CZ281445B6 - Železniční kolo - Google Patents

Abstract

Železniční kolo je tvořeno středem (1) kola, obručí (2) s nákolkem a pryžovým prstencem (3), upraveným mezi středem (1) kola a obručí (2) a přítlačným kroužkem (4). Pryžový prstenec (3) je přitom tvořen axiálním kruhovým tělesem (3'), na jehož stranách jsou vytvořeny lemy (3''), které jsou skloněny v úhlu, například 60 .sup.o .n.vůči ose kola.ŕ

Description

Vynález se týká kola kolejového vozidla, tvořeného středem kola, obručí s okolkem a prstencovou pryžovou vložkou, která je umístěna mezi středem kola a obručí a která je přidržována pomocí přítlačného prstence.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé typy kolejových vozidel jsou například tak zvaná V-kola, u kterých jsou dva pryžové prstence, uspořádané do tvaru velmi otevřeného písmene V, umístěny mezi středem kola a obručí. Úhel mezi každým pryžovým prstencem je v typickém případě 30“. Pryžové prstence jsou při provozu především vystaveny tlaku a pružnost kol je velice nízká, obvykle 0,1 mm. Hlavním účelem kola je tlumení hluku. Vzhledem k vlastnostem pryžového materiálu má pružnost v axiálním směru, kde je pryž vystavena smykovému namáhání, značnou velikost, což je nevýhodné. Kolo tohoto typu je však značně složité a drahé, zvláště při vysokém zatížení.

Vynález si obecně klade za úkol vytvořit kolo, které by mělo jednoduché a relativně levné řešení běžného kola z řešením ve tvaru písmene V, ale které by mělo větší pružnost v radiálním směru (a lepší tuhost v axiálním směru). Dále si vynález klade za úkol vytvořit kolo, které by bylo způsobilé přenášet velká zatížení.

Splnění tohoto úkolu nelze dosáhnout dosud známými způsoby zvětšování úhlu mezi pryžovými prstencovými vložkami a osou kola tak, že prstencová vložka je při provozu více namáhána na smyk než na tlak. Ani kombinací dvou pryžových prstenců do jednoho a zvětšováním úhlu, jak je uvedeno shora, není možné dosáhnout uvedených cílů. Typické řešení tohoto druhu, představující nejbližší známý stav techniky, neřešící problém, který si klade za úkol vynález, je řešení popsané ve švédském patentovém spisu č. SE-B-315 915.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo vynálezem kola kolejového vozidla s prstencovou pryžovou vložkou uspořádanou mezi jeho střední částí a obručí s okolkem, přičemž tato pryžová vložka má v průřezu tvar v podstatě písmene V a je předepnuta přítlačným prstencem, uchyceným ke střední části kola prostřednictvím soustavy obvodově uspořádaných šroubových připojovacích prvků, jehož podstatou je, že prstencová pryžová vložka má ramena, která svírají s osou rotace kola úhel, s výhodou o velikosti 60°, přičemž objem axiálního prstencového tělesa pryžové vložky mezi těmito rameny je v sestaveném kole menší, než je prostor, vymezený vzájemně přilehlými plochami střední části kola, obruče a přítlačného prstence, zatímco ramena jsou stlačena mezi obručí a protilehlou střední části kola nebo přítlačným prstencem.

Jinými slovy to znamená, že pryžová výplň sestává v jednom kusuz jediného pryžového prstence, majícího prstencové axiální

-1CZ 281445 B6 těleso a na jeho každé straně tenčí rameno, svírající s osou kola v navzájem opačných směrech úhel, s výhodou 60°, přičemž v sestaveném kole axiální prstencové těleso vyplňuje pouze částečně prostor vymezovaný sestavenou střední částí, obručí a přítlačným prstencem, zatímco ramena prstencové pryžové vložky jsou v sestaveném kole předepnuta stlačením mezi prvky kola.

Ramena prstencové pryžové vložky jsou namáhána při provozu na kombinaci především smyku a v menší míře tlaku, což dává kolu pružnost například v 0,5 až 1 mm nebo více, ale také dostatečnou tuhost v axiálním směru. Jestliže je kolo vystaveno větším zatížením, bude prstencové těleso odolnější tlaku působícímu na kolo a bude vykazovat vzestupnou pružnou charakteristiku. V klasických V-kolech jsou pryžové prstence činné prakticky pouze v sousedství kontaktních bodů mezi kolem a kolejí, přičemž v navrhované řešení podle vynálezu budou pryžová ramena aktivní prakticky podél celého rotujícího obvodu.

