FI81311C - Boogi och raelsfordon. - Google Patents

Description

1 81311

Teli ja kiskoajoneuvo. - Boogi och rälsfordon.

Esillä olevan keksinnön kohteena on teli, jonka avulla tuetaan kiskoajoneuvon vaunukoiria ilmajousitusjärjestelmän avulla yhdessä telin ja vaunukorin heilahdustuen kanssa, sekä kisko-ajoneuvo, jossa on vähintään kaksi teliä.

Ilmajousien käyttäminen voi olla välttämätöntä ajoneuvon oma-massan ja lisäpainon välisestä suhteesta johtuen. Vaunukorin optimaalisen jousituksen lisäksi voidaan sen avulla myös suurelta osalta kytkeä erilleen vaunukori ja teli ja vastaavaa järjestelyä käytettäessä voi telin ja vaunukorin välillä esiintyä myös kaikkia suhteellisia liikkeitä.

Tunnetaan jo joukko käyttösovellutuksia, joissa kiskoajoneuvon vaunukori on tuettu telin päälle ilmajousien avulla, joiden ilmatilat on yhdistetty toisiinsa tasausputkella ja joissa telin toisiinsa yhdistettyjä ilmajousia ohjataan kuormituksesta riippuvalla tavalla. Erikseen ohjattuihin ilmajousiin verrattuna tällaisella järjestelyllä etuna on huomattavasti pienempi ilmantarve. (CH-PS 540 805, CH-PS 564 446).

Koska molemmat ilmajouset, jotka ovat keskenään yhteydessä, eivät voi stabiloida vaunukoreja sivuttaisten heilahdusliikkei-den suhteen, tällaista järjestelmää rajoitetaan tarkoituksenmukaisesti heilahdustuella, joka on sijoitettu välillisesti tai välittömästi vaunukorin ja telikehyksen väliin (Esim. CH-PS 564 446).

Kaikissa ilmajousitusjärjestelmissä on otettava huomioon, että ajateltavissa olevista syistä ilmajousi voi viottua tai väliaine voi myös vuotaa ajoneuvon ollessa liikkeessä vetoyhteydes-sä. Tätä varten täytyy ilmajousien sisäpuolelle tai ulkopuolelle niiden vaikutuslinjaan sijoitettujen varajousien täyttää kaikki raiteillapysymisvarmuutta koskevat vaatimukset.

2 81311

Tunnetaan rakenteita, joissa joustava varatuenta on sijoitettu parittain toisiinsa nähden määrätylle perusetäisyydelle telin poikittaisakselille ja symmetrisesti vaunun pituusakseliin nähden. (DE-AS 21 07 073).

Kaikissa edellä mainituissa rakennemuodoissa on kuitenkin osoittautunut haitaksi se, että varatuen sijoittaminen perustuu tällöin yksinomaan mitoituskysymykseen, jolloin tällaisena pidetään joko ilmajousien perusetäisyyden keskinäistä riippuvuutta tai varatuen jousijäykkyyttä. Näille ratkaisumuodoille on siten konkreettiset rajat, jotka käyvät selvimmin ilmi erityisesti viime aikoina kiskoajoneuvon vaunukorin varatuentaan kohdistuvina suurempina vaatimuksina johtuen ajoneuvoista, joissa vaunukorin painopisteet ovat korkeammalla ja kiertymis-jäykkyydet ovat suurempia.

Kun teli kuormittuu asymmetrisesti, kuten on asianlaita erityisesti kaarteissa, varatuen parittaista järjestelyä käytettäessä ja ilmajousituksen vuotaessa muodostuu lisäksi telin pitkit-täiskeskitason suhteen ylimääräinen ei-toivottu momentti.

Tämän vuoksi tavoitteena on tuoda esiin kiskoajoneuvon vaunu-korin varatukemiseen tarkoitettu järjestely, joka on riippumaton ilmajousien sekä varatukien keskinäisestä perusetäisyydestä tai niiden jäykkyyksistä, vaan joka pikemminkin kykenee ottamaan pyöräkuorman muutoksia, joita esiintyy systeemistä johtuen, kun kaarreajossa käytetään varajousta niin, että tämä lisää kiskoillapysymisvarmuutta.

Tämän tavoitteen ratkaisee teli, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat. Keksinnön mukaiselle kiskoajoneuvolle on puolestaan tunnusomaista patenttivaatimuksen 2 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

Il ^ 81311

Seuraajassa on selvennetty yhtä keksinnön kohteen suoritus-esimerkkiä piirustukseen viitaten.

Piirustuksissa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisenti kahden telin kahta pyöräparia ja suhteellisen pieninopeuksisessa kaarreajossa esiintyviä voimia ilman varatukikohdan vaikutusta.

Kuvio 2 esittää samaa kuin kuvio 1 keksinnön mukaisen varatukikohdan vaikuttaessa.

Kuvio 3 esittää sivultapäin keksinnön mukaista teliä ajosuunnassa .

Kuvio 4 esittää päältäpäin kuvion 3 mukaista teliä ajosuunnassa .

Kuvio 3 esittää edestäpäin kuvioiden 3 ja 4 mukaista teliä.

- - Kuvioissa 3 ja 3 on merkitty vaunukori 1. Vaunukorin 1 ilmajousitus on toteutettu kanden ilmajousen 3 avulla, jotka on sijoitettu symmetrisesti telin 5 pitkittäis-keskitason 12 suhteen. Kummatkin nämä ilmajouset 3 on yhdistetty keskenään tasausputken 2 kautta. Kuvioista voidaan edelleen nähdä telin 3 telikehys 4. Toisen tai kummankin ilmajousen 3 vuodon tapauksessa käytetään vara-tuentaan varatukikohtaa 7, joka voi muodostua kumielastisesta materiaalista ja/tai teräsjousista. Jokaisessa telissä 5 on vain yksi ainoa varatukikohta 7. Kuviosta 4 voidaan havaita, että se on sijoitettu telin 5 pitkittäiskeskitasoon 12 ja sijaitsee välin "e" etäisyydellä teli/vaunukorin - " kiertokeskiöstä 11. Telin 3 kumpaakin ilmajousta 3 ohjataan ohjauslaitteen 8 avulla kuormituksesta riippuvalla tavalla. Vaunukorin 1 heilumisliikkeen stabiloimiseksi on vaunukorin 1 ja telikehykseri 4 väliin sijoitettu heilumistuki 9.

* 81311 Määrätyllä nopeudella ja määrätyllä raiteen kaltevuuskulmalla a ja määrätyllä kaarevuussäteellä R häviävät pyöröpainon poikkeamat AQp, koska tällöin keskipakovoiman F ja painovoiman G resultantti sijaitsee pystysuorassa ja sama-akselisesti raidetasoon nähden.

Tasapa inonopeutta V o suuremmilla nopeuksilla AQp on positiivinen kaaren ulommalla kiskolla keskipakovoiman ylimäärästä johtuen.

Pienemmillä nopeuksilla kuin Vo pyöröpainon poikkeama AQp on vastaavasti negatiivinen kaaren ulommalla kiskolla, jolloin siten tapahtuupyörän kevenemistä. Kaaren ulomman pyörän keveneminen on suurimmillaan siten pysähdyksissä ja siihen vaikuttaa ainoastaan painovoiman G poikittain (kaltevaan) rataan nähden vaikuttava komponentti (nk. itsesortuma ) .

Vaakatasoon nähden kaltevat kiskot, joiden kaarella on vakiosäde, yhtyvät siirtymiskaaren kautta vaakatasoon suoraviivaisesti asetettuihin kiskoihin. Tästä kohdasta : lähtien kasvaa kiskojen kaarevuus ja kaltevuus vaakatasoon • : nähden suorasta viivasta kaareen asti.

Molemmat kiskot eivät siten sijaitse tasossa vaan toisiinsa nähden kiertyneenä. (Kuvio 1).

Raitei1lapysymi svarmuuden määrää pyörälaippaan vaikuttavan vaakasuoran ohjausvoiman Y suhde edellä kulkevan pyöräparin pyörän painoon Q kaaren ulommalla pyörällä.

Tämän raiteiltasuistumiskertoimen Y/Q on kaikissa käyttö-.: olosuhteissa oltava pienempi kuin määrätty kriittinen arvo: ·:·: VS S Y/°krit li 3 81311 Tämä kriittinen raiteiltasuistumiskerroin riippuu pyörälaipan kylkikulmasta ja pyörälaipan ja kiskojen välisestä kitkaker-toimesta. Se on tunnusomainen tilalle, jossa pyörälaippa voi äkillisesti nousta kiskoilla. Pyörälaipan 70° kylkikul-maila, joka on tavanomainen leveäraiteisilla rautateillä, tämä arvo on v/Qkrit s

Lakselmat osoittavat, että raitei 1lapysymisen varmuuden kannalta optimaaliset olosuhteet ovat silloin, kun kuvion 1 mukaisella järjetely11ä, Y11/Q11 = Y3j/Q31·

Pyörien 11 ja 31 pyöräpainojen resultanttivoiman tasaaminen johtaa tällöin ehtoon: e >0 Tälle varatuennalle, jossa kuvion 2 mukaisesti teliä 3 kohti käytetään yhtä varatukikohta a 7, on tunnusomaista, että tämä on sijoitettu telin 3 pitkittäiskeskitasossa 12 epäkeskisesti teli/vaunukorin kiertopisteeseen 11 nähden. Tämä merkitsee oleellista yksinkertaistumista tunnettui(iin rakenteisiin verrattuna, koska tavallisesti käytetään kahta tai neljää tällaista varatuentaa, jotka :·· eivät sijaitse telin 5 pitkittäiskeskitasossa vaan siihen nähden symmetrisesti. Yksinkertaisempi rakenne varmistaa lisäksi sen, että varajousta käytettäessä, erityisesti, kun pyöräpainot ovat epätasaisia ajettaessa kaarteessa pienemmillä nopeuksilla, ei voi esiintyä mitään lisämoment-teja, jotka vaikuttavat, kiskoillapysymisvarmuuteen. Pikemminkin varatukikohdan osoitettu sijoittaminen oleellisesti parantaa edellä kulkevan telin kulloinkin ohjaavan, kaaren ulomman pyörän kiskoillapysymisvarmuutta.

Jos telin akseliväliä tai myös pyöräparin etäisyyttä merkitään 2a+;Ha, niin arvon "e" optimointi antaa rajoiksi 0 < e < a+.

6 81311

Optimaalisessa tapauksessa Q* = Qg tai saa arvot, joissa varatuesta 7 johtuva lepokuorman muutos kompensoi vaunukorin kiertymisestä aiheutuvan pyöräpainon muuttumisen. (Kuvio 2) .

Edellä jo osoitettiin, että keksinnön perustana on havainto, että korotetun raiteen kaarteelta ulos ajettaessa hitaasti kulkevan kiskoajoneuvon, jolla on viallinen ilmajousitus, suhteet ovat epävarmimmillaan, koska ajosuunnassa edellä kulkevan telin ohjaavalla, kaaren ulommalla pyörällä, joka systeemistä riippuen suistuu helpoimmin kiskoilta, on kuvion 1 mukaisesti suurin kokonaisvoimien aiheuttama pyörän keveneminen.

Tällöin ovat kuvioissa 1 ja 2: Q 11 = edellä kulkevan telin ajosuunnassa ohjaavan kaaren ulomman pyörän kokonaisvoimien aiheuttama pyöräpaino Q 12 = edellä kulkevan telin ajosuunnassa ohjaavan kaaren sisemmän pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräpaino Q 21 = edellä kulkevan telin ajosuunnassa perässä kulkevan •· kaaren ulomman pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräpaino Q 22 = edellä kulkevan telin ajosuunnassa perässä kulkevan kaaren sisemmän pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräkuorma Q 31 = perässä kulkevan telin ajosuunnassa ohjaavan kaaren ulomman pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräkuorma Q 32 = perässä kulkevan telin ajosuunnassa ohjaavan kaaren sisemmän pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräkuorma Q 41 = perässä kulkevan telin ajosuunnassa perässä olevan kaaren ulomman pyörän kokonaisvoimista johtuva li v 81311 pyöräkuorma Q 42 = perässä kulkevan telin ajosuunnassa perässä olevan kaaren sisemmän pyörän kokonaisvoimista johtuva pyöräkuorma Δ Q g* = vaunukorin kiertymisestä johtuva pyöräkuorman muutos AQ g = telin kiertymisestä johtuva pyöräkuorman muutos AQ F = keskipakovoimasta tai itsesortumisesta johtuva pyöräkuorman muutos AQe = pitkittäisepäkeskisestä varatuennasta johtuvan pyöräkuorman muutos

Kiskoillapysymisvarinuuden parantamiseen tähtäävät toimenpiteet normaalijousituksen vuotaessa: Tällä vara jousituksen järjestelyllä saadaan aikaan se, että edellä kulkevan telin johtavan kaaren ulomman pyörän suurin, kokonaisvoimista johtuva pyörän keveneminen pienenee ; : kuvion 2 mukaisesti määrän AQ .

e

Kaksisuuntaisessa ajoneuvossa vaikuttaa AQ :n suuruus e ajosuunnasta riippuen positiivisesti kulloinkin edellä kulkevan telin kulloinkin johtavaan kaaren ulompaan pyörään, ilmajousien keskinäisestä perusetäisyydestä riippumatta sen määrää joustavan varatuennan epäkeskinen sijoittaminen pituussuunnassa, joka varatuki on sijoitettu telin pitkit-täiskeskitasossa etäisyyden "e" päähän teli/vaunukorin kiertopisteestä, kulloinkin vaunukorin päähän päin.

Yksisuuntaisessa ajoneuvossa sijoitetaan joustava varatuenta pituussuunnassa epäkeskisesti kummankin telin telin pitkit-täiskeskitasossa etäisyyden "e" päähän teli/vaunukorin β 81311 kiertopisteestä ohjaamokopin päähän päin.

Varatuki vox tarkoituksenmukaisesti olla muodostettu esijännitetystä, monikerroksisesta kumielementistä 7, jolloin tällaisen jousielementin on kyettävä muotoa muuttamalla absorboimaan elastisesti pystyheilahtelun lisäksi telin liikkeet sivusuunnassa vaunukoriin nähden ja teli/vaunukorin liitostappielementin joustojäykkyydestä riippuen siirtämään telin kiertymispistettä jonkin matkaa ajoneuvon pituussuunnassa, jotta mahdollistettaisiin pitkittäiselastinen myötääminen.

Lisäksi on myös mahdollista käyttää varatukea, joka on tehty yhdestä tai useammasta, esijännitetystä teräsjousesta tai yhdistetystä teräs-/kumijousilaitteesta.

li

Claims (2)

9 81311

1. Teli, jolla kiskoajoneuvon vaunukoria (1) tuetaan ilmajousi-tusjärjestelmän (3, 2, 8) avulla yhdessä telin (5) ja vaunu-korin (1) välisen heilahdustuen (9) kanssa, tunnettu siitä, että vaunukori (1) on varustettu yhdellä ainoalla vara-tukikohdalla (7), joka on sijoitettu pituussuunnassa epäkeski-sesti matkan (e) verran teli/vaunukorin kiertopisteen (11) suhteen ja telin (5) pitkittäiskeskitasoon (12), ja että vara-tuennan pituussuuntainen epäkeskisyys "e" on 0 < e < a+ jolloin 2a+ vastaa telin akseliväliä.

2. Kiskoajoneuvo, jossa on vähintään kaksi patenttivaatimuksen 1 mukaista teliä, tunnettu siitä, että vähintään kummassakin vaununpäätä lähimpänä olevassa telissä on varatuki-kohdat (7), jotka ovat kaksisuuntaisessa ajoneuvossa kulloinkin lähimpänä vaununpäitä ja yksisuuntaisessa ajoneuvossa kulloinkin lähempänä ohjaamokopin päätä. 10 81311