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Patent Searching and Data


Title:
ALUMINUM LARGE-PROFILE MAIN STRETCHER FOR RAIL VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/036245
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rail vehicle with at least two main stretchers (2) that substantially extend over the entire width of the rail vehicle and to which floor profiles (3) are fastened that substantially extend parallel to the longitudinal direction of the rail vehicle (1). Said main stretchers (2) have a bottom flange (4) and at least one top flange (5a, b) and webs (6) extending thereinbetween. Said webs (6) extend from the bottom flange (4) of the respective main stretcher (2) at least partially to the lower side (3a) of the floor profiles (3) and are linked therewith. The at least one top flange (5a, b) of the respective main stretcher (2) is linked with the top side of the floor profiles (3).

Inventors:
WIESINGER JOSEF
MALFENT THOMAS
Application Number:
PCT/AT2000/000275
Publication Date:
May 25, 2001
Filing Date:
October 23, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS SGP VERKEHRSTECH GMBH (AT)
International Classes:
B61D17/04; B61F1/12; B62D21/03; B61D17/10; (IPC1-7): B61F1/12; B61D17/04; B62D21/03
Foreign References:
US2783718A1957-03-05
EP0392828A21990-10-17
US5784970A1998-07-28
DE4005287A11990-08-30
US0753938A1904-03-08
Attorney, Agent or Firm:
Matschnig, Franz (Wien, AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Schienenfahrzeug (1) mit zumindest zwei im wesentlichen über die gesamte Breite des Schienenfahrzeuges (1) verlaufenden Hauptquerträgern (2), an denen Fußbodenprofile (3) befestigt sind, die sich im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Schienenfahrzeuges (1) erstrecken, wobei die Hauptquerträger (2) je einen Untergurt (4) und zumindest einen Obergurt (5) sowie dazwischen verlaufende Stege (6a, b, c) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6a, b, c) von dem Untergurt (4) des jeweiligen Hauptquerträgers (2) zumindest teilweise bis zur Unterseite (3a) der Fußbodenprofile (3) ausgeführt und mit diesen verbun den sind, wobei der zumindest eine Obergurt (5) des jeweiligen Hauptquerträgers (2) mit den Fußbodenprofilen (3) an deren Oberseite verbunden ist.
2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6) mit der Unterseite der Fußbodenprofile (3) verschweißt sind.
3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüchen 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6) an ihren Berührungsflächen mit der Unterseite (3a) der Fußbodenprofile (3) eine Verbreiterung (7) aufweisen.
4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Obergurt (5) mit der Oberseite (3b) der Fußbodenprofile (3) verschweißt ist.
5. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptquerträger (2) zwei Obergurte (5a, b) aufweist, die in einem vorgegebenen Ab stand voneinander mit der Oberseite (3b) der Fußbodenprofile (3) verschweißt sind.
6. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (6b) unter dem zwischen den Obergurten (Sa, b) liegenden Bereich vorgesehen ist.
7. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußbodenprofile (3) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
8. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Hauptquerträgers (2) Aluminium ist.
9. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Fußbodenprofile (3) Aluminium ist.
10. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6a, b, c) und der Untergurt (4) aus einem Stück gefertigt sind.
11. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptquerträger (2) als Aluminiumguss ausgeführt ist.
12. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptquerträger (2) aus AluminiumGroßprofilen hergestellt ist.
Description:
HAUPTQUERTRAGER FUR SCHIENENFAHRZEUGE IN ALUMINIUM-GROßPROFIL-BAUWEISE Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit zumindest zwei im wesentlichen über die gesamte Breite des Schienenfahrzeuges verlaufenden Hauptquerträgern, an denen Fußboden- profile befestigt sind, die sich im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Schienenfahrzeu- ges erstrecken, wobei die Hauptquerträger je einen Untergurt und zumindest einen Obergurt sowie dazwischen verlaufende Stege aufweisen.

Die bei dem Betrieb eines Schienenfahrzeuges auftretenden, durch die Beladung verursachten Biegebelastungen im Fußbodenbereich werden in erster Linie von den Hauptquerträgern aufgenommen bzw. weitergeleitet. Eine häufig verwendete Ausführungsform eines Schienen- fahrzeuges weist zwei Drehgestelle auf, je eines in den längsseitigen Endbereichen des Fahr- zeuges, wobei über jedem Drehgestell ein Hauptquerträger vorgesehen ist, um die Wagenlast in das jeweilige Drehgestell einzuleiten. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Haupt- querträger eine entsprechend hohe Biegesteifigkeit aufweisen. Zur Erhöhung der Biegesteifig- keit kann man die Profilhöhe der Hauptquerträger vergrößern, die im wesentlichen die gesamte Bauhöhe zwischen den Oberkanten der Drehgestelle und dem Fußbodenniveau des Fahrzeuges umfassen soll, um die maximale Steifigkeit zu erreichen. Neben den Hauptquerträgern sind zur Abstützung des Fußbodens weitere Querträger möglich.

Es sind zwei Anordnungen der Hauptquerträger in Bezug auf die Fußbodenprofile bekannt.

Eine dieser Anordnungen findet bei einem großen Abstand zwischen den Oberkanten der Drehgestelle und dem Fußbodenniveau des Schienenfahrzeuges Verwendung und weist über jedem Drehgestell einen Hauptquertrager auf, der unterhalb der Fußbodenprofile angeordnet ist, wobei die Fußbodenprofile auf einem oder mehreren Obergurten der Hauptquerträger aufliegen, im wesentlichen über die gesamte Länge des Schienenfahrzeuges verlaufen und in Längsrichtung keine Unterbrechungen aufweisen. Im folgenden werden Fußbodenprofile, die im wesentlichen die gesamte Länge des Schienenfahrzeuges ohne Unterbrechungen in Längs- richtung überspannen, als durchlaufende Fußbodenprofile bezeichnet.

Die andere Ausführungsform kommt dann zur Anwendung, wenn der Abstand zwischen der Oberkante der Drehgestelle und dem Fußbodenniveau des Schienenfahrzeuges zu klein ist, um Hauptquerträgern mit der erforderlichen Profilhohe Platz zu bieten. Dabei sind die Fußboden- profile bei den Hauptquerträgern abgeschnitten und mit Längsseiten der Obergurte und seitli- chen Abschnitten im oberen Bereich der Stege verschweißt. Die Obergurte der Hauptquerträ- ger ersetzen in dem so entstehenden Bereich zwischen den abgeschnittenen Fußbodenprofilen die Oberseiten der Fußbodenprofile, die üblicherweise den Fußboden bilden. Diese Maßnahme dient dazu, dass auch bei einem kleinen Abstand zwischen den Oberkanten der Drehgestelle und dem Fußbodenniveau des Schienenfahrzeuges die Hauptquerträger ein genügend hohes Profil aufweisen.

Ein Vorteil durchlaufender Fußbodenprofile besteht darin, dass sich mit ihnen die Fertigung des Fußbodens vollautomatisch durchführen lässt. Durch durchlaufende Fußbodenprofile entsteht im Gegensatz zu nicht durchlaufenden eine wesentliche Verbesserung für das Ver- schweißen der Fußbodenprofile mit den Langträgern, und da sowohl die Fußbodenprofile als auch die beiden Langträger über die Wagenlänge durchlaufen, können diese maschinell ver- schweißt werden. Wird hingegen der Hauptquerträger in den Fußboden eingesetzt, dann ist an der Unterseite des Fußbodens die Längsschweißnaht nur abschnittsweise maschinell herstell- bar ; im Bereich der Hauptquerträger muss händisch geschweißt werden, wodurch sich die Produktionskosten wesentlich erhöhen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung durchlaufender Fußbodenprofile besteht darin, dass man durch die vollautomatische Fertigung auch einen sehr ebenen Fußboden erhält.

Weiters werden bei durchlaufenden Fußbodenprofilen die Biegekräfte verringert, die auf die Hauptquerträger wirken, da ein Teil der auftretenden Belastungen von den Fußbodenprofilen aufgenommen wird. Bei nicht durchlaufenden Fußbodenprofilen treten daher höhere Belastun- gen der Hauptquerträger auf als bei der oben erwähnten Anordnung mit durchlaufenden Fußbodenprofilen. Somit ist die Verwendung von durchlaufenden Fußbodenprofilen bei Schienenfahrzeugen sowohl aus technischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft.

Bei Schienenfahrzeugen, die einen sehr geringen Abstand zwischen der Drehgestelloberkante und dem Fußbodenniveau aufweisen sollen, wie es insbesondere bei U-Bahnen der Fall ist, stellt das Anbringen von durchlaufenden Fußbodenprofilen bei gleichzeitiger Verwirklichung der nötigen Biegesteifigkeit der Hauptquerträger ein ungelöstes technisches Problem dar.

Die DE 40 05 287 beschreibt einen fischbauchartigen Mittellangträger eines Güterwagens, der einen Obergurt aufweist, der in der Fußbodenebene liegt.

Die US 753 938 A beschreibt einen Rahmen für einen Eisenbahnwaggon, bei dem zueinander parallel verlaufende Längsträger vorgesehen sind, von denen zwei als Mittellängsträger und zwei als Seitenlängsträger ausgebildet sind, die mittels Querträgern und Polster-Elementen verbunden sind. Zwischen einem Seiten-und einem diesem zugeordneten Mittellängstrager ist je ein Polster-Element angeordnet. Ein weiteres Polster-Element ist zwischen den beiden Mittellängsträgern angeordnet, wobei die Oberseiten der Polster-Elemente, der Querträger und der Längsträger in einer Ebene liegen. Zwischen den Seitenlängsträgern und den zugeordneten Mittellängsträgern sowie zwischen den Mittellängsträgern sind Bodenplatten vorgesehen. In dem Bereich über einem Polster-Element, in dem diese Bodenplatten aneinandergrenzen sind Deckplatten angeordnet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei einem sehr geringen Abstand zwischen der Ober- kante des Drehgestells und dem Fußbodenniveau des Schienenfahrzeuges die Anordnung durchlaufender Fußbodenprofile zu ermöglichen, wobei die Hauptquerträger die erforderliche Biegesteifigkeit aufweisen sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Stege von dem Untergurt des jeweiligen Hauptquerträgers zumindest teilweise bis zur Unterseite der Fußbodenprofile ausgeführt und mit diesen verbunden sind, wobei der zumindest eine Obergurt des jeweiligen Hauptquerträgers mit den Fußbodenprofilen an deren Oberseite verbunden ist.

Durch die Anordnung eines oder mehrerer Obergurte eines Hauptquerträgers über den Fußbo- denprofilen und der Stege und des Untergurtes unter den Fußbodenprofilen erreicht man, dass ein Teilabschnitt der Fußbodenprofile im Bereich des entsprechenden Hauptquerträgers liegt, wodurch dessen Profilhöhe vergrößert und die geforderte Biegesteifigkeit erreicht wird, ohne die Fußbodenprofile bei dem Hauptquerträger abzuschneiden.

Um die Stege mit der Unterseite der Fußbodenprofile zu verbinden, besteht eine günstige Ausfiihrungsform darin, dass die Stege mit der Unterseite der Fußbodenprofile verschweißt sind.

Ein Verschweißen der Stege mit der Unterseite der Fußbodenprofile wird dadurch erleichtert, dass die Stege an ihren Berührungsflächen mit der Unterseite der Fußbodenprofile eine Ver- breiterung aufweisen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform, um einen oder mehrere Obergurte mit den Fußbodenprofi- len zu verbinden, besteht darin, dass der zumindest eine Obergurt mit der Oberseite der Fuß- bodenprofile verschweißt ist.