Podle dalšího znaku vynálezu je prstencové těleso opatřeno axiálními otvory, kterými procházejí závitové dříky připojovacích prvků přítlačného prstence. Přítlačný prstenec, připojený ke střední části kola několika spojovacími prvky se závitovým dříkem, rovnoměrně rozmístěnými okolo kola, má tedy závitové dříky (dříky opatřené závitem) každého spojovacího prvku uložené v odpovídajícím průchodu v prstencovém tělesu pryžového prstence.

V běžných V-kolech jsou umístěny šroubové spoje, připojující přítlačný prstenec ke středu kola a držící tak části kola pohromadě, umístěny radiálně uvnitř pryžových prstenců. Také v navrhovaném řešeni je pryžový prstenec přitlačován ke středu kola několika šroubovými spoji rovnoměrné rozmístěnými okolo kola, ale dříky všech šroubových spojů procházející otvory v tělese pryžového prstence, čímž je dosaženo dvojího účinku. Jednak je odstraněn nežádoucí pohyb pryžového prstence a jednak je dosaženo velmi výhodného vyplnění prostoru.

Podle dalšího znaku vynálezu mají střední část, obruč a/nebo přítlačný prstenec své plochy, které jsou ve styku s rameny pryžové vložky, opatřené prstencovými drážkami. Při osazeni bude prstencová pryžová vložka vtlačena do těchto drážek, čímž dojde ke zvětšení kontaktní plochy mezi pryží a kovem tak, že vzájemný prokluz a tečení budou minimalizovány.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, kde na obr. 1 je pohled na kolo podle vynálezu, na obr. 2 je detail v řezu II-II kolem z obr. 1., na obr. 3 je detail v řezu III-III z obr. 1 a na obr. 4 je detail pryžového prstence v řezu před osazením.

Příklady provedení vynálezu

Kolo kolejového vozidla podle vynálezu se sestává ze střední části 1 kola, obruče 2 s okolkem, pryžové prstencové vložky £ a přítlačného prstence 4. Pryžová prstencová vložka £ sestává z axiálního prstencového tělesa 3', z kterého vystupují v sestaveném stavu kola směrem k jízdní ploše dvě zúžená ramena 3,' ' .

-2CZ 281445 B6

Přítlačný prstenec 4 je pevně připojen k střední části 1 kola pomocí závitových spojů (šroubových dříků se závitem) rovnoměrně rozmístěných okolo obvodu kola, jak je zřejmé z obr. 1. Každý šroubový spoj je tvořen závitovým dříkem 5 (dříkem se závitem) , který spojuje střední část 1 kola s maticí 6. Závitový dřík 5 prochází axiálním prstencovým tělesem 2' pryžové prstencové vložky 2 a přítlačným prstencem 4 s kuželovou plochou a je spojen s maticí 6.. Toto uspořádáni zvyšuje poddajnost a snižuje požadavky na přesné tolerance.

Na obr. 2 a 3 jsou znázorněny kruhové drážky v kovovém povrchu střední části 1 kola, obruči 2 a přítlačném prstenci 4 ve spojení s prstencovou pryžovou vložkou 3_, zatímco odpovídající plochy prstencové pryžové vložky 3 jsou rovné, jak je patrné z obr. 4, kde je znázorněna prstencová pryžová vložka 3. vtlačena do těchto drážek, čímž dojde ke zvětšení kontaktní plochy mezi pryží a kovem tak, že vzájemný prokluz a tečení budou minimalizovány.

Z obr. 4 je také zřejmé, že axiální prstencové těleso 2' prstencové pryžové vložky 2 může být opatřeno kruhovými vybráními tak, že i po stlačeni při osazení, které může činit 10 až 20 %, nebude zcela prostor 30 vymezovaný sestavenou střední částí 1, obručí 2 a přítlačným prstencem 4, vyplněn pryží axiálního prstencového tělesa 2'· Podobně je průměr závitových dříků 5 menši, než je průměr odpovídajících otvorů v prstencové pryžové vložce 2· Tím je odstraněn vzrůst tlaku v této oblasti.

Pryž má schopnost přenášet dvakrát větší síly v tlaku než ve střihu. Volba úhlu 60’ mezi osou kola a ramenem 2’’ přináší geometrii, která vede automaticky k dvakrát tak velkým silám v axiálním prstencovém tělese 2' vzhledem k silám v ramenech 2''t vystaveném smyku.

V důsledku geometrie prstencové pryžové vložky 2 ^s poměrně širokým axiálním prstencovým tělesem 2' má obruč 2 velkou průřezovou plochu uvnitř ramen 2'’i takže obruč 2 má i po větším opotřebení výslednou velkou pevnost a tuhost se zvýšenou bezpečností a výhodným rozložením tlaku v pryži.

Montáž kola je jednoduchá. Prstencová pryžová vložka 2 se nejdříve nasadí na obruč 2, potom se tato sestava osadí na střední část 1 kola s předem připravenými závitovými dříky 5 procházejícími otvory v prstencové pryžové vložce 2 ^a nakonec se nasadí přítlačný prstenec 4, který se přitáhne proti opěrné ploše střední části 1 maticemi 6 tak, že je dosaženo požadované předpětí v pryži a pryžový materiál je zatlačen do drážek v kovových částech. V uvedeném případu jsou na ploše obruče 2 upraveny tři drážky a na ploše střední části 1 kola a přítlačného prstence 4 jedna drážka. Počet drážek může být různý.

Prstencová pryžová vložka 2 j® před montáží zcela symetrická, jak je zřejmé z obr. 4. Jak je patrné z obr. 2 a obr. 3, má však v podstatě axiální plocha střední části 1 v dotyku s axiálním prstencovým tělesem 2’ prstencové pryžové vložky 2 určitý sklon, který slouží jednak ke zjednodušení montáže (vedením) a k vyvíjení určité síly kompenzující boční sílu vyplývající ze

-3CZ 281445 B6 spolupůsobení mezi okolkem (na obruči 2) a kolejí, po níž kolo pojíždí.

Tím, že závitové dříky 5 procházejí prstencovou pryžovou vložkou 3 je této prstencové vložce 3. bráněno vykonávat nežádoucí otáčivé pohyby, přičemž se současně dosáhne prostorově velmi nenáročné řešení. Může se dokonce dosáhnout zlepšená bezpečnost proti otáčivým pohybům tím, že se předem prstencová pryžová vložka 3. přilepí k obruči 2.

V běžném řešení, kde jsou mezi střední částí 1 kola a obručí 2 uspořádány ve tvaru písmene V dvě pryžová ramena 2'' a kde úhel mezi každým ramenem 2'' a osou kola je mnohem menší než podle vynálezu, tj. 30’ nebo menší, je pryž v prvé řadě vystavena tlaku, který vede k tomu, že kolo má pouze malou pružnost v radiálním směru a větší a nežádoucí pružnost v axiálním směru, kde je pryž více vystavena smyku.

V řešení podle vynálezu je při normálním provozu kola aktivní pouze pryž v ramenech 3’’, protože axiální prstencové těleso 2' zcela nevyplňuje prostor 30 pro né vymezený. Protože pryž v ramenech 2'’ působí především ve smyku, kde je materiál pružnější, je dosažena větší pružnost v radiálním směru, než při běžném řešení, a větší tuhost v axiálním směru. Pouze když je kolo vystaveno větším zatížením, začne axiálním prstencové těleso 2' aktivněji spolupůsobit pod tlakem a bude dodávat kolu vzestupnou pružnou charakteristiku.

V běžných řešeních kola jsou ramena 2'' stlačována pouze v blízkosti bodu dotyku mezi kolem a kolejnicí a jsou prakticky bez zatížení během zbývající doby otáčení kola. Naproti tomu působí podle vynálezu smyková síla v různých směrech na prakticky celá ramena 3'', což vede k rovnoměrnějšímu rozdělení zatížení a napětí.

Ve znázorněném provedení jsou ramena 2'' orientována směrem k obruči 2. V rámci vynálezu je však možné uspořádat prstencovou pryžovou vložku 3 tak, že ramena 2'' jsou orientována ke střední části 1 kola.

Claims (3)

1. Kolo kolejového vozidla s prstencovou pryžovou vložkou (3) uspořádanou mezi jeho střední částí (1) a obručí (2) s okolkem, přičemž tato pryžová vložka (3) se dvěma rameny (3’’) má v průřezu tvar v podstatě pismeme V a je předepnuta přítlačným prstencem (4), uchyceným ke střední části (1) kola prostřednictvím soustavy obvodově uspořádaných šroubových připojovacích prvků, vyznačené tím, že ramena (3’’) prstencové pryžové vložky (3) svírají každé s osou rotace kola v navzájem opačných směrech úhel, s výhodou o velikosti 60°, přičemž objem axiálního prstencového tělesa (3') pryžové vložky (3) mezi těmito rameny (3'') je menší, než je prostor (30), vymezený vzájemně přilehlými plochami střední části (1) kola, obruče (2) a přítlačného prstence (4).

2. Kolo podle nároku 1, vyznačené tím, že axiální prstencové těleso (3') je opatřeno axiálními otvory, kterými procházejí závitové dříky (5) připojovacích prvků přítlačného prstence (4).

3. Kolo podle nároku 1, vyznačené tím, že střední část (1), obruč (2) a/nebo přítlačný prstenec (4) mají své plochy, které jsou ve styku s rameny (3’’) pryžové vložky, opatřené prstencovými drážkami.