Weiterentwicklung eines Wischerarmes für Schienenfahrzeuge

Abstract

Gegenstand dieser Arbeit ist es, einen Wischerarm für Schienenfahrzeuge weiterzuentwickeln. Das Ziel der Weiterentwicklung ist es, die Montagekomplexität zu verringern und einen möglichst breit einsetzbaren Wischerarm zu erhalten, ohne dabei die Lebensdauer einzuschränken. Auf Basis von aktuell eingesetzten Wischerarmen der Knorr-Bremse GmbH wurde ein neues Konzept erarbeitet, ein Modell konstruiert, berechnet und schließlich getestet.Die Arbeit umfasst die Entwicklungsarbeit vom Pflichtenheft bis hin zu Prototypentests. Die neue Konstruktion wurde mittels analytischen (FKM-Nachweis) und numerischen Berechnungen (FE-Analysen) auf ihre Festigkeit hin überprüft. Zudem wurden die Ergebnisse in Prototypentests verifiziert. In einem Prototypentest wurde klar, dass das Konzept eines Bauteils optimiert werden musste. Mit jenem optimierten Bauteil wurde anschließend ein Prototypentest erfolgreich durchgeführt. Aus zeittechnischen Gründen konnten jedoch nicht alle erforderlichen Schritte bis hin zu einem fertigen Produkt durchgeführt werden. Abschließend wurde eine Kostenanalyse durchgeführt, um zu überprüfen, ob der vorgegebene Kostenrahmen eingehalten wurde. Durch den Einsatz von anderen Fertigungs- und Verbindungstechnologien, insbesondere durch den Verzicht auf Schweißverbindungen, konnte die Montagekomplexität deutlich gesenkt werden und infolgedessen auch die Kosten reduziert werden. Der neu entwickelte Wischerarm ist zudem modular für verschiedene Schienenfahrzeuge einsetzbar und befindet sich im vorgegebenen Kostenrahmen. Im Anschluss an diese Arbeit muss der Wischerarm noch einen Test unter realen Bedingungen, etwa auf einem Scheibenprüfstand, absolvieren.

The purpose of this work is to further develop a wiper arm for rail vehicles. The aim of the development is to reduce the assembly complexity and to obtain a wiper arm that can be used as widely as possible without limiting the service life. Based on currently used wiper arms from Knorr-Bremse GmbH, a new concept was developed, a model constructed, calculated, and finally tested. The work includes development work from specifications to prototype testing. The new design was tested for strength using analytical (FKM verification) and numerical calculations (FE analyses). In addition, the results were verified in prototype tests. In a prototype test, it became clear that the concept of a component had to be optimized. A prototype test was then successfully carried out with that optimized component. However, due to time constraints, not all the necessary steps up to a finished product could be carried out. Finally, a cost analysis was carried out to check whether the specified cost framework was met.By using other manufacturing and joining technologies, by eliminating welded joints, the assembly complexity was significantly reduced and, as a result, costs were also cut. The newly developed wiper arm can also be used in a modular fashion for various rail vehicles and is within specified cost limits. Following this work, the wiper arm still has to pass a test under real conditions, for example on a windshield test stand.