Um eine bessere Verbindung mit der Oberseite der Fußbodenprofile herzustellen, besteht eine vorteilhafte Ausführung darin, dass ein Hauptquerträger zwei Obergurte aufweist, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander mit der Oberseite der Fußbodenprofile verschweißt sind.

Durch diese Maßnahme wird das Verhältnis von Gurtfläche zu Schweißnahtfläche im Ver- gleich zu einem durchlaufenden Obergurt mit gleicher Fläche erniedrigt und dadurch der Kraftschluss mit den Fußbodenprofilen erheblich verbessert.

Da bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Luftfeder, deren Durchmesser im wesentlichen der Breite des Hauptquerträgers entspricht, unter dem Untergurt des Hauptquerträgers vorge- sehen ist, wobei es durch den Luftdruck in der Feder zu einer Biegebelastung des Untergurtes kommt, ist in einer günstigen Ausführungsform, um die Plattensteifigkeit des Untergurtes örtlich zu erhöhen, ein Steg unter dem zwischen den Obergurten liegenden Bereich vorgesehen ist.

Eine günstige Ausführungsfbrm der Fußbodenprofile um die Biegesteifigkeit im Bereich des Hauptquerträgers weiter zu erhöhen besteht darin, dass die Fußbodenprofile einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.

Ein geringes Gewicht des Hauptquerträgers wird dadurch erreicht, dass das Material des Hauptquerträgers Aluminium ist.

Ein geringes Gewicht des Fußbodens lässt sich dadurch erreichen, dass das Material der Fußbodenprofile Aluminium ist.

Eine kostengünstige, weil leicht herzustellende Ausführungsform besteht darin, dass die Stege und der Untergurt aus einem Stück gefertigt sind.

Eine andere kostengünstige Ausfiihrungsform des Hauptquerträgers, die ein geringes Gewicht aufweist, besteht darin, dass der Hauptquerträger als Aluminiumguss ausgeführt ist.

Eine weitere Ausführungsform mit geringem Gewicht besteht darin, dass der Hauptquerträger aus Aluminium-Großprofilen hergestellt ist.

Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch den Oberteil eines Schienenfahrzeuges ; Fig. 2 schematisch einen Abschnitt des Bodens des Schienenfahrzeuges aus Fig. I im Bereich eines Hauptquerträgers in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 sind an einem Hauptquerträger 2 eines Schienenfahrzeuges 1 Fußbodenprofile 3, deren Oberseiten 3b den Fußboden bilden können, befestigt, wie auch aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich wird. Oberhalb der Fußbodenprofile 3 sind genau zwei Obergurte 5a, 5b des Haupt- querträgers 2 angeordnet, wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, die mit der Oberseite 3b der Fußbodenprofile 3 verschweißt sind. Das Verschweißen der Obergurte 5a, 5b kann relativ mühelos durchgeführt werden, da sie einfach auf die durchlaufenden Fußbodenprofile 3 gelegt und sodann die Seitenflächen der Obergurte 5a, 5b mit der Oberseite 3b verschweißt werden.

Da die Schweißverbindungen 13 einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf aufweisen kann dieser Vorgang auch von Maschinen ausgeführt werden. Damit entfallt-im Gegensatz zu der bisher üblichen Ausführung-das zeit-und kostenintensive abschnittsweise, händische Ver- schweißen der Fußbodenprofile 3 mit den Langträgern 8.

Um die nötige Biegesteifigkeit zu erreichen weisen die Fußbodenprofile 3 diagonale Ausfa- chungen 9 auf. Unterhalb der Fußbodenprofile 3 werden Stege 6a, b, c von einem Untergurt 4 des Hauptquerträgers 2 bis zur Unterseite 3a der Fußbodenprofile 3 ausgeführt und mit der Unterseite 3a der Fußbodenprofile 3 verschweißt. Das Verschweißen der Unterseite 3a mit den Stegen 6 kann wegen der Verbreiterung 7 der Stegenden ebenfalls maschinell erfolgen.

