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Die
Erfindung betrifft einen Längsträger zum Aufbau
eines Wagenkastens eines Fahrzeugs.
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Längsträger für Schienenfahrzeuge,
insbesondere Lokomotiven, sind aus dem Stand der Technik bereits
bekannt. Die vorbekannten Längsträger bestehen
aus einem gedeckelten U-Profil mit einer im Inneren des U-Profils
ausgebildeten Verrippung. Die Verrippung dient zur Erhöhung der
mechanischen Festigkeit des vorbekannten Längsträgers. Aufgrund der hohen mechanischen
Belastungen eines Fahrzeugs im Bereich der Schienentechnik sind
die für
einen solchen Längsträger verwendeten
U-Profile in ihrer Herstellung aufwändig. Darüber hinaus ist die Lage der
Verrippung für
jeden Wagenkasten unterschiedlich, so dass ein solcher Längsträger nur
für den
Bau eines zuvor festgelegten Wagentyps geeignet ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es einen Längsträger der
eingangs genannten Art bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar
ist und für
beliebige Wagenkastentypen verwendet werden kann.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch einen Längsträger zum
Aufbau eines Wagenkastens eines Fahrzeugs mit zwei sich einer Längsrichtung
erstreckenden Hohlprofilen, und einer Verbindungseinheit, die sich
mit einem ebenen Zwischenabschnitt zwischen den Hohlprofilen erstreckt,
so dass die Hohlprofile jeweils einen mechanisch verstärkten Randbereich
des Längsträgers ausbilden,
wobei die Hohlprofile und der Zwischenabschnitt fluchtend zueinander
angeordnet sind und eine gemeinsame Flachaußenseite ausbilden.
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Erfindungsgemäß ist ein
Längsträger bereitgestellt,
der einfach aus markterhältlichen
Bauteilen zusammengesetzt ist. Erfindungsgemäß verfügt der Längsträger über zwei Hohlprofile, die sich
in einer Querschnittsansicht im Randbereich des Längsträgers erstrecken.
Die Hohlprofile sind mittels einer Verbindungseinheit miteinander
verbunden. Dabei ist die Verbindungseinheit beispielsweise Teil
des Hohlprofils und erstreckt sich lediglich mit einem ebenen Zwischenabschnitt
zwischen den Hohlprofilen und verbindet diese mechanisch miteinander.
Abweichend davon sind Hohlprofile und Verbindungseinheit im Rahmen
der Erfindung separate Bauteile, wobei die Verbindungseinheit ausschließlich aus
dem ebenen Zwischenabschnitt besteht, der die separaten Hohlprofile
dann miteinander verbindet. In jedem Falle bilden die Hohlprofile
jedoch einen mechanisch verstärkten
Randbereich des Längsträgers aus
und sorgen auf diese Art und Weise für die im Fahrzeugbau erforderliche
mechanische Festigkeit des Längsträgers. Die
Hohlprofile sind so dimensioniert, dass sie kostengünstig als
marktübliche
Bauteile bezogen werden können.
Entsprechendes gilt für
die Verbindungseinheit. Im Rahmen der Erfindung ist dann lediglich
eine Endmontage, beispielsweise Schweißverbindung zwischen den Hohlprofilen
beziehungsweise Bestandteilen der Hohlprofile und der Verbindungseinheit
erforderlich, um den erfindungsgemäßen Längsträger kostengünstig auszugestalten. Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung,
insbesondere die Verstärkung
in den Randbereichen, ist eine Längsträgerkonstruktion
bereitgestellt, die in Kombination mit den mit ihr verbundenen Querträgern des
Wagenkastens für
eine ausreichende mechanische Festigkeit sorgen. Der erfindungsgemäße Längsträger ist
somit kostengünstig
herstellbar und kann bei einer Vielzahl von Wagenkonstruktion eingesetzt
werden. Hierbei kann es im Rahmen der Erfindung zur nachträglichen
mechanischen Verstärkung
des erfindungsgemäßen Längsträgers kommen.
