DE19725905A1 - Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul aus einem Faserverbundwerkstoff - Google Patents
Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul aus einem FaserverbundwerkstoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem Kopfmodul aus einem
Faserverbundwerkstoff, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.
Um die Massebilanz von Schienenfahrzeugen zu verbessern, eine hohe
Gestaltungsfreiheit im Design zu erreichen und die technologischen Vorteile von
Faserverbundwerkstoffen und einer Modulbauweise mit hohem Vorfertigungs- und
Vorprüfungsgrad nutzen zu können, werden Schienenfahrzeuge zunehmend mit
Kopfmodulen, wie beispielsweise Führerhäusern, aus Faserverbundwerkstoffen
ausgeführt.
Ein derartiges Fahrzeug ist bereits aus der EP 0 533 582 B1 bekannt. Dabei ist ein
Führerhaus eines Schienenfahrzeugs als separate Baugruppe aus einem
Faserverbundwerkstoff hergestellt, wobei die Wände des Führerhauses mit einer
Tragstruktur des Führerstandpultes eine Monoblockeinheit bilden und das Führerhaus
durch Verschrauben am Untergestell des Schienenfahrzeugs sowie an den oberen
Langträgern des Seitenwandoberrahmens befestigt werden soll. Bei Bedarf, also
vermutlich zum Toleranzausgleich und zum Abbau von Kraftspitzen, soll die
Befestigung mittels elastischer Puffer erfolgen. Frontal angreifende und aus dem
Anheben des Fahrzeugs resultierende Kräfte sollen über feste Anschläge auf das
Untergestell und die oberen Langträger übertragen werden können. In dieser Schrift
sind jedoch keine Angaben enthalten, wie die Fügestellen zwischen dem Führerhaus
einerseits sowie dem Untergestell und den oberen Langträgern andererseits
ausgebildet sein sollen. Als nachteilig erscheint, daß wegen der quasi punktförmigen
Krafteinleitung in die oberen Langträger bestimmte Bereiche des Führerhauses
besonders verstärkt werden müssen und andere Bereiche des Führerhauses an der
Krafteinleitung nicht beteiligt werden können, so daß das Führerhaus inhomogen
aufgebaut werden muß, was besondere technologische Schwierigkeiten und Kosten
verursacht. Außerdem schränkt dieses technische Konzept die bei den
außergewöhnlichen Belastungsfällen:
- - Anheben des Schienenfahrzeugs zum Aufgleisen,
- - Stirnwanddruck (z. B. 300 kN),
- - Mittelkupplungsdruck (z. B. 1500 kN),
- - Mittelkupplungszug (z. B. 1000 kN),
für die ein Wagenkastenaufbau eines Schienenfahrzeugs ausgelegt sein muß, durch
das Führerhaus mittragbaren Lastanteile ein. Nach den bisher üblichen Lösungen ist
es notwendig, die übrige Wagenkastenstruktur mit dem Untergestell und den oberen
Langträgern besonders steif auszuführen, was zusätzliche Fertigungsaufwände und
unerwünschten Massezuwachs zur Folge hat. Je größer der Anteil der Länge ist, den
ein Kopfmodul gemessen am Gesamtfahrzeug aufweist, desto ungünstiger werden
diese Relationen.
Ein weiteres Schienenfahrzeug mit einem Führerhaus aus Faserverbundwerkstoff ist
in der Zeitschrift "Schweizer Eisenbahn-Revue", Nr. 12/1991, Seite 436-442 (Cortesi,
A; Issenmann, T., Kalbermatten, T. de: Leichte Nasen für schnelle Lokomotiven)
beschrieben. Hierbei wird ein Führerhaus aus mehreren Bauteilen mit einer Sandwich-
Struktur aufgebaut, die durch strukturelle Klebeverbindungen miteinander gefügt sind.
