Wagengestellbrust Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung der im Hauptpatent beschriebenen Wagengestellbrust zur wahlweisen Anordnung einer Mittelpufferkupplung oder von Seitenpuffern bei Wa gengestellrahmen mit grössenordnungsmässig in Sei tenpufferentfernung vorgesehenen Hauptlängsträgern und Brustträgern.
Nach dem Patentanspruch dieses Hauptpatentes zeichnet sich die Wagengestellbrust durch zwei zu einander im Abstand liegende biegungssteife Rah menplatten von der Grundform eines gleichschen keligen, die für die Mittelpufferkupplung und für die Seitenpuffer bestimmenden Kraftangriffszonen verbindenden Dreiecks mit je zwei Schräggurten als Schenkel und je einem mit dem Brustträger eine starre knicksteife Einheit bildenden Quergurt als Dreiecksbasis aus,
welche Rahmenplatten im Spitzen bereich die Lagerung für die Mittelpufferkupplung zur Einleitung der von letzterer ausgeübten Zug- und Stosskräfte tragen und deren Schräggurte mit ihren äusseren Enden starr an die Hauptlängsträger angeschlossen sind.
Erfindungsgemäss besteht die weitere Ausgestal tung der Wagengestellbrust darin, dass die Rahmen platten an ihren im Spitzenbereich ausgebildeten Stirnkanten durch ein Querstück starr miteinander verbunden sind und die Verbindung des Endes eines zentralen Mittellängsträgers oder der Enden von der Fahrzeuglängsachse zunächstliegenden Mittellängs trägern mit dem Querstück durch parallel zur Fahr zeuglängsachse verlaufende Schweissnähte hergestellt ist.
In der Ausführung der Wagengestellbrust nach dem Hauptpatent ist eine stirnseitige Abstützung der Enden der beiden innersten Mittellängsträger an einem Quersteg vorgesehen, der die beiden Rah menplatten an ihren Stirnkanten im Spitzenbereich verbindet. Ebenso ist dort eine gleichartige Ab stützung der zwischenliegenden Längsträger an Ste gen vorgesehen, die an den Aussenkanten der Schräg gurte ,sitzen. Bei der rechnerischen Erfassung der im Betrieb auftretenden ausserordentlich hohen Stosskräfte er gibt sich für jeden der vorgesehenen Mittellängs träger ein Anteil von 7,15 % und für jeden der beiden Hauptlängsträger ein Anteil von 27,65 % der gesamten auf die Wagengestellbrust einwirkenden Stossbeanspruchung.
Dabei werden die Schräggurte zufolge der Abstützung der äusseren Mittellängsträ ger zusätzlich auf Biegung beansprucht und müssen daher entsprechend stark bemessen werden.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, jegliche Biegebeanspruchung an der Wagengestellbrust, also insbesondere auch an den Schräggurten der Rahmen platten, auszuschalten, um ungünstige Beanspruchun gen von Teilen des Wagengestellrahmens zu ver meiden und den Gewichtsaufwand für die einzelnen Bauteile möglichst niedrig zu halten. Es ist daher erforderlich, auf eine Abstützung des oder der Mittellängsträger an den Schräggurten der Rahmen platten zu verzichten. Die bisher von den äusseren Mittellängsträgern aufgenommenen Beanspruchungen müssen daher auf die Hauptlängsträger und den oder die innerten Mittellängsträger aufgeteilt werden.
Aus der Rechnung ergibt sich dann ein Anteil der Stoss kraft von 34,1 % für jeden der beiden Hauptlängs träger und von 17,8 % für den zentralen Mittel längsträger bzw. von 8,9 % für jeden der beiden innersten Mittellängsträger. Letztere sind daher einer höheren Knickbelastung ausgesetzt. Die Erfindung berücksichtigt diesen Umstand durch .die Verwendung von Längsschweissnähten zur Verbindung der Enden dieses Trägers bzw. dieser Träger mit dem Quer- stück, wodurch die freie Knicklänge etwas verkürzt wird.
Da die Schräggurte jetzt nur reine Zug- und Druckkräfte zu übertragen haben, kann die Stärke der Rahmenplatten um etwa 20% und auch die Breite der Schräggurte herabgesetzt werden, wodurch sich eine beachtliche Gewichtserleichterung der ge samten Wagengestellbrust ergibt.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungs beispiele der erfindungsgemäss gestalteten Wagen gestellbrust veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht der bisher nach dem Hauptpatent aus geführten Wagengestellbrust, Fig. 2 das zugehörige Kräfteschema, Fig. 3 eine Draufsicht der als Kupp lungsträger gemäss der Erfindung gestalteten Wagen gestellbrust, Fig. 4 das zugehörige Kräfteschema, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3 in etwas vergrösserter Darstellung, Fig. 6 eine andere Art der Verbindung der Mittellängsträger mit dem Querstück der Rahmenplatten in einem Teilschnitt und die Fig. 7 und 8 weitere Ausführungsmöglich keiten dieser Verbindung in der Draufsicht.
Der eine Endteil des im Prinzip vereinfacht darge stellten Wagengestellrahmens umfasst, wie aus Fig.1 ersichtlich, zwei Hauptlängsträger 1, den Wagen brustträger 5 und einen das erste Rahmenfeld ab schliessenden Querträger 6. Es sind ferner noch die Mittellängsträger 2 und 3 und die ausserhalb der Hauptlängsträger angeordneten Zusatzlängsträger 4 vorgesehen. Die beiden im Abstand übereinander angeordneten Rahmenplatten 7 und 8 haben die Grundform eines gleichschenkeligen Dreiecks und sind aus je einer einzigen Blechplatte gefertigt.
Eine in den Platten vorgesehene Durchbrechung 9 ver ringert das Gewicht und formt die Platten zu Dreiecksrahmen mit den beiden gleichen Schenkeln 10, 11 und dem quer zu den Längsträgern liegenden Quergurt 12. Zur gelenkigen Befestigung der Mit telpufferkupplung sind im Spitzenbereich der Rah menplatten die Lageraugen 13 vorgesehen.
In der bisherigen Ausführungsform (Fig. 1) sind die Stirnkanten 14 der Rahmenplatten durch eine ebene Platte verbunden, an welcher die Enden der innersten Mittellängsträger 3 stirnseitig stumpf an stossen. In gleicher Weise sind die äusseren Mittel längsträger 2 an den Schräggurten 10, 11 abgestützt.
Aus dem Kräfteschema gemäss Fig. 2 kann fol gender Kräfteverlauf entnommen werden: Der Stoss kraft P, die an der Gelenkstelle 13 angreift, wirken die Stützkräfte S an den Enden der Längsträger entgegen. Der grösste Anteil S1 der Stützkraft ent fällt auf die Hauptlängsträger 1, ein geringerer Rest teil Sauf die aussenliegenden Zusatzlängsträger 4. Die Stützkräfte S2 und S3 aus den Mittellängsträgern 2 und 3 greifen an den Schenkeln 10 und 11 der Platten an und beanspruchen diese Schenkel zusätz lich auf Biegung. Am unteren Schenkel 10 ist der Verlauf des Biegungsmomentes angedeutet.
Bei Stoss belastungen im Sinne der resultierenden Kraft P sind die Schenkel 10 und 11 auf Zug beansprucht, wäh- rend der Brustträger 5 einschliesslich des Quergurtes 12 einer Knickbeanspruchung ausgesetzt ist.
In der erfindungsgemässen Gestaltung der Wa gengestellbrust sind die Rahmenplatten 7, 8 (Fig. 3 und 5) im Spitzenbereich durch innenliegende Laschen 17 verstärkt. Zur Verbindung der Stirn kanten 14 dient ein Querstück 18, für welches mit besonderem Vorteil ein U-Querschnitt gewählt wird. Dieses U-Profil liegt mit seinem Steg an den Stirn kanten 14 an. Das Querstück 18 trägt zwei zu den Rahmenplatten parallelliegende Verbindungsplatten 19 und 20, die eine T-förmige Gestalt haben und mit ihrem mittleren abstehenden Teil in das U-Eisen eingeschweisst sind. Die Lage der beiden Verbin dungsplatten am Querstück ist so gewählt, dass die obere Verbindungsplatte 19 am oberen Flansch und die untere Verbindungsplatte 20 am unteren Flansch des Querträgers 6 anliegt.
Beide Platten 1-9 und 20 sind mit dem Querträger durch Schweissnähte verbunden. Die seitlich abstehenden Teile der obe ren Verbindungsplatte 19 stossen mit ihren Stirn kanten an die Mittellängsträger 3 und sind mit diesen durch Längsschweissnähte starr verbunden. Es erweist sich als zweckmässig, die Dimensionen der an dieser Stelle zusammenwirkenden Teile so zu wählen, dass die Flansche des U-Eisens 18 am Steg des Querträgers 6 anliegen, doch ist dies für die Kräfteübertragung nicht ausschlaggebend. Die Mit tellängsträger 2 sind nicht bis an die Schenkel 10, 11 der Rahmenplatten 7, 8 herangeführt, sondern le diglich mit dem Querträger 6 starr verbunden.
Die Mittellängsträger 3 sind in üblicher Weise gleichfalls mit dem Querträger 6 verbunden. Da sich die Verbindungsnaht der Trägerenden an den Seitenkanten der Verbindungsplatte 19 über eine grössere Länge erstreckt, wird dadurch so wie bei den Hauptlängsträgern 1 die freie Knicklänge die ser Träger verkürzt, so dass nunmehr auch die schwächeren Mittellängsträger 3 höhere Druckbe anspruchungen aufnehmen können.
Das zugehörige Kräfteschema (Fig. 4) zeigt, dass auch hier die Stützkräfte S1 der Hauptlängsträger 1 den Hauptanteil der resultierenden Kraft P über nehmen müssen. Die Stützkräfte S2 treten bei die ser Ausführung nicht mehr auf. Die von der Ver bindungsplatte 19 aufgenommenen Stützkräfte S3 werden zentral in den Spitzenbereich der Rahmen platten eingeleitet, iso dass auch durch den Mittel längsträger 3 keine Biegungsbeanspruchungen an den Schenkeln 10 und 11 verursacht werden können.
Diese Schenkel sind somit bei Einwirkung von Stoss kräften ausschliesslich auf Zug beansprucht.
An der erfindungsgemäss gestalteten Wagenge- stellbrust sind alle Teile, welche die Pufferkräfte zu übertragen haben, nunmehr lediglich Zug- bzw. Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Abmessungen der Rahmen platten wesentlich herabzusetzen. In erster Linie kann eine geringere Plattenstärke gewählt werden, aber auch die Breite der Schräggurte 10, 11 und die Grösse und Form der Ausnehmung 9 kann in günstiger Weise verändert werden. Zur Veranschau lichung der erzielbaren Herabsetzung der Abmessun gen ist in Fig. 3 die bisherige Umrissform der Rahmenplatten (Fig. 1) mit strichpunktierten Linien angedeutet worden.
Fig. 3 lässt besonders deutlich erkennen, dass insbesondere der Spitzenbereich der Rahmenplatten trotz Aufnahme grösserer Stützkräfte wesentlich schmäler als bisher gehalten werden kann. Zur Versteifung des Überganges in die Schenkel 10 und 11 genügen die an der Innenfläche angeschweiss ten Laschen 17, die aus dem ausgestanzten Teil der Durchbrechung 9 gewonnen werden können, wo durch Rohmaterial gespart wird. Einer Dimensions verminderung kommt auch der Umstand zugute, dass gerade durch die grösseren und gefährlicheren Stossbeanspruchungen bei Anwendung einer Mittel pufferkupplung die Schräggurte auf Zug beansprucht werden.
Bei Verwendung von Seitenpuffern wird der Hauptanteil der Stosskräfte von den Haupt längsträgern 1 aufgenommen, so dass in diesem Fall die Knickbeanspruchung der Schräggurte 10, 11 in verhältnismässig niedrigen Grenzen bleiben wird.
Zur Versteifung der Verbindung der Platten 19, 20 mit dem Querstück 18 können noch Versteifungs bleche 21 angeschweisst werden, wie dies besonders aus Fig. 5 hervorgeht.
Zur Verbindung der Mittellängsträger 3 mit dem Querstück 18 würde eine einzige Verbindungsplatte 19 ausreichen. Es ist jedoch statisch günstiger, wie aus Fig. 5 ersichtlich, zwei Verbindungsplatten zu verwenden, die den Querträger 6 einschliessen. Da durch wird auch der Querträger zur Aufnahme von Druckkräften herangezogen, von welchem diese Kräfte auf die einzelnen Längsträger verteilt werden. über den Querträger können also auch die Mittel längsträger 2 geringe axiale Beanspruchungen er halten. Zur Verstärkung des Anschlusses der Mit tellängsträger 3 könnte noch eine weitere Verbin dungsplatte angeordnet werden, die in, der Höhe des oberen Flansches des Mittellängsträgers 3 liegt und bündig mit der Rahmenplatte 7 verläuft.
Der Anschluss der Enden der Mittellängsträger 3 an das Querstück kann in verschiedenen Arten er möglicht werden. So zeigt Fig. 6 eine Ausführung dieser Verbindung, bei welcher das Querstück aus einer ebenen Platte 22 besteht, die ein horizontal angeordnetes aufgeschweisstes Winkeleisen 23 trägt. Die Enden der Mittellängsträger 3 sitzen auf den Enden des Winkeleisens 23 auf und sind mit diesen verschweisst. Es erweist sich als zweckmässig, die Grösse des Winkeleisens so zu wählen, dass es mit seiner Vorderkante an den Querträger 6 anschliesst. So wie bei der Ausführungsart nach Fig. 5 kann auch hier eine untere Verbindungsplatte 20 zur star ren Verbindung des Querstückes mit dem Quer träger 6 angeordnet werden.
Versteifungsplatten 21 können auch bei dieser Ausführung eine zusätzliche Versteifung der Verbindung gewährleisten. Bei Verwendung eines U-Profils 18 als Quer stück können, wie Fig. 7 zeigt, die Enden der Mittellängsträger 3 unmittelbar an die Flansche des U-Profils angeschweisst werden. Auch bei dieser Aus führungsform kann die Verbindung noch durch Ver bindungsplatten 19, 20 bzw. zusätzliche Platten 21 (Fig. 3 und 5) verstärkt werden. Der Übersichtlich keit halber sind diese Platten in Fig. 7 nicht ein gezeichnet. Diese Gestaltung der Verbindung erweist sich besonders dann als zweckmässig, wenn die Mit tellängsträger 3 in geringem Abstand voneinander angeordnet sind.
Die Ausführungsform nach Fig. 8 bezieht sich auf Wagengestellrahmen, bei welchen die beiden Mittellängsträger 3 durch einen einzigen in der Längsachse des Wagens angeordneten Längsträger 24 ersetzt sind. Das Querstück ist hier gleichfalls durch ein U-Profil 18 gebildet, an welches das Ende des Längsträgers 24 unmittelbar herangeführt ist. Die Verbindung wird durch Verbindungsplatten 25 erzielt, die einerseits in das U-Profil eingeschweisst und anderseits mit den Flanschen des beispiels weise ein I-Profil aufweisenden Längsträgers durch Längsschweissnähte starr verbunden sind. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Querträger 6 in die Verbindung einbezogen.
Im vorstehenden ist das Wesen der Erfindung lediglich an einigen Ausführungsbeispielen erläutert worden. Der Umfang der Erfindung erschöpft sich aber keinesfalls mit diesen Ausführungsformen, son dern erstreckt sich vielmehr auf alle Bauarten der Wagengestellbrust, bei welchen Biegungsbeanspru chungen an dreieckförmigen Tragelementen dadurch vermieden werden, dass Stosskräfte bzw. Abstütz kräfte ausschliesslich an den Ecken bzw. im Spitzen bereich eingeleitet werden.