Hohlprofile und Zwischenabschnitt bilden eine gemeinsame Außenfläche aus.
Beide Hohlprofile schließen
somit bündig
mit dem Zwischenabschnitt ab.
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Vorteilhafterweise
erstreckt sich die Flachaußenseite
in einer Ebene, ist also flach ausgebildet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Breite des Zwischenabschnitts
in einer Querschnittsansicht des Längsträgers wenigstens doppelt so
groß wie
die Breite eines der Hohlprofile. Mit anderen Worten ist der Zwischenabschnitt doppelt
so breit wie eines der Hohlprofile. Auf diese Art und Weise ist
eine ausreichend breite Längsträgerkonstruktion
bereitgestellt, die gleichzeitig markterhältliche Bauteile umfasst.
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Vorteilhafterweise
weist der Längsträger eine
Länge zwischen
4 m und 15 m und eine Breite zwischen 20 cm und 150 cm auf.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Hohlträger in Querrichtung
eine Breite zwischen 5 cm und 60 cm und eine Höhe zwischen 5 cm und 40 cm
aufweist, wobei die Breite des Zwischenabschnittes zwischen 10 cm
und 80 cm variiert.
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Zweckmäßigerweise
sind die Hohlprofile identische ausgestaltet und bemessen. Die Verwendung
identischer Hohlprofile vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäßen Längsträgers noch weiter
und sorgt darüber
hinaus für
ein symmetrisches Verhalten des erfindungsgemäßen Längsträgers bei hohen Belastungen.
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Abweichend
hiervon ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Hohlprofile
unterschiedlich ausgebildet und/oder bemessen sind. So ist es beispielsweise
für gewisse Anforderungen
vorteilhaft, wenn die Hohlprofile eine unterschiedliche Höhe oder
Breite aufweisen.
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Zweckmäßigerweise
sind die Hohlprofile als Vierkantprofile ausgestaltet. Die Vierkantprofile
sind beispielsweise aus vier Flachprofilen zusammengesetzt, wobei
die Flachprofile an ihren Längskanten miteinander
verschweißt
sind. Die Hohlprofile in einer Querschnittsansicht also rechteckförmig ausgestaltet.
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Bei
einer diesbezüglichen
Abwandlung sind die Ecken der Vierkantprofile oder mit anderen Worten
Kastenprofile abgerundet. Die Grundform der Hohlprofile bleibt jedoch
rechteckig. Umfasst der erfindungsgemäße Längsträger abgerundete Rechteckprofile,
kann beim Übergang
vom Zwischenabschnitt zum Randbereich der Verbindungseinheit an der
Flachaußenseite
eine Nut entstehen, die sich dann in Längsrichtung an beiden Seiten
zwischen dem jeweiligen Randbereich und dem Zwischenabschnitt des
Längsträgers erstreckt.
Die Nut kann bei einer Schweißnaht
auch zur Wulst werden, welche beispielsweise aus der Flachaußenseite
aufragt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungseinheit als ebener
Metallstreifen ausgebildet und jedes Hohlprofil umfasst ein einstückiges U-Profil,
das in der Querschnittsansicht zwei freie Schenkel und ein die zwei
freien Schenkel miteinander verbindenden Basisabschnitt aufweist,
wobei die freien Schenkel jedes U-Profils im Randbereich fest mit
der Verbindungseinheit verbunden sind. Die ebene Verbindungseinheit
deckelt somit mit ihren beiden Randbereichen jeweils ein U-Profil,
so dass auf diese Weise wieder rechteckige Hohlprofile ausgebildet sind.
Die U-Profile weisen beispielsweise an ihrem Übergang von Basisabschnitt
zum freien Schenkel jeweils abgerundete Kanten auf. Die abgerundeten Kanten
können
für bestimmte
Anwendungen vorteilhaft sein. U-Profile sind grundsätzlich kostengünstig und
in fast beliebiger Länge
am Markt erhältlich,
so dass die Herstellung des Längsträgers noch
weiter vereinfacht und hinsichtlich der Kosten herabgesetzt ist.
Auch die Verwendung eines flachen Metallstreifens als Verbindungseinheit
reduziert die Kosten, da auch Metallstreifen, wie beispielsweise
ein Blechstreifen, in beliebigen Dicken, mechanischen Festigkeiten
am Markt beziehbar sind. Das Material des Metallstreifens ist grundsätzlich beliebig.
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Gemäß einer
abweichenden Ausgestaltung umfasst jedes Hohlprofil ein einstückiges L-Profil, wobei
die Verbindungseinheit in ihren Randbereichen jeweils gebogen ist
und Biegeschenkel ausbildet, die sich rechtwinklig zum Zwischenabschnitt
erstrecken, wobei jeder Biegeschenkel mit jeweils einem L-Profil
unter Ausbildung des jeweiligen Hohlprofils verbunden ist. Bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung kommt ein so genanntes L-Profil zum
Einsatz, das auch Winkelprofil genannt wird.
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Gemäß einer
abweichenden Ausgestaltung ist die Verbindungseinheit in ihren Randbereichen
in einer Querschnittsansicht jeweils U-förmig gebogen, wobei die jeweils
freie Kante des U-förmigen
Randbereichs unter Ausbildung eines Hohlprofils fest mit der Verbindungseinheit
an deren von der Flachaußenseite
abgewandten Innenseite verbunden ist. Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist die Verbindungseinheit dreimal gebogen, so dass
beispielsweise nach dem Festschweißen der freien Kante an der
Innenseite durch die Verbindungseinheit selbst in ihren Randbereichen
jeweils ein Hohlprofil ausgestaltet ist. Der so geformte erfindungsgemäße Längsträger ist
daher einstückig
ausgebildet.
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Zweckmäßigerweise
sind sich in Querrichtung erstreckende Verstärkungsrippen vorgesehen, welche
die Hohlprofile miteinander verbinden. Solche auch nachträglich anbringbaren
Verstärkungsrippen sind
mit den Hohlprofilen und gegebenenfalls mit der von der Flachaußenseite
abgewandten Innenseite der Verbindungseinheit fest verschweißt, so dass eine
erhöhte
mechanische Festigkeit und Steifigkeit bereitgestellt ist. Eine
solche Querverstärkung
ist jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik auch während des
Zusammenbaus des Wagenkastens möglich,
so dass der erfindungsgemäße Längsträger auf
einfache Art und Weise an unterschiedliche Anforderungen angepasst
werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist in dem Zwischenabschnitt zwischen den zwei Hohlprofilen eine
Durchgangsöffnung
realisiert. Eine solche Durchgangsöffnung ist beispielsweise im
Bereich der Zugangstür zum
Führerstand
zweckmäßig. Im
Rahmen der Erfindung ist es lediglich notwendig den ebenen Zwischenabschnitt
mit einer solchen Durchgangsöffnung zu
versehen. Zusätzliche
Maßnahmen,
beispielsweise zur Vermeidung einer inneren Korrosion des Längsträgers oder
dergleichen, sind im Rahmen der Erfindung überflüssig geworden.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs
mit einem zuvor beschriebenen Längsträger.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung auch eine Lokomotive mit einem solchen Wagenkasten.
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Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche
Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
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1 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Längsträgers in
einer Seitenansicht,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines Unterbaus für
einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs,
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3 bis 8 verschiene
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Längsträgers in Querschnittsansichten
und die
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9 und 10 Verbindungsmöglichkeiten
zwischen einem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Längsträgers und
einem Querträger zum
Aufbau eines Wagenkastens verdeutlichen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Längsträgers 1 in
einer Seitenansicht. Es ist erkennbar, dass der Längsträger 1 mit sich
in die Zeichenebene hinein erstreckenden Querträgern 2 verbunden ist,
wobei die Lage der Querträger 2 in
der durch Pfeile angedeuteten Längsrichtung 3 bei
der Montage eines Wagenkastens einer Lokomotive den jeweiligen Anforderungen
entsprechend ausgewählt
werden kann. Darüber
hinaus ist in 1 erkennbar, dass in dem Längsträger 1 Durchgangsöffnungen 4 vorgesehen
sind, die hier einen Eintritt für
den Führer
des Schienenfahrzeugs bereitstellen, wenn dieser den Führerstand
betreten will.
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2 zeigt
einen Unterbau 5 eines Wagenkastens gemäß 1 von unten.
Es ist erkennbar, dass der Längsträger 1 das
seitliche Traggerüst
des figürlich
nicht dargestellten Oberbaus des Wagenkastens ausbildet. Der Längsträger 1 muss
somit hohen mechanischen Belastungen, die während der Fahrt eines Schienenfahrzeugs,
insbesondere Triebfahrzeugs, auftreten können, Stand halten. Aus diesem
Grund wurden gemäß dem Stand
der Technik speziell angefertigte Längsträger, beispielsweise gedeckelte
U-Profile mit innen liegender Verrippung, speziell für den jeweiligen
Anwendungsfall aufwändig hergestellt.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Längsträgers 1 in
einer quer geschnittenen Seitenansicht. Es ist erkennbar, dass der Längsträger 1 über zwei
Hohlprofile 6 und 7 verfügt. Die Hohlprofile 6 und 7 sind über eine
Verbindungseinheit 8 miteinander verbunden, die in Randbereichen 9 und 10 des
Längsträgers 1 selbst
Teil der Hohlprofile 6 und 7 ist. Zwischen den
Hohlprofilen 6 und 7 erstreckt sich ein Zwischenabschnitt 11 der Verbindungseinheit 8.
Die Hohlprofile 6, 7 und der Zwischenabschnitt 11 sind
bündig
zueinander angeordnet, so dass eine hier ebene Flachaußenseite 18 des
Längsträgers 1 ausgebildet
ist.
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Die
Breite der identisch ausgestaltet und bemessenen Hohlprofile 6, 7 ist
in der gezeigten Querschnittsansicht mit Y bezeichnet, wobei deren
Höhe mit
X referenziert ist. Es ist erkennbar, dass die Breite b des Zwischenabschnitts 11 in
der gezeigten Querschnittsansicht doppelt so groß ist wie die Breite Y eines
Hohlprofils. Die Gesamtbreite des Längsträgers 1 ist mit a gekennzeichnet
ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Hohlprofile 6, 7 jeweils 20 cm bereit
und weisen eine Höhe
von 25 cm auf. Die Breite des Verbindungsabschnittes beträgt 60 cm.
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In
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Flachprofile 12 miteinander
und schließlich
im Randbereich 9 beziehungsweise 10 mit der Verbindungseinheit 8 verschweißt, so dass ein
im Querschnitt rechteckiges oder kastenförmiges Hohlprofil ausgebildet
ist. Im Rahmen der Erfindung wurde er kannt, dass eine solche Verstärkung im Randbereich 9 beziehungsweise 10 völlig ausreichend
ist, um einen Längsträger für den Schienenbau
bereitzustellen, der eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit
aufweist, um den dort auftretenden hohen Belastungen Stand zu halten.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Längsträgers 1,
wobei die Hohlprofile 6 und 7 ein U-Profil 14 umfassen,
das im Randbereich 9 beziehungsweise 10 mit der
Verbindungseinheit 8 mittels Schweißnähte 13 verbunden ist.
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5 zeigt
einen Längsträger 1 gemäß 4,
wobei jedoch das U-Profil 14 abgerundete Kanten 15 aufweist.
U-Profile mit einer Breite zwischen 5 cm und 60 cm sind als Massenartikel
kostengünstig
am Markt erhältlich.
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In
dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungseinheit 8 in
ihren Randbereich 9 beziehungsweise 10 jeweils
unter Ausbildung von Biegeschenkeln 16 gebogen, wobei die
Biegeschenkel 16 sich rechtwinklig zum Zwischenabschnitt 11 erstrecken.
Zur Ausbildung des jeweiligen Hohlprofils 6 beziehungsweise 7 sind
die Biegeschenkel 16 jeweils mit einem L-Profil verschweißt, das
an seiner von den Biegeschenkeln abgewandten Kante wiederum mit
einer Innenseite 17 der Verbindungseinheit 8 verschweißt ist.
