CZ288124B6 - Jednotlivý podvozek pro kolejová vozidla - Google Patents

Abstract

Jednotlivý podvozek pro kolejová vozidla, zejména pro lokální a regionální tratě, je pro připojení na vozovou skříň (1) vytvořen dvoustupňově odpružen, přičemž je vytvořen jako dvojkolový nebo jednotlivý kolový podvozek. Obsahuje kombinaci kompenzačního zařízení (K), které je uspořádáno v oblasti podvozkové středové podélné osy (FML) podvozkového rámu (2), a centrovacího zařízení (Z), které je pro přijetí protiběžného vertikálního pohybu vnějších příčných nosníků (2b) podvozkového rámu (2), stejně jako pro zajištění příčné pohyblivosti vozové skříně (1) nad osou podvozku, uspořádáno přes střed podvozkového rámu (2).ŕ

Description

Jednotlivý podvozek pro kolejová vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká jednotlivého podvozku pro kolejová vozidla, zejména pro tratě lokálního a regionálního provozu, který je pro připojení na vozovou skříň vytvořen dvoustupňové odpružen, přičemž je vytvořen jako dvojkolový nebo jednotlivý kolový podvozek.

Dosavadní stav techniky

Jednotlivé podvozky, vytvořené jako dvojkolové, nebo jednotlivý kolový podvozek, jsou používány u lehkých dvojosých kolejových vozidel, jako například motorových vozů. Jsou ovlivňovány prostřednictvím svých vedení od základových rámů vozové skříně ve svém provozu a opotřebení nákolků a běhounové plochy kol.

Všechna známá řešení splňují úkol přenosu tažných a brzdových sil. To ale vede u všech konstrukcí k přídavnému zatěžování nebo odlehčování sekundárních pružin, které je závislé na tažných, resp. brzdných, silách. Dále není u všech řešení, která pracují s ideálním otočným čepem, ve všech kinematických stavech vozidla veden opravdu přes střed kolové osy. To vede při zatáčení ke kluznému pohybu, který překrývá zatáčivý pohyb, a tím k opotřebení dvojkolí.

Z EP-B1-00 82 043 je známý jednotlivý podvozek pro kolejová vozidla, jehož ložisko dvojkolí přijímá prostřednictvím pryžových vrstvených pružin, které tvoří primární pružný stupeň, vozidlový rám s jeho zalomenými podélnými nosníky. Druhý pružný stupeň je proveden šroubovými nebo pryžovými vrstvenými pružinami na podélných nosnících. Pro připojení vozidla jsou zde upraveny podélné ojnice, které jsou na základovém rámu vozidlové skříně upevněny tak, že ukazují směrem dopředu nebo ke středu.

Známé jsou dále jednotlivé kolové podvozky s primárním pružením mezi uložením dvojkolí a rámem vozidla a se sekundárním odpružením pro vozovou skříň, které je tvořeno prostřednictvím pryžové vrstvené pružiny, která je upravena na každém podélném nosníku a tedy podpírá vozovou skříň na podvozku nebo pojezdu. Přídavně mohou být na těchto sekundárních pryžových vrstvených pružinách ještě upraveny kluzné plochy, které jsou uspořádány ke středovému bodu dvojkolí a podélného středu vozu. Tyto kluzné plochy slouží pro lepší radiální nastavení dvojkolí při projíždění zatáček než by umožnilo boční vychýlení sekundární pryžové vrstvené pružiny podle EP-B1-00 82 043.

Dále je známo řešení jednotlivého dvojkolového poháněcího podvozku pro malé pohonové vozy, kde na čtyřech podélných nosnících podvozkových rámů jsou upravena kyvadla, která podpírají jako druhý pružinový stupeň vozovou skříň. Podélné síly jsou prostřednictvím poháněčích sil, resp. brzdných sil, přenášeny pomocí podélných ojnic na základový rám vozové skříně. Obě podélné ojnice spojují příčný trám se základovým rámem. Příčný trám je opět upevněn prostřednictvím otočného bodu na příčném nosníku podvozku. Dvojkolí je přitom taženo nebo sunuto jako na oji. Příčné vychýlení je určeno prostřednictvím zpětné nastavovací síly kyvadel dle „Provozní informace Československé vagónky g.ř.“, Praha, Dráha 76, Motorový vůz Ml52 v ČSSR, odst. 11.

