CZ373499A3 - Kolejové vozidlo - Google Patents

Description

Otíasi techniky

Vynález se týká kolejového vozidla^obsahujícjx?ásti vozidla, jako je vagónová skříň a podvozek, přičemž vagónová skříň je uložena na rámu podvozku prostřednictvím alespoň jedné vložené soustavy spojovacích prvků a soustava spojovacích prvků obsahuje aktuátor, který má dva axiální, vůči sobě pouze přímočaře přestavitelný stavěči členy, z nichž jeden je spojen s rámem podvozku a druhý s vagónovou skříní,

Dosavadní stav techniky

U známého kolejového vozidla tohoto druhu je mezi vagónovou skříní a pod ní umístěným podvozkem vložena soustava spojovacích prvků, která obsahuje stavěči prostředekyprovedený jako hydraulický aktuátor s pístem a válcem, které jsou vzájemně axiálně nastavitelné pouze v přímočarém směru. Válec a píst, eventuálně s ním spojená pístní tyč, jsou vždy opatřeny jednoosým kloubem, přičemž jeden kloub je spojen s vagónovou skříní a druhý kloub je převážně v kolmém směru uspořádán po ním tak, že je spojen s rámem podvozku. Aktuátory slouží přitom k nastavení výškové úrovně vagónové skříně. Nevýhodou této konstrukce je, že pro případ selhání hydro-pneumatického systému musí být instalovány další opěrné prvky pro odlehčení aktuátorůy upevněných na obou koncích pomocí kloubů, přičemž se aktuátory mohou při absenci vnějšího opěrného prostředku natočit kolem kloubové spojky, čímž může dojít k nepřípustnému posunutí vagónové skříně vůči podvozku.

Úlohou vynálezu je provést u shora popsaného vozidla představujícího stav techniky takové opatření, u kterého soustava spojovacích prvků převezme opěrnou funkci i v případě uvedeného selhání systému.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu kolejového vozidla^obsahujícího části vozidla jako je vagónová skříň a podvozek, kde vagónová skříň je uložena na rámu podvozku prostřednictvím alespoň jedné soustavy spojovacích prvků a soustava spojovacích prvků obsahuje aktuátor, který má dva axiální, vůči sobě pouze přímočaře přestavitelné stavěči členy, z nichž jeden je spojen s rámem podvozku a druhý s vagónovou skřínýspočívá v tom, že v soustavě spojovacích prvků je jeden ze stavěčích členů aktuátoru pevně spojen s jednou částí vozidla a druhý stavěči člen je uložen kyvně a podélně posuvně na příslušné druhé části vozidla, nebo je jeden ze stavěčích členů aktuátoru uložen pouze omezeně posuvně v příčném směru ke své ose pohybu na jedné části vozidla a druhý stavěči člen je uložen kyvně na příslušné druhé části vozidla.

Myšlenka vynálezu je dále rozvíjena a konkretizována v níže uvedených možných variantách řešení.

Soustava spojovacích prvků je tvořena v mechanicko-funkčním sériovém uspořádání aktuátorem, jednou kluznou spojkou a kloubovou spojko ^vytvořenou na způsob kulového kloubu.

Jeden stavěči člen aktuátoru s kolmou podélnou osou je upevněn na jedné části vozidla a první kyvný člen kloubové spojky je pevně spojen s druhým stavěcím členem aktuátoru, zatímco druhý kyvný člen kloubové spojky je pevně spojen s primárním kluzným členem kluzné spojky, jejíž sekundární kluzný člen je pevně spojen s druhou částí vozidla.

Jeden stavěči člen aktuátoru s kolmou stavěči osou je pevně spojen s jednou částí vozidla a primární kluzný člen kluzné spojky je spojen s druhým stavěcím členem aktuátoru zatímco sekundární kluzný člen kluzné spojky je pevně spojen s prvním kyvným členem kloubové spojky, jejíž druhý kyvný člen je pevně spojen s druhou částí vozidla .

Aktuátor je jedním koncem upevněn pomocí kluzné spojky na jedné části vozidla a druhým koncem pomocí kloubové spojky na druhé části vozidla.

Kloubová spojka má elastickou kloubovou součást.

U vozidla v provedení podle vynálezu vytváří soustava spojovacích prvků vždy podpěrný orgán, u kterého je aktuátor fixován vždy v poloze kolmé vzhledem k obojím částem vozidla. Kývavé a posuvné pohyby mezi vodorovnou rovinou rámu otočného podvozku a rovinou spodní stěny vagónové skříně jsou naproti tomu vyrovnávány kloubovou spojkou s charakteristikou kulového kloubu a kluznou spojkou. Kluzné spojky každé soustavy spojovacích prvků mají přitom pouze translatorníj( posuvný % stupeň volnosti pouze v jedné rovině, která probíhá vodorovně k rovině, ve které je upevněn, respektive jsou upevněny spojovací prvky. Soustavy spojovacích prvků přitom zaujímají kolmou polohu k rovině^ve které jsou upevněny. V případě selhání hydraulického válce, elektricky poháněného vřetenového ústrojí nebo podobně vytvořeného aktuátoru se tudíž tento aktuátor nemůže vychýlit vůči části vozidla, na které je upevněn. V důsledku toho také určuje minimální délka aktuátoru vzdálenost mezi od sebe vzdálenými a v předem určených mezích vůči sobě pohyblivými částmi vozidla. Potřebné kyvné pohyby jsou přitom přenášeny kloubovými spojením^zabudovanými do soustavy spojovacích prvků. Kloubová spojka může být přitom vytvořena jako křížový, kardanový nebo kulový kloub, zatímco kluzná spojka je omezena ve svém translatomím j posuvném^pohybu umístěním příslušných dorazů, které vymezují rozsah pohybu potřebného pro provoz vozidla. Soustava spojovacích prvků je tudíž tvořena mechanickým* sériovým uspořádáním prvků^sestávajíc/z aktuátoru, kluzné spojky, posuvné pouze v jedné rovinka kloubové spojky^ vytvoře né na způsob kulového kloubu. Tato soustava spojovacích prvků obsahuje V aktuátoríttZo proměnlivé délce prvek, který současně vymezuje největší vzdálenost mezi podvozkem a vagónovou skříní^ a spolu s kluznou spojkou s vymezeným rozsahem pohybu funkční prvek, který slouží k vymezení pohybu mezi oběma částmi vozidla v směru jízdy, eventuelně příčně ke směru jízdy. Kromě toho připouští kloubová spojka pouze v provozu se vyskytující náklony nebo vzájemné natočení příslušných rovin částí vozidla.

U soustavy spojovacích prvků, která slouží jako podpěra a rozhraní mezi podvozkem a vagónovou skříní, sestávající ze tří konstrukčních prvků, které umožňují vždy různé stupně volnosti pro pohyby, ke kterým dochází mezi částmi vozidla, mohou být pohyblivé členy dvou konstrukčních prvků vždy pevně spojeny s oběma částmi vozidla tak, že třetí konstrukční prvek tvoří spojovací člen mezi druhými stavitelnými členy upevněných konstrukčních prvků. V každém případě je pro nastavení světlosti mezi podvozkem a vagónovou skříní k dispozici pouze zdvihový rozsah každého aktuátoru a pouze o tento zdvihový rozsah může vagónová skříň maximálně klesnout vůči podvozku, přičemž ani kloubová spojka, ani kluzná spojkajnepřipustí v tomto směru žádný pohyb a podélná osa aktuátoru se nemůže naklonit vůči kterékoli části vozidla.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále blíže objasněn pomocí výkresu^ znázorňujícího schematicky příklad provedení vynálezu.

Na výkrese značíj( Obr. 1/fperspektivní schematické znázornění podvozku, spojeného pomocí soustavy spojovacích prvků s vagónovou sknníjOEr.2 soustavu spojovacích prvků v bokorysném pohledu.

Příklady provedení vynálezu

U vozidla na obrázku, speciálně kolejového vozidla, je schematicky znázorněna vagónová skříň 1_, pod jejíž spodní stěnou 2 je umístěn podvozek 4j vozík. Podvozek má alespoň jednu osu, respektive dvě kola 3, v daném případě dvě osy, respektive čtyři kola 3. Kola 3 jsou vytvořena jako kolejová kola. Rám podvozku 4 je přitom uložen svými podélnými nosníky 5^ situovanými ve směru jízdy a vzájemně spojenými alespoň jedním příčným nosníkem 6, prostřednictví primárních pružin 7 na ložiskových prvcích 8 kol 3, čímž jsou kola 3 mezi sebou stabilně spřažena k jízdě. Asi ve středu dvou kol 3^ uspořádaných za sebou ve směru jízdy, je na každém podélném nosníku 5 , kolmo k rovině, kterou tyto podélné nosníkyS tvoří, umístěna soustava spojovacích prvků, pomocí kterých je vagónová skříň 1_ uložena svojí spodní stěnou 2 na podvozku 4.

