CZ282399A3

CZ282399A3 - Kolejové vozidlo se soustavou spřažených prvků mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím

Info

Publication number: CZ282399A3
Application number: CZ992823A
Authority: CZ
Inventors: Ulrich Dr. Hachmann; Thomas Benker; UWE SCHüLLER
Original assignee: Abb Daimler-Benz Transportation (Technology) Gmbh
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR20010006079A; JP2000510417A; HUP0001544A3; HU222126B1; KR100356132B1; EP0975503B1; ES2218879T3; JP3383805B2; DE59811202D1; CZ286362B6; CA2281728A1; EP0975503A1; US6279488B1; HUP0001544A2; ATE264210T1; WO1999041126A1; DE19805895C1

Description

Kolejové vozidlo se soustavou spřažených prvků mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím

Vynález se týká kolejového vozidla s pojezdovým ústrojím a na něm umístěnou vagónovou skříní, která je pomocí alespoň jednoho páru soustavy spřažených prvků s pružícím účinkem uložena vertikálně na podvozkovém rámu pojezdového ústrojí.

Dosavadní stav techniky

U kolejových vozidel je všeobecně známo, že vagónová skříň je pružně uložena pomocí soustav spřažených prvků na podvozkovém rámu pojízdného ústrojí umístěném pod vagónovou skříní. Přitom musí být soustavy spřažených prvků zajišťující pružící účinek spojeny s vagónovou skříní a rámem podvozku takovým způsobem, aby mohly sledovat pohyby vyskytující se mezi vagónovou skříní a podvozkovým rámem.

Úlohou vynálezu je zajistit, aby u výše popsaného kolejového vozidla známého ze stavu techniky byl spřažený prvek zajišťující pružící účinek zbaven vlivu příčně působících sil.

Podstata vynálezu

Uvedenou úlohu řeší kolejové vozidlo s pojezdovým ústrojím a na něm umístěnou vagónovou skříní, která je pomocí alespoň jednoho páru soustavy spřažených prvků s pružícím účinkem uložena vertikálně na podvozkovém rámu pojezdového ústrojí, jehož podstata spočívá v tom, že soustava spřažených prvků má posuvný adaptér se dvěma kluznými členy, přičemž jeden kluzný člen je v omezeném rozsahu volně posuvný v rovině rovnoběžné se spodní stěnou vagónové skříně vůči příslušnému druhému kluznému členu.

Dále jsou uvedeny některé z možných rozvíjejících či konkretizujících variant řešení podle vynálezu.

Posuvný adaptér je vytvořen jako kuličkový kladičkový stůl.

Alespoň jeden kluzný člen obsahuje dvě desky, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím tlumící vrstvy, která je uložena rovnoběžně s rovinou posuvu posuvného adapteru.

Tlumící vrstva má kruhový tvar a na deskách jsou upravena tvarově odpovídající vybrání, do kterých tlumící vrstva zapadá.

• · · · 0 · · · 0 · · 0 * ·0 · 0 000 · 0 · ·

0 00000 00 0· · · · 000 • 0 0 0000 0 0 «» 2

Kluzný člen je pevně spojen s vagónovou skříní nebo s podvozkovým rámem.

Kluzný člen je spojen s pružícím prvkem, jehož pružící chod je kolmý k rovině posuvu posuvného adaptéru.

Pružící prvek má pasivní charakteristiku a může být aktivně řízený, například ve formě hydropneumaticky řízeného hydraulického válce.

Pružící prvek je upevněn na rámu vozidla nebo na vagónové skříni.

Soustava spřažených prvků má kloubovou spojku vytvořenou jako kulový kloub, který je spojen s posuvným adaptérem a /nebo pružícím prvkem.

Mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím je umístěn vazební prvek podélných sil.

Mezi vagónovou skříní a pojízdným ústrojím je umístěn vazební prvek příčných sil s řízeným příčným chodem.

Příčný chod vazebního prvku příčných sil je menší než volný posuvný chod posuvného adaptéru.

U kolejového vozidla vytvořeného podle vynálezu přebírá posuvný adaptér integrovaný do soustavy spřažených prvků stranové nebo natáčivé pohyby vznikající mezi vagónovou skříní a rámem pojezdového ústrojí, které se vyskytují za dovolených provozních podmínek. Přitom může být tento posuvný adaptér proveden s minimálním třením a vykazovat tak vysokou bezpečnost proti výpadku s minimálními požadavky na případnou údržbu. Zajišťuje se tak vyrovnání vznikajících posuvných pohybů, aniž by hrozilo zadření. Posuvný adaptér má přitom vždy jeden stupeň volnosti posuvu ve dvou rozdílných osách a je namontován tak, aby jeho rovina posuvu probíhala rovnoběžně s rovinou, která prochází buď spodní stěnou vagónové skříně nebo rámem pojezdového ústrojí. V tomto uspořádání může být prvek soustavy spřažených prvků s pružícím účinkem takovou součástí konstrukce, která musí být pohyblivá pouze v jednom směru, jak je tomu u hydropneumatických aktuátorů. Tímto způsobem může být válec takového aktuátoru pevně spojen s podvozkovým rámem případně se spodní stěnou vagónové skříně tak, že na nich může být přišroubován nebo přivařen, přičemž pohyby ve směru příčném ke směru jeho zdvihu jsou přejímány posuvným adaptérem. Posuvný adaptér je proveden například jako kuličkový kladičkový stůl, aby tření mezi součástmi adapteru bylo co nej menší a aby bylo minimalizováno zatížení pružícího prvku ve směru příčném k jeho pružnému zdvihu. Aby nebyl hluk pohybujícího pojezdového ústrojí přenášen prostřednictvím soustavy spřažených prvků na vagónovou skříň, je alespoň jeden ze vzájemně posuvných adaptačních členů posuvného adaptéru opatřen prostředky pro tlumení zvuku. Za tím účelem může tento adaptační člen obsahovat dvě desky, které jsou • · ·· 0 0 0 0 · · · · • ·· · · ·· 0 · ·· · • 000 0 · 00 0 0 0 0 • 0 00000 0 0 00 000 000 •0 00000 0 0 navzájem spojeny pouze prostřednictvím tlumící vrstvy. Tato tlumící vrstva je umístěna rovnoběžně k rovině posuvu posuvného adaptéru a může se skládat z plného kotouče, z více nad sebou uspořádaných disků, nebo může být vytvořena zvláště jako prstenec. Aby bylo přitom možno absorbovat síly pocházející ze tření posuvného adaptéru bez nebezpečí vzájemného posunu mezi těmito deskami, zasahuje tlumící vrstva se svými čelními plochami přivrácenými k deskám do vybrání provedených v těchto deskách.

Posuvné adaptéry příslušející k vagónu mohou vyrovnávat nikoli pouze příčné pohyby vyskytující se při jízdě vozidla v soustavách spřažených prvků sloužících k uložení ve vertikálním směru, ale mohou být například použity i k tomu, aby se při zastavení vozidla u nástupiště posunula vagónová skříň vůči pojezdovému ústrojí ve směru blíže k hraně nástupiště a tak se zmenšila mezera mezi vagónovou skříní a hranou nástupiště. Rovněž může být účelné, umístit mezi adaptační členy podle volby ovládané uzamykací zařízení, které umožní alespoň částečné omezení nebo úplné zamezení volné pohyblivosti v závislosti na provozních podmínkách.

K přenosu síly mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím jsou použity zvláště vybrané silově spřažené prvky. Tímto způsobem mohou být podélné síly, jako například příčné síly, přenášeny pomocí ložiskového čepu na odpovídajícím způsobem přizpůsobené ložisko na rámu podvozku. K přenosu podélných sil může však být použita jako vazební prvek podélných sil i vazební tyč. Příčné síly mohou být naproti tomu snímány pomocí minimálně jednoho vazebního prvku příčných sil, který může být vytvořen případně jako aktivně řízený aktuátor, pomocí kterého je příčný posuv mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím řízen v souladu s požadavky provozu. Posuvné zdvihy mezi vagónovou skříní a pojízdným ústrojím určené vazebními prvky sil jsou přitom menší než dovolený posuvný chod kteréhokoli posuvného adaptéru.

Pružící prvek začleněný do jakékoli soustavy spřažených prvků může být pasivní a proveden například jako ocelová vinutá pružina nebo plná pryž. Přednostně je však pružící prvek s aktivním řízením, zvláště pak ve formě hydropneumaticky řízeného hydraulického válce s proměnlivým zdvihem pouze v jednom směru. Aby bylo možno vyrovnat naklápěcí pohyby mezi vagónovou skříní a rámem podvozku, které jsou všeobecným důsledkem zkroucení nebo náklonu vagónové skříně či sklonu kolejového tělesa, je soustava spřažených prvků • · » · ► · • · · vybavena kloubovou spojkou vytvořenou na způsob kulového kloubu. Tato kloubová spojka je s výhodou zabudována mezi pružící prvek a posuvný adaptér a obsahuje pouze jeden kloub.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže objasněn pomocí výkresu znázorňujícího příklad provedení. Na výkrese značí:

Obr. 1 - část kolejového vozidla v místě pojezdového ústrojí s posuvnými adaptéry; Obr.2 bokorysný pohled na zařízení podle Obr. 1 v místě soustavy spřažených prvků s posuvným adaptérem; Obr. 3 - detailní vyobrazení posuvného adaptéru v řezu.

Příklady provedení vynálezu

Na výkrese je schematicky znázorněna vagónová skříň 1, pod jejíž spodní stěnou 2 se nachází alespoň jedno pojezdové ústrojí. Pojezdové ústrojí má alespoň jednu osu respektive dvě kola 3, převážně však dvě osy, respektive čtyři kola 3. Kola 3 jsou uzpůsobena pro jízdu na kolejnicích. Podvozkový rám 4 je přitom se svými podélnými nosníky 7 situovanými ve směru jízdy, které jsou vzájemně spojeny alespoň jedním příčným nosníkem 6, uložen prostřednictví primárních pružin 2 na ložiskových prvcích 8 kol 3, čímž jsou kola 3 mezi sebou stabilně spřažena aby tak byla umožněna jízda. Asi ve středu dvou kol 3 uspořádaných za sebou ve směru jízdy, je na každém podélném nosníku 5 „ kolmo k rovině, kterou tyto podélné nosníky procházejí, umístěna soustava spřažených prvků, pomocí kterých je vagónová skříň i uložena svou spodní stěnou 2 na pojezdovém ústrojí.

Soustava spřažených prvků se skládá z aktuátoru 9 fungujícího jako pružící prvek, dále z kloubové spojky 10 , výkyvné ve všech směrech a kluzné spojky 11 , kteréžto prvky jsou za sebou mechanicky spojeny ve směru působení aktuátoru 9. Aktuátory 9, které jsou přednostně vytvořeny jako hydropneumaticky řízené hydraulické válce, mají dva axiální a pouze přímo vůči sobě stavitelné stavěči členy 9.1 a 9.2. Kloubové spojky 10 mohou být vytvořeny jako křížový nebo kulový kloub, jako pružný gumový kloub nebo na způsob pružící tyče tak, aby mohly vykonávat pouze kývavé pohyby s omezeným výkyvným rozsahem do všech směrů. Kluzná spojka JJ. má stupeň volnosti pouze v rámci posuvu v rovině, která je rovnoběžná se spodní stěnou 2 vagónové skříně i. Rozsah posuvu této posuvné spojky ve všech směrech roviny je přitom omezen na předem stanovenou hodnotu. Vzájemné uspořádání jednotlivých stavebních prvků 9, 10 a 1_1 spojovacího zařízení má ten efekt, že rozdíly ve vzdálenostech

9

9 • ·

99 *99 9 · 9 9 · · 9 9 9 ···· 99 99 9 **9

9 *99 9 9 9 9 9 9 999 999 ·· · 9999 9 9 ·· ♦· 99 99 99 99

-5 — mezi podvozkem 4 a vagónovou skříní i může vyrovnávat pouze aktuátor 9, že kloubová spojka 10 může vyrovnávat pouze naklápěcí pohyby ve všech směrech a že kluzná spojka 11 může vyrovnávat pouze pohyby příčné ke směru přestavění aktuátoru 9 respektive k jeho ose posuvu 12. Přitom v zásadě nezáleží na tom, v jakém pořadí jsou stavební prvky 9, 10 a 11 vzájemně spojeny, jestliže oba koncové prvky budou upevněny z jedné strany na pojezdovém ústrojí 4 a z druhé strany na vagónové skříni i.

U daného příkladu provedení jsou tělesa válců - stavěči členy 94, například hydropneumatických aktuátorů 9 s kolmo situovanou osou 12 zdvihu upevněny vždy na jednom z podélných nosníků 5. Druhý stavěči člen 9.2 aktuátoru 9 je vytvořen jako přímá pístní tyč pístu válce, která je posuvná pouze ve směru osy 12 zdvihu ve stavěcím členu 94, přičemž volný konec uvedeného stavěcího členu 9.2 je pevně spojen s prvním výkyvným členem 104 výkyvného členu - kloubové spojky 10, zatím co druhý výkyvný člen 10,2 je pevně spojen s primárním členem 114 kluzného prvku - kluzné spojky 11. Kloubová spojka 10 , vytvořená jako kulový kloub, umožňuje pouze kývavé pohyby, které se vyskytují mezi rovinou podélných nosníků 5 a rovinou spodní stěny 2. Aby přitom bylo možno vyrovnat také stranové pohyby mezi částmi vozidla L 3 a 4 nebo pohyby, které jsou výsledkem natočení rovin, je zde umístěna kluzná spojka J4, jejíž primární kluzný člen 114 je spojen s druhým výkyvným členem 10.2 kloubové spojky 10 a jejíž sekundární kluzný člen 11.2 je pevně spojen se spodní stěnou 2 vagónové skříně T

Alespoň jeden kluzný člen 114 se skládá ze dvou rovnoběžné uspořádaných desek 11.3 a 11.4, které jsou vyrobeny z tuhého materiálu, přednostně z kovu, a mezi nimiž je umístěna tlumící vrstva 11,5. Desky 11.3 a 11.4 jsou navzájem pevně spojeny pomocí tlumící vrstvy vyrobené z materiálu, který tlumí kmitavé pohyby. Tlumící vrstva 11.5 je tedy uspořádána rovnoběžně s rovinou posuvu posuvného adaptéru 11. Tlumící vrstva je přednostně vytvořena ve formě kroužku, který je umístěn souose se stavěči osou aktuátoru 9 a osou kloubové spojky

10. K zajištění tlumící vrstvy 11.5 proti radiálnímu posuvu jsou v obou deskách 11.3 a 11.4 provedena vybrání 12, jejichž hloubka je v osovém směru podstatně menší, než je tloušťka tlumící vrstvy 11,5. Tímto zajištěním proti radiálnímu posuvu se dosáhne, že radiální posuv posuvného adaptéru i se uskutečňuje pouze mezi kluznými členy 114 a 11.2.

Aktuátor 9 může při této konstrukci nahradit pružící prvky, které působí jako sekundární odpružení. Za tím účelem je proveden jako hydropneumaticky ovládaný válec a může takto • · · · · · 4 · · « « «

9 9 9 ··«« «··· • · 999 99 9 9 9 9 999 999 ’ 9 9 9 9 9 9 1 9

99 99 99 99 99 vyrovnávat nejen výškové rozdíly mezi vagónovou skříní a rámem podvozku, nýbrž může mít pružící vlastnosti, které mají jinak pouze vinuté pružiny, pneumatické pružiny nebo podobné prostředky. Přitom je charakteristika odpružení podle potřeby regulovatelná. Silové spojeni mezi vagónovou skříní a podvozkem ke snímání podélných a příčných sil lze provést konvenčním způsobem, například pomocí vodících tyčí, otočných čepů, nebo lemniskátových spojovacích prvků nebo elastických nárazníkových nebo pružících prvků.

Spojovací zařízení 9, 10 a 1_1 může být samozřejmě zabudováno mezi vagónovou skříní a pojezdovým ústrojím 4 také v obráceném pořadí jeho součástí. Přitom může být kluzná spojka 11 zabudována bez omezení funkce a bezpečnosti například rovněž mezi příslušným podélným nosníkem 5 a přilehlým stavěcím členem 9.1 aktuátoru 9. V tom případě je pak sekundární výkyvný člen 10.2 pevně spojen s vagónovou skříní i. Bez změny funkce může být kluzná spojka 11 samozřejmě vložena i mezi aktuátor 9 a kloubovou spojku 10. U všech variant provedení si aktuátor 9 zachovává při všech provozních podmínkách svoji kolmou polohu vůči pojízdnému ústrojí 4 , pokud je přímo nebo pomocí kluzných spojek 11 spojen s podélnými nosníky 5. Jestliže je aktuátor 9 připojen přímo nebo pomocí kluzné spojky 11 na vagónovou skříň i, zachová si kolmou pozici vůči takto předem dané rovině rovněž za všech obvyklých provozních podmínek.

Posuvný adaptér použitý podle vynálezu je potřeba zvláště u hydropneumatického sekundárního odpružení, aby i v případě, že je aktuátor upevněný na podvozkovém rámu, a je pohyblivý pouze podél jedné vertikální osy a kloubu mezi pístovou tyčí aktuátoru a posuvným adaptérem, byla zajištěna potřebná pohyblivost vagónové skříně vůči pojízdnému ústrojí v rovině rovnoběžné se spodní stěnou vagónové skříně, kterážto pohyblivost je nutná z hlediska provozu a bezpečnosti.

Navíc se pomocí posuvného adaptéru na základě umístění přídavných částí ve směru přenosu zvuku minimalizuje přenos hluku z tělesa pojízdného ústrojí na konstrukci vagónové skříně. Za tím účelem je instalována tlumící vrstva s vlastnostmi tlumícími kmity, která plně přenáší síly působící v kolmém směru a horizontální síly, které jsou nutné k překonání tření kluzných členů.

Alternativně může být posuvný adaptér místo kluzných členů vybaven valivými prvky, podobně jako kuličkový kladečkový stůl.

• · 99 9 · 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 99 9

9 999 99 9 9 99 999 999

9 9 9 9 9 9 9 9

99 99 99 99 99 '—Τ'—

Výhody vynálezu spočívají také v tom, že posuvný adaptér umožňuje zaujetí pevné polohy takto upnutého vertikálního aktuátoru a vagónová skříň je tím za všech okolností stabilní vůči náklonu dráhy, nicméně v rovině vagónové skříně je opět uložena volně posuvně, což je nutné k tomu, aby se zajistila příčná vůle a jízda v oblouku. Vhodným výběrem a úpravou zvláště třecích prvků kluzných členů lze takto optimalizovat komfort jízdy i ve směru příčném ke směru jízdy.

Průmyslová využitelnost

Vynález je možno využít u všech kolejových vozidel, u kterých je vagónová skříň pružně uložena pomocí soustav spřažených prvků na podvozkovém rámu pojízdného ústrojí umístěném pod vagónovou skříní, kdy je třeba eliminovat vliv příčně působících sil, zvláště pak v případech použití hydropneumatického sekundárního odpružení.

py 2^23-99

Claims

Patentové nároky

1. Kolejové vozidlo s pojezdovým ústrojím a na něm umístěnou vagónovou skříní, která je pomocí alespoň jednoho páru soustavy spřažených prvků s pružícím účinkem uložena vertikálně na podvozkovém rámu pojezdového ústrojí^vyznačené tím, že soustava spřažených prvků /9, 10 a 11/ má posuvný adaptér /11/ se dvěma kluznými členy /11.1 a 11.2/, přičemž jeden kluzný člen /11.1/ je v omezeném rozsahu volně posuvný v rovině rovnoběžné se spodní stěnou vagónové skříně /1/ vůči příslušnému druhému kluznému členu /11.2. /.
2. Kolejové vozidlo podle nároku ^vyznačené tím, že posuvný adaptér /11/je vytvořen jako kuličkový kladičkový stůl.

Kolejové vozidlo podle nároků 1 nebo 2^vyznačené tím, že alespoň jeden kluzný člen /11.1/ obsahuje dvě desky/11.
3 a 11.4/, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím tlumící vrstvy /11.5/, která je uložena rovnoběžně s rovinou posuvu posuvného adapteru /11/.
4. Kolejové vozidlo podle nároku 3^vyznačené tím, že tlumící vrstva /11.5/ má kruhový tvar a na deskách /11.3 a 11.4/ jsou upravena tvarově odpovídající vybrání /12/, do kterých zasahuje tlumící vrstva /11.5/.
5. Kolejové vozidlo podle nároků 1 až 4^ vyznačené tím, že kluzný člen /11.1 nebo 11.2 / je pevně spojen s vagónovou skříní /1/ nebo s podvozkovým rámem /5/.
6. Kolejové vozidlo podle nároků 1 až 5^vyznačené tím, že kluzný člen /11.1/ je spojen s pružícím prvkem /9/, jehož pružící chod je kolmý k rovině posuvu posuvného adaptéru /

9, 10 a 11/.
7. Kolejové vozidlo podle nároku 6^ vyznačené tím, že pružící prvek /9/ má pasivní charakteristiku.
8. Kolejové vozidlo podle nároků 4 až 9. vyznačené tím, že pružící prvek /9/ je aktivně nzený.

• 4
9. Kolejové vozidlo podle nároku ó^vyznačené tím, že pružící prvek /9/je hydropneumaticky řízený hydraulický válec.

• 4 #4 ·* 44 ··

4 44 · 4 4 4 4 4 4 4 4

44·· 44 44 4444

4 4 444 4 4 4 4 4 4 ··· 444 • 4 4 ···· 4 4

44 44 44 44 · · ··
10. Kolejové vozidlo podle nároků 4 až ^vyznačené tím, že pružící prvek /9/ je upevněn na rámu vozidla /5/ nebo vagónové skříni /1/.
11. Kolejové vozidlo podle nároků 1 až 10^ vyznačené tím, že soustava spřažených prvků /9, 10 a 11/ má kloubovou spojku vytvořenou jako kulový kloub /10/, který je spojen s posuvným adaptérem /11/ a /nebo pružícím prvkem /9/.
12. Kolejové vozidlo podle nároků 1 až 11^ vyznačené tím, že mezi vagónovou skříní /1/ a pojezdovým ústrojím /5/je umístěn vazební prvek podélných sil.
13. Kolejové vozidlo podle nároků 1 až 12^vyznačené tím, že mezi vagónovou skříní /1/ a pojízdným ústrojím /5/ je umístěn vazební prvek příčných sil s řízeným příčným chodem.
14. Kolejové vozidlo podle nároku 13^vyznačené tím, že příčný chod vazebního prvku příčných sil je menší než volný suvný chod posuvného adaptéru /11/.