Všechny tyto podvozky s jednotlivým dvojkolím mají společné to, že vertikální reakční síly, vyvozené z poháněcího nebo brzdicího momentu, působí přes navržené čtyři podpěrné body druhého pružného stupně na základový rám vozové skříně. Radiální nastavení dvojkolí v zatáčkách je umožněno tím, že prostřednictvím příčného posunu ve čtyřech elastických podpěrných bodech, resp. kyvadlech, může dojít mezi vozovou skříní a podvozkem k radiálnímu vychýlení dvojkolí. Toto vychýlení je u podvozků s přídavně k pryžovým vrstveným pružinám

-1CZ 288124 B6 upravenými a šikmo nastavenými kluznými plochami pozitivně ovlivňováno nepatrnými protisilami.

Jako nevýhodná je u těchto řešení považována komplikovaná konstrukce, která je spojena s vysokými technologickými výrobními náklady. Na základě radiálního nastavení kolové osy při projíždění zatáčkou, které je považováno za nedostatečné, dochází k relativně vysokému opotřebení nákolku.

Dále je z časopisu „Provoz a technika“ 2/56, 9. ročník, strana 56 až 59, „Lehké motorové vozy s provedením s jednou osou“, zejména z obr. 5, známý jednotlivý dvojkolový podvozek, vedený na oji, jehož nakláněcí bod je vytvořen jako otočný čep a je uspořádán na pojezdu. Podvozek při jízdě vykonává natáčení kolem otočného čepu, který je uspořádán jako pevný otočný bod vně středního osového bodu a který zároveň slouží jako pevný bod pro přijetí reakčních sil z poháněcího a brzdového momentu. Takto vytvořený podvozek používá přitom pouze dva prostřednictvím osového ložiska uspořádané sekundární pružinové prvky.

Nevýhodné je u takto provedených jednotlivých dvojkolových podvozků negativní opotřebovávací chování dvojkolí při projíždění zatáčkami. Příčinu pro vznik vysokých hodnot opotřebení je třeba vidět především v otočném čepu, který je upraven vně osového středového bodu.

Dále je známý jednokolový jednotlivý podvozek, který je vybaven samořiditelnými, i v zatáčkách vždy tangenciálně nastavitelnými, koly podle časopisu „Elektrické dráhy“ 89/1991 č. 6, strana 193 až 196, „Tramvajová nízkopodlažní vozidla NGT 6 C Kassel“, bod 2 Vagónová konstrukční část, zejména obr. 3. Obě kola podvozku jsou otočná kolem kolmé osy a spojena prostřednictvím příčně ležící spojovací tyče. Zde je nevýhodou, že toto řešení nemá žádný otočný čep. Tím není umožněno vhodné zajištění příčné pohyblivosti jednokolového jednotlivého podvozku, což se nepříznivě projevuje na chování při jízdě.

Jsou známá také řešení pro stabilizaci kolébání vagónové skříně vozidel, která používají příčný stabilizátor, například torzní tyč podle DE-A1-28 41 769, který leží v příčném směru vozidla, která využívají mezi vagónovou skříní a otočným podvozkem stabilizační podpěry podle DE-A1-35 10 454, nebo která prostřednictvím plnicího média a změny tlaku vyhodnocují a kompenzují odpovídající délkové změny podle DE-AS-11 76 693, DE-A1-39 42 654 a DE-A138 21 609, přičemž odpovídající řídicí opatření je možno provést jak hydraulicky podle DE-A138 21 610, tak také prostřednictvím elektronického řídicího zařízení podle DE 39 07 870.

Aby se vytvořilo řešení, které zajistí stabilizaci jednotlivého podvozku kolejového vozidla s ohledem na vzniklé klopivé pohyby a jeho samotnou příčnou stabilizaci, jsou tato řešení však jako celek nepoužitelná.

DE-A1-28 41 769 ukazuje řešení na dvouosém otočném podvozku, u kterého jsou vozidlové osy otočného podvozku uloženy vzhledem k podélné ose vozidla výkyvné kolem výkyvné osy, ale jsou obecně pevné drženy ke konstrukci vozidla. Při projíždění zatáčkou se podvozek s točnou přetáčí přes ozubený věnec o určitý úhel k podélné ose vozidla. Odpovídajícím způsobem na otočném věnci uspořádaná pravá a levá šroubová pružina podepírá konstrukci vozidla, přičemž spodní a horní lůžko pera je upevněno samostatně vertikálně pohyblivě na výkyvném držáku na otočném podvozku. Na horní straně kyvné páky se nalézá smýkadlo, které spolupracuje s kluznou plochou otočného věnce. Kyvné páky obou proti sobě ležících stran vozidla jsou přitom pod sebou vzájemné spojeny prostřednictvím torzní tyče, která působí jako příčný stabilizátor a tím způsobuje příčné klopení konstrukce vozidla ke vnitřku zatáčky. Tím je sice kolébavý pohyb kolejového vozidla a tím také vozové skříně samovolně vyrovnán při radiálním nastavení dvojkolí, ale není zabráněno klopivému pohybu podvozku, což může samo vést k deformaci podvozku, což při jízdě v zatáčce vede ke zvýšenému opotřebení nákolků.

i

Řešení pro zabránění klopivým pohybům jsou známá obecně u tramvajových vozidel z DE-A133 35 861 a DE-A1-39 37 674, která používají jak odpovídající hydraulické součásti, tak také mechanické stavěči členy, např. torzní tyč, ale v případě a uspořádání u jednotlivých podvozků pro kolejová vozidla nejsou použitelná.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit jednotlivý podvozek, který pracuje centrované pod vozidlovou skříní. Mělo by tím být umožněno fixování vozidlové skříně přes střed podvozku při zajištění jeho úplné příčné pohyblivosti. Zároveň by měly být vyloučeny kývavé pohyby podvozku jak při vertikálním odpružení, tak také při přenosu tahových a brzdových sil.

Tento problém je podle vynálezu řešen jednotlivým podvozkem pro kolejová vozidla, zejména pro lokální a regionální tratě, který je pro připojení na vozovou skříň vytvořen dvoustupňové odpružen, přičemž je vytvořen jako dvojkolový nebo jednotlivý kolový podvozek. Podle vynálezu obsahuje kombinaci kompenzačního zařízení, které je uspořádáno v oblasti podvozkové středové podélné osy podvozkového rámu, a centrovacího zařízení, které je pro přijetí protiběžného vertikálního pohybu vnějších příčných nosníků podvozkového rámu, stejně jako pro zajištěni příčně pohyblivosti vozové skříně nad osou podvozku, uspořádáno přes střed podvozkového rámu.

První výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že kompenzační zařízení je tvořeno kyvadlovým uspořádáním a spojovacím prvkem, tvořeným torzní tyčí, přičemž kyvadlové uspořádání je tvořeno prostřednictvím kloubově uložených prvních ojnic, jejichž stranová poloha je z jedné strany na příčných nosnících podvozkového rámu vymezena na podvozkové středové podélné prostřednictvím přímého uspořádání prvních upevňovacích zařízení, která jsou vytvořena ve tvaru písmene U a směřují dolu, a že na konce torzní tyče, kde má každá koncová oblast torzní tyče déle druhé upevňovací zařízení, jsou upevněny opačné strany prvních ojnic, přičemž druhé upevňovací zařízení je vytvořeno ve tvaru písmene U a otevřené strany obou upevňovacích zařízení pro ložiska prvních ojnic leží v klidové poloze na středové kolmici vzájemně přesazeny o 90°.

U dalšího provedení vynálezu může sestávat kyvadlové uspořádání z tyčí, nebo z pneumatických, elektrických nebo hydraulických stavěčích válců, přičemž spojení obou skupinových systémů může být provedeno prostřednictvím pneumatických, hydraulických, elektrických prvků, nebo prvků, které přenášejí jiné síly.

Jiné výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že centrovací zařízení je tvořeno kolébkou, která je vedena přes druhé ojnice, a že upevnění kolébky na vozové skříni je k jedné druhé ojnici provedeno přes vertikálně v kolébce uspořádané radiální ložisko a k další druhé ojnici je provedeno elastické vedení kolébky samotné přes diagonálně protilehle uspořádané stejně dlouhé druhé ojnice a přes konzoly směrem k příčným nosníkům vozové skříně, a že oba konce kolébky jsou uloženy směrem k oblasti příčných nosníků, kde jsou uspořádány druhé konzoly ve tvaru písmene U, přičemž připojovací osy konzol leží pro upevnění druhých ložisek druhých ojnic vzájemně přesazeny o 90°.

Další přednostní provedení podle vynálezu spočívá v tom, že centrovací zařízení je otočné kolem otočného bodu - podvozku s točnou a vozové skříně, který je tvořen kulovou dráhou.

Přednostně je torzní tyč otočně uložená ve vozové skříni.

Zvláště přednostní provedení spočívá podle vynálezu v tom, že torzní tyč je v podvozkovém rámu uložena horizontálně otočně a druhé ojnice jsou kloubově ve spojení s vozovou skříní.

-3CZ 288124 B6

Poslední výhodné provedení pak podle vynálezu spočívá v tom, že ložiska prvních ojnic tvoří ložiska s charakteristikou bez zpětného účinku, tzn. jinými slovy jednosměrná ložiska.

Vynálezem docílené výhody spočívají zejména v tom, že jednotlivý podvozek, vytvořený jako 5 dvojkolí nebo jednokolový podvozek, je možno prostřednictvím otáčení radiálně bez příčného klouzání nastavit a účinně vyloučit klopení. Přenosu tahových a brzdových sil je dosaženo bez nevýhodných zpětných účinků na podvozek a vozovou skříň. Nejprve principiálně nestabilní systém je s relativně nepatrnými technologickými náklady kinematicky vhodně stabilizován.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad konkrétního provedení vynálezu bude blíže vysvětlen za pomoci obr. 1 až 4 na výkresech, na kteiých představuje obr. 1 princip kombinace kompenzačního a centrovacího zařízení jednak pro přijetí protiběžných vertikálních pohybů vnějšího podvozku a příčného nosníku pro zabránění klopení a jednak pro zajištění příčné pohyblivosti samotného jednotlivého podvozku, obr. 2 princip podle obr. 1 s naznačenými vyrovnávacími pohyby a průběhem sil při jízdě v zatáčce, obr.3 celkový pohled na dvojkolový pojezd, který je vytvořen jako jednotlivý podvozek s konstrukci kompenzačního zařízení, tvořeného ojnicemi a torzní tyčí, a centrovacím 25 zařízením, tvořeným kolébkou, a obr. 4 konkrétní provedení kompenzačního zařízení a centrovacího zařízení jako konstrukční skupiny podle obr. 3.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 znázorněné řešení ukazuje principiální napojení jednotlivého podvozku, který sestává z podvozkového rámu 2 a dvojkolí 3, na vozovou skříň 1 kolejového vozidla v klidové poloze. 35 Podstatné konstrukční skupiny, které přebírají funkce přenosu tahových a brzdicích sil, středění podvozku pod vozovou skříní přes střed dvojkolí a stabilizace podvozku a zabránění klopení vozidla jsou přitom tvořena z kompenzačního zařízení K a centrovacího zařízení Z, která jsou připojena na podvozkový rám 2, přičemž kompenzační zařízení K je samo uspořádáno v oblasti podvozkové středové podélné osy FML a centrovací zařízení Z pracuje kolem otočného bodu D 40 podvozku s točnou a vozové skříně.

Obr. 2 přitom ukazuje vznikající síly a pohyby obou zařízení pro jeden určitý případ, což je zároveň jízda v pravotočivé zatáčce, a přijaté obvyklé klopení podvozkového rámu, příčného nosníku 2b. ke koleji u řešení podle stavu techniky.

Prostřednictvím symetrického zachycení a kompenzace sil, vznikajících z klopivého pohybu podvozku, se od počátku automaticky zajistí zabránění deformacím podvozku. Symetrické oboustranné upevnění otočné kolébky 13 na podvozkovém rámu 2, přičemž připojovací prvky, tzn. ložiska atd., musí mít rovněž charakteristiku bez zpětného působení, dovoluje, že je možno 50 působící síly z příčného a vertikálního pohybu mezi podvozkem a vozovou skříní 1 rovněž kompenzovat, takže tím nemohou rovněž vzniknout žádné deformace v podvozku.

Podle obr. 3 a 4 je jednotlivý podvozek vytvořen jako dvojkolový pojezd. Vozová skříň 1 je na podvozkovém rámu 2 podepřena nad dvojkolím 3 prostřednictvím sekundárního odpružení 5, 55 které je u příkladu provedení vytvořeno u vzduchového odpružení. Dvojkolí 3 je uloženo v

-4CZ 288124 B6 podvozkovém rámu 2, který je tvořen podélnými nosníky 2a a příčnými nosníky 2b. prostřednictvím primárních odpružení 4, která jsou v podélném směru přednostně vytvořena tuhá.

Kompenzační zařízení K, uspořádané v oblasti podvozkové středové podélné osy FML podvozkového rámu 2, je přitom tvořeno z kyvadlového uspořádání 6, tvořeného z prvních ojnic 6a, 6b, ze spojovacího prvku, který je vytvořen jako torzní tyč 7, na příčných nosnících 2b, a s touto torzní tyčí 7 pevně spojen, a z upevňovacích zařízení 8, 9 vytvořených ve tvaru písmene U, která ukládají na koncích prvních ojnic 6a. 6b uspořádaná první ložiska jO. První ložiska 10 přitom mají charakteristiku bez zpětného účinku. Otevřené strany upevňovacích zařízení 8, 9, která jsou vytvořena ve tvaru písmene U, pro první ložiska 10 přitom leží v klidové poloze o 90° vzájemně přesazena na středové kolmici MS. Tím je podvozek jednak stabilizován, neboť se jedná o tříbodové uložení, a jednak je zabráněno klopení, resp. přetočení, torzní tyče 7. Dále je prostřednictvím tohoto řešení vyloučeno díky reakčním silám z přenosu tahových a brzdicích sil přídavné zatěžování a odlehčování sekundárního odpružení 5, které vzniká například při jednostranně uspořádané torzní tyči 7.

Centrovací zařízení Z je tvořeno kolébkou 13, která je vedena prostřednictvím druhých ojnic 12a, 12b. Vedení kolébky 13 se přitom dosáhne elasticky prostřednictvím diagonálně proti sobě ležících druhých ojnic 12a, 12b, přes první konzoly 15a, 15b k příčným nosníkům 2b podvozkového rámu 2, přičemž oba konce kolébky 13 ukazují k určité oblasti příčných nosníků 2b, kde jsou uspořádány druhé konzoly 16a, 16b ve tvaru písmene U. Pro přijetí druhých ložisek 11 druhých ojnic 12a. 12b slouží připojovací osy 17, které leží vzájemně přesazené o 90°. Upevnění kolébky 13 k vozové skříni 1 je dosaženo prostřednictvím vertikálně otočného bodu D podvozku s točnou a vozové skříně 1 a v ní uspořádaného radiálního ložiska 14. Tímto uspořádáním jsou automaticky dány jak přenos tahových a brzdných sil, tak i centrování jednotlivého dvojkolového podvozku.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Jednotlivý podvozek pro kolejová vozidla, zejména pro lokální a regionální tratě, kteiý je pro připojení na vozovou skříň vytvořen dvoustupňové odpružen, přičemž je vytvořen jako dvojkolový nebo jednotlivý kolový podvozek, vyznačující se tím, že obsahuje kombinaci kompenzačního zařízení (K), které je uspořádáno v oblasti podvozkové středové podélné osy (FML) podvozkového rámu (2), a centrovacího zařízení (Z), které je pro přijetí protiběžného vertikálního pohybu vnějších příčných nosníků (2b) podvozkového rámu (2), stejně jako pro zajištění příčné pohyblivosti vozové skříně (1) nad osou podvozku, uspořádáno přes střed podvozkového rámu (2).
2. 2. Jednotlivý podvozek podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompenzační zařízení (K) je tvořeno kyvadlovým uspořádáním (6) a spojovacím prvkem, tvořeným torzní tyčí (7), přičemž kyvadlové uspořádání (6) je tvořeno prostřednictvím kloubově uložených prvních ojnic (6a, 6b), jejichž stranová poloha je z jedné strany na příčných nosnících (2b) podvozkového rámu (2) vymezena na podvozkové středové podélné ose (FML) prostřednictvím přímého uspořádání prvních upevňovacích zařízení (8), která jsou vytvořena ve tvaru písmene U a směřují dolů, a že na konce torzní tyče (7), kde má každá koncová oblast torzní tyče (7) dále druhé upevňovací zařízení (9), jsou upevněny opačné strany prvních ojnic (6a, 6b), přičemž druhé upevňovací zařízení (9) je vytvořeno ve tvaru písmene U a otevřené strany obou upevňovacích zařízení (8, 9) pro ložiska (10, 11) prvních ojnic (6a, 6b) leží v klidové poloze na středové kolmici (MS) vzájemně přesazeny o 90°.

   -5CZ 288124 B6
3. 3. Jednotlivý podvozek podle nároku 2, vyznačující se tím, že kyvadlové uspořádání (6) je tvořeno z pneumaticky nebo hydraulicky ovládaných stavěčích válců se stavěcími písty, přičemž spojení obou dílčích systémů je provedeno prostřednictvím pneumatických, hydraulických, elektrických nebo jiných, sílu přenášejících, prvků.
4. 4. Jednotlivý podvozek podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že centrovací zařízení (Z) je tvořeno kolébkou (13), která je vedena přes druhé ojnice (12a, 12b), a že upevnění kolébky (13) na vozové skříni (1) je k jedné druhé ojnici (12a, 12b) provedeno přes vertikálně v kolébce (13) uspořádané radiální ložisko (14) a k další druhé ojnici (12a, 12b) je io provedeno elastické vedení kolébky (13) samotné přes diagonálně protilehle uspořádané stejně dlouhé druhé ojnice (12a, 12b) a přes první konzoly (15a, 15b) směrem k příčným nosníkům (2b) vozové skříně (1), a že oba konce kolébky (13) jsou uloženy směrem k oblasti příčných nosníků (2b), kde jsou uspořádány druhé konzoly (16a, 16b) ve tvaru písmene U, přičemž připojovací osy (17) konzol (15a, 15b, 16a, 16b) leží pro upevnění druhých ložisek (11) druhých ojnic (12a, 12b) 15 vzájemně přesazeny o 90°.
5. 5. Jednotlivý podvozek podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že centrovací zařízení (Z) je otočné kolem otočného bodu (D) podvozku s točnou a vozové skříně, který je tvořen kulovou dráhou.
6. 6. Jednotlivý podvozek podle kteréhokoli z nároků 2až 5, vyznačující se tím, že torzní tyč (7) je otočně uložená ve vozové skříni (1).
7. 7. Jednotlivý podvozek podle kteréhokoli z nároků 4 nebo 5, vyznačující se tím, že 25 torzní tyč (7) je v podvozkovém rámu (2) uložena horizontálně otočně a druhé ojnice (12a, 12b) jsou kloubově ve spojení s vozovou skříní (1).
8. 8. Jednotlivý podvozek podle kteréhokoli z nároků 2a4až7, vyznačující se tím, že ložiska (10,11) prvních ojnic (6a, 6b) tvoří ložiska s charakteristikou bez zpětného účinku.