FI83855B - Kombinerad boggikonstruktion. - Google Patents

Description

1 83855

Yhdistetty telirakenne - Kombinerad boggikonstruktion

Keksintö koskee kiskoajoneuvon telirakennetta, joka käsittää 5 vaihtoehtoisesti kaksi tai kolme pyöräparia sekä telirungon vaunukorista tulevan kuorman jakamiseksi aina kahdelle perättäiselle pyöräparille, jolloin pyöräpareista ainakin yksi on muodostettu niiden välisellä akselilla pyöräkerraksi.

10 Vaatimukset esim. rautateillä kuljetettavan tavaran mittojen suurentamiseksi ja painon lisäämiseksi ovat jatkuvasti kasvaneet. Sekä kuljetettavan tavaran ulkomittojen että määrän lisäämisvaatimukset edellyttävät rautatievaunun telin pienentämistä, joka siten johtaa helposti myös pyörien halkai-15 sijan pienentämiseen. Halkaisijaltaan pienempien pyörien kantokyky on kuitenkin alhaisempi kuin suuremman pyörän, mikä johtaa pyörälukumäärän lisäämiseen samoin kuin kuormauspainon nostaminenkin. Toinen konstruktion kehittämistä vaativa seikka on yhä kasvavat ajonopeudet, jolloin perinteiset rakenteet 20 eivät enää toimi tyydyttävällä tavalla. Perinteisesti on . . varsinkin rautatievaunujen pyörien kulku-pinnat muotoiltu kartiomaisiksi kaarreohjautuvuuden vuoksi. Teoriassa kahdesta pyörästä ja niihin kiinteästi yhdistyvästä akselista muodostu- va pyöräkerta toimii kaarteessa siten, että ulospäin siirtynyt 25 pyöräkerta vierii ulkokaarteen puolella suuremmalla halkaisijalla kuin sisäkaarteen puolella ja kaartaa näin itsestään. Tämä muotoilu kuitenkin johtaa suoralla ja suurella nopeudella ongelmiin, kun pyöräkerta alkaa itsestään heilahdella puolelta toiselle, mitä sanotaan sinikuluksi. Tämä ongelma on 30 sitä suurempi, mitä suurempi on nopeus. Jos halutaan täysin moitteeton kaarrekulku, olisi telissä olevien pyöräkertojen ohjauduttava radiaalisesti, ts. pyörän taso ei saisi muodostaa kohtauskulmaa radan kanssa.

35 Kaksi-, kolme ja neliakseliset telit ovat sinänsä olleet jo kauan tunnettuja. Näissä rakenteissa on tavoitteena ollut sekä jakaa kuormapaino tasan pