CZ280346B6 - Otočný podvozek pro rychlá kolejová vozidla - Google Patents

Abstract

Otočný odvozek pro rychlá kolejová vozidla je tvořen rámem tvaru H, primárními pružinami (7) odpruženými vůči rámu a příčným nosičem (4) kolébky podvozku, nesoucím skříň vozidla a pohyblivým svisle a vodorovně napříč vůči rámu. Příčný nosič (4) kolébky podvozku je vůči rámu odpružen sekundárními pneumatickými pružinami (3) a je opatřen elementy bránícímu mu v otáčení. Každá pneumatická pružina (3) je přímo opřena o podélný nosník (1) rámu. Příčný nosič (4) kolébky podvozku nese u svých příčných konců nad svým uložením na pneumatické pružině (3) na své horní straně třecí elementy (10) pro dosednutí skříně vozu. Příčný nosič (4) kolébky podvozku je pohyblivý vůči rámu pouze svisle a vodorovně napříč v určité dráze a je veden vodorovně v podélném směru sklopnými torzními hřídeli (15) s vůlí kluznými elementy (11) ve vedeních příčných nosníků (2) rámu. Příčný nosič (4) kolébky podvozku je se skříní vozidla spojen otočným čepem (9) přenášejícím pouze horizontální síly aŕ

Description

Vynález se týká otočného podvozku pro rychlá kolejová vozidla, s rámem tvaru H, primárními pružinami, odpruženými vůči rámu, a příčným nosičem kolébky podvozku, nesoucím skříň vozidla a pohyblivým svisle a vodorovně napříč vůči rámu, přičemž příčný nosič kolébky podvozku je vůči rámu odpružen sekundárními pneumatickými pružinami a je opatřen elementy, bránícími mu v otáčení.

Dosavadní stav techniky

Otočné podvozky rychlých kolejových vozidel se v současné době z části opatřují pneumatickou pružinou, uspořádanou jako sekundární pružina, jednak pro přerušení přenosu zvuku mezi otočným podvozkem a skříní vozidla a jednak vedle umožnění vyrovnávání vodorovné polohy skříně vozidla při rozdílných zatíženích pro optimální odpružení skříně vozidla. Nevýhodou u doposud známých otočných podvozků tohoto druhu je zpravidla vytočení skříně vozidla oproti otočnému podvozku uvnitř pneumatické pružiny, což způsobuje nepříznivé namáhání měchu pneumatické pružiny na střih a nevýhodně ovlivňuje odpružení, při jízdě do zatáčky vznikají vysoké nežádoucí vratné síly, takže je zapotřebí dělat měchy pneumatické pružiny velké. Kromě toho je zapotřebí mezi skříní vozidla a otočným podvozkem mnoho spojovacích míst, což způsobuje zvýšení výrobních nákladů, dlouhou dobu výměny otočného podvozku a zvýšený přenos zvuku od otočného podvozku do skříně vozidla. U provedení, u nichž je mezi otočným podvozkem a skříní vozidla uspořádán příčný nosič, přičemž mezi příčným nosičem a rámem otočného podvozku je uspořádána pneumatická pružina, se sice z části zamezí vytočení uvnitř pneumatické pružiny, avšak náklady na součásti, potřebné pro uspořádání pneumatické pružiny uvnitř otočného podvozku, jsou velmi vysoké a provedení potřebných elementů, bránících mu v otáčení, je nehospodárné.

Otočné podvozky rychlých kolejových vozidel jsou však velmi nákladné z hlediska dosažení potřebné jízdní stability. Zejména u otočných podvozků, které jsou pro dosahování vysokých jízdních rychlostí opatřeny dvojkolími s profilem odolným proti opotřebení, musí být vedle potřebných svislých a vodorovných tlumičů a podpěr pro kolébání upraveny i elementy nebo zařízení pro bráněni v otáčení, které brání vlnivým pohybům otočného podvozku. Tyto elementy nebo zařízení jsou obvykle z hlediska provedení hydrauliky velmi nákladné a mají příliš velkou volnost, a navíc jsou relativně velmi náchylné k poruchám, což znamená riziko z hlediska bezpečnosti.

Otočný podvozek uvedeného druhu je známý například z DE-OS 26 11 924. U tohoto řešení je uprostřed na příčném nosiči kolébky podvozku uspořádána otočná pánev, která nese skříň vozidla a která vodorovně vede otočný podvozek vůči skříni vozidla. Příčný nosič kolébky podvozku dosedá přes pneumatické pružiny na svých příčných koncích na pružné žlaby kolébky, které jsou prostřednictvím kyvadel zavěšeny na vnějších podélných nosnících otočného podvozku. Pružné žlaby kolébky a příčný nosič kolébky jsou navzájem spojeny pomoci kloubových táhel, uspořádaných napříč k otoč

-1CZ 280346 B6 němu podvozku. Nevýhodou tohoto provedení je komplikované a konstrukčně nákladné zavěšení příčného nosiče kolébky pomocí pružných žlabů a kolébky na rámu otočného podvozku, dále zmenšený účinek zařízení pro bránění v otáčení mezi rámem a skříní vozidla, protože podélné řídicí elementy jsou příliš pružné a konečně potřebná vysoká pevnost v ohybu příčného nosiče kolébky vzhledem k zatížení vozidla přenášeného uprostřed otočnou pánví, která má za následek vyšší hmotnost příčného nosiče kolébky podvozku.

U konstrukce, známé z DE-OS 23 37 771, dosedá kolébka přímo na boční podélné nosníky rámu otočného podvozku přes kluzné elementy. Mezi příčným nosičem kolébky podvozku a skříní vozu jsou na horní straně příčného nosiče kolébky podvozku uspořádány pneumatické pružiny, připevněné svojí horní stranou pod skříní vozidla. Příčný nosič kolébky podvozku je se skříní vozu spojen svisle pohyblivě pákovím, které brání vytáčení příčného nosiče vůči skříni vozu, a tím i deformaci pneumatické pružiny. Hmotnost skříně vozu, působící přímo přes příčný nosič kolébky podvozku na kluzné elementy na bočních ramenech rámu otočného podvozku, zde s výhodou způsobuje bránění proti otáčení otočného podvozku vůči jeho příčnému nosiči, a tím i vůči skříni vozu. Nevýhodou tohoto provedení je však vedle ztížené přístupnosti a náročné montáže otočného podvozku s jeho pneumatickými pružinami a pákovím pro ovládání příčného nosiče kolébky podvozku na skříni vozu potřebné přídavné uspořádání spojovacího tažného a tlačného elementu, který spojuje rám otočného podvozku se skříní vozu. Nevýhodou je dále hluboké uspořádání kluzných elementů v oblasti poletujícího sněhu a zvířených nečistot, které účinnost bránění v otáčení nevýhodně ovlivňují.

Úkolem vynálezu je vytvořit otočný podvozek, který bude mít málo dotykových míst se skříní vozu, který umožní provedení nadbytečného a přesto jednoduchého uspořádání bránění v otáčení, který bude mít minimální konstrukční šířku a nízkou hmotnost, u něhož mohou mít měchy pneumatických pružin malé rozměry, který umožní vestavění přídavných zásobníků stlačeného vzduchu pro pneumatické pružiny pod příčným nosičem, u něhož budou přídavné agregáty uspořádány přehledně a na daných místech tak, aby nosné součásti nebyly namáhány napětím v ohybu nebo krutu, a který bude jednoduše a rychle namontovatelný pod skříní vozu a stejně tak jednoduše a rychle vyměnitelný.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje otočný podvozek pro rychlá kolejová vozidla, s rámem tvaru H, primárními pružinami, odpruženými vůči rámu, a příčným nosičem kolébky podvozku, nesoucím skříň vozidla a pohyblivým svisle a vodorovné napříč vůči rámu, přičemž příčný nosič kolébky podvozku je vůči rámu odpružen sekundárními pneumatickými pružinami a je opatřen elementy, bránícími mu v otáčení, podle vynálezu, jehož podstatou je, že každá pneumatická pružina je přímo opřena o podélný nosník rámu a příčný nosič kolébky podvozku nese u svých příčných konců nad svým uložením na pneumatické pružině na své horní straně třecí elementy pro dosednutí skříně vozu a příčný nosič kolébky podvozku je pohyblivý vůči rámu pouze svisle a vodorovně napříč v určité dráze a je veden vodorovné v podélném směru sklopnými torzními hřídeli s vůlí kluznými elementy ve vedeních příčných nosníků rámu, přičemž příčný nosič

-2CZ 280346 B6 kolébky podvozku je se skříní vozidla spojen otočným čepem, přenášejícím pouze horizontální síly, a je s rámem vůči skříni vozidla volné geometricky vytočitelný.

Tím, že každá pneumatická pružina je přímo opřena o boční rameno rámu otočného podvozku, není rám otočného podvozku s výhodou vystaven žádnému přídavnému namáhání v ohybu, které by mohlo vzniknout při velkém výstředném působení sil na boční rameno. Uspořádání kluzných elementů na příčném nosiči je provedeno zhruba na stejné bázi jako opření pneumatických pružin na rámu otočného podvozku, takže namáhání v ctfiybu příčného nosiče v důsledku opření skříně vozu je zanedbatelné, čímž je umožněno lehké vytvoření středního dílu příčného nosiče kolébky podvozku. Tím, že příčný nosič je vůči rámu otočného podvozku pohyblivý pouze svisle a vodorovně napříč uvnitř určité dráhy, tedy v určitých mezích, je umožněno volné vytáčení otočného podvozku vůči skříni vozu bez boční deformace pneumatických pružin. Vedle zabránění působení nepřípustně velkých vratných sil z pneumatických pružin je umožněna montáž pneumatických pružin malého objemu. Konstrukční šířka otočného podvozku se tím s výhodou zmenší. Spojení nosiče kolébky se skříní vozu jediným čepem, přenášejícím pouze vodorovné síly, umožňuje kromě zmíněného volného vytáčení otočného podvozku vůči skříni vozu lehčí montáž a výměnu otočného podvozku pod skříní vozu.

Příčný nosič kolébky má v podélném směru otočného podvozku svoje pohyby vodorovně omezené vodícími elementy, upravenými blízko příčných konců ve vedeních rámu otočného podvozku. Pružné vedení příčného nosiče v podélném směru otočného podvozku zaručuje požadované podélné odpojení rámu otočného podvozku od skříně vozu. Tímto způsobem je iniciování kmitání, způsobeného průhyby skříně vozu, prakticky potlačeno, přičemž současně se tuhým bráněním v otáčení zamezí vlnivým pohybům otočného podvozku s jeho příčným nosičem vůči skříni vozu. Příčný nosič kolébky podvozku sestává ze středního dílu vždy s jednou hlavou na svých příčných koncích, přičemž spojovací elementy podélného dorazu, příčného dorazu, svislého dorazu a svislého tlumiče nosiče kolébky, stejné jako připojovací elementy podpěr pro kývání, zařízení pro bránění v otáčení, řídicího ventilu pneumatické pružiny, pneumatické pružiny a kluzných kusů zařízení pro bránění v otáčení otočného podvozku jsou integrovány do hlav příčného nosiče kolébky podvozku.

Tímto provedením příčného nosiče kolébky podvozku podle vynálezu je zaručeno, že veškeré vnější síly, které vznikají při vysokých rychlostech, se přenášejí z hlav příčného nosiče kolébky podvozku přes jeho vedení přímo do rámu otočného podvozku, aniž by střední díl příčného nosiče byl podstatné namáhán na krůt nebo ohyb.

Podle výhodného provedení vynálezu je na obou stranách příčného nosiče uspořádáno vždy jedno zařízení pro bránění v otáčení, přičemž toto každé zařízení sestává z torzního hřídele, uspořádaného rovnoběžné s příčným nosičem, přičemž torzní hřídel je svislými úložnými čepy, pevné uspořádanými na jeho podélných koncích, pružně uložen ve hlavách příčného nosiče a je spojen řídicími tyčemi, sféricky na něm uloženými svými konci, s podélnými konci podélného nosníku rámu otočného podvozku.

-3CZ 280346 B6

Tímto dvojitým uspořádáním zařízení pro bránění v otáčení je kromě zaručení vysoké bezpečnosti při jízdě umožněno i při výpadku činnosti zařízení pro bránění v otáčení podélné odpojení mezi otočným podvozkem a skříní vozu, a tím vysoká jízdní rychlost.