Das Führerhaus ist als selbsttragende Einheit konzipiert und kann also keine
wesentlichen Lastanteile bei den obengenannten außergewöhnlichen
Belastungsfällen übernehmen. Dem ist durch die Art der Verbindung mit dem
Untergestell und dem Wagenkasten sowie durch deren mechanische Festigkeit und
geringe Steifigkeit Rechnung getragen: Um Fertigungstoleranzen von 1 bis 5 mm
ausgleichen, Druckdichtheit und Klimabeständigkeit im Fügebereich gewährleisten,
stark unterschiedliche Wärmedehnung zwischen Kunststofführerhaus und
Metallwagenkasten aufnehmen und hohe Lebensdauer sichern zu können, wurde das
Führerhaus mit elastischem Klebstoff auf- und angeklebt, wobei zum Untergestell hin
elastische Puffer als Distanzhalter zwischengesetzt wurden und unumgängliche
Fertigungstoleranzen in der Klebfugendicke von 10 mm aufgefangen werden. Eine
derartige Ausbildung ist für den Fall, daß der Kopfmodul eines Schienenfahrzeugs
nicht nur selbsttragend, sondern mittragend ausgebildet und beansprucht ist und
dafür fest und steif mit der übrigen Wagenkastenstruktur verbunden sein muß, völlig
ungeeignet.
Eine andere Lösung eines Schienenfahrzeugs mit einem separat gefertigten und
montierten Kopfmodul beschreibt die DE 43 43 800 A1. Auch dieser Kopfmodul ist als
selbsttragende Einheit ausgebildet und soll unter Bindung aller 6 Freiheitsgrade mit
dem Untergestell lösbar und kraftschlüssig und mit dem Wagenkasten über elastische
Zwischenglieder verbunden sein. Diese Lösung kann ebenfalls keine wesentlichen
Lastanteile der Wagenkastenstruktur übernehmen und erfordert hinsichtlich der
Paßfähigkeit der Bolzen/Bohrung-Verbindungsstellen zum Untergestell in
unterschiedlicher Achslage eine hohen Genauigkeitsaufwand. Da die
Verbindungsstellen zum Untergestell im Inneren des Führerhauses liegen und
zugänglich sein müssen, ist kein hoher Vorfertigungsgrad erreichbar
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für ein gattungsgemäßes
Schienenfahrzeug zu finden, die die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile
vermeidet und einen Kopfmodul aus Faserverbundwerkstoff auf neue Art fest mit
einem Wagenkastenmodul und einem Untergestell verbindet, wobei
fertigungsbedingte Form- und Maßtoleranzen in (bezogen auf das Schienenfahrzeug)
Vertikal-, Längs- und Querrichtung zwischen einem Kopfmodul aus
Faserverbundwerkstoff einerseits sowie Wagenkastenmodul und Untergestell
andererseits einfach und mit geringem Aufwand ausgeglichen, beim Fügen keine
undefinierten Eigenspannungen entstehen und die unterschiedlichen
Wärmeausdehnungen eines Kopfmoduls aus Faserverbundwerkstoff und eines
Wagenkastenmoduls schadlos aufgenommen werden.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, Kopfmodule aus Faserverbundwerkstoff
dergestalt mittragfähig auszubilden und so mit einem mit einem Untergestell
verbundenen Wagenkastenmodul zu verbinden, daß eine besondere kraftschlüssig
feste und steife Verbindung zwischen Kopfmodul und Wagenkastenmodul sowie
Untergestell ausgebildet wird und der Kopfmodul dadurch wesentliche Lastanteile
entsprechend den vorgenannten Belastungsfällen und der Betriebsbeanspruchung
mittragen und in die Wagenkastenstruktur einleiten kann.
Diese Aufgaben werden durch ein Schienenfahrzeug der eingangs geschilderten Art
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung sind den folgenden Ansprüchen
entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Fügestellen von Kopfmodul gegenüber
Wagenkastenmodul und Untergestell gestattet es, eine feste und von undefinierten
Eigenspannungen freie Verbindung eines Kopfmoduls sowohl mit einem
Wagenkastenmodul als auch einem Untergestell herzustellen, bei der
fertigungsbedingte Maßabweichungen des Kopfmoduls wie auch
Fertigungstoleranzen von Wagenkastenmodul und Untergestell sowohl in
Fahrzeugvertikal-, in Fahrzeuglängs- als auch in Fahrzeugquerrichtung auf technisch
einfache und wirtschaftliche Weise ausgeglichen werden.
Noch einfacher wird der Toleranzausgleich des Kopfmoduls gegenüber dem
Wagenkastenmodul, wenn die für eine schubsteife Verbindung gefundene Lösung
nur in den Seitenwandbereichen hergestellt und im Dachbereich in bekannter Weise
eine elastische Klebeverbindung hergestellt wird, die auch Höhenmaßdifferenzen gut
ausgleichen kann.
Die in einer Fortbildung der Erfindung vorgesehene Verbindung von
Seitenwandendprofilen mit einem Wagenkastenendprofil reduziert Aufwand und
Kosten für den Toleranzausgleich des Wagenkastenmoduls zusätzlich.
Infolge der geringeren Genauigkeitserfordernisse können Kopfmodule und
Schienenfahrzeuge nunmehr kostengünstiger hergestellt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die in Kaltfügetechnik ausgeführte Verbindung
unabhängig davon ist, ob der Wagenkastenmodul in Stahl-, Leichtmetall- oder
andersartiger Bauweise ausgeführt ist. Für Reparaturzwecke ist diese Art Verbindung
ohne Beschädigung von Kopfmodul und Wagenkastenmodul lösbar.
Ein anderer wesentlicher durch die Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß
nunmehr auch Schienenfahrzeuge mit Kopfmodulen aus faserverstärkten
Werkstoffen hergestellt werden können, bei denen der mittragfähig ausgebildete
Kopfmodul Lastanteile der Wagenkastenstruktur übernimmt und durch eine feste und
steife Fügeverbindung in den anschließenden Wagenkastenmodul einleiten kann.
Insbesondere durch die zumindest zwischen den Seitenwänden von Kopfmodul und
Wagenkastenmodul zweischnittig ausgeführte Verbindung wird eine hohe
Schubsteifigkeit erreicht, so daß die Seitenwände sowohl des Kopfmoduls als auch
des Wagenkastenmoduls material- und massesparend dimensionierbar sind. Das wird
dadurch unterstützt, daß die fügerandseitig integrierten Verstärkungsprofile des
Kopfmoduls, an denen sich die Befestigungsmittel abstützen, die über die
Fügeflächen zwischen Untergestell und Kopfmodul übertragenen Vorspannkräfte und
Beanspruchungen aufnehmen und flächig an den benachbarten
Faserverbundwerkstoff weitergeben, so daß dessen punktförmige Überlastung bzw.
die Notwendigkeit zu dessen Überdimensionierung vermieden wird.
Da die Fügeverbindung zum Untergestell einseitig von unterhalb des Untergestells
ausführbar ist, kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kopfmodul mit einem hohen
Vorfertigungsgrad gebaut, ausgestattet und vorgeprüft werden, bevor er mit dem
Wagenkastenmodul gefügt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nicht einschränkend zu verstehen ist, ist
nachstehend anhand der Zeichnungen veranschaulicht und beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten und
gefügten Schienenfahrzeugs,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Fügestelle zwischen Kopfmodul und
Untergestell,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Fügestelle zwischen
Kopfmodulseitenwand und Wagenkastenseitenwand.
Gemäß Fig. 1 ist für ein Schienenfahrzeug 1 auf einem Untergestell 3 ein
Wagenkastenmodul 2 vorgefertigt. Das Untergestell 3 nimmt die (nicht dargestellten)
Zug- und Druckeinrichtungen des Schienenfahrzeugs auf, enthält die (ebenfalls nicht
dargestellten) Aufnahmen für Radsätze oder Drehgestelle sowie weitere
Funktionseinheiten des Schienenfahrzeugs und trägt aus funktionellen und
gestalterischen Gründen teilweise eine Außenverkleidung. Der Kopfmodul 12 besteht
gemäß Ausführungsbeispiel zumindest aus einer Kopfmodulstirnwand 13, zwei
Kopfmodulseitenwänden 14 und einem Kopfmoduldach 22, die einzeln vorgefertigt
und dann zum Kopfmodul 12 gefügt oder gemeinsam als Kopfmodul 12 in Monoblock-
Bauweise gefertigt sein können.
Um das Kopfmodul 12 dem Untergestell 3 in einer annähernd waagerechten
Fügeebene (die natürlich auch geneigt, gekrümmt und/oder abgestuft sein kann)
verbinden und dabei maßliche Abweichungen korrigieren zu können, sind gemäß
Fig. 2 auf dem Langträger 4 des Untergestells 3 ein Werkstoffaufmaß als
höhentoleranzausgleichendes Mittel 5 vorgesehen, das nach Vermessung des
vorgefertigten Kopfmoduls 12 und des Untergestells soweit wie nötig mechanisch
abgearbeitet ist. Es ist aber ebenso denkbar, anstelle des Werkstoffaufmaßes des
Langträgers 4 eine oder mehrere höhendifferenzangepaßte zusätzliche Beilagen
vorzusehen, die auch die Form eines die Fügekante des Kopfmoduls umfassenden
U-Profils haben können, oder andersartige höhentoleranzausgleichende Mittel zu
verwenden. Die in Fig. 2 gezeigte Gestalt des Werkstoffaufmaßes, die bei einem aus
Leichtmetall bestehenden Langträger 4 integrales Bestandteil des Strangpreßprofils
sein kann, gestattet bei der mechanischen Abarbeitung des Werkstoffaufmaßes eine
visuelle Kontrolle, um nicht in den festigkeitsnotwendigen Werkstoffbereich des
Langträgers 4 einzugreifen. Nach Anpassung des Langträgers 4 an die Fertigmaße
des Kopfmoduls 12 und nach dessen Aufsetzen sind von der Unterseite des
Langträgers 4 aus Bohrungen an den erforderlichen Stellen und in der nötigen Anzahl
eingebracht, die in die Fügekante der Kopfmodulseitenwand 14 eingreifen und das
dort integrierte Verstärkungsprofil 18 durchdringen, das nach dem
Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Querschnitt aufweist und im Inneren der
Sandwich-Struktur der Kopfmodulseitenwand 14 aus Kern 15 und den
Schichtstrukturen 16 und 17 angeordnet ist. In diese Bohrungen werden gemäß
Ausführungsbeispiel einseitig setzbare Blindniete als Befestigungsmittel 20
eingebracht und zwischen der Innenfläche des Verstärkungsprofils 18 und der
Unterseite des Langträgers 4 verspannt, so daß die Kopfmodulseitenwand 14 und
das Untergestell 13 unter Vorspannung kraftschlüssig fest und steif miteinander
verbunden sind. Form und Stärke des Verstärkungsprofils 18 sind zweckmäßig so
bemessen, daß es bei Transport und Montage die Stabilität der Kopfmodulseitenwand
14 unterstützt und nach dem Setzen der Befestigungsmittel 18 sowohl die
Spannkräfte als auch Belastungskräfte in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung
hinreichend flächenhaft in den Faserverbundwerkstoff der Kopfmodulseitenwand 14
einleitet.
Sofern die in der Fügestelle zwischen Kopfmodulseitenwand 14 und Langträger 4 zu
übertragenen Kräfte durch Reibschluß übertragbar sind, kann der
Bohrungsdurchmesser groß dimensioniert sein. Muß die Fügestelle jedoch für solche
Kräfte ausgelegt sein, die nur durch Kombination von Reibschluß und Lochlaibung
übertragbar sind, sind die Bohrungsdurchmesser gegenüber dem Schaftdurchmesser
der Befestigungsmittel 20 enger zu tolerieren.
Eine gleichartige Ausbildung soll nach dem Ausführungsbeispiel die (bildlich nicht
näher dargestellte) Fügestelle zwischen Kopfmodulstirnwand 13 und Untergestell 3
aufweisen.
Um das Kopfmodul 12 in einer annähernd senkrechten Fügeebene (die auch geneigt,
gekrümmt und/oder abgestuft sein kann) mit dem Wagenkastenmodul 2 zu verbinden,
weist in diesem Fügebereich gemäß Fig. 3 die Wagenkastenseitenwand 9 einen
inneren Fügesteg 7 und einen äußeren Fügesteg 8 auf, zwischen die die
Kopfmodulseitenwand 14 eingeschoben ist. Die Schenkellänge der beiden Fügestege
7 und 8, ihr Abstand und ihre Elastizität in Fahrzeugquerrichtung sind so gewählt, daß
die Fügekante der Kopfmodulseitenwand 14, in die ein Verstärkungsprofil 19 integriert
ist, formschlüssig umfaßt und deren Maßabweichungen in Fahrzeuglängs- und
Fahrzeugquerrichtung Rechnung getragen ist. Durch die Fügestege 7 und 8 und die
Kopfmodulseitenwand 14 sind gemeinsame Durchgangsbohrungen eingebracht, in
die gemäß dem Ausführungsbeispiel zweiseitig setzbare und Vorspannung
erzeugende Schließringbolzen als Befestigungsmittel 19 eingebracht und unter
Abstützung am Verstärkungsprofil 19 gespannt sind. Für den Durchmesser dieser
Durchgangsbohrungen gilt das für die Fügestelle zwischen Kopfmodulseitenwand und
Untergestell obengesagte entsprechend. Durch eine solche zweischnittige Ausbildung
der Fügestelle sind die Kopfmodulseitenwand 14 und die Wagenkastenseitenwand 9
kraftschlüssig fest und besonders steif miteinander verbunden, wobei das
Befestigungsmittel 19 oberflächeneben mit dem äußeren Steg 8 und visuell
unauffällig gestaltet ist.
Die Fügestelle zwischen Kopfmoduldach 22 und Wagenkastendach 10 kann in
gleicher Weise ausgebildet sein. Bei ausreichender Festigkeit im Seitenwandbereich
ist es jedoch nach einer (bildlich nicht dargestellten) Fortbildung der Erfindung
möglich, diese Fügestelle als konventionelle elastische Klebeverbindung 11 zu
gestalten, wodurch zusätzlich Maßtoleranzen im Dachbereich leicht ausgeglichen
werden können.
Für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, dessen Kopfmodul mittragfähig
ausgebildet sein soll, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Sandwich-Struktur der
Kopfmodulstirnwand 13, der Kopfmodulseitenwand 14 und des Kopfmoduldachs 22
aus einem Kern 15 aus mindestens einem Kernwerkstoff sowie mindestens beidseitig
auf den Kern 15 aufgebrachten Schichtstrukturen 16 und 17 aus
Faserverbundwerkstoffen mit gerichteten Faserstrukturen und das Kopfmodul 12 in
Monoblockbauweise zu gestalten. Besonders vorteilhaft ist es, einen solchen Kern 15
aus einem Leichtbaukernwerkstoff, z. B. einem Leichtbauhartschaum, zu fertigen.
Sofern die zu übertragenden Schubkräfte es erfordern, ist es zweckmäßig, daß die
Verstärkungsprofile 18 und 19 in die Fügekanten der entsprechenden Teile des
Kopfmoduls einlaminiert sind und von den beiden Schichtstrukturen 16 und 17
eingeschlossen sind. Allerdings sind auch andere Form, Anordnung und Verbindung
der Verstärkungsprofile 18 und 19 an den Fügekanten des Kopfmoduls 12 vorsehbar:
Beispielsweise kann die Fügekante der Kopfmodulseitenwand 14 zur
Wagenkastenmodulseitenwand 9 hin als offene Fügekante ausgebildet sein, in der
das Kernmaterial stellenweise entfernt und das Verstärkungsprofil 19 nur
eingeschoben ist, wenn die zu übertragenden Kräfte allein mittels Reibschluß
zwischen der durch das Verstärkungsprofil 19 verstärkten Kopfmodulseitenwand 14
und den beiden Fügestegen 7 und 8 oder mittels Lochlaibung im
Faserverbundwerkstoff übertragbar sind. Beide Verstärkungsprofile können aus
Leichtmetall, aber auch aus anderem Werkstoff sein, sofern sie so ausgebildet sind,
daß ausreichende mechanische Festigkeit und dauerhafte Korrosionsbeständigkeit
gegeben ist. Sie können über die gesamte Länge einer Fügekante, aber auch aus
einzelnen benachbart oder beabstandet eingesetzten Teilen bestehen.
Für die Fügestelle zwischen Kopfmodulseitenwand 14 und Wagenkastenseitenwand
9 können anstelle des Verstärkungsprofils 19 auch ein Verstärkungsprofil nach Art
des Verstärkungsprofils 18 oder eines Hohlprofils und anstelle der
Durchgangsbohrungen und zweiseitig setzbarer Befestigungsmittel 21 von beiden
Seiten unabhängig voneinander eingebrachte Bohrungen und einseitig setzbare
Befestigungsmittel 20, die durch die seitlichen Stege des Verstärkungsprofils reichen
und blindgenietet sind, vorgesehen sein.
In einer anderen Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens einer der
Fügestege 7 bzw. 8 als getrenntes und einzeln am Wagenkastenmodul anbringbares
Bauteil ausgeführt ist. Für das Zusammensetzen von Wagenkastenmodul 2 und
Kopfmodul 12 besonders vorteilhaft ist es, wenn der äußere Fügesteg 8 einzeln
ausgebildet und anbringbar ist. Mit variierter Formgebung dieses Bauteil kann das
äußere Design des Schienenfahrzeugs variierbar sein.
In Ausbildung dieser Lösung ist es zweckmäßig, am Wagenkasten in Abständen
Montagehilfen 25 (Fig. 3) vorzusehen, in die der äußere Fügesteg 8 bei seinem
Aufsetzen eingesetzt und ohne zusätzliche Hilfsmittel reibschlüssig oder gerastet in
Montageposition gehalten wird.
In weiterer Fortbildung der Erfindung ist der Teil des Wagenkastenmoduls, der den
inneren und den äußeren Fügesteg 7 bzw. 8 aufweist, ein Wagenkastenendprofil 6,
das eine offene oder eine geschlossene Schweißkonstruktion sein kann, besonders
vorteilhaft und maßgenau aber aus einem Hohlkammer-Leichtmetallstrangpreßprofil
gearbeitet, in der Form eines Portals entsprechend der äußeren Kontur des
Schienenfahrzeugs 1 gebogen und auf dem Untergestell 3 aufgesetzt ist. Ein solches
Profil ist mit guter Genauigkeit herstellbar und ein vorteilhaftes Hilfsmittel für die
maßliche Anpassung der Wagenkastenseitenwände 9 und des Wagenkastendachs
10 bei der Vorfertigung des Wagenkastenmoduls 2. Das portalförmige
Wagenkastenendprofil 6 kann, wie in Fig. 3 angedeutet ist, Träger einer das
Kopfmodul abschließenden Zwischenwand sein.
In einer Ausbildung dieser Lösung ist die Wagenkastenseitenwand 9 nicht direkt,
sondern mittels zwischengesetzter Seitenwandendprofile 23 und 24 an das
Wagenkastenendprofil 6 angeschlossen. Derartige Profile sind mechanisch leichter
abarbeitbar und anpaßbar als eine vollständige Wagenkastenseitenwand, so daß
trotz erhöhten Fügeaufwandes ein schnelleres und leichteres maßliches Anpassen
erreichbar ist. Das Seitenwandendprofil 24 kann durch variierte Formgebung leicht
einem zu verändernden Design des Schienenfahrzeugs folgen.
1
Schienenfahrzeug
2
Wagenkastenmodul
3
Untergestell
4
Langträger
5
Höhentoleranzausgleichendes Mittel
6
Wagenkastenendprofil
7
Fügesteg
8
Fügesteg
9
Wagenkastenseitenwand
10
Wagenkastendach
11
Klebeverbindung
12
Kopfmodul
13
Kopfmodulstirnwand
14
Kopfmodulseitenwand
15
Kern
16
Schichtstruktur
17
Schichtstruktur
18
Verstärkungsprofil
19
Verstärkungsprofil
20
Befestigungsmittel
21
Befestigungsmittel
22
Kopfmoduldach
23
Seitenwandendprofil
24
Seitenwandendprofil
25
Montagehilfe
Claims (12)
1. Schienenfahrzeug mit einem vorgefertigten und mit einem Untergestell
verbundenen Wagenkastenmodul und einem vorgefertigten Kopfmodul aus einem
Faserverbundwerkstoff, gekennzeichnet dadurch, daß:
- - ein zum Kopfmodul (12) weisender Fügebereich des Untergestells (3) mit höhentoleranzausgleichenden Mitteln (5) ausgestattet ist,
- - ein zum Kopfmodul (12) weisender Fügebereich des Wagenkastenmoduls (2) zumindest im Bereich von Wagenkastenseitenwänden (9) als Fügekante mit längs- und quertoleranzausgleichenden Mitteln (Fügesteg 7 und Fügesteg 8) ausgestattet ist,
- - der Kopfmodul (12) zum Wagenkastenmodul (2) und zum Untergestell (3) weisende Fügekanten der Kopfmodulstirn- und Kopfmodulseitenwände (13, 14) mit in den Faserverbundwerkstoff integrierten Verstärkungsprofilen (18, 19) aufweist,
- - die Kopfmodulstirn- und Kopfmodulseitenwände (13, 14) mit dem Untergestell (3) mittels Vorspannkraft aufbauender und sich an den Verstärkungsprofilen (18) abstützender Befestigungsmittel (20) schubsteif verbunden sind und daß
- - zumindest die Kopfmodulseitenwände (14) mittels Vorspannkraft aufbauender und sich an den Verstärkungsprofilen (19) abstützender Befestigungsmittel (21) mit zumindest den Wagenkastenseitenwänden (9) schubsteif verbunden sind.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im
Fügebereich von Kopfmodul (12) und Wagenkastenmodul (2) eine schubsteife
Verbindung nur zwischen Wagenkastenseitenwand (9) und Kopfmodulseitenwand
(14) hergestellt ist und die Fügekanten des Wagenkastendachs (10) und des
Kopfmoduldachs (22) für eine Klebeverbindung ausgebildet und miteinander mittels
einer elastischen Klebeverbindung (11) gefügt sind.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß
der Faserverbundwerkstoff des Kopfmoduls (12) ein Sandwich-Laminat zumindest
aus einem Kernwerkstoff (Kern 15) und zumindest beidseitig aufgebrachten
Faserverbundwerkstoffen (Schichtstrukturen 16 und 17) mit gerichteten
Faserstrukturen ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet
dadurch, daß die Verstärkungsprofile (18, 19) in den Faserverbundwerkstoff des
Kopfmoduls (12) einlaminiert und von den beidseitig aufgebrachten Schichtstrukturen
(16 und 17) umschlossen sind.
5. Schienenfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet
dadurch, daß die Verstärkungsprofile (18, 19) aus einem Leichtmetall bestehen.
6. Schienenfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet
dadurch, daß das höhentoleranzausgleichende Mittel (5) ein vom Untergestell (3)
mechanisch abarbeitbares Werkstoffaufmaß ist.
7. Schienenfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet
dadurch, daß der die Fügestege (7 und 8) aufweisende Teil des
Wagenkastenmoduls (2) ein Wagenkastenendprofil (6) ist.
8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß das
Wagenkastenendprofil (6) ein der Außenkontur des Schienenfahrzeugs (1)
angepaßtes Hohlkammerprofil ist.
9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß das
Wagenkastenendprofil (6) ein Hohlkammer-Leichtmetallstrangpreßprofil ist.
10. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet
dadurch, daß der vom Kopfmodul (12) wegweisende Teil des Wagenkastenendprofils
(6) für die Verbindung mit längs- und quertoleranzausgleichenden Mitteln
Seitenwandendprofil 23 und Seitenwandendprofil 24) ausgebildet ist.
11. Schienenfahrzeug nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet
dadurch, daß mindestens ein Fügesteg (8) als getrenntes Teil am Wagenkastenmodul
(2) anbringbar ist.
12. Schienenfahrzeug nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß der
zweite Fügesteg mittels Montagehilfen (25) in Fügeposition gebracht und gehalten
wird.
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