Soustava spojovacích prvků se skládá z aktuátoru 9 , z kloubové spojky 10 , výkyvné ve všech směrech^a kluzné spojky JU , kteréžto prvky jsou za sebou v sériově mechanickém uspořádání spojeny ve směru působení aktuátoru 9. Aktuátory 9, které jsou přednostně vytvořeny jako hydraulické válce nebo jako převodové motory se vřetenovým / maticovým pohonem, mají dva axiální a pouze přímo vůči sobě stavitelné stavěči členy 9.1 a 9.2. Kloubové spojky 10 mohou být vytvořeny jako křížové nebo kulové klouby, jako pružné gumové klouby nebo na způsob pružící tyče tak, aby mohly vykonávat pouze kývavé pohyby s omezeným rozsahem výkyvu do všech směrů. Kluzná spojka 11 má stupeň volnosti umožňující pouze posuvný pohyb v rovině, která je rovnoběžná se spodní stěnou 2 vagónové skříně 1.. Rozsah posuvu této kluzné spojk^/e všech směrech roviny je přitom omezen na předem stanovenou hodnotu. Vzájemné uspořádání jednotlivých konstrukčních prvků jHHHH soustavy spojovacích prvků má ten efekt, že rozdíly ve vzdálenostech mezi podvozkem 4 a vagónovou skříní i může vyrovnávat pouze aktuátor 9, dále že kloubová spojka 10 může vyrovnávat pouze kyvné pohyby ve všech směrech a že kluzná spojka 11 může vyrovnávat pouze pohyby příčné ke směru přestavění aktuátoru 9 , respektive k jeho osd^osuvu^. Přitom v zásadě nezáleží na tom, v jakém pořadí jsou konstrukční prvky J| 0ΒΙ vzájemně spojeny, jestliže budou oba koncové prvky upevněny z jedné strany na podvozku 4 | vozíku^a z druhé strany na vagónové skříni i.

U daného příkladu provedení jsou tělesa válců | stavěči členy 9.1, například hydraulických 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 9.1, přičemž volný konec uvedeného druhého stavěcího členu 9.2 je pevně spojen s prvním kyvným členem 10,1 kyvného prvku j kloubové spojky 10, zatímco druhý kyvný člen 10.2 je pevně spojen s primárním kluzným členem 11.1 kluzného prvku j kluzné spojky 11, Kloubová spojka W, vytvořená jako kulový kloub, dovoluje 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 UHR nebo stranové posuvy, které jsou výsledkem vzájemného natočení j zkroucení rovin, je zde umístěna kluzná spojka 11, jejíž primární kluzný člen 11.1 je spojen s druhým kyvným členem 10.2 kloubové spojky LQ a jejíž sekundární kluzný člen 11,2 je pevně spojen se spodní stěnou 2 vagónové skříně i.

Při této konstrukci může aktuátor 9 nahradit pružící prvky, které působí jako sekundární odpružení. K tomuto účelu je aktuáto^vláště proveden jako hydro/pneumaticky ovládaný válec, který takto umožňuje nikoli pouze výškové vyrovnání mezi vagónovou skříní i a rámem otočného podvozku 4, nýbrž může mít rovněž pružící vlastnosti, které mají jinak pouze vinuté pružiny, vzduchové pružiny či podobné prvky. Přitom je charakteristika pružiny nastavitelná podle potřeb. Silové spojení mezi vagónovou skříní i a otočným podvozkem 4 k přenášení podélných a příčných sil lze provést konvenčním způsobem, například pomocí řídících tyčí, otočných čepů, nebo lemniskátových spojovacích prvků nebo elastických nárazníkových nebo pružících prvků.

Soustava spojovacích prvků ^^HHI může být samozřejmě zabudována mezi vagónovou skříní i a podvozkem 4 také v obráceném směru. Přitom může být kluzná spojka Π. například rovněž zabudována, bez omezení funkce a bezpečnosti, mezi příslušným podélnýrn nosníkem 5 a přilehlým stavěcím členem 9.1 aktuátoru 9. V tom případě je pak kyvný člen 10.2 pevně spojen s vagónovou skříní i. Bez změny funkce může byl kluzná spojka 11 samozřejmě zabudována i mezi aktuátor 9 a kloubovou spojku 10. U všech variant provedení si aktuátor 9 zachovává při všech provozních podmínkách svoji kolmou polohu vůči podvozku 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.

Kolejové vozidlo výše popsané konstrukce je vhodné zvláště pro dopravu osob a splňuje vysoké požadavky kladené na kvalitu jízdy. Přitom se tímto způsobem dociluje smysluplného způsobu přenosu hmotnostních sil z vagónové skříně i na rám otočného podvozku 4 a v opačném směru působících aktivních pohybů aktuátorů 9 z otočného podvozku 4 na vagónovou skříň 2 , což zlepšuje kvalitu jízdy. To vše probíhá při současném zachování pohyblivosti otočného podvozků^ůči vagónové skříni 1. při podélných výkyvech, kolísání, příčných kmitech a rovinném natočení, jakož i při zachování stability vertikálního uložení při selhání aktivního pružícího stupně a selhání horizontálního centrování vagónové skříně 1. Konstrukce přitom zaručuje stabilní polohu vagónové skříně i ve vztahu k otočnému podvozku 4. Vagónová skříň X je tudíž uložena stabilně na podvozku 4, nezávisle na tom, zdali je aktuátor 9 aktivní nebo pasivní. Přitom se současně dosahuje zajištění potřebných stupňů volnosti otočného podvozku 4 vůči vagónové skříni i při podélných výkyvech, kolísání, příčných posuvech a rovinném natočení, jakož i při jejich překrývání. U tohoto konstrukčního uspořádání má podvozek'*^’ aktivním hydropneumatickým sekundárním odpružením ve formě aktuátoru 9 stejné stupně volnosti jako konvenční povozel&éz aktivních sekundárních pružin. Kromě toho zůstávají zachovány při výpadku sekundárních pružin tytéž stupně volnosti, což umožňuje dodržení nekomplikované bezpečnostní koncepce.

Průmyslová využitelnost

Vynález je možno využít u všech kolejových vozidel, určených zejména pro osobní dopravu, u kterých je třeba zachovat dostatečný jízdní komfort i v případě selhání některých prvků odpružení.

Claims (6)

1. Patentové nároky

   1. Kolejové vozidlo obsahující části vozidla jako je vagónová skříň a podvozek, přičemž vagónová skříň je uložena na rámu podvozku prostřednictvím alespoň jedné vložené soustavy spojovacích prvků a soustava spojovacích prvků obsahuje aktuátor, který má dva axiální, vůči sobě pouze přímočaře přestavitelné^ stavěči členy, z nichž jeden je spojen s rámem podvozku a druhý s vagónovou skříní, vyznačené tím, že v soustavě spojovacích prvků je jeden ze stavěčích členů / 9.1, 9.2 / aktuátoru /9/ pevně spojen s jednou částí vozidla a druhý stavěči člen / 9.2, 9.1/ je uložen kyvně a podélně posuvně na příslušné druhé části vozidla nebo je jeden ze stavěčích členů / 9.1, 9.2 / aktuátoru /9/ uložen pouze omezeně posuvně v příčném směru ke své ose^ohybuffij^ha jedné části vozidla a druhý stavěči člen / 9.2, 9.1/ je uložen kyvně na druhé příslušné části vozidla ·
2. 2. Kolejové vozidlo podle nároku 1^vyznačené tím, že soustava spojovacích prvků sestává v mechanicko-funkčním sériovým uspořádání z aktuátoru /9/. kluzné spojky :ko-fu ’ /F/Tv' /11/ a kloubové spojky /fAvytvořené jako kulový kloub.
3. 3. Kolejové vozidlo podle nároku 1 nebo 2y/yznačené tím, že jeden stavěči člen / 9.1, 9.2 / aktuátoru /9/ s kolmou podélnou osou /12/je upevněn najedné části vozidla a první kyvný člen /10.1/ kloubové spojky /10/ je pevně spojen s druhým stavěcím členem/9.2, 9.1/ aktuátoru/9^zatímx:o druhý kyvný člen/10.2/ kloubové spojky /10/ je pevně spojen s primárním kluzným členem /11.1/ kluzné spojky /11/, jejíž sekundární kluzný člen /11.2/ je pevně spojen s druhou částí vozidla ·
4. 4. Kolejové vozidlo podle nároku 1 nebo 2^ vyznačené tím, že stavěči člen / 9.1 9.2 / aktuátoru /9/ s kolmou stavěči osou /12/ je pevně spojen s jednou částí vozidla a primární kluzný člen / 11.1 / kluzné spojky /11/ s je spojen s druhým stavěcím členem /9.2, 9.1/ aktuátoru /9/, zatímco sekundární kluzný člen /11.2/ kluzné spojky /11/je pevně spojen s prvním kyvným členem /10.1/ kloubové spojky /10/, jejíž druhý kyvný člen /10.2/je pevně spojen s druhou částí vozidla <
5. 5. Kolejové vozidlo podle nároku 1 a 2^vyznačené tím, že aktuátor /9/ je jedním koncem upevněn pomocí kluzné spojky /11/ na jedné části vozidla a druhým koncem pomocí kloubové spojky /10/ na druhé části vozidla _a o
6. 6. Kolejové vozidlo podle nároku 2 až 5^vyznačené tím, že kloubová spojka /10/ má elastickou kloubovou součást.