Podle výhodného provedení je dále na obou stranách pod příčným nosičem uspořádána vždy jedna přídavná vzduchová nádrž pro každou pneumatickou pružinu, každá přídavná vzduchová nádrž je krátkým spojovacím potrubím připojena k příslušné pneumatické pružině, přičemž každá přídavná vzduchová nádrž je konzolou upevněna na příčném nosiči. V důsledku krátkých spojovacích vedení je dosaženo rychlého a současného působení pneumatických pružin při všech zatíženích. Uspořádáním přídavných nádrží pro stlačený vzduch na příčném nosníku kolébky jsou tyto nádrže sekundárně odpruženy a s výhodou neovlivňovány, často se vyskytujícími, zrychleními.

Celkově je řešením podle vynálezu vytvořen otočný podvozek, který je při použití dvojkolí s profilem odolným proti opotřebení velmi vhodný pro jízdu po kolejích, a který má nízkou hmotnost, tichý chod, absolutní jízdní bezpečnost, jednoduchou funkci, přehledné uspořádání přídavných komponent a jehož jednotlivé součásti jsou málo namáhány a jsou lehce vyměnitelné.

Uspořádáním podstatných funkčních elementů na hlavách příčného nosiče kolébky podvozku vzniknou ve střední oblasti otočného podvozku volné prostory pro uspořádání přídavných zařízení. Vzhledem k malé šířce otočného podvozku mohou mít otvory ve vnějším obložení skříně vozu, potřebné pro vytočení, s výhodou malé rozměry.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle připojených výkresů, kde na obr. 1 je bokorys otočného podvozku podle vynálezu, na obr. 2 je půdorys otočného podvozku z obr. 1, na obr. 3 je řez podél čáry III-III z obr. 2, v pootočení, na obr. 4 je řez podél čáry IV-IV z obr. 2, na obr. 5 je řez podél čáry V-V z obr. 2 a na obr. 6 je řez podél čáry VI-VI z obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Rám otočného podvozku, který má přibližně tvar H, sestává v podstatě ze dvou podélných nosníku 1 a dvou příčných nosníků 2, které spojují podélné nosníky 1 a jsou s nimi pevně svařeny. Podélné nosníky 1 jsou ve středu své délky směrem dolů zalomeny pro umístění pneumatické pružiny 3. zhruba ve středu na jejich horních pásnicích. Horní a spodní pásnice podélných nosníků 1 nemají žádné přivařené součásti, které by sloužily pro přenos sil. Toto opatření zmenšuje světlou výšku rámu otočného podvozku. Na pneumatických pružinách 3 je uložen svými hlavami 4a příčný nosič 4 kolébky podvozku, tvořený hlavami 4a a středním dílem 4b. Pneumatická pružina 3 je svou spodní částí upevněna na podélných nosnících 1 a svou horní částí je upevněna pod hlavami 4a.

-4CZ 280346 B6

Dvojkolí 5 otočného podvozku jsou řídicími listovými pružinami 6. vedena na podélném nosníku 1 a pružně na něm uložena pomocí primárních pružin 7 a tlumičů 8.

Střední díl 4b příčného nosiče 4. je vytvořen jako skříňový profil, který se směrem k hlavám 4a zužuje a uprostřed je opatřen vedením, uloženým v pryži, pro otočný čep 9. skříně vozu. Hlavy 4a jsou s výhodou vyrobeny z odlitých nebo kovaných kusů nebo smíšeným postupem z kovaných a svařovaných dílů a jsou přivařeny na střední díl 4b příčného nosiče 4. Na hlavách 4a jsou nad pneumatickými pružinami 2 uspořádány třecí elementy 10 pro dosednutí podobné vytvořených opěrných elementů na skříni vozidla. Těmito třecími elementy 10 se přímo zachycuje svislé zatížení skříně vozu, přenášené přes hlavy 4a a pneumatické pružiny 2 z přímo do podélných nosníků 1 rámu otočného podvozku. Svou spoluprací s opěrnými elementy pod skříní vozidla slouží třecí elementy 10 jako třecí zařízení pro bránění v otáčení. Přímým přenášením zatížení skříně vozu přes třecí elementy 10, hlavy 4a a pneumatické pružiny 2 do podélných nosníků 1 rámu otočného podvozku se zamezí kroutícímu a ohybovému namáhání podélných nosníků 1. Přímé dotykové spojení mezi skříní vozidla a otočným podvozkem je tedy provedeno pouze přes třecí elementy 10, sloužící pro zachycení svislého zatížení a přes vedení otočného čepu 9 pro zachycení vodorovných vodicích sil skříně vozidla.