Unter dem Hauptquerträger 2 ist ein hier nicht dargestelltes Drehgestell vorgesehen, wobei die Einleitung der Wagenlast in das Drehgestell über den Hauptquerträger 2 erfolgt.

Über ihre längsseitigen Enden sind die Hauptquerträger 2 mit Langträgern 8, die im wesentli- chen über die gesamte Länge des Schienenfahrzeuges verlaufen, zu einer tragenden Struktur verbunden, wobei die Langträger 8 eine Verbindung mit den unteren Enden von Seitenwänden 10 des Schienenfahrzeuges aufweisen, die im wesentlichen normal zu den Obergurten der Langträger 8 verlaufen. Die oberen Enden der Seitenwände 10 weisen eine Verbindung mitein- ander, in Form einer Überdachung 11, auf.

Die hier dargestellte Ausführungsform weist für jeden Hauptquerträger 2 zwei Obergurte 5a, b auf. Durch diese Ausführungsform wird, wie schon oben beschrieben, eine besonders gute Verbindung zwischen den Obergurten 5a, b und den Fußbodenprofilen 3 hergestellt, da sich dadurch das Verhältnis der Fläche der Obergurte 5a, b zur Fläche der Schweißnähte 13, wie in Fig. 3 dargestellt, gegenüber einer Variante mit nur einem sehr breiten Obergurt 5 wesentlich verbessert.

Da in der bevorzugten Ausftihrungsform eine in der Zeichnung nicht dargestellte Luftfeder unter dem Untergurt 4 vorgesehen ist, die einen Druck ausübt, wodurch es zu einer Biegebe- lastung des Untergurtes 4 kommt, ist zur örtlichen Erhöhung der Plattensteifigkeit im zwischen den zwei Obergurten 5a, 5b liegenden Bereich des Hauptquerträgers 2 ein weiterer Steg 6b vorgesehen. Dieser ist mit dem Untergurt 4 verbunden, aber mit der Unterseite 2a der Fußbo- denprofile 2 nicht verschweißt, da er ausschließlich eine Stützfunktion ausübt und nur Druck- kräfte aufnimmt.

Im Bereich der Fußbodenprofile 3 übertragen diagonale Ausfachungen 9 die auftretenden Belastungen zwischen Obergurt 5 und Untergurt 4, insbesondere Schubbeanspruchungen durch auftretende Querkräfte. Somit übernehmen im Bereich der Fußbodenprofile 3 die diago- nalen Ausfachungen 9 die Funktion der Stege 6 des Hauptquerträgers 2.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erlaubt die Erfindung auch bei einem sehr geringen Freiraum zwi- schen der Oberkante des Drehgestells und dem Fußbodenniveau des Schienenfahrzeuges die Anbringung durchlaufender Fußbodenprofile 3, da durch die Lage der Fußbodenprofile 3 im Bereich zwischen Untergurt 4 und den Obergurten 5a, 5b des Hauptquertragers 2 sein Profil auf die Höhe h vergrößert ist und dadurch die geforderte Biegesteifigkeit erreicht wird, ohne dass zusätzlicher Raum unterhalb der Fußbodenprofile gefordert wird.

Die Stege 6a, 6c sind durch je eine außenliegende Schweißnaht 14 mit der Unterseite 3a der Fußbodenprofile 3 verbunden, wobei die Stege 6a, 6b, 6c und der Untergurt 4 einfach und kostengünstig aus einem Stück gefertigt werden können.

Üblicherweise sind neben dem Hauptquerträger 2 noch andere, in dem gezeigten Ausführungs- beispiel nicht dargestellte Querträger zur weiteren Abstützung des Fußbodens vorgesehen, die allerdings nicht so großen Belastungen aufnehmen müssen und daher eine geringere Profilhöhe als der Hauptquerträger 2 aufweisen können, wodurch sie zur Gänze unter den Fußbodenprofi- len 3 Platz finden. Der Hauptquerträger 2 bei der gegenständlichen Erfindung ist aus Kosten- gründen als Aluminiumguss ausgeführt.