Die Innenseite 17 ist von der Flachaußenseite 18 des Längsträgers 1 abgewandt,
wobei die Flachaußenseite 18 durch
den nicht gebogenen Randbereich 9 beziehungsweise 10 der Verbindungseinheit 8 sowie
den Zwischenabschnitt 11 ausgebildet ist.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Längsträgers 1,
wobei der Längsträger 1 einstückig ausgebildet
ist. Zur Ausbildung der kastenförmigen
Hohl träger 6 und 7 in
den Randbereichen 9 und 10 ist die Verbindungseinheit 8 dreimal
gebogen, und an der freien Kante des jeweiligen Biegeschenkels 16 an
der Innenseite 17 der Verbindungseinheit 8 mit
dieser verschweißt.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Längsträgers 1 in
einer Querschnittsansicht, wobei die Hohlträger 6, 7 im Querschnitt
jeweils rechteckig ausgebildet sind, wobei die Rechtecke jedoch
abgerundete Ecken aufweisen. In diesem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Verbindungseinheit 8 mit dem jeweils separat ausgestalteten
Hohlprofil 6 beziehungsweise 7 verschweißt, wobei
die Verbindungseinheit 8 in diesem Fall lediglich aus dem
Zwischenabschnitt 11 besteht. Die ebene Verbindungseinheit 8 ist
fluchtend zur Oberseite des jeweiligen Hohlprofils 6 beziehungsweise 7 angeordnet,
so dass sich die Flachaußenseite 18 ausbildet.
Die Flachaußenseite 18 ist
in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel
flach ausgebildet.
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9 zeigt
eine mögliche
Verbindung zwischen einem erfindungsgemäßen Längsträger 1 sowie einem
Querträger 19.
Es ist erkennbar, dass bei dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
der Querträger 19 die
gleiche Breite a aufweist, wie der Längsträger 1. Zur Verbindung
weist der Querträger 19 daher
zwei Ausnehmungen 20 auf, in die jeweils ein Hohlprofil 6 beziehungsweise 7 hineinragt.
Zwischen den Ausnehmungen 20 erstreckt eine Einfügezunge 21.
Zur Verbindung kann der Querträger 19 einfach
an den Längsträger 1 angesetzt
werden, wobei er mittels einer an den Ausnehmungen 20 und
der Einfügezunge 21 entlang
führenden
Schweißnaht
mit dem Längsträger 1 verbunden
wird.
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10 zeigt
eine weitere Möglichzeit
zur Verbindung eines Querträgers 19 mit
einem erfindungsgemäßen Längsträger 1,
wo bei die Höhe
des Querträgers 19 kleiner
ist als die Breite a des Längsträgers 1.
Zur Aufnahme des unteren Hohlprofils oder Kastenprofils verfügt der Querträger 19 wieder über eine
Ausnehmung 20, wobei sich an die Ausnehmung 20 wieder
eine Einfügezunge 21 anschließt. Die
Befestigung zwischen Querträger 19 und
Längsträger 1 erfolgt
wieder mittels einer figürlich
nicht dargestellten Schweißnaht.
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Aus
den 9 und 10 ist erkennbar, dass ein Querträger auf
einfache Art und Weise mit dem erfindungsgemäßen Längsträger 1 verbunden werden
kann, wobei eine beliebige Verschiebung in Längsrichtung 3 ermöglicht ist.
Eine gegebenenfalls notwendige Verstärkung des Längsträgers 1 kann darüber hinaus
durch figürlich
nicht dargestellte Verstärkungsrippen
erfolgen, die sich dann zwischen den Hohlprofilen 6 und 7 an
der Innenseite 17 des Längsträgers 1 erstrecken
und ebenfalls über Schweißnähte angebunden
sind. Durch die Verstärkungsrippen
einerseits und die Querträger 19 erhöht sich
die mechanische Festigkeit und Steifigkeit des Längsträgers 1 noch weiter.