Příčný nosič 4 dosedá na podélný nosník 1 otočného podvozku přes pneumatické pružiny 2· Horizontálně v podélném směru otočného podvozku je příčný nosič 4 veden s malou vůlí kluznými elementy 11 ve vedeních 12 příčných nosníků 2 rámu otočného podvozku. Vedení 12 jsou provedena pružné a jsou uspořádána na příčných nosnících 2 rámu otočného podvozku. V horizontálním příčném směru je příčný nosič 4 veden na pneumatických pružinách 2 s potřebnou vůlí pro výkyv mezi opěrnými elementy 12, uspořádanými na příčných nosnících 2 rámu otočného podvozku, svými příčnými dorazy 14, uspořádanými na hlavách 4a. Příčné dorazy 14 jsou pružné a mají progresivní charakteristiku pružení.

Na obou podélných stranách je na příčném nosiči 4. uspořádán vždy jeden torzní hřídel 15 pro bránění v otáčení. Každý torzní hřídel 15 přitom je uložen úložným čepem 14. uspořádaným pevně na jeho podélných koncích a směřujícím svisle dolů, s vůlí pružně v úložných okách 17 hlavy 4a. Na každém podélném konci torzního hřídele 15 je sféricky uložena vždy jedna řídicí tyč .18, která je svým dalším koncem také sféricky uložena v příslušném podélném konci podélného nosníku χ rámu otočného podvozku. Torzním hřídelem 15, bránícím v otáčení, je zaručena podélná vůle mezi příčným nosičem 4 a příčnými nosníky 2 rámu otočného podvozku, a tím i podélné odpojení nebo oddělení příčného nosiče £ od rámu otočného podvozku. Při vytáčení příčného nosiče 4 vůči rámu otočného podvozku je však tomuto vytáčení zařízením, které mu brání, to jest torzním hřídelem 15, bráněno. Při vytáčení rámu otočného podvozku oproti skříni vozidla tvoří příčný nosič 4 a rám otočného podvozku s tímto zařízením pro bránění v otáčení tuhý geometrický útvar a prakticky tak zabraňují vzniku vlnivých pohybů otočného podvozku. Dvojitým uspořádáním zařízení pro bránění v otáčení na obou stranách příčného nosiče 4 je dosaženo velké tuhosti proti vytáčení, které je zapotřebí při vysokých rychlostech a která zaručuje vysokou provozní bezpečnost.

-5CZ 280346 B6

Příčný nosič 4 je dále pomocí vždy jedné z oper, uspořádaných na jeho obou stranách, zajištěn proti kolébání skříně vozidla. Každá z opér přitom sestává vždy z jednoho dalšího torzního hřídele 19, který je otočně otočného podvozku. Na každém dele 19 je pevné uspořádána vždy jedna páka volném konci nese sféricky kyvadlo cem také sféricky __ _

4,. Při nerovnoměrném pružení pneumatické pružiny 3. se další torzní hřídel 19 zkrucuje, a tím brání kývání příčného nosiče 4.

uložen pod příčným nosníkem 2 konci každého dalšího torzního 20, která na 21, které je svým druhým rámu hřísvém konuloženo v ložisku 22 hlavy 4a příčného nosiče

Na hlavách 4a příčného nosiče 4 je dále sféricky uložen vždy jeden svislý tlumič 23.» který je svým druhým koncem také sféricky uložen na podélném nosníku 1 rámu otočného podvozku. Každá hlava 4a je dále opatřena přípojkami pro ovládací ventil 24 pneumatické pružiny 3.· Příčné tlumiče 30., které jsou sféricky uloženy na příčném nosníku 2 rámu otočného podvozku, popřípadě na příčném nosiči 4, tlumí navíc příčné pohyby příčného nosiče 4. Horní a dolní dorazy 25 a 26 omezují dráhu pružení příčného nosiče 4.

