Schienenfahrzeugrohbau und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Rohbau eines Schienenfahrzeug-Wagenkastens und die
Herstellung eines Rohbaus eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Herstellung der Außenwände für einen Schienenfahrzeug-
Wagenkasten mittels Außenwandmodulen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Außenwandmoduls, ein solches Außenwandmodul und ein Verfahren zur
Fertigung eines Schienenfahrzeug-Wagenkastens aus solchen Außenwandmodulen
selbst.
Aus dem Stand der Technik sind Wagenkästen für Schienenfahrzeuge bekannt, die in
sogenannter „Differential-Bauweise" hergestellt sind und ein aus unterschiedlichen Teilen,
wie beispielsweise Längsträgern, Querträgern und Säulen, gefertigtes Gerippe aufweisen,
welches mit einer Außenbeblechung versehen ist, um hieraus eine Außenwand des
Wagenkastens zu bilden. Im Stand der Technik sind die Wagenkästen bisher so
ausgebildet, dass das Gerippe tragende Blechelemente umfasst, die ein fächerartiges
Gerippe bilden. In diese Fächer werden Bleche eingefügt, die dann gemeinsam mit
einzelnen Teilen des Gerippes eine Außenwand des Wagenkastens bilden. Beispielhaft
ist ein solcher Wagenkasten in der DE 102008048083 A 1 beschrieben. Dort ist ebenfalls
beschrieben, Blechelemente aus mindestens zwei Blechteilen zu fertigen, die eine
unterschiedliche Blechdicke bzw. Blechstärke aufweisen. Hierdurch soll erreicht werden,
dass eine Blechstärke in Bereichen, die nur einer geringeren Belastung ausgesetzt sind,
reduziert werden können und hierdurch Gewicht und Material eingespart werden können.
Ein Zusammenfügen von Blechen aneinander oder auch von Gerippeprofilen aneinander
oder von Gerippeprofilen mit Blechen einer Außenbeblechung findet in der Regel so statt,
dass zumindest ein teilweiser flächiger Materialüberlapp an Randbereichen der
aneinander zu befestigenden Teile auftritt. Dieses führt zum einen dazu, dass in diesen
Bereichen eine Materialaufdopplung auftritt, die, ohne eine höhere Festigkeit oder
Steifigkeit der Außenwand zu bewirken, eine Gewichtserhöhung und Steigerung eines
Materialeinsatzes bewirkt. Darüber hinaus stellen solche Überlappungsflächen
Problembereiche im Hinblick auf eine Spaltkorrosion dar. Weiter beispielhaft sei hier auf
die JP 20082381 93 A, die JP 2008087546 A,WO 2008/068796 A 1 oder
WO 2008/068808 A 1 verwiesen. Auch die dort beschriebenen Strukturen zeigen jeweils
Fügeverbindungen, die einen Materialüberlapp aufweisen.
Aus der DE 195 2 1 892 C 1 ist ein Flächenelement bekannt, das in einer
Differenzialbauweise aus mindestens einer Deckplatte und einer Vielzahl von mit ihr fest
verbundenen und die Deckplatte versteifenden Stegen aufgebaut ist. Die festen
Verbindungen werden an Durchstichen der Deckplatte entlang einer linienförmigen
Berührungsfläche zwischen den Stegen und der Deckplatte durch thermisches Fügen von
der von den Stegen abgewandten Seite der Deckplatte aus hergestellt. Nachteilig an
einem solchen Verfahren ist, dass die Deckplatte bei diesem Verfahren durchbrochen
wird und so eine Oberfläche des Flächenelements nachteilig in seiner äußeren
Erscheinungs- und Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt wird. Außerdem sind nur
punktuelle Verbindungsstellen zwischen den Stegen und der Deckplatte ausbildbar.
Ferner ist in der DE 195 2 1 892 C 1 vorgesehen, dass Flächenelemente, sofern sie in
einen Wagenkasten integriert werden, an den Kanten mit einer Überlapp-Verbindung,
vorzugsweise einer Nietenverbindung, mit tragenden Teilen verbunden werden.
Aus der WO 2009/09462 A 1 ist ein Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug bekannt, der
aus mehreren Bauteilen besteht. Dort ist vorgesehen, dass mindestens ein Bauteil eine
kastenförmige Struktur aufweist, die aus Wänden besteht, die durch Steckverbindungen
verbunden sind. Die Steckverbindungen können durch Schweißpunkte gesichert werden.
Aus der DE 10 2006 038 058 A 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines modular
aufgebauten Stahlwagenkastens bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
a) Bereitstellen eines vorgegebenen Untergestells für den Stahlwagenkasten,
b) Bereitstellen einer Anzahl erster Basiselemente, die jeweils in Form von Deckblechen
mit Beulsteifen vorliegen,
c) Fügen einer jeweils geeigneten Anzahl der Deckbleche zur Herstellung der
Seitenwände, des Daches und der Stirnwände des Wagenkastens,
d) Ausschneiden benötigter Öffnungen in den Seitenwänden, dem Dach und den
Stirnwänden,
e) Umformen der Seitenwände und des Daches zu einer gewünschten Geometrie,
f) Bereitstellen einer Anzahl zweiter Basiselemente, die in Form von Spanten vorliegen,
g) Zuschneiden der Spanten auf eine gewünschte Länge,
h) Umformen der Spanten auf eine gewünschte Form für einen Wagenkastenquerschnitt,
i) Positionieren der Spanten auf dem Untergestell des Stahlwagenkastens in einer
Positioniervorrichtung,
j) Anschweißen der Seitenwände an die Spanten und das Untergestell,
k) Anschweißen des Daches an die Wagenkastenstruktur,
I) Anschweißen der Stirnwände an der Wagenkastenstruktur und dem Untergestell,
m) Bereitstellen einer Anzahl dritter Basiselemente, die in Form von Blechen zur
Rahmenherstellung vorliegen,
n) Herstellen von Rahmen, deren Abmessungen an die in Schritt d) hergestellten
Öffnungen angepasst werden,
o) Anschweißen der in Schritt n) hergestellten Rahmen in den Öffnungen und an den
Stirnwänden. Die Außenwände werden hierbei aus Blechen einheitlicher Materialstärke
gefertigt und Öffnungen und Ausschnitte nach dem Zusammenfügen der Bleche
eingefügt.
Aus der DE 199 16 287 A 1 sind ein flächenhaftes Bauelement für die Verkleidung von
Wagenkästen von Schienenfahrzeugen und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt.
In einem Bereich einer Ecke einer Aussparung (beispielsweise einer Fenster- oder
Türöffnung) in der fertigen Wand wird vor dem Einbringen der Aussparung ein
Materialdurchbruch erzeugt, in den ein Bauelement erhöhter Festigkeit gegenüber den
übrigen Bauelementen eingefügt wird, welche gemeinsam das flächige Bauelement
bilden. Vor dem Einbringen der Aussparungen werden somit in die bereits gefügte Wand
Durchbrüche eingebracht, in die Bauelemente mit erhöhter Festigkeit eingefügt werden,
die in dem flächigen Bauelement dauerhaft verbleiben. Die Bauelemente erhöhter
Festigkeit sind angrenzend an die rechtwinkeligen Ecken der dauerhaft verbleibenden
Aussparungen angeordnet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für eine Herstellung eines
Wagenkasten Rohbaus, insbesondere für lang gestreckte Wagenkästen, einen solchen
Wagenkastenrohbau sowie Außenwandmodule für einen Schienenfahrzeug-
Wagenkasten-Rohbau zu schaffen, die fertigungstechnisch einfach herzustellen bzw.
ausführbar sind und individuelle Wagenkastengestaltungen, insbesondere auch für lang
gestreckte Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugwagen mit großem Innenraumkomfort
ermöglichen.
Es wird ein Außenwandmodul für einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges
vorgeschlagen, welches
- eine als selbsttragendes Schubfeldmodul ausgebildete Außenbeblechung,
o die aus flächig ausgebildeten Blechen unterschiedlicher Eigenschaften
zusammengefügt ist, wobei
o die Bleche jeweils stumpf stoßend mit ihren jeweiligen Stirnseiten, die quer zur
flächigen Ausdehnung der einzelnen Bleche orientiert sind, aneinander
angrenzen und
o über durchgehende Laserschweißnähte in der Weise zusammengefügt sind,
dass die einzelnen Bleche an einer Außenseite des Schubfeldmoduls eine
versatzfreie Außenfläche bilden,
o die Bleche unterschiedlicher Eigenschaften mindestens erste Bleche und
zweite Bleche umfassen,
o die zweiten Bleche jeweils eine größere Widerstandsfähigkeit, insbesondere
Festigkeit und/oder größere Materialstärke, als die ersten Bleche aufweisen
und
o die zweiten Bleche Bereiche der Außenbeblechung bilden, an denen im
Betrieb eines Schienenfahrzeugs in einem mit dem Außenwandmodul
gefertigten Wagenkasten erhöhte Spannungen auftreten,
o wobei die durch die Außenbeblechung gebildete Seitenwandfläche an einer
Oberkante durch ein Obergurtprofil abgeschlossen wird, welches stumpf
stoßend an Stirnseiten entsprechender angrenzender zusammengefügter
Bleche der Außenbeblechung angefügt wird, ohne dass an der Außenfläche
im Bereich der Laserschweißnaht ein Versatz auftritt, wobei das Obergurtprofil
einen gegenüber der Außenfläche der Seitenwandfläche zur Innenseite des
Außenwandmoduls hin abgewinkelten Profilabschnitt umfasst
und
- ein aus Gerippeprofilen gebildetes Gerippe umfasst,
o wobei die Gerippeprofile mit stirnseitigen Stoßkanten an einer Innenseite der
Außenbeblechung über T-Stöße angrenzen und
o über Laserschweißnähte befestigt sind.
Sowohl die flächig ausgedehnten Bleche der Außenbeblechung, die jeweils quer zur
flächigen Ausdehnung eine nahezu konstante Materialstärke aufweisen, miteinander als
auch die Gerippeprofile an den die Außenbeblechung bildenden Blechen sind jeweils
ausschließlich über die Stirnseiten, d.h., jene Seitenflächen, miteinander verbunden, die
eine geringstmögliche Berührungsfläche aufweisen. Eine Materialaufdopplung wird
konsequent vermieden. Hierdurch kann insgesamt eine Korrosions-Anfälligkeit des
Außenwandmoduls bzw. einer aus einem oder mehreren dieser Module gebildeten
Außenwand eines Schienenfahrzeug-Wagenkastens deutlich reduziert werden. Ein
Einfügen eines Obergurtprofils in das Außenwandmodul als Abschluss einer horizontal
verlaufenden Oberkante bietet mehrere Vorteile. Zum einen wird über die stumpf
stoßende Anfügung mittels Laserschweißens eine beanspruchungsgerechte und
verzugsarme Verbindung geschaffen, die eine versatzfreie Außenfläche liefert. Über das
Vorsehen eines Profilabschnitts, der zur Innenfläche der Seitenwandfläche bzw. des
Außenwandmoduls hin gegenüber der Außenfläche angewinkelt ist, wird es möglich,
unterschiedlichste Deckenelemente zur Verwirklichung verschiedener Dachformen, auch
abschnittsweise, in einem Wagenkasten zu realisieren. Eine große Flexibilität der
Dachgestaltung wird erreicht.
Ein Außenwandmodul für einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs erhält man mit
einem vorgeschlagenen Verfahren, welches die Schritte umfasst: Zusammenfügen von
flächig ausgebildeten Blechen unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere
Materialstärken, zu einer als selbsttragendes Schubfeldmodul ausgebildeten
Außenbeblechung, wobei die Bleche jeweils stumpfstoßend mit ihren jeweiligen
Stirnseiten, die quer zur flächigen Ausdehnung der einzelnen Bleche orientiert sind,
aneinander angrenzen und über durchgehende Laserschweißnähte in der Weise
zusammengefügt werden, dass die einzelnen Bleche an einer Außenseite des
Schubfeldmoduls eine versatzfreie Außenfläche bilden, wobei besagte einzelne Bleche
mindestens erste Bleche und zweite Bleche mit unterschiedlichen Eigenschaften,
insbesondere unterschiedlichen Materialstärken, umfassen, die zweiten Bleche jeweils
eine größere Widerstandsfähigkeit, insbesondere Festigkeit und/oder größere
Materialstärke, als die ersten Bleche aufweisen, die zweiten Bleche in Bereiche der
Außenbeblechung eingefügt werden, an welchen im Betrieb des Schienenfahrzeuges in
einem aus dem Außenwandmodul oder mit der Außenwand gefertigten Wagenkasten
erhöhte Spannungen auftreten, und aus Gerippeprofilen ein Gerippe erstellt wird, wobei
die Gerippeprofile mit stirnseitigen Stoßkanten an eine Innenseite der Außenbeblechung
über T-Stöße angrenzen und über Laserschweißnähte an der Außenbeblechung befestigt
werden, wobei ein Anfügen eines abgewinkelten Obergurtprofils an die Außenbeblechung
vorgesehen ist und wobei das Obergurtprofil eine Oberkante des Außenwandmoduls
abschließt und mittels Laserschweißens stumpfstoßend an angrenzende der mindestens
ersten und zweiten Bleche unterschiedlicher Materialbeschaffenheit angefügt wird, ohne
dass an der Außenfläche der Seitenwandfläche ein Materialsprung entsteht, wobei das
Obergurtprofil einen gegenüber der Außenfläche der Seitenwandfläche zur Innenfläche
des Außenwandmoduls hin abgewinkelten Profilabschnitt umfasst.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Außenwandstruktur entsteht, die in jenen
Bereichen, in denen erhöhte Spannungsbelastungen auftreten, eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit oder Materialstärke aufweisen, in anderen Bereichen, in denen
jedoch geringe Spannungsbelastungen auftreten, auch Bleche geringerer
Widerstandsfähigkeit oder Materialstärke eingesetzt werden. Hierdurch wird eine
gewichtsreduzierte und/oder unter Einsatz kostengünstigerer Materialien erzeugte
Außenwand geschaffen, die jedoch hinsichtlich ihrer strukturellen Tragkraft nicht
beeinträchtigt ist. Bereits im Fertigungsprozess wird eine Außenflächenstruktur
geschaffen, die nur eine geringe oder gar keine zusätzliche Bearbeitung vor einem
Aufbringen einer Außenlackierung bedarf. Darüber hinaus werden flächige
Materialaufdopplungen vermieden, die ansonsten für eine Spaltkorrosion eine hohe
Anfälligkeit aufweisen. Darüber hinaus erlaubt es eine solche Konstruktion, Bereiche, in
denen erhöhte Spannungen auftreten, frei von jeglichen Fügenähten zu halten.
Als flächig ausgedehnte Bleche werden hier Walzprodukte aus Metall angesehen, die
quer zu einer flächigen Erstreckung eine im Wesentlichen gleiche Materialstärke
aufweisen. Die Bleche weisen somit zumindest lokal zueinander im Wesentlichen
planparallel orientierte Oberflächen auf. Die senkrecht oder quer zu diesen Flächen
ausgebildeten Seitenflächen werden hier als Stirnflächen bezeichnet und genutzt, um die
einzelnen Bleche aneinanderzufügen. Eine Anfasung insbesondere der zweiten Bleche,
die eine höhere Materialstärke als jenes Blech aufweisen, mit dem sie zusammengefügt
werden sollen, im Randbereich kann vorteilhaft sein, um einen Kraftfluss in der fertig
gefügten Außenbeblechung zu optimieren. Hierbei ist die angefaste Seite der Innenseite
der Außenbeblechung zugewandt.
Um eine möglichst störungsfreie Außenfläche der Außenbeblechung zu erhalten sowie im
Sinne einer optimierten Fertigungstechnik, sind die Laserschweißnähte, über die die
flächig ausgebildeten Bleche aneinandergefügt sind bzw. werden, vorzugsweise von der
Innenseite der Außenbeblechung bzw. des Schubfeldmoduls aus ausgeführt.
Die zweiten Bleche der Außenbeblechung werden in Bereichen angeordnet bzw. bilden
Bereiche, in oder an denen Funktionsöffnungskanten, insbesondere
Funktionsöffnungsecken, beispielsweise Fensteröffnungsecken und/oder
Türöffnungsecken ausgebildet sind.
Aufgrund der Tatsache, dass keinerlei Flächen mit Materialaufdopplung erzeugt werden,
kann ein solches Außenwandmodul bzw. eine solche Außenwand für einen Wagenkasten
auch aus Materialien hergestellt werden, die ansonsten eine nicht so hohe
Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Es ist somit beispielsweise nicht erforderlich, dass
sämtliche Bleche aus nicht rostendem, d.h. hochlegiertem Stahl, hergestellt sind.
Vielmehr ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass zumindest die
ersten Bleche, bevorzugt zusätzlich auch die Blechprofile des Gerippes und am
Bevorzugtesten zusätzlich auch Blechprofile des Gerippes und die zweiten Bleche aus
nicht hochlegierten Stählen bestehen.
Die einzelnen flächig ausgedehnten Bleche unterschiedlicher Materialstärken werden
vorzugsweise mittels eines Präzisionsverfahrens zugeschnitten. Dieses erfolgt
vorzugsweise über ein Laserschneidverfahren. Hierdurch ist es möglich, die einzelnen
Bleche so zu fertigen, dass die aneinanderstoßenden Kanten sich optimal aneinander
anfügen. Die einzelnen Bleche müssen nicht notwendigerweise flach sein, sondern
können auch eine Wölbung oder einen Knick aufweisen.
Um eine optimale Verbindung der Stoßkanten der Gerippeprofile mit der
Außenbeblechung herstellen zu können, werden die Stoßkanten der Profile so
zugeschnitten, dass diese optimal an die Struktur der Innenseite der Außenbeblechung
angepasst sind. Dies bedeutet, dass die Stoßkanten der Gerippeprofile mittels eines
Laserschneideverfahrens so geschnitten werden, dass die Stoßkanten Ausklinkungen
erhalten bzw. aufweisen, die an die sich ergebenden Versätze an der Innenseite der
Außenbeblechung aufgrund der unterschiedlichen Materialstärken der Bleche der
Außenbeblechung angepasst sind. Ferner wird die Stoßkante selbstverständlich auch an
ggf. vorhandene Wölbungen oder Knicke der Außenbeblechung angepasst. Hierdurch
wird die Möglichkeit geschaffen, auch die Gerippeprofile über durchgehende
Laserschweißnähte, vorzugsweise T-Stöße, mit der Außenbeblechung zu verbinden.
Allgemein wird die Schweißung jeweils so durchgeführt, dass diese die Außenbeblechung
nicht vollständig aufschmilzt oder durchdringt. Die T-Stöße können bei einer anderen
Ausführungsform auch mit einer Laser-Kehlnaht oder zwei Laser-Kehlnähten versehen
werden.
Unter dem Anfügen oder Befestigen der Gerippeprofile an der Innenseite der
Außenbeblechung oder der Innenseite der Seitenwandfläche oder der Innenseite des
Außenwandmoduls ist jeweils immer zu verstehen, dass die Gerippeprofile auch dort, wo
sie an das Obergurtprofil angrenzen mit diesem verbunden werden, das heißt an dessen
Innenseite angefügt werden. Auch hierbei erfolgt das Anfügen so, dass das Gerippeprofil
jeweils nur mit einer Stirnseite an das Obergurtprofil anstößt und mittels Laserschweißens
stoffschlüssig mit dem Obergurtprofil verbunden wird. Da in der Regel das Obergurtprofil
zuerst mit den mindestens ersten und/oder zweiten Blechen stoffschlüssig verbunden
wird, kann das Anfügen von den Stirnflächen der Gerippeprofile, die einerseits an erste
und/oder zweite Bleche und andererseits auch an das Obergurtprofil anstoßen, mittels
einer, gegebenenfalls doppelseitigen, durchgehenden Schweißnaht ausgeführt werden.
Die stoffschlüssige Verbindung wird mittels Laserschweißens ausgeführt, ohne eines der
Bleche oder das Obergurtprofil durchdrungen wird.
Ein erfindungsgemäß hergestellter Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs umfasst eine
Seitenwand, die aus einem oder mehreren Außenwandmodulen gefertigt ist, wobei eine
Seitenwand-Außenbeblechung als ein einheitlich selbsttragendes Schubfeldmodul mit
integriertem Obergurtprofil ausgebildet ist, wobei die ggf. mehreren Außenwandmodule in
der Weise aneinandergefügt sind, dass die die Außenbeblechung bildenden Bleche der
verschiedenen Außenwandmodule ebenfalls mit den Stirnseiten stumpf stoßend über
Laserschweißnähte zusammengefügt sind, sodass die Seitenwand-Außenbeblechung als
eine versatzfreie Außenfläche ausgebildet ist.
Bei einigen Ausführungsformen wird zunächst aus mehreren Außenwandmodulen ein
Seitenwandabschnitt gefertigt, in dem die im fertigen Wagenkasten senkrecht oder
nahezu senkrecht verlaufenden Seitenkanten aneinandergrenzender Außenwandmodule
stumpfstoßend aneinandergefügt werden und einen mittleren Seitenwandabschnitt bilden.
Hierdurch lassen sich modular lang gestreckte Seitenwände für Wagenkästen nahezu
spannungsfrei zusammenfügen.
Bei einigen Ausführungsformen werden analog ausgebildete weitere Außenwandmodule,
die als Seitenwandabschluss an den Enden des Untergestells angebracht werden, über
einen Toleranzausgleichsstoß mit dem mittleren Seitenwandabschnitt verbunden. Die
Außenbeblechung weist bei diesen Ausführungsformen an jeder Seite des Wagenkastens
dann ein oder zwei Fügungen auf, an denen ein Toleranzausgleich ausgeführt wird, um
die Länge der vollständigen Seitenwand an die Länge des vorgefertigten Untergestells
anzupassen. Die den Seitenwandabschluss bildenden Außenwandmodule werden auch
als Seitenwandendmodule oder Außenwandendmodule bezeichnet.
Grundsätzlich ist es möglich, auch diese Fügung mittels gesondert zugeschnittener
Bleche auszuführen, die stumpf stoßend zwischen das den jeweiligen
Seitenwandabschluss bildende Außenwandmodul und den mittleren Seitenwandabschnitt
eingefügt und versatzfrei mittels Laserschweißens eingefügt werden.
Das Vorsehen einer Fügestelle mit Toleranzausgleich an dem den Seitenwandabschluss
bildenden Außenwandmodul ermöglicht somit eine Anpassung der Länge der Seitenwand
an die Länge des Untergestells. Ferner umfasst das den Seitenwandabschluss bildende
Außenwandmodul in der Regel einen Türausschnitt, sofern in der Seitenwand eine Tür
vorgesehen ist. Eine baugruppenübergreifende Anpassung des Türausschnitts in dem
Außenwandmodul und dem Untergestell lässt sich bei dem Vorsehen einer Fügung mit
Toleranzausgleich ebenfalls leichter realisieren.
Um insgesamt in einem aus mehreren Wagen zusammengefügten Wagenverbund
vorgegebener Länge oder Passagier- und/oder Ladungskapazität eine möglichst geringe
Anzahl von Wagen zu benötigen, ist es wünschenswert, möglichst lange Wagen und
somit Wagenkästen fertigen zu können. Um dieses realisieren zu können und ein
„Durchbiegen unter die theoretische Nulllage" des Wagenkastens zwischen den
Drehgestellen zu kompensieren, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform das
Untergestell entlang seiner Längsrichtung mittels einer Vorsprengung hergestellt oder/und
bereitgestellt und werden die Außenwandmodule trapezförmig hergestellt, so dass beim
Aneinanderfügen der Außenwandmodule zu dem Seitenwandabschnitt dieser
Seitenwandabschnitt mit einer Vorsprengung oder Überhöhung hergestellt wird, die an die
Vorsprengung des Untergestells weitgehend angepasst ist. Die vorzugsweise
standardisierten Außenwandmodule werden somit mit einer trapezförmigen Seitenfläche
hergestellt.
Um beliebige Dachsegmente oder Dachelemente, auch unterschiedlicher
Querschnittsform (beispielsweise flach oder rund), mit variabler Teilung entlang der
Längsrichtung des Untergestells bzw. Wagenkastens an den aus den
Außenwandmodulen gebildeten Seitenwänden anbringen zu können, weisen
vorzugsweise zumindest die Außenwandmodule, aus denen der mittlere
Seitenwandabschnitt gebildet wird, alle dieselbe Seitenwandhöhe auf. Als Höhe wird hier
der Abstand zwischen den im verbauten Zustand horizontal oder nahezu horizontal
ausgerichteten Kanten des Außenwandmoduls angesehen.
Werden die Außenwandmodule mit einer trapezförmigen Seitenfläche ausgebildet, so
ergibt sich ein mittlerer Seitenwandabschnitt, der an einer Unterkante (und an einer
Oberkante) ein Segment eines Vielecks aufweist. Dieses bildet die Vorsprengung oder
Überhöhung aus. Da eine Steifigkeit der Dachelemente gegenüber den
Seitenwandelementen und insbesondere dem Obergurtprofil reduziert ist, können
Dachelemente an beliebigen Stellen entlang der Längserstreckung an die Vorspannung
oder Überhöhung angepasst werden.
Eine hohe Stabilität der Seitenwand bzw. der Außenwandmodule wird erreicht, indem die
mit dem Obergurtprofil versehene Seitenwandfläche als selbsttragendes Schubfeld
ausgeführt wird und auf eine Innenseite der Seitenwandfläche (Außenbeblechung) mit
dem Obergurtprofil, quer zur horizontalen Längserstreckung des Obergurtprofils
orientierte durchgehende vertikale Gerippeprofile als Säulen mit ihren Stirnseiten über TStoße
mittels Laserschweißen mit der Innenseite der Seitenwandfläche verbunden
werden. Bei besonders beanspruchten Wagenkästen, beispielsweise für
Hochgeschwindigkeitszüge, bei denen im Betrieb aerodynamische Wechsellasten
auftreten, werden die T-Stoße vorzugsweise doppelseitig und vorzugsweise durchgehend
mittels Laserschweißens an der Innenfläche der Außenbeblechung befestigt. Nur mittels
Laserschweißens lassen sich T-Stöße realisieren, deren Nahtquerschnitte nicht größer als
die rechnerisch notwendigen Nahtquerschnitte ausfallen. Die als Säulen dienenden
Gerippeprofile, welche die gesamte vertikale Ausdehnung eines Wandmoduls
überspannen, sind bevorzugt benachbart zu Aussparungen für Fenster, Türen oder
dergleichen angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden an dem Untergestell und in den
Dachelementen Gerippeprofile angefügt oder ausgebildet, die beim Zusammenfügen des
Seitenwandabschnitts bzw. der Außenwandmodule mit dem Untergestell und Anfügen der
Deckenelemente mit den Stützen des Außenwandmoduls bzw. des aus den
Außenwandmodulen zusammengefügten Seitenwandabschnitts jeweils zu umlaufend
ausgebildeten Ringspanten zusammengefügt werden. Im fertigen Wagenkasten sind
somit umlaufende Ringspanten ausgebildet, die dem Wagenkasten eine hohe Stabilität
verleihen.
Bevorzugt werden zwischen die als Säulen dienenden vertikalen Gerippeprofile
horizontale Gerippeprofile als Pfetten und nicht durchgängig die gesamte vertikale
Ausdehnung des Außenwandmoduls überspannende Gerippeprofile als lokale
Gerippeverstärkungen mittels Laserschweißens an der Innenfläche der Seitenwandfläche
angefügt. Hierbei werden die Gerippeprofile jeweils mit den Stirnseiten über T-Stöße
angefügt. Diese Gerippeprofile können bevorzugt zumindest in einem Blindfeldbereich
eine geringere Bauhöhe senkrecht zur Innenfläche der Außenbeblechung aufweisen als
die vertikalen Säulen, um Raum für Lüftungs- und/oder Klimakanäle zu schaffen. Ferner
können diese Durchbrüche für Leitungsinstallationen aufweisen. Zugleich mit einer
möglichst langen Ausgestaltung eines Wagens wird nämlich eine möglichst geringe
Wandstärke angestrebt, um im Innern möglichst viel Bauraum für eine komfortable
Innenraumgestaltung zu erhalten.
Eine geringe Bauhöhe senkrecht zur flächigen Erstreckung der Seitenwände wird ferner
erreicht, wenn die Seitenwandbleche aus Stahl gefertigt werden.
Neben den zugeschnittenen Blechen unterschiedlicher Materialeigenschaften,
insbesondere unterschiedlicher Materialstärke, die beanspruchungsgerecht gewählt
werden, werden auch die Gerippeprofile beanspruchungsgerecht ausgewählt und
eingefügt.
Um eine möglichst spannungsfreie Fügung der Gerippeprofile an die Innenseite der
Außenbeblechung zu ermöglichen, werden diese Fügungen mittels Laserschweißens
durchgeführt. Die Gerippeprofile werden untereinander horizontal und vertikal
vorzugsweise mittels Lichtbogenschweißen miteinander verbunden, da hierbei größere
Anforderungen an eine Fügespaltüberbrückung gestellt werden. Der größere
Wärmeeintrag ist hierbei unerheblich, da keine Verbindungen mit der Beblechung
betroffen sind.
Vorzugsweise sind die Säulenfüße der vertikal verlaufenden Gerippeprofile mit einem
verbreiterten/vergrößerten Profilquerschnitt ausgebildet, um eine kraftflussg erechte
Gestaltung der Ringspanten zu erhalten.
Eine besonders kostengünstige und Arbeitsschritte sparende Fertigung sieht vor, dass die
Bleche der Außenwandmodule so zugeschnitten und aneinandergefügt werden, dass sich
beim Zusammenfügen der Bleche benötigte Aussparungen für Fenster und Türen in dem
Außenwandmodul ergeben. Die besonders beanspruchten Bereiche, beispielsweise
angrenzend an Ecken von Fenster- oder Türaussparungen, werden durch Bleche
größerer Festigkeit, beispielsweise größerer Materialstärke, die übrigen Bereiche durch
Bleche geringerer Festigkeit, beispielsweise geringerer Materialstärke, ausgebildet. In den
besonders beanspruchten Bereichen treten bei einer so hergestellten Außenbeblechung
keine Fügenähte auf. Somit können stabile und dennoch leichte und eine möglichst
geringe Materialstärke und Bauhöhe aufweisende Seitenwände hergestellt werden.
Beim Zusammenfügen der Außenwandmodule werden vorzugsweise zunächst die
Außenbleche mittels I-Stößen, das heißt über die stumpf stoßenden Stirnflächen der
Bleche und des Obergurtprofils, verbunden, so dass sich eine versatzfreie Außenfläche
ergibt. Anschließend werden dann weitere Gerippeprofile an der Innenfläche der
Außenbeblechung und gegebenenfalls des Obergurtprofils mittels Laserschweißens
befestigt, wobei die horizontal verlaufenden Pfetten sich über die Stumpfnaht der
Außenbleche hinweg erstrecken. Anschließend werden die Verbindungen zu den anderen
Gerippeprofilteilen, die bereits in die zusammengefügten Außenwandmodule integriert
sind, vorzugsweise mittels Lichtbogenschweißens hergestellt.
Für das Einfügen der Gerippeprofile ist es von Vorteil, wenn die Stirnkanten, die mittels
eines T-Stoßes an der Innenfläche der Außenbeblechung und/oder dem Obergurtprofil
angefügt werden, vor dem Anfügen, vorzugsweise mittels Laserschneidens, so aus- oder
geschnitten werden, dass die Stirnkante an die auf der Innenfläche auftretenden
Materialversätze aufgrund der unterschiedlichen Materialstärken der verschiedenen
Bleche und/oder an eine Form des Obergurtprofils angepasst ist. Wird die Seitenwand mit
einer Krümmung im horizontalen Verlauf der Seitenwandfläche hergestellt, so sind die
vertikalen Gerippeprofile an diese Krümmung ebenfalls anzupassen. Verjüngt sich der
Grundquerschnitt des Wagenkastens entlang der Längsrichtung des Untergestells
endseitig, so kann eine entsprechende Anpassung auch für horizontal verlaufende
Gerippeprofilabschnitte notwendig oder vorteilhaft sein.
Das Gerippe, welches im Wesentlichen eine aussteifende Funktion für die Außenwand
übernimmt, wird vorzugsweise so ausgebildet, dass die Gerippeprofile, die entlang einer
ersten Richtung, welche bei einer Seitenwand eines Wagenkastens vertikal verläuft,
orientiert werden, bis auf Unterbrechungen für Funktionsöffnungen einstückig in das
Gerippe eingefügt werden. Die hierzu quer verlaufenden horizontal ausgerichteten Profile
des Gerippes werden hingegen jeweils durch die vertikal ausgerichteten Profile
unterbrochen. Lediglich entlang horizontal ausgerichteter Funktionsöffnungen sind bei
einer Ausführungsform die parallel zur Funktionsöffnung verlaufenden horizontalen Profile
so ausgebildet, dass diese mehrere der nur durch die Funktionsöffnungen
unterbrochenen, vertikal verlaufenden Profile überspannen. Untereinander werden die
Gerippeprofile, um eine Aussteifung zu verbessern, vorzugsweise miteinander verbunden.
Es ist möglich, die Profile des Gerippes einzeln auf die Außenbeblechung aufzuspannen
und zu fügen. Es kann sich aber als vorteilhaft erweisen, mehrere Einzel-Profile in einer
separaten Vorrichtung vorzufügen, bevor sie als vorgefertigte Baugruppe auf die
Außenbeblechung aufgelegt werden.
Während des Fügeprozesses werden die einzelnen Bleche, die die Außenbeblechung
eines Außenwandmoduls bilden, vorzugsweise in ein Hilfsgerüst oder eine Tragform
eingelegt und dort für den Fügeprozess gehalten.
Um anschließend das Gerippe hieran zu befestigen oder hierauf aufzubauen, ist bei
einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass einzelne Bleche, insbesondere zweite
Bleche, mit Ausnehmungen versehen werden, die sich nicht über die gesamte
Materialstärke erstrecken. Die Außenfläche bleibt somit unbeschädigt erhalten. Diese
Ausnehmungen, die beispielsweise in Form von Nuten, Kerben oder Schlitzen
eingebracht werden können, können verwendet werden, um hierin Stoßkanten der
Gerippeprofile zu positionieren und so eine Verbindung der Gerippeprofile mit der
Außenbeblechung zu erleichtern.
Abweichend zu der eben beschriebenen Vorgehensweise können auch Gerippeteile an
einzelnen Blechen der Außenbeblechung befestigt werden, bevor die Außenbeblechung
des Außenwandmoduls vollständig fertig gestellt ist. Vorteile und Weiterbildungen der
Erfindung wurden bereits teilweise beschrieben. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile
ergeben sich im Übrigen aus der Beschreibung einzelner Ausführungsformen der
Erfindung.
Ausführungsbeispiele und weiter Merkmale der Erfindung werden unter Bezugnahme auf
eine beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Außenwandmoduls;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Außenbeblechung des
Außenwandmoduls nach Fig. 1;
Fig. 2a einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Außenbeblechung mit auf einer
Innenseite angefügten durchgehenden vertikalen Gerippeprofilen des
Außenwandmoduls nach Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Außenwandmoduls
nach Fig. 1 zur Veranschaulichung der Ausbildung von horizontal
verlaufenden Gerippeprofilen in einem Blindfeld;
Fig. 4a einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 4;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines unteren Abschlusses der vertikalen
Gerippeprofile und deren Anbringung an einem Untergestell;
Fig. 6a eine schematische Darstellung der Anbringung eines flachen Dachsegments
an dem durch das Obergurtprofil gebildeten Obergurt;
Fig. 6b eine schematische Darstellung der Anbringung eines abgerundeten,
tonnenförmigen Dachsegments an dem durch das Obergurtprofil gebildeten
Obergurt;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vollständigen Außenwand eines
Schienenfahrzeug-Wagenkastens, mit einem durch Obergurtprofile
gebildeten Obergurt;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf ein Außenwandmodul am Wageneinzug
mit einem Längentoleranzausgleich; und
Fig. 9a - 9c unterschiedliche Schweißnähte zum Befestigen der Gerippeprofile an der
Außenbeblechung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Außenwandmodul 1 dargestellt. Dieses umfasst, eine
Außenbeblechung 3, die an einem oberen Ende mit einem horizontal verlaufenden
Obergurtprofil 2 abgeschlossen wird. Die Außenbeblechung 3 des Außenwandmoduls 1
ist aus Blechen, welche mindestens erste Bleche 10 und zweite Bleche 11 mit
unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften sowie dem Obergurtprofil 2 hergestellt. Auf
deren Innenseite 17, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Gerippe 4 aus Gerippeprofilen 5
befestigt. In der Außenbeblechung 3, welche an einer Außenseite 18 (unterhalb der
Zeichnungsebene) eine glatte Außenfläche bildet, sind Aussparungen oder
Funktionsöffnungen 6 in Form von Fensteröffnungen 7 ausgebildet. Die ersten Bleche 10
und zweiten Bleche 11 weisen bei der dargestellten Ausführungsform unterschiedliche
Materialstärken auf. Die Außenbeblechung 3 mit dem Obergurtprofil 2 ist als
selbsttragendes Schubfeld ausgebildet. Das Gerippe 4 dient überwiegend zur Aussteifung
dieses Schubfelds und zur Bildung einer Biegesteifigkeit der Seitenwand.
Das Gerippe 4 des Außenwandmoduls 1 nach Fig. 1 umfasst entlang einer ersten
Richtung, hier einer vertikalen Richtung, orientierte Gerippeprofile 5a, die als Säulen 5 1
ausgebildet sind, und entlang einer quer zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung
verlaufende Gerippeprofile 5b, welche als Pfetten 52 ausgebildet sind. Während die
entlang der ersten Richtung orientierten Gerippeprofile 5a soweit möglich einstückig
ausgestaltet sind und lediglich an Funktionsöffnungen des Außenwandmoduls
unterbrochen werden, werden die parallel zur zweiten Richtung orientierten Gerippeprofile
5b jeweils durch die vertikal orientierten Gerippeprofile 5a „unterbrochen". Dies bedeutet,
dass die horizontal orientierten Gerippeprofile zwischen den senkrecht orientierten
Gerippeprofilen 5a angeordnet sind. Lediglich entlang der horizontal verlaufenden Kanten
der Fensteröffnungen 7 überspannt jeweils ein Gerippeprofil 5b' mehrere vertikal
verlaufende Gerippeprofile 5a', die an den Funktionsöffnungen unterbrochen sind.
In Fig. 2 ist schematisch die Außenbeblechung des Außenwandmoduls 1 nach Fig. 1
dargestellt. Gut zu erkennen sind erste Bleche 10 einer ersten Materialstärke und zweite
Bleche 11, die jeweils eine größere Materialstärke senkrecht zu ihrer flächigen
Ausdehnung aufweisen als die ersten Bleche 10, sowie das Obergurtprofil 2. Die flächige
Ausdehnung der ersten Bleche 10 und zweiten Bleche 11 erstreckt sich jeweils in der
Zeichnungsebene. Eine Materialstärke ist somit senkrecht zur Zeichnungsebene
orientiert. Zu erkennen ist, dass die zweiten Bleche 11 in jenen Bereichen der
Außenbeblechung 3 angeordnet sind, an denen im Betrieb des SchienenfahrzeugWagenkastens
besonders hohe Spannungen auftreten. Dieses sind beispielsweise die
Bereiche der Außenbeblechung 3 angrenzend an die Fensterecken und Türecken.
Die zweiten Bleche können unterschiedliche Materialstärken aufweisen. Die
Materialstärken der ersten Bleche und der zweiten Bleche werden angepasst an die
jeweiligen Spannungserfordernisse des jeweiligen Bereichs, in den diese eingefügt
werden, gewählt. Die zweiten Bleche weisen jedoch alle eine größere Materialstärke als
die ersten Bleche auf.
Die einzelnen Bleche 10, 11 werden vor dem Fügen präzise zugeschnitten, dass sich
beim Aneinanderfügen die als Funktionsöffnungen 6 dienenden Aussparungen in der
Außenbeblechung 3 quasi automatisch ergeben. Ein solches Herstellungsverfahren, bei
dem die bereits passgerecht zugeschnittenen Bleche aneinandergefügt werden, wird auch
als Tailored-Blank-Verfahren bezeichnet.
Die ersten Bleche 10 sind untereinander und mit den zweiten Blechen 11 jeweils über
Laserschweißnähte 13 miteinander verbunden, an denen die einzelnen Bleche 10 stumpf
aneinander anstoßen. Die Laserschweißnähte werden vorzugsweise von der Innenseite
17, von der aus die Außenbeblechung in Fig. 2 dargestellt ist, ausgeführt. Auch das
Obergurtprofil 2 sowie das angrenzende Blech 10 oder bei anderen Ausführungsformen
die angrenzenden Bleche sind so, insbesondere form- und maßgenau, vorgefertigt, dass
sie stumpf aneinander anstoßen und über Laserschweißnähte 13 miteinander verbunden
werden. Hierbei werden die Bleche unterschiedlicher Materialstärke 10, 11 sowie das
Obergurtprofil 2 jeweils so angeordnet, dass die Außenfläche 18 als eine versatzfreie
Fläche ausgebildet wird. Die Innenseite 17 hingegen weist an den Übergängen zwischen
den Blechen unterschiedlicher Materialstärke 10, 11, und gegebenenfalls zum
Obergurtprofil Versätze auf. Gut zu erkennen ist in Fig. 2, dass in jenen Bereichen, in
denen erhöhte Spannungen auftreten, keine Schweißnähte ausgebildet werden müssen.
Hierdurch wird eine höhere Festigkeit der Außenwand bei geringerem Materialeinsatz
erreicht.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Obergurtprofil 2 als mehrfach
abgewinkeltes offenes Profil ausgebildet. Bei anderen Ausführungsformen kann auch ein
Profil mit geschlossenem Querschnitt verwendet werden. Auch in diesem Fall wird eine
mittels Laserschweißens hergestellte Fügeverbindung ausgebildet, die eine versatzfreie
Außenfläche bildet.
Wie in dem vergrößerten Ausschnitt, welcher in Fig. 2a gezeigt ist, gut zu erkennen ist,
weist das Obergurtprofil 2 einen Profilschenkel 4 1 auf, der die ansonsten aus den Blechen
10, 11 gefügte Außenbeblechung 3 fortsetzt. Zusätzlich weist das Obergurtprofil einen
Profilabschnitt 42 auf, der zu einer Innenseite 17 hin gegenüber der durch die Bleche 10,
11 gebildeten Seitenwandfläche oder Außenfläche 18 abgewinkelt ist. Eine Oberseite 43
des Profilabschnitts 42 bildet eine erste Auflagefläche 44 für Dachsegmente (nicht
dargestellt). An einem von der Außenseite 18 abgewandten Ende 45 des Profilabschnitts
42 weist dieser eine doppelte Abwinkelung auf, so das eine zweite im Wesentlichen
horizontal verlaufende zweite Auflagefläche 46 für andere Dachsegmente (nicht
dargestellt) ausgebildet ist. Der Profilabschnitt 42 ist so ausgestaltet, dass Dachsegmente
unterschiedlicher Dachformen alle an demselben Obergurtprofil 2 anbringbar sind.
In Fig. 3 ist schematisch die Außenbeblechung 3 des Außenwandmoduls 1 gemeinsam
mit auf der Innenseite 17 angefügten durchgehenden, die gesamte vertikale Ausdehnung
des Außenwandmoduls überspannenden, als Säulen 5 1 ausgebildeten Gerippeprofilen 5
dargestellt. Die Säulen 5 1 sind benachbart zu vertikal verlaufenden Rändern der
Funktionsöffnungen 6 angeordnet. Die Gerippeprofile werden mit ihren Stirnseiten an der
Innenseite 17 der Beblechung (die die ersten Bleche 10, die zweiten Bleche 11 und das
Obergurtprofil 2 umfasst) mittels Laserschweißens über einen T-Stoß angefügt. Es wird
hierbei eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Hierdurch treten minimale
Spannungen beim Fügen auf. Vorzugsweise werden die Schweißnähte doppelseitig
ausgeführt. Die Schweißung wird von der Innenseite 17 aus ausgeführt und eine
Durchschwei ßung der Außenbleche in jedem Fall vermieden. Eine durchgehende
Schweißnaht ermöglicht eine optimale ununterbrochene Kraftübertragung.
In Fig. 4 ist ein Ausschnitt eines Blindfeldbereichs des Außenwandmoduls 1 nach Fig. 1
dargestellt. Zusätzlich zu den vertikalen Säulen 5 1 werden horizontal verlaufende
Gerippeprofile sowie nicht durchgehende vertikale Gerippeprofile an der Innenseite 17 der
Außenbeblechung 3 befestigt. Die Gerippeprofile bilden hierdurch ein Gerippe 4. Gut zu
erkennen ist, das die horizontalen Gerippeprofile, welche als Pfetten 52 ausgebildet sind,
eine geringere Bauhöhe als die vertikalen Säulen 5 1 aufweisen, um Platz für Klimakanäle
zu schaffen. Ferner weisen die Pfetten 52 Durchbrüche 53 für Leitungen und Kabel auf.
Die Gerippeprofile sind vorzugsweise als offene Blechprofile ausgebildet. Vorzugsweise
kommen L-Profile, T-Profile, Z-Profile oder U-Profile zum Einsatz. Diese werden in das
Gerippe so eingefügt, dass an die Außenbeblechung, an der das Gerippe zur Aussteifung
der Außenbeblechung angebracht wird, lediglich „Stirnkanten" der Profile angrenzen. Dies
bedeutet, dass die Seitenflächen, die als Stoßkanten der Gerippeprofile verwendet
werden, um diese mit der Außenbeblechung zu verbinden und die an die
Außenbeblechung angrenzen, im Wesentlichen lediglich eine Breite aufweisen, die einer
Materialstärke des Blechs entspricht, aus der das jeweilige Profil gefertigt ist. Hierdurch
kann erreicht werden, dass keine flächige Materialaufdopplung angrenzend an die
Außenbeblechung entsteht, welches eine Korrosionsneigung für Spaltkorrosion
herbeiführen würde.
Die Gerippeprofilteile untereinander werden vorzugsweise mittels Lichtbogenschweißens
aneinandergefügt, um Spaltüberbrückungsanforderungen zu erfüllen.
Die Stirnkanten der Gerippeprofile sind vorzugsweise mittels Laserscheidens so
zugeschnitten, dass diese Ausklinkungen 22 besitzen, die an unterschiedlichen
Materialstärken der Bleche angepasst sind, die an der Innenseite 17 an den Fügestellen
Versätze bilden. Ebenso sind die Stirnkanten an gegebenenfalls vorhandene
Krümmungen der Außenbeblechung 3 angepasst. Somit tritt beim Fügen kein oder nur
minimaler Fügespalt zwischen der Stirnseite des jeweiligen Gerippeprofils und der
Innenseite der Außenbeblechung auf.
In Fig. 4 ist exemplarisch ein Ausschnitt eines Bildfelds zwischen zwei Fensteröffnungen.
Angrenzend an die Eckbereiche 28 ist die Außenbeblechung jeweils mittels eines zweiten
Bleches 11 ausgebildet, welches eine größere Materialstärke 15 senkrecht zur flächigen
Erstreckung als eine Materialstärke 16 des ersten Blechs 10 ebenfalls senkrecht zu
dessen flächiger Erstreckung aufweist. Das erste Blech 10 und das zweite Blech 11 sind
über eine von einer Innenseite 17 der der Außenbeblechung 3 ausgeführte
Laserschweißnaht verbunden. Hierbei stoßen das erste Blech 10 und das zweite Blech 11
jeweils mit ihren Stirnseiten aneinander. Eine Außenfläche 18 der Außenbeblechung 3 ist
versatzfrei ausgeführt. Hingegen ergibt sich an der Innenseite 17 am Übergang von dem
ersten Blech 10 zu dem zweiten Blech 11 ein Versatz 24.
Zum Aussteifen der Außenbeblechung 3 ist mit dieser ein Gerippe 4 verbunden. Das
Gerippe umfasst in dem dargestellten Ausschnitt ein vertikal durchgehend verlaufende,
als Säulen 5 1 ausgebildete Gerippeprofil 5a sowie horizontal verlaufende als Pfetten 52
ausgebildete Gerippeprofile 5b, welche durch die senkrecht verlaufenden Gerippeprofil 5a
unterbrochen sind. Die Gerippeprofile 5a, 5b sind jeweils als L-Profile ausgebildet und
stoßen mit stirnseitigen Stoßkanten 19, 20, 2 1 an die Außenbeblechung jeweils mit einem
T-Stoß an. Wie zu erkennen ist, weist beispielsweise die Stoßkante 2 1 des horizontal
verlaufenden Gerippeprofils 5b eine Ausklinkung 22 in einem Bereich 23 auf, mit dem die
Stoßkante 2 1 an das zweite Blech 11 anstößt, welches eine größere Materialstärke 15 als
das erste Blech 10 aufweist. Die Materialstärke des ersten Blechs 10 ist mit dem
Bezugszeichen 16 gekennzeichnet. Die T-Stöße der Stoßkanten 19, 20, 2 1 mit der
Außenbeblechung 3, d.h. den ersten Blechen 10 oder den zweiten Blechen 11, können
auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Dies ist beispielhaft in den Figuren 9a - 9c
dargestellt.
Die in Fig. 9a dargestellte Variante stellt eine sogenannte I-Naht 30 dar. In Fig. 9b ist eine
einseitige Kehlnaht 3 1 und in Fig. 9c eine zweiseitige Kehlnaht 32 des T-Stoßes
dargestellt. Die Nähte können jeweils ohne oder mit Zuführung eines Nahtmaterials
ausgeführt werden und werden vorzugsweise als durchgehende Laserschweißnähte
ausgeführt.
In Fig. 4 sind ferner zusätzliche Gerippeelemente 25 zur Winkelaussteifung zwischen
horizontal unterhalb den Fensteröffnungen 7 verlaufenden Gerippeprofilen 5b und den
vertikal verlaufenden Gerippeprofilen 5a eingefügt. Hierdurch wird eine höhere
Aussteifung des Gerippes 4, und indirekt der Außenbeblechung 3, erreicht.
Hervorzuheben ist, dass auch die zusätzlich eingefügten Gerippeelemente 25 lediglich mit
Stirnflächen als Stoßkanten auf die Außenbeblechung treffen, die über Schweißnähte mit
der Außenbeblechung stoffschlüssig verbunden werden können. Eine flächige
Materialaufdopplung findet nicht statt.
Sowohl die vertikalen und horizontalen Gerippeprofilteile untereinander als auch
mehrstückig hergestellte Gerippeprofilteile werden vorzugsweise so ausgebildet, dass
eine Profilstirnseite auf eine Profilfläche trifft bzw. zwei Profilstirnseiten aufeinandertreffen,
so dass auch im Gerippe keine flächigen Materialaufdopplungen auftreten. Vorzugsweise
werden diese Fügestellen ebenfalls mittels Laserschweißens oder, wo
Spaltüberbrückungsanforderungen dies gebieten, mittels Lichtbogenschweißens
ausgebildet.
Die Gerippeprofile 5, 5a, 5b werden an die mindestens ersten und zweiten Bleche 10, 11
ebenso wie an das Obergurtprofil 2 (vergleiche Fig. 1) stoffschlüssig angefügt, ohne eines
der mindesten ersten und zweiten Bleche 10, 11 oder das Obergurtprofil 11 zu
durchdringen.
In Fig. 4a ist ein Ausschnitt der Fig. 4 vergrößert dargestellt. Gezeigt ist das zweite Blech
11, welches angrenzend an den unteren Eckbereich 28 einer Fensteröffnung 7 in die
Außenbeblechung 3 eingefügt ist. Das zweite Blech 11 ist in ein erstes Blech 10
eingefügt. An der Laserschweißnaht 13 tritt an der Innenseite 17 ein Versatz 24 auf.
Entsprechend weisen die Gerippeprofile 5a, 5b an den Stoßkanten 19, 20, 2 1 jeweils eine
Ausklinkung 22 in den Bereichen 23 auf, an denen die Stoßkanten auf den Versatz 24
„treffen". Ist das zweite Blech 11 an der Kante 26, an der der Versatz 24 auftritt, mit einer
Fase versehen, so sind die Ausklinkungen 22 vorzugsweise entsprechend angepasst an
die Fase ausgebildet.
In Fig. 5 ist ein unterer Abschluss eines vertikalen Gerippeprofils, insbesondere eines als
Säule 5 1 ausgebildeten Gerippeprofils, gezeigt. Der Säulenfuß dieses Gerippeprofils
weist einen gegenüber dem restlichen Profil vergrößerten Querschnitt auf. Dieses ist
vorteilhaft, um einen guten Kraftfluss an der Verbindungsstelle mit dem Untergestell 60
bzw. einem hierauf befestigten Gerippeprofil 6 1 zu erhalten. Über das in dem Untergestell
60 ausgebildete Gerippeprofil 6 1 und die Säulen der Außenwandmodule 1 sowie
entsprechende Gerippeprofile im Dachsegment (nicht dargestellt) können somit quer zur
Längsachse des Wagenkastens orientierte Ringspanten ausgebildet werden.
In Fig. 6a ist die Auflagerung eines Flachdachssegments 7 1 auf das Obergurtprofil 2
schematisch dargestellt. Das Flachdachsegment 7 1 wird hierbei auf der zweiten
Auflagefläche 46 und einem Endabschnitt 47 der ersten Auflagefläche 44 aufgelagert.
In Fig. 6b ist die Auflagerung eines runden, tonnenförmigen Dachsegments 72 auf dem
Obergurtprofil 2 schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform findet die
Auflagerung auf der ersten Auflagefläche 44 auf der Oberseite 43 des abgewinkelten
Profilabschnitts 42 des Obergurtprofils 2 statt.
Es ergibt sich, dass ein geeignet gewähltes Obergurtprofil die Möglichkeit eröffnet, dass
unterschiedliche Dachsegmente auch in ein und demselben Wagenkasten an dem durch
das Obergurtprofil gebildeten Obergurt unabhängig von der Seitenwandmodulteilung
aufgelagert und befestigt werden können.
Die vorzugsweise standardisiert gefertigten Außenwandmodule 1 werden anschließend
zu einer Seitenwand 9 1 oder zumindest einem vorzugsweise mittleren
Seitenwandabschnitt 8 1 zusammengefügt, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Hierbei werden die
Stirnflächen der Außenbeblechungen einschließlich der Stirnflächen der Obergurtprofile
stumpf stoßend mittels einer Laserschwei ßung ohne Überlappungen zusammengefügt.
Die Fügung erfolgt so, dass eine versatzfreie Außenfläche 18a geschaffen wird. Die
Innenseite 17a kann hingegen Versätze oder Sprünge aufweisen.
Die einzelnen Seitenwand- oder Außenwandmodule 1 sind bei einer bevorzugten
Ausführungsform für Seitenwände langer Wagenkästen jeweils leicht trapezförmig
ausgebildet. Eine Unterkante 82 ist kürzer als eine obere Kante 83 des Obergurtprofils 2
an seiner Oberseite 43. Beim Zusammenfügen einer Seitenwand 9 1 erhält man so eine
leicht gekrümmte Außenwand bzw. einen mittleren Seitenwandabschnitt 8 1 , der eine
Überhöhung oder Vorsprengung aufweist. Dieses ist in Fig. 7 schematisch dargestellt.
Alle Außenwandmodule 1 weisen dieselbe Seitenwandhöhe 96 auf.
Die Außenwandmodule 1 sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese vorzugsweise an
beiden vertikal verlaufenden Seitenkanten 84, 85 (vgl. auch Fig. 1) mit einem
Blindfeldbereich enden. Beim Aneinanderfügen der Außenwandmodule 1 bilden die
Seitenkanten 84, 85 einen durchgehenden, nahezu vertikal verlaufenden Stoß in einem
Blindfeldbereich der Seitenwand. Beim Fügen der Außenwandmodule 1 gibt es somit nur
eine Stoßfuge, die durchgehend geschweißt werden kann. Nach dem Zusammenfügen
der Außenwandmodule in der Weise, dass eine versatzfreie Außenfläche 18a gebildet
wird, werden an der Innenseite 17a weitere die Schweißnaht 13 überdeckende
horizontale Gerippeprofile 5b eingeschweißt und mit den übrigen Gerippeprofilen des
Gerippes 4 verbunden. Das Fügen an die Innenseite erfolgt mittels Laserschweißens
eines T-Stoßes, das Verbinden der Gerippeprofile untereinander vorzugsweise mittels
Lichtbogenschwei ßens.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Seitenwand 9 1 weist der mittlere Seitenwandabschnitt 8 1,
der aus den standardisierten Außenwandmodulen gefügt ist, eine bogenartige
Überhöhung auf. Diese stellt sich in Form eines Polygonzugs dar, der von der Unterkante
bzw. der Oberkante des Seitenwandabschnitts oder Oberseite des Obergurtprofils
gebildet ist. Die Überhöhung oder Vorsprengung ist an die des zugehörigen Untergestells
angepasst und soll ein„Durchbiegen unter die theoretische Nulllage" kompensieren.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Seitenwand 9 1 sind bzw. werden an beiden Enden 92, 93
Außenwandendmodule 1 mit einer Aussparung in Form einer Türöffnung 8 angefügt. Die
Anfügung dieser als Seitenwandendmodule 94 bezeichneten Außenwandmodule 1, die
ansonsten nach denselben Verfahrensprinzipien wie die übrigen standardisierten
Außenwandmodule 1 hergestellt sind, erfolgt über eine Fügung 95 mit Toleranzausgleich,
um insbesondere eine Längenanpassung an das entsprechende vorgefertigte
Untergestell und gegebenenfalls dort ausgebildete Türausschnitte zu erleichtern oder zu
ermöglichen. Hierbei können speziell angefertigte Bleche mit ihren Stirnseiten zwischen
die Seitenwandendmodule 94 und den mittleren Seitenwandabschnitt 8 1 stumpf stoßend
eingefügt werden. Ebenso sind aber auch andere eine Fügetoleranz zulassende
Schweißungen möglich, die dann in der Regel jedoch eine Nachbearbeitung der
Außenfläche erforderlich machen, um hier die Versatzfreiheit im Bereich der Fügung
wiederherzustellen.
Wie aus Fig. 8 zu entnehmen ist, verjüngt sich ein Wagenkastengrundriss in der Regel an
den Wagenenden, d. h. zu den Enden 92, 93 der Seitenwand 9 1 . In Fig. 8 ist eine
Draufsicht auf einen solchen Querschnittseinzug schematisch dargestellt. Zwischen dem
Außenwandendmodul 1 mit der Türöffnung 8, welches als Seitenwandendmodul 94
verwendet wird, und dem mittleren Seitenwandabschnitt 8 1 ist erneut die Fügestelle 95
mit dem Längstoleranzausgleich dargestellt. Ein erster Abstand 98 zwischen der
Außenbeblechung 3 des Seitenwandendmodule 94 an dem Ende 92 der Seitenwand 9 1
und einer Wagenkastenmittelachse 97 ist geringer als ein zweiter Abstand 99 zwischen
der Außenbeblechung 3 des dem Ende 92 der Seitenwand 9 1 zugewandten letzten
Außenwandmoduls 1 des mittleren Seitenwandabschnitts 8 1 .
Es ergibt sich für den Fachmann, dass die genaue Form und Anordnung der zweiten
Bleche innerhalb der Außenbeblechung von den jeweiligen statischen Erfordernissen der
Außenwand des Wagenkastens abhängig sind, in den diese eingefügt werden sollen.
Die Erfindung ist hier beispielhaft für Seitenaußenwände beschrieben. Ebenso kann die
Erfindung jedoch auch für Außenwände oder Außenwandmodule verwendet werden, die
in einem Dachbereich eines Wagenkastens angeordnet werden. In einer möglichen
Ausführungsform wird die Außenbeblechung zwischen einem als Obergurt ausgebildeten
Obergurtprofil der einen Seitenwand und einem Obergurtprofil einer gegenüberliegenden
Seitenwand eingeschweißt.
Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Außenwand auch eine Stirnaußenwand (oder ein
Teil davon) eines Wagenkastens sein, wobei eine Stirnaußenwand ein Durchgangsmodul
zum Durchgang in andere Wagen oder ein Führerhaus sein kann.
Darüber hinaus soll die Erfindung so verstanden werden, dass anstelle zweiter Bleche mit
einer Materialstärke, die von der der ersten Bleche abweicht, auch zweite Bleche
eingesetzt werden können, die dieselbe Materialstärke wie die ersten Bleche, jedoch
andere physikalische Materialeigenschaften (z.B. eine andere Verformungsfestigkeit) als
die ersten Bleche aufweisen. Ebenso ist es möglich, zweite Bleche zu verwenden, die
sowohl eine von den ersten Blechen abweichende Materialstärke als auch abweichende
physikalische Materialeigenschaften aufweisen. Ein wesentlicher Vorteil kann dann darin
bestehen, dass die Stoßkanten der Gerippeprofile beim Übergang von einem ersten auf
ein zweites Blech nicht oder nur geringfügig ausgeklinkt werden müssen, da kein oder nur
ein geringer Versatz zu überwinden ist. Es versteht sich, dass auch Bleche mit mehr als
zwei Materialstärken oder Festigkeiten verwendet werden können.
Während in den Figuren beispielhaft leicht gewölbte Außenwände oder
Außenwandmodule gezeigt sind, ist die Erfindung ohne weiteres auch auf ebene oder
geknickte Außenwände oder Außenwandmodule anwendbar.
Es hat sich gezeigt, dass mit der hier beschriebenen „einschaligen" Stahl-Differential-
Bauweise „überlange" und relativ „dünnwandige" Wagenkästen herstellbar sind, die trotz
gegenüber bisher üblichen Wagenkastenlängen verringerter Außenbreite (die der
Anforderung geschuldet ist, unter allen Betriebsbedingungen ein standardisiertes
Fahrzeug-Umgrenzungsprofil einhalten zu müssen) eine für den Fahrgastkomfort
wesentliche ausreichende Innenraumbreite gewährleisten können.
Bezugszeichenliste
1 Außenwandmodul
2 Obergurtprofil
3 Außenbeblechung
4 Gerippe
5 Gerippeprofil
5a, 5a' Gerippeprofil (vertikal)
5b, 5b' Gerippeprofil (horizontal)
6 Funktionsöffnungen
7 Fensteröffnungen
8 Türöffnungen
10 erste Bleche
11 zweite Bleche
13 Laserschweißnaht
15 Materialstärke zweite Bleche
16 Materialstärke erste Bleche
17 Innenseite
17a Innenseite
18 Außenfläche
18a Außenfläche
19, 20, 2 1 Stoßkanten
22 Ausklinkung
23 Bereich
24 Versatz
25 Gerippeelement zur Winkelaussteifung
26 Kante
28 Eckbereiche
30 I-Naht
3 1 einseitige Kehlnaht
32 zweiseitige Kehlnaht
4 1 Profilschenkel
42 Profilabschnitt
43 Oberseite
44 erste Auflagefläche
abgewandtes Ende
zweite Auflagefläche
Endabschnitt
Säulen
Pfetten
Durchbrüche
Untergestell
Gerippeprofil (im Untergestell)
Flachdachsegment
tonnenformiges Dachsegment
Seitenwandabschnitt
Unterkante
Oberkante
, 85 Seitenkanten
Seitenwand
, 93 Enden
Seitenwandendmodule
Fügestelle mit Toleranzausgleich
Seitenwandhöhe
Wagenkastenmittelachse
erster Abstand
zweiter Abstand
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Wagenkastenrohbaus eines Schienenfahrzeugs
umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Untergestells (60),
Fertigen von Außenwandmodulen (1) nach einem Tailored-Blank- Verfahren, bei
dem zugeschnittene Bleche ( 10, 11) unterschiedlicher Materialeigenschaften
stumpfstoßend mittels Laserschweißens zu einer Seitenwandf lache
aneinandergefügt werden, so dass eine Außenfläche (18) der Seitenwandf läche
ohne Materialsprünge an den Stoßstellen entsteht, und wobei beim Fertigen der
Außenwandmodule (1) an einer Innenseite (17) der Seitenwandfläche ein aus
Gerippeprofilen (5, 5a, 5b) gebildetes Gerippe (4) angefügt wird,
Zusammenfügen mehrerer Außenwandmodule (1) zumindest zu einem mittleren
Seitenwandabschnitt (81), wobei die Außenwandmodule (1) stumpfstoßend
mittels Laserschweißens aneinandergefügt werden, ohne dass in der
Außenfläche (18a) ein Versatz an den Fügestellen der Außenwandmodule (1)
auftritt,
Anbringen zumindest des mittleren Seitenwandabschnitts (81) und
gegebenenfalls von als Seitenwandendmodulen (94) ausgebildeten
Außenwandmodulen ( 1 ) sowie gegebenenfalls Stirnendmodulen auf dem
Untergestell (60) und Anfügen von Dachelementen (71 , 72), dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt des Fertigens eines Außenwandmoduls (1) ein
Anfügen eines abgewinkelten Obergurtprofils (2) an die Seitenwandfläche
umfasst, wobei das Obergurtprofil (2) eine Oberkante des Außenwandmoduls ( 1 )
abschließt und mittels Laserschweißens stumpfstoßend an angrenzende der
Bleche ( 10, 11) unterschiedlicher Materialbeschaffenheit angefügt wird, ohne
dass an der Außenfläche (18) der Seitenwandfläche ein Materialsprung entsteht,
wobei das Obergurtprofil (2) einen gegenüber der Außenfläche ( 18) der
Seitenwandfläche zur Innenseite (17) des Außenwandmoduls ( 1 ) hin
abgewinkelten Profilabschnitt (42) umfasst, und dass bei dem Schritt des
Anfügens des Gerippes (4) auf der Innenseite (17) der Seitenwandfläche die
Gerippeprofile (5, 5a, 5b) mit stirnseitigen Stoßkanten (19, 20, 2 1) an die
Innenseite (17) der Seitenwandfläche einschließlich des Obergurtprofils über TStöße
angebracht und über Laserschweißnähte ( 13) stoffschlüssig befestigt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergestell
(60) entlang seiner Längsrichtung mittels einer Vorsprengung hergestellt
oder/und bereitgestellt wird und die Außenwandmodule trapezförmig hergestellt
werden, so dass beim Aneinanderfügen der Außenwandmodule zu dem
Seitenwandabschnitt (81), dieser Seitenwandabschnitt (81 ) mit einer
Vorsprengung oder Überhöhung hergestellt wird, die an die Vorsprengung des
Untergestells weitgehend angepasst ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Außenwandmodule (1), aus denen der mittlere Seitenwandabschnitt
(81) gebildet wird, alle dieselbe Seitenwandhöhe (96) aufweisen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bleche der Außenwandmodule ( 1 ) so zugeschnitten und
aneinandergefügt werden, dass sich beim Zusammenfügen der Bleche (10, 11)
Funktionsöffnungen (6) in dem Außenwandmodul ( 1 ) ergeben.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die mit dem Obergurtprofil (2) versehene Seitenwandfläche als
selbsttragendes Schubfeld ausgeführt wird und beim Anfügen des Gerippes (4)
auf der Innenseite ( 17) der Seitenwandfläche einschließlich des Obergurtprofils
(2) quer zur horizontalen Längserstreckung des Obergurtprofils (2) orientierte
durchgehende vertikale Gerippeprofile als Säulen (51) mit Stirnseiten über TStöße
mittels Laserschweißens mit der Innenseite ( 17) der Seitenwandfläche
verbunden werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen die vertikalen Gerippeprofile (5a), die als die Säulen (51) die
gesamte vertikale Ausdehnung des Außenwandmoduls überspannen,
horizontale Gerippeprofile (5b) als Pfetten (52) und nicht durchgängig die
gesamte vertikale Ausdehnung des Außenwandmoduls überspannende
Gerippeprofile (5a) als lokale Gerippeverstärkungen mittels Laserschweißens an
der Innenseite (17) der Seitenwandfläche angefügt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Untergestell und in den Dachelementen Gerippeprofile angefügt
oder ausgebildet werden, die beim Zusammenfügen des Seitenwandabschnitts
und eines gleichartigen zweiten Seitenabschnitts mit dem Untergestell und dem
Anfügen der Deckenelemente mit den Säulen (51 ) der Außenwandmodule (1)
der Seitenwandabschnitte jeweils zu umlaufend ausgebildeten Ringspanten
zusammengefügt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gerippeprofile (5, 5a, 5b) an die mindestens ersten und zweiten Bleche
(10, 11) sowie das Obergurtprofil (2) stoffschlüssig angefügt werden, ohne eines
der mindesten ersten und zweiten Bleche ( 10, 11) oder das Obergurtprofil ( 1 1)
zu durchdringen.
9. Außenwandmodul ( 1 ) eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs
umfassend:
eine als selbsttragendes Schubfeldmodul ausgebildete Außenbeblechung (3),
die aus flächig ausgebildeten Blechen (10, 11) unterschiedlicher Eigenschaften
(15, 16) zusammengefügt ist, wobei die Bleche jeweils stumpfstoßend mit ihren
jeweiligen Stirnseiten, die quer zur flächigen Ausdehnung der einzelnen Bleche
(10, 11) orientiert sind, aneinander angrenzen und über durchgehende
Laserschweißnähte (13) in der Weise zusammengefügt sind, dass die einzelnen
Bleche an einer Außenseite des Schubfeldmoduls eine versatzfreie Außenfläche
(18) bilden, und die Bleche unterschiedlicher Eigenschaften mindestens erste
Bleche ( 10) und zweite Bleche ( 1 1) umfassen und die zweiten Bleche ( 1 1)
jeweils eine größere Widerstandsfähigkeit, insbesondere Festigkeit und/oder
größere Materialstärke, als die ersten Bleche ( 10) aufweisen, und die zweiten
Bleche ( 1 1) Bereiche der Außenbeblechung (3) bilden, an denen im Betrieb
eines Schienenfahrzeugs in einem mit dem Außenwandmodul gefertigten
Wagenkasten erhöhte Spannungen auftreten, und
ein aus Gerippeprofilen gebildetes Gerippe (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Obergurtprofil (2) eine Oberkante des Außenwandmoduls (1) abschließt und
mittels Laserschweißens stumpfstoßend an angrenzende der mindestens ersten
und zweiten Bleche (10, 11) angefügt ist, ohne dass an der Außenfläche ( 18) der
Seitenwandfläche ein Materialsprung entsteht, wobei das Obergurtprofil (2)
einen gegenüber der Außenfläche (18) der Seitenwandfläche zur Innenfläche
des Außenwandmoduls hin abgewinkelten Profilabschnitt (42) umfasst und die
Gerippeprofile (5, 5a, 5b) des Gerippes (4) mit stirnseitigen Stoßkanten ( 19, 20,
2 1) an die Innenseite ( 17) der Seitenwandfläche einschließlich des
Obergurtprofils (2) über T-Stöße angebracht und über Laserschweißnähte (13)
stoffschlüssig befestigt sind.
10. Außenwandmodul ( 1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gerippeprofile (5, 5a, 5b) an die mindestens ersten und zweiten Bleche (10, 11)
sowie das Obergurtprofil (2) stoffschlüssig befestigt sind, ohne dass die
Schweißung eines der mindesten ersten und zweiten Bleche ( 10, 11) oder das
Obergurtprofil ( 1 1) durchdringend ausgeführt ist.
11. Wagenkastenrohbau eines Schienenfahrzeugs umfassend:
ein Untergestell (60),
Seitenwände (91 ) , welche aus Außenwandmodulen (1) zusammengefügt sind,
deren Außenbeblechung (3) nach einem Tailored-Blank- Verfahren hergestellt ist,
bei dem zugeschnittene Bleche unterschiedlicher Materialeigenschaften
stumpfstoßend mittels Laserschweißens zu einer Seitenwandfläche dergestalt
aneinandergefügt sind, dass eine Außenfläche (18) der Seitenwandfläche ohne
Materialsprünge an den Stoßstellen entsteht, wobei die Bleche mindestens erste
Bleche ( 10) und zweite Bleche ( 1 1) umfassen, und wobei die Außenwandmodule
(1) an einer Innenseite ( 17) der Seitenwandfläche ein aus Gerippeprofilen (5, 5a,
5b) gefertigtes Gerippe (4) umfassen,
wobei die Außenwandmodule stumpf stoßend mittels Laserschweißens
aneinandergefügt sind, ohne dass an der Außenfläche (18a) der Seitenwände
(91) Materialsprünge auftreten,
und ein oder mehreren Dachelementen (71 , 72) sowie gegebenenfalls
Stirnau ßenwandmodule,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenwandmodule (1) jeweils ein eine Oberkante des Außenwandmoduls
(1) abschließendes Obergurtprofil umfassen, welches mittels Laserschweißens
stumpfstoßend an angrenzende der mindesten ersten und zweiten Bleche
(10,1 1) angefügt ist, ohne dass an der Außenfläche (18) der Seitenwandfläche
ein Materialsprung entsteht, wobei das Obergurtprofil (2) einen gegenüber der
Außenfläche (18) der Seitenwandfläche zur Innenseite ( 17) des
Außenwandmoduls ( 1 ) hin abgewinkelten Profilabschnitt umfasst und die
Obergurtprofile (2) der aneinandergefügten Außenwandmodule ( 1 ) einen
Obergurt bilden, an dem das eine oder die mehreren Dachelemente (71 ,72)
befestigt sind, wobei die Gerippeprofile (5, 5a, 5b) des Gerippes (4) mit
stirnseitigen Stoßkanten (19, 20, 2 1) an die Innenseite ( 17) der
Seitenwandfläche einschließlich des Obergurtprofils (2) über T-Stöße
angebracht und über Laserschweißnähte ( 13) stoffschlüssig befestigt sind.
12. Wagenkastenrohbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Untergestell entlang seiner Längsrichtung eine Vorsprengung aufweist und die
Außenwandmodule trapezförmig hergestellt sind und so aneinandergefügt sind,
dass zumindest ein Seitenwandabschnitt (81), der aus Außenwandmodulen (1)
zusammengefügt ist, mit einer Vorsprengung oder Überhöhung hergestellt ist,
die an die Vorsprengung des Untergestells (60) weitgehend angepasst ist und
auf das Untergestell (60) geschweißt ist.
13. Wagenkastenrohbau nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Gerippeprofile (5, 5a, 5b) an die mindestens ersten und zweiten Bleche ( 10,
11) sowie das Obergurtprofil (2) stoffschlüssig befestigt sind, ohne dass die
Schweißung eines der mindesten ersten und zweiten Bleche (10, 11) oder das
Obergurtprofil ( 1 1) durchdringend ausgeführt ist.
14. Wagenkastenrohbau nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
das Obergurtprofil derart ausgeformt ist, dass Dachelemente (71 , 72)
unterschiedlicher Dachformen anfügbar sind.