese Ausführung
hat insofern Nachteile, als daß das Formen und der Aufbau der großen trogförmigen
Sektionen in entsprechend großen Spezialvorrichtungen, in denen sich zudem ein großer
Arbeitsanteil konzentriert, durchgeführt werden muß. Diese Vorrichtungen sind sehr
kostenaufwendig.
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Weiterhin entspricht die sehr hohe Konzentration des Fertigungsaufwandes
einschließlich der bedingten natürlichen Aushärtezeiten von Plaste-Faser-Verbundstoffen
in wenigen Vorrichtungen.
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nicht den Forderungen einer modernen Takt- bzw. Fließfertigung.
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Weiterhin ist ein Wagenkastenaufbau bekannt (westd.AS 1 081 489),
der einen zur vertikalen und horizontalen Längsmittelebene vollsymmetrischen Wagenkastenquerschnitt
vorsieht und der aus vorgefertigten Teilschalen zusammengesetzt ist, so daß jeweils
der Untergestellbereich, jede Seitenwand und das Dach eine dieser Teilschalen ausmacht.
Die Fügeverbindung ist hierbei innenliegend an den Eckstößen der Teilschalen angeordnet.
Diese Ausführung eines Wagenkastenaufaues ist ebenfalls mit Nachteilen behaftet,
da sie nur eine ungenügende Ausnutzung des freien Begrenzungsprofiles gestattet
und außerdem die großen Teilschalen, die sich über die ganze Wagenhöhe und -breite
erstrecken in der Fertigung schwierig zu handhaben sind. Außerdem verlangt die Fügeverbindung
eine hohe Paßgenauigkeit, die aber bei den großen Abmessungen der Teilschalen und
den aus den thermischen Wirkungen beim Schweißen der Teilschalen selbst resultierenden
Schrumpfungen nur schwer zu realisieren ist.
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Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung bzw. Verminderung der
Mängel, -die den bisher üblichen Konstruktionsprinzipien fertigUngsteehnisch anhaften.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe-zugrunde, den Aufbau eines
Wagenkastens, insbesondere für Schienenfahrzeuge zu schaffen, der es gestattet,
größere Sektionen des Wagenkastens einschließlich ihres Anteils der Innenausstattung
vorzufertigen und diese Sektionen in einer späteren Phase des gesamten Fertigungsdurchlaufes
des Wagens mit wirtschaftlichen Verfahren so zu fügen, daß die bereits eingebrachte
Innenausstattung durch thermische oder andere Wirkungen nicht beeinträchtigt wird.
Weiterhin sollen die Arbeiten die den Charakter der Mängelbeseitigung tragen, entfallen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Montage
einheiten von Seitenwand und Dach in Umfangrichtung des Wagenkastens gekrümmte Schalenteile
sind, die mit Flachsektionen - als Unterstockfußboden bzw. /und Mittelfußboden verlegt
-in den Verbindungsstellen durch Fügenähte verbunden sind, Die einzelnen Schalenteile
weisen hierbei einzeln einen gleichmäßigen Krümmungsverlauf auf.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung werden außerhalb des Wagenkastens
in Gegend der Verbindungsstellen von gekrümmten Schalenteilen bzw0 und den Flachsektionen
durch die tangierende Begrenzungslinie des Wagens freie Räume gebildet, in die Lappen
der Längsprofile ragen.
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In zweckmäßiger Ausbildung der Fügenähte sind hierbei die Lappen der
die Flachsektionen aussteifenden LEngsprofile mit der Außenhaut und den Flachsektionen
bzw. Schalenteilen verbunden und sehen eine wagenaußenseitig liegende Nietnaht und
innenliegend eine Verschraubung vor.
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Die vorstehend dargestellte Lösung bringt gegenüber dem vorwiegend
üblichen Prinzip des Aufbaues von. Wagenkästen und auch gegenüber den eingangs bereits
behandelten Ausführungsformen eine Reihe von Vorteilen: Das Prinzip des ganzgeschweißten
Wagenkastens wird verlassen.
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Infolge des Wegfalls der die Großsektionen verbindenden SchweiB-nähte
und der aus ihnen resultierenden thermischen Wirkungen und der durch die Krümmung
der Schalen hervorgerufenen höheren örtlichen Beulsteifigkeit sowie des insgesamt
hinreichenden Widerstandsmomentes der separaten Schalenteile entfallen die Arbeiten,
die den Charakter der Mängelbeseitigung haben, wie z. B.
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das Spannen und Richten des Wagenkastensb Gleichzeitig werden verfahrensbedingt
geringere Bauabweichungen der Schalenteile erreicht die sowohl dem Einbringen des
Anteiles der Innenausstattung in die separaten Schalenteile als auch dem Fügen aller
Sektionen zum kompletten Wagenkasten zugute kommen. Erreicht durch den angebenen
Aufbau des Wagenkasten ist, daß sowohl
die den Dach- und Seitenwandbereich
bildenden Schalenteileels auch die anderen Sektionen gut für die Innenausbaumontage
zugänglich sind und dieselben erst in einer späteren Phase des Fertigungsdurchlaufes
zum kompletten Wagen gefügt zu werden brauchen. Auch wird erreicht, daß die Außenhaut
des Wagens nicht unbedingt in Blech ausgeführt werden muß, sondern auch z. B. als
Laminat eines plasteähnlichen Materials ausgeführt werden kann und damit eine wahlweise
Substitution der üblichen aus Stahl odar NE-Metalle bestehenden Hautbleche durch
plasteähnliche Materialien erreicht wird. Das führt zu einer Metall-Nichtmetall-Verbundbauweise
bei der die Randprofile und die Spanten das Skelett bilden, an das sowohl die Außenhaut
als auch die Wandisolierung als innere Deckschicht der Schalenteile angebracht sind,
Dadurch und durch den insgesamt angegebenen Aufbau des Wagenkastens wird weiterhin
erreicht, daß ein Teil des Wagenkastens, etwa die dem Steinschlag ausgesetzten unteren
Bereiche mit Blechbehäutung, die anderen Teile hingegen mit einer Außenhaut aus
plasteähnlichem Material ausgeführt werden können. Das stellt einen Vorteil hinsichtlich
des optimalen Werkstoffeinsatzes dar. Der Wegfall der Arbeiten mit dem Charakter
einer Mängelbeseitigung, die bei guter Zugänglichkeit an den separaten Groß sektionen
erleichterte Anwendung von Verfahren des Korrosionsschutzes, des Aufbringens von
Lärsdämmungsschichten, die Innenausbaumontage der separaten Großsektionen und die
eine gute Mechanisierbarkeit ermöglichende AusfUhrung der Fügeverbindung der Schalenteile
und anderen Sektionen untereinander führen zu einer Senkung des Fertigungsaufwandes
gegenüber den herkömmlichen und vorgeschlagenen Verfahren des Aufbaues von Wagenkästen.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem AusfLi'hrungsbeispiel näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig, 18 die Perspektivansicht
eines doppelstöckigen Wagenlcastens, Pug. 2t diePerspektivansicht der Sektionen
vor dem Fügen zum Wagenkasten,
Fig. 3: den Querschnitt eines gefügten
doppelstöckigen Wagenkastens, Fig. 4: die Verbindungsstelle zwischen Unterstockfußboden
und Seitenwand als Einzelheit X nach Fig. 3, Fig. 5: die Verbindungsstelle des Oberstockfußbodens
mit den gekrümmten Schalenteilen der Seitenwand als Einzelheit Y nach Fig. 3, Fig.
6: die Verbindungsstelle zweier sich stoßender gekrümmter Schalenteile als Einzelheit
Z nach Fg, 36 Die Fig. 1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten des in Sektionen
zerlegten doppelstöckigen Wagenkastens 1. Aus diesen Ansichten ist auch die separate
Fertigung der Flachsektionen 2, die des Unterstockfußbodens 3 und des Oberstockfußbodens
4 sowie der gekrümmten Schalenteile 5, die die Seitenwand 6 und das Dach 7 des Wagenkastens
1 bilden, einschließlich der Innenausbaumontage, ihr eigenständiger Durchlauf und
das Fügen zum kompletten Wagenkasten 1 in einer späteren Montagephase vorstellbar,
Im einzelnen wird der Wagenkasten 1 gemäß Sig. 1 aus Flachsektionen 2, die den Unterstockfußboden
3 sowie Oberstockfußboden 4 bilden und den längsdurchgehenden den Dach- und Seitenwandbereich
des Wagenkastens 1 bildenden gekrümmten Schalenteilen 5 aufgebaut. Alle Flachsektionen
2 werden aus Querträgern 8 bzw.
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Spanten 9 und am jeweiligen Rand angeordneten Langsprofilen 10 gebildet,
wobei die letzteren wie aus den Fig. 3, 4, 5 und 6 ersichtlich, als Lappen 11 in
den Außenbereich des Wagenkastens 1 ragen. Die Schalenteile 5 und der Unterstockfußboden
3 sind mit einer Außenhaut 11 versehene Die Krümmung und Breite der Schalenteile
5 ist so gewählte daß entsprechend Fig. 3 eine günstige Ausnutzung des freien Begrenzungsprofiles
gewährleistet ist. Dabei erreichen die Schalenteile 5 eine solche Krümmung, daß
bei der üblich eingesetzten Dicke der Außenhaut 12 außer den BEngsprofilen 10 und
den formbildenden
Spanten 13, keine weiteren längsliegenden Beulversteifungen
in Form von sonst üblichen Pfetten erforderlich sind und sich außerdem ein für die
Handhabung der Schalenteile 5 im ganzen Bertigungsablauf hinreichendes Widerstandsmoment
einstellt. Die Breite der Schalenteile 5 ist zweckmäßigerweise geringer gehalten
als die handelsübliche Blechbandbreite. Dadurch entfallen auch innerhalb der Außenhaut
12 die sonst erforderlichen längsdurchgehen den Schweißnähte. Die Länge der Spanten
9 entspricht der relativ geringen Breite der Schalenteile 5. Mit diesem Aufbau bleibt
das für die Handhabung der gekrummten Schalenteile 5 in der Fertigung benötigte
Widerstandsmoment, was insbesondere auch von Anordnung und Querschnitt der I;ängsprofile
10 abhängig ist, zum. großen Teil erhalten. Die Längsprofile 10 und Spanten 9 werden
hierbei nicht durch Fensteröffnungen 14 unterbrochen. Infolge dieser Abmessungen
ist das Endbeschneiden eines Spannes 9 in ainem Werkzeug mit einem Hub wirtschaftlich,
was zu geringsten Fertigungstoleranzen der Spanten 9 führt. Weiterhin können infolge
der geringen Spantabmessungen mehrere Spanten 9 aus einem z. B. im Reckziehverfahren
hergestellten und dabei mit der entsprechenden Krümmung versehenen Vorprofil herausgetrennt
werden. Daraus ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Materialausnutzung. Gleichzeitig
erreichen die Schalenteile 5 eine solche Breite, daß in tischförmiger Lage von beiden
Seiten her durch Montagekräfte bis in den Mittenbereich gegriffen werden kann, was
unter anderem den Montageaufwand reduziert.
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Nach Fig. 3 bildet die Begrenzungslinie 15 einerseits und die Kontur
der Schalenteile 5 andererseits außenliegend freie Räume 16, in denen die Fügenähte
17, die alle Sektionen 2 und 5 miteinander verbinden und längs des Wagenkastens
1 verlaufen. Die Ldngsprofile tO der die Seitenwände 6 und das Dach 7 des Wagens
1 bildenden Schalenteile 5 und die anstoßenden Längsprofile 10 der Flachsektionen
2 sind entsprechend den Fig. 3, 4, 5 und 6 so ausgebildet, daß sie als Lappen 11
endend, in die Räume 16 zwischen Begrenzungslinie 15 und Schalenteile 5 ragen. Die
PUgenähte 17 der Sektionen 2; 3' sind untereinander vorzugsweise als
Kombination
von außenliegender Nietnaht 18, innenliegender Verschraubung 19 und einem die Korrosion
in der Fuge 20 unterdrükkenden Metallkleber ausgeführt. Diese Verbindungsstelle
21 wird durch eine Abieckleiste 22 mit dekorativer Wirkung verkleidet.
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Diese Fügenaht 17 ruft keine thermischen Wirkungen hervor und gestattet
es, wie vorgesehen ist, die Innenausstattung bereits in die separat hergestellten
Schalenteile 5 und Plachsektionen 2 zu montieren und so einen hohen Grad an-Vorfertigung
zu erreichen und darüber hinaus eine Metall-Plaste-Verbundbauweise dergestalt durchzuführen,
daß die Längsprofile 10 und formbildenden Spanten 9 der Schalenteile 5 aus Metall,
die Außenhaut 12, Wandisolierung und Innenverkleidung dagegen aus Plasten bzw. plasteähnlichen
Materialien ausgebildet sind. Diese Verbindung mittels Fügenaht 17 der das Dach
7 und die Seitenwände 6 des Wagenkastens 1 bildenden Schalenteile 5 untereinander
mit den Flachsektionen 2, die vorzugseise als außenliegende Nietnaht 18, innenliegende
Verschraubung 19 und einem die Korrosion unterdrückenden Metallkleber ausgeführt
wird, ist insofern gut mechanisierbar, als daß die außenliegende Nietnaht 18, die
den Hauptanteil der Verbindungsstelle 21 ausmacht, wegen der guten Zugänglichkeit,
resultierend aus ihrer Anordnung in den zwischen Begrenzung und Schalen liegenden
Räumen 16 mittels kraftbetätigter zangenförmiger Werkzeuge, die den Niet kalt pressen,
ausgeführt wird.
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Fig. 4 zeigt die Verbindungsstelle 21 zwischen Unterstockfußboden
3 und dem untersten Seitenwand-Schalenteil 5 nach Fig. 3.
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Der Unterstockfußboden 3 wird gebildet aus den vorzugsweise als Strangpreßprofil
ausgebildeten Langträgern 23, den in üblicher Schweißkonstruktion angeschlossenen
Querträgern 8 und den weideren Abdeckleisten 27 und Isolierelementen. Das angeschlossene
Schalenteil 5 wird gebildet aus den Längsprofilen 10, den an ihren Enden mittels
Schweißung angeschlossenen Spanten 9, der Außenhaut 12, die, falls sie in Blech
ausgebildet ist, mittels Schweißung nur an die Spanten 9 angeschlossen ist und damit
keine Längsschweißung erfährt mit den weiteren in der Zeichnung nicht dargestellten
Isolier- und Innenverkleidungselementen.
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Fig. 5 zeigt die Verbindungsstelle 21 des Oberstockfußbodens 4 mit
den angrenzenden Schalenteilen 5. Als seitlicher Randabschluß des Oberstockfußbodens
4 ist ein normales Walzprofil als Langtrager 13 gewählt, an das wiederum die Querträger
8 in üblicher Schweißkonstruktion angeschlossen sind. Der weitere Aufbau des Oberstockfußbodens
4 und der Schalenteile 5 entspricht dem bereits geschilderten.
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Fig. 6 seigt die Verbindungsstelle 21 zweier sich stoßender gekrümmter
Schalenteile 5 die in bereits beschriebener Weise aufgebaut sind.