Dolní svislý doraz 26 je proveden jako pružný pryžový element a slouží také jako sekundární nouzové odpružení při výpadku pneumatických pružin 3. tím, že se na něm zcela zachycuje zatížení ze skříně vozu.

Na obou stranách pod příčným nosičem 4 je na něm uspořádána vždy jedna přídavná vzduchová nádrž 27 pro každou pneumatickou pružinu 3.» přičemž každá přídavná vzduchová nádrž 27 je opatřena krátkým spojovacím potrubím 28 velkého průměru pro spojení s příslušnou pneumatickou pružinou 3.· Přitom je každá přídavná vzduchová nádrž 27 upevněna konzolou 29 na příčném nosiči 4, takže přídavné vzduchové nádrže 27 a příčný nosič 4 jsou odpruženy sekundárné, čímž je zabráněno působení častých zrychlení na přídavné vzduchové nádrže 27.

Claims (5)

1. Otočný podvozek pro rychlá kolejová vozidla, s rámem tvaru H, primárními pružinami, odpruženými vůči rámu, a příčným nosičem kolébky podvozku, nesoucím skříň vozidla a pohyblivým svisle a vodorovně napříč vůči rámu, přičemž příčný nosič kolébky podvozku je vůči rámu odpružen sekundárními pneumatickými pružinami a je opatřen elementy, bránícími mu v otáčení, vyznačující se tím, že každá pneumatická pružina (3) je přímo opřena o podélný nosník (1) rámu a příčný nosič (4) kolébky podvozku nese u svých příčných konců nad svým uložením na pneumatické pružině (3) na své horní straně třecí elementy (10) pro dosednutí skříně vozu a příčný nosič (4) kolébky podvozku je pohyblivý vůči rámu pouze svisle a vodorovně napříč v určité dráze a je veden vodorovně v podélném směru sklopnými torzními hřídeli (15) s vůlí kluznými elementy (11) ve vedeních příčných nosníků (2) rámu, přičemž příčný nosič (4) kolébky podvozku je se skříní vozidla spojen otočným čepem (9), přenášejícím pouze horizontální

-6CZ 280346 B6 síly, a je s rámem vůči skříni vozidla volně geometricky vytočitelný.

2. Otočný podvozek podle nároku 1, vyznačující se tím, že příčný nosič (4) je veden v podélném směru otočného podvozku kluznými elementy (11) u svých příčných konců ve vedeních (12) rámu otočného podvozku, přičemž vedení (12) jsou vytvořena omezené pružné.

3. Otočný podvozek podle nároků la2, vyznačující se tím, že příčný nosič (4) sestává ze středního dílu (4b) s vždy jednou hlavou (4a) na svých příčných koncích, přičemž připojovací elementy kluzného elementu (11) jako podélného dorazu, příčného dorazu (14), horního a dolního svislého dorazu (25, 26) a svislého tlumiče (23) příčného nosiče (4), jakož i připojovací elementy kyvadla (21) jako opěry, úložného čepu (16) jako zařízení pro bránění v otáčeni, ovládacího ventilu (24) pneumatické pružiny (3), pneumatické pružiny (3) a třecí elementy (10) zařízení pro bránění v otáčení otočného podvozku jsou integrovány do hlav (4a).

4. Otočný podvozek podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že na obou stranách příčného nosiče (4) je uspořádáno vždy jedno zařízení pro bránění v otáčení, přičemž toto každé zařízení sestává z torzního hřídele (15), uspořádaného rovnoběžné s příčným nosičem (4), přičemž torzní hřídel (15) je svislými úložnými čepy (16), pevné uspořádanými na jeho podélných koncích, pružně uložen ve hlavách (4a) příčného nosiče (4) a je spojen řídicími tyčemi (18), sféricky na něm uloženými svými konci, s podélnými konci podélného nosníku (1) rámu otočného podvozku.

5. Otočný podvozek podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že na obou stranách pod příčným nosičem (4) je uspořádána vždy jedna přídavná vzduchová nádrž (27) pro každou pneumatickou pružinu (3), každá přídavná vzduchová nádrž (27) je krátkým spojovacím potrubím (28) připojena k příslušné pneumatické pružině (3), přičemž každá přídavná vzduchová nádrž (27) je konzolou (29) upevněna na příčném nosiči (4).