CS256149B1

CS256149B1 - Multi-axle undercarriage of a rolling stock steering wheel set

Info

Publication number: CS256149B1
Application number: CS862928A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Maruna; Jiri Koula
Original assignee: Zdenek Maruna; Jiri Koula
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS292886A1

Abstract

Vedení rejdovného dvojkolí vícenápravového, např. dvounápravového podvozku kolejového vozidla, u kterého se dvojkolí při průjezdu obloukem nucené natáčí kolem svislé osy přibližně do radiální polohy. Skládá se z čidla, převodového mechanismu, nápravového ložiska a přesuvného vodícího trnu. Přesuvný vodicí trn je složen z čepu, na jehož spodní část, která je vůči horní části vyosena, je nasazeno excentrické vodítko. Čep je připevněn k rámu podvozku a excentrické vodítko je spojeno s jednozvratnou a dvoj zvratnou pákou a vedeno mezi horní opěrou nasazenou na čep a dolní opěrou, přitaženou maticí na kuželové osazení čepu.The guidance of the running wheelset of a multi-axle, e.g. two-axle bogie of a rail vehicle, in which the wheelset is forced to rotate around a vertical axis to an approximately radial position when passing through a curve. It consists of a sensor, a transmission mechanism, an axle bearing and a movable guide pin. The movable guide pin consists of a pin, on the lower part of which, which is offset from the upper part, an eccentric guide is mounted. The pin is attached to the bogie frame and the eccentric guide is connected to a single-return and double-return lever and guided between the upper support mounted on the pin and the lower support, tightened with a nut on the conical seat of the pin.

Description

Vynález se týká vedeni rejdovného dvojkolí vícenápravového, např. dvounápravového podvozku kolejového vozidla, u kterého se dvojkolí při průjezdu obloukem nucené natáčí okolo svislé osy přibližně do radiální polohy.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the steering of a multi-axle steering wheelset, for example a two-axle bogie of a rail vehicle, in which the wheelset is forced to pivot about a vertical axis approximately to a radial position when passing through an arc.

U dosud známých řešení vedení rejdovných dvojkolí podvozku se tato nastavují přibližně do radiální polohy v oblouku sama přímým působením sil vznikajících mezi koly a kolejnicemi, příp. následkem nevyrovnaného příčného zrychlení, přičemž dvojkolí mohou být mezi sebou spřažena mechanismy, nebo mohou být volná, na sobě nezávislá.In the prior art solutions of the steering wheels of the bogie wheelsets, these are adjusted to approximately the radial position in the arch itself by the direct action of the forces occurring between the wheels and the rails or the rails. as a result of uneven transverse acceleration, the wheelsets may be coupled to one another by mechanisms, or may be free, independent of one another.

Dále jsou známa řešení, u nichž jsou dvojkolí v oblouku nastavována přibližně do radiální polohy nucené, přičemž jejich natáčivý pohyb bývá odvozen zejména od relativního natáčivého pohybu podvozku vůči vozové skříni. Součástí systému s nuceným stavěním dvojkolí je čidlo, které sleduje relativní natáčivé pohyby mezi vozovou skříní a podvozkem, dále pak převodové zařízení, které v závislosti na funkci čidla způsobuje natáčení dvojkolí přibližně do radiální polohy v daném oblouku; toto bývá nejčastěji řešeno na principu pákového mechanismu, jsou však známa též řešení, využívající hydrauliky. Toto převodové zařízení je připojeno k nápravovým ložiskům a působí jejich natáčivé pohyby okolo středu dvojkolí. Vedení nápravových ložisek vzhledem k rámu podvozku musí proto dovolovat natáčení dvojkolí.Furthermore, solutions are known in which the wheelsets in the arc are set to approximately a radial position, their pivoting movement being in particular derived from the relative pivoting movement of the bogie relative to the car body. The forced wheel set-up system includes a sensor that monitors relative pivoting movements between the body and the bogie, and a transmission device which, depending on the function of the sensor, causes the wheelset to rotate approximately to the radial position in the arc; this is most often solved on the principle of lever mechanism, but solutions using hydraulics are also known. This transmission device is connected to the axle bearings and causes their pivotal movements around the center of the wheelset. The guiding of the axle bearings with respect to the chassis frame must therefore permit the wheelset to pivot.

Příklady vedeni nápravového ložiska a připojení převodového zařízeni k nápravovému ložisku jsou známy z patentového spisu FR č. 2 430 881. Jsou to vedení charakterizovaná svislými trny upevněnými v rámu podvozku a procházejícími pouzdry v ložiskových skříních, přičemž jeden z těchto prvků (trn nebo pouzdro) je výstředný a otáčivý. Natáčením výstředného prvku se dosahuje přemistování ložiskové skříně vůči rámu podvozku v podélném směru nebo jejího natáčení okolo svislé osy vedené středem dvojkolí.Examples of the axle bearing guides and the connection of the transmission device to the axle bearing are known from FR-A-2 430 881. These are guides characterized by vertical mandrels mounted in the chassis frame and passing bushes in the bearing boxes, one of these elements (mandrel or bushing) is eccentric and rotating. By pivoting the eccentric element, the bearing housing is displaced in the longitudinal direction relative to the bogie frame or rotated about a vertical axis through the center of the wheelset.

Tato řešení mají některé nevýhody. V případě užití výstředného trnu je to potřeba prostoru na ovládací páky výstředného trnu a související převodové zařízení nad rámem podvozku pod spodkem vozové skříně. Kromě toho válcové plochy, v nichž je veden výstředný trn v úrovni horní a dolní pásnice podélníku rámu podvozku, jednak při natáčení způsobují značné čepové tření -ztěžující natáčení trnu zejména při tažení nebo brzdění, jednak se v provozu otlačují a vytloukají; proto současná vedení ložisek namísto uložení trnu do válcových vodicích ploch užívají osově předepnutých uložení v kuželových plochách.These solutions have some disadvantages. In the case of an eccentric mandrel, this is the need for space for the eccentric mandrel control levers and associated transmission device above the chassis frame under the underside of the body. In addition, the cylindrical surfaces in which the eccentric mandrel is guided at the upper and lower flanges of the chassis frame longitudinal member, on the one hand, cause considerable pin friction when swiveling, making it difficult to rotate the mandrel particularly during towing or braking; therefore, instead of bearing the mandrel into the cylindrical guide surfaces, the current bearing guides use axially biased bearings in the conical surfaces.

V případě užití výstředného pouzdra, které je součástí ložiskové skříně, jsou značnou nevýhodou svislé relativní pohyby tohoťo výstředného pouzdra vůči rámu podvozku, které vynucuji užití kloubových ložisek u táhel převodového zařízení, nebot toto je vázáno k výstředným pouzdrům i k rámu podvozku. Případná šikmá výchozí poloha připojeného táhla pak způsobuje nežádoucí natáčení dvojkolí při svislých pohybech rámu podvozku při pružení.In the case of the eccentric bushing which is part of the bearing housing, a considerable disadvantage is the vertical relative movements of this eccentric bushing with respect to the chassis frame, forcing the use of spherical bearings on the linkages of the gear device. Possible inclined starting position of the connected linkage then causes undesired rotation of the wheelset during vertical movements of the chassis frame during suspension.

Ke společným nevýhodám obou řešení patří v prvé řadě nesouosost svislých otvorů v rámu podvozku a v ložiskových skříních, do nichž jsou vloženy trn a pouzdro (ta vede zejména k složitějšímu rozměřování, vyšším nárokům na přesnost výroby a obtížnější kontrole polohy ložisek vůči rámu podvozku po smontování), za druhé přímý následek této nesouososti, a to nemožnost již vyrobené a v provozu se nacházející podvozky s pevným vedením ložisek přímými trny a nevýstřednými pouzdry montážní záměnou přeměnit na podvozky s rejdovným vedením dvojkolí, příp. je vyloučena stavebnicová přeměna rejdovného a nerejdovného vedení dvojkolí za provozu (např. pro provedeni porovnávacích zkoušek nebo dodatečné odlišeni podvozků pro různé provozní podmínky).The common disadvantages of both solutions are primarily the misalignment of the vertical openings in the chassis frame and in the bearing housings in which the mandrel and bushing are inserted (which leads in particular to more complicated measurements, higher production accuracy requirements and more difficult positioning of the bearings against the chassis frame. secondly, the direct consequence of this misalignment, namely the impossibility of converting the already manufactured and in operation undercarriage with fixed bearing guidance by straight mandrels and non-eccentric bushings to the undercarriage with steering guidance of the wheelset, respectively. a modular conversion of the steering and non-steering guidance of the wheelsets during operation (eg for comparative tests or additional bogie differentiation for different operating conditions) is excluded.

Dále tato známá řešení neužívají mezi trnem a ložiskovou skříní pružných prvků působících ve vodorovném směru, což vede mj. k nutnosti užiti sférického nápravového ložiska. Takovýto typ ložiska však pro kolejové vozy není mezinárodně připuštěn.Furthermore, these known solutions do not employ flexible elements operating horizontally between the mandrel and the bearing housing, which, among other things, makes it necessary to use a spherical axle bearing. However, this type of bearing is not internationally accepted for rolling stock.

U uvažované varianty ovládání pohybu ložiskové skříně přímým připojením táhla převodového zařízení k ložiskové skříni, která se pohybuje po dráze vymezené výstředným pouzdrem, se projevuje nevýhoda jednak šikmé výchozí polohy táhla, jejímž následkem svislé pohyby rámu podvozku při pružení vedou k nežádoucímu natáčení dvojkolí, jednak značného odporu mechanismu následkem čepového tření, které se nachází v blízkosti meze samosvornosti. Souhrnným znakem všech těchto řešení je, že vznikající čepové tření působí pouze jako parasitní odpor proti síle působící z převodového zařízení (zvyšuje tedy potřebné ovládací síly v převodovém zařízení, a to v různé a nekontrolované míře v závislosti na užitém mechanismu), není však ovládáno co do velikosti a není využito k novým efektům, jako je např. ochrana převodového zařízení před velkými sílami, vznikajícími při nárazu vozu nebo před vibracemi.In the variant considered for controlling the movement of the bearing housing by directly attaching the linkage of the transmission device to the bearing housing and moving along the path defined by the eccentric bushing, the disadvantage is both the inclined starting position of the drawbar. resistance of the mechanism due to pin friction, which is close to the self-locking limit. The overall feature of all these solutions is that the resulting pin friction acts only as a parasitic resistance to the force exerted by the transmission device (thus increasing the necessary control forces in the transmission device, to varying and uncontrolled rates depending on the mechanism used). and it is not used for new effects, such as protecting the transmission device from the high forces generated by a car crash or from vibration.

Konečně - vzhledem k tomu, že natáčivé pohyby dvojkolí jsou poměrně malé, jsou u těchto známých řešení kladeny vysoké nároky na přesnost seřízení a na vymezení vůlí mezi jednotlivými články mechanismu, zvláště když převodové zařízení je sestaveno z většího množství vzájemně pohyblivých dílů.Finally, since the pivoting movements of the wheelset are relatively small, in these known solutions high demands are placed on the accuracy of adjustment and on the clearance clearance between the individual links of the mechanism, especially when the transmission device is composed of a plurality of mutually movable parts.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny vedením rejdovného dvojkolí vícěnápravového podvozku kolejového vozidla podle vynálezu, jehož podstatou je, že přesuvný vodicí trn sestává z čepu, na jehož spodní část, která je vůči horní části vyosena, je nasazeno excentrické vodítko s osou y, která je v základní poloze totožná s osou x čepu, přičemž čep je připevněn v rámu podvozku a excentrické vodítko, které prochází pryžovým prstencem ložiskové skříně je spojeno s pákou jednozvratnou nebo pákou dvojzvratnou a ve směru osy y vedeno mezi horní opěrou nasazenou na čep a dolní opěrou, přitaženou maticí na kuželové osazení čepu.The above drawbacks are overcome by guiding the steering wheelset of the multi-axle bogie of the rail vehicle according to the invention, which is characterized in that the displacement guide mandrel consists of a pin whose lower part, which is offset from the upper part, has an eccentric guide with y axis. basic position identical to the x-axis of the pin, with the pin mounted in the chassis frame, and the eccentric guide that passes through the rubber ring of the bearing housing is connected to a single or double-reversible lever and guided in the y-axis nut for conical pin fitting.

Na připojených výkresech je znázorněn příklad provedení vedení rejdovného dvojkolí podle vynálezu, kde obr. 1 a 2 představují příčný řez rámem podvozku a vedením ložiska při užití páky jednozvratné, resp; dvojzvratné, na obr 3 je pohled z boku na rám podvozku a vedení ložiska.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and 2 are cross-sectional views of the bogie frame and bearing guide using a single-reversible or a single-lever lever; Double-reversible, Fig. 3 is a side view of the chassis frame and bearing guide.

Vedení rejdovného dvojkolí podle vynálezu sestává z podélníku rámu podvozku 5, k němuž je připevněn přesuvný vodici trn A, který sestává z čepu JL, jehož spodní část 2 je vůči horní části 2 vyosena. Na spodní část čepu 2 je nasazeno excentrické vodítko 4, které má shodnou excentricitu s čepem 1, takže osa x horní částí 3 čepu 1 je v základní poloze totožná s osou y excentrického vodítka ý.The steering wheel set according to the invention consists of a chassis frame longitudinal member 5, to which is attached a movable guide mandrel A, which consists of a pin 17 whose lower part 2 is offset from the upper part 2. An eccentric guide 4 is provided on the lower part of the pin 2, which has the same eccentricity with the pin 1, so that the x-axis of the upper part 3 of the pin 1 is in the basic position identical to the y axis of the eccentric guide.

Čep 1 je s výhodou k rámu podvozku 5 upevněn osově předepnutým uložením v kuželových plochách. Excentrické vodítko 4_ prochází pryžovým prstencem 2 uloženým do ložiskové skříně T_. Aby jím bylo možno otáčet, je spojeno s pákou, a to bud jednozvratnou 2 nebo dvojzvratnou 2· Ve směru své osy je neposuvně vedeno mezi horní opěrou 10 nasazenou na čep 2 a dolní opěrou 11 přitaženou maticí 12 na kuželové osazení 13 čepu 2· θ výhodou je možno použít takového uspořádání, při kterém průřezy spodní části 2 čepu 2 ^a excentrického vodítka 4. jsou vzájemně vázány tak, že excentricita 14 je nejvýše rovna 0,3násobku součtu poloměru 15 spodní části 2 čepu 2 ^a poloměru 16 excentrického vodítka 4.The pin 1 is preferably fixed to the bogie frame 5 by an axially biased fit in the conical surfaces. The eccentric guide 4 passes through a rubber ring 2 housed in the bearing housing T. To be rotatable, it is coupled to a lever, either single-reversible 2 or double-reversible 2 · In its axis direction, it is displaceably guided between the upper abutment 10 mounted on the pin 2 and the lower abutment 11 tightened by a nut 12 Advantageously, the cross-section of the lower part 2 of the pin 2 ^{and the} eccentric guide 4 can be used so that the eccentricity 14 is at most 0.3 times the sum of the radius 15 of the lower part 2 of the pin 2 ^{and the} radius 16 of the eccentric guide 4.

Při průjezdu vozidla obloukem působí převodové zařízení na páku jednozvratnou 2 nebo na páku dvoj zvratnou '9_. Jejím natočením se excentrické vodítko 4 současně s natočením příčně přesune a způsobí tak pohyb pryžového prstence 2 spolu s ložiskovou skříní ]_ např. okolo středu dvojkolí. V závislosti na tom, užije-li se páky jednozvratné 2 nebo páky dvojzvratné 9, mění se smysl natáčení dvojkolí při stejném smyslu natáčení pák 2 resp, 2· Vzhledem k tomu, že přesunutí excentrického vodítka 4 se neděje po kružnici opsané ze středu dvojkolí, ale po kružnici opsané z osy spodní části 2 ěepu 2, rozdíly těchto drah se eliminují pružnou radiální deformací pryžového prstence 2· Svislé relativní pohyby mezi ložiskovou skříní T_ a rámem podvozku 2 ^se odbývají posouváním pryžového prstence 2 P° excentrickém vodítku 2*When the vehicle is driven through a curve, the transmission device acts on a single-reversible lever 2 or a double-reversible lever 9. By rotating it, the eccentric guide 4 transversely moves along with the rotation, causing the rubber ring 2 to move together with the bearing housing 1, for example around the center of the wheelset. Depending on the use of the single-reversing lever 2 or the double-reversing lever 9, the direction of rotation of the wheelset changes with the same direction of rotation of the levers 2 and 2, as the displacement of the eccentric guide 4 does not take place on a circle circumscribed but after the circle circumscribing the axis of the lower part 2 the pin 2, the differences of these pathways are eliminated by the elastic radial deformation of the rubber ring 2 · vertical relative movements between the bearing housing and the bogie frame T_ ² slighting sliding rubber ring 2 P ° eccentric guides 2 *

Výhodou provedení podle vynálezu je zejména možnost stavebnicové záměny dosud běžných vedení nerejdovných dvojkolí, charakterizovaných přímým vodicím trnem, za vedení rejdovná, a to pouhým zaměněním za přesuvný vodicí trn A při ponechání původních otvorů v rámu podvoz- ku. Nižší radiální tuhost pryžových prstenců 6., vynucená požadavkem eliminace nepřesného pohybu, se příznivě projevuje i ve vazbě příčného vedení ložiskové skříně ]_ vzhledem k rámu podvozku J5, nebot zvláště na obloukovitých tratích vede k nižšímu opotřebení okolků. Není třeba užívat sférických nápravových ložisek. Opotřebení od svislého posuvného pohybu ložiskové skříně 2 vzhledem k rámu podvozku je sníženo tim, že tento pohyb se děje na velkém průměru excentrického vodítka 4< tedy při menším měrném tlaku. Podobně je sníženo opotřebení mezi čepem 1. a excentrickým vodítkem 4,, nebot, i když má styčná plocha malý průměr, nejsou zde relativní pohyby v osovém směru a natáčivé pohyby jsou málo časté.The advantage of the embodiment according to the invention is, in particular, the possibility of replacing the conventional guides of non-tracked wheelsets characterized by a straight guide mandrel by the guideways by merely replacing them with the guide guide A while leaving the original holes in the chassis frame. The lower radial stiffness of the rubber rings, necessitated by the requirement to eliminate inaccurate movement, also has a positive effect on the cross-sectional relationship of the bearing housing with respect to the chassis frame 5, since it results in lower flange wear, especially on curved tracks. There is no need to use spherical axle bearings. The wear from the vertical sliding movement of the bearing housing 2 relative to the chassis frame is reduced by the fact that this movement takes place on the large diameter of the eccentric guide 4, i.e. at a lower specific pressure. Similarly, the wear between the pin 1 and the eccentric guide 4 is reduced, since although the contact surface has a small diameter, there are no relative movements in the axial direction and the pivoting movements are infrequent.

Význačnou výhodou vyplývající z doporučených vzájemných průřezových disposic čepu a excentrického vodítka je ochrana převodového mechanismu před provozními nárazy vycházejícími od dvojkolí. Mechanismus sestavený z pryžového prstence 6. a přesuvného vodícího trnu A složeného z čepu 1. a excentrického vodítka £, které je natáčivé mezi čepem 2 a prstencem 6^ upevněnými neotočně, je ve směru od nápravového ložiska zcela samosvorný nebo u něho částečná samosvornost podstatnou měrou omezuje přenos provozních sil od ložisek do mechanismu. Samosvornost mechanismu směrem od dvojkolí je zajištěna čepovým třetím mezi čepem excentrickým vodítkem 4/ a pryžovým prstencem <>. Jejím následkem se provozní nárazové síly nepřenášejí prostřednictvím převodového mechanismu, ale přesuvným trnem přímo do rámu podvozku.A significant advantage resulting from the recommended cross-sectional disposition of the pin and the eccentric guide is the protection of the gear mechanism against operational impacts coming from the wheelset. The mechanism consisting of a rubber ring 6 and a displaceable guide mandrel A consisting of a pin 1 and an eccentric guide 6 which is pivotable between the pin 2 and a ring 6 fixed non-rotatably is completely self-locking or partially self-locking in the direction of the axle bearing. limits transfer of operating forces from bearings to the mechanism. The self-locking mechanism of the mechanism away from the wheelset is ensured by a pin third between the pin by an eccentric guide 4 / and a rubber ring <>. As a result, the operational impact forces are not transmitted directly to the chassis frame by means of a shifting mandrel.

Protože samosvorný excentrický mechanismus má velký převod mezi pohybem čepu páky jednozvratné 2 resp. dvoj zvratné 2» ^a pohybem ložiskové skříně 7_, přenášejí se vůle a určité nepřesnosti převodového mechanismu na nápravová ložiska ve zmenšení a mají tedy nepod.statný vliv na přesnost stavění dvojkolí.Because the self-locking eccentric mechanism has a large ratio between the movement of the lever pin, the reversible 2 resp. ^{and the} movement of the bearing housing 7, the clearances and certain inaccuracies of the transmission mechanism are transmitted to the axle bearings in a reduced size and thus have a noticeable effect on the accuracy of the wheelset alignment.

Z hlediska přesnosti vedení dvojkolí je rozhodující poloha přesuvného vodícího trnu A v rámu podvozku jj, otvory pro něj lze snadno vynést i po vyvrtání kontrolovat, nebot jsou totožné s otvory pro nerejdovné vedení dvojkolí.The position of the displacement guide mandrel A in the chassis frame 11 is decisive for the accuracy of the wheelset guiding, the holes for it can be easily removed even after drilling, since they are identical to the holes for the uneven guiding of the wheelset.

Vzhledem k tomu, že páka jednozvratná 2 i dvoj zvratná 9 vzhledem k rámu podvozku nevykazují svislé relativní pohyby, lze je připojit k převodovému mechanismu pouze válcovými čepy a není třeba užívat kloubových ložisek.Since the single-reversible lever 2 and the double-reversible lever 9 with respect to the chassis frame do not exhibit vertical relative movements, they can only be connected to the transmission mechanism by means of cylindrical pins and there is no need to use spherical bearings.

Claims

object of the invention

A multi-axle bogie of a multi-axle rail vehicle chassis comprising a sensor, a gear mechanism, an axle bearing and a displaceable guide pin, characterized in that the displacement guide pin (A) consists of a pin (1) on which the lower part (2) is offset from the upper part (3), an eccentric guide (4) with an axis (y) which is in the basic position identical to the axis (x) of the pin (1) is fitted, the pin (1) being attached to the chassis frame (5) and the eccentric guide (4), which passes through the rubber ring (6) of the bearing housing (7), is connected to a single-reversible lever (8) or a double-reversible lever (9) and guided in the y-direction (y) between the upper support (10) the pin (1) and the lower abutment (11), the nut (12) tightened to the conical shoulder (13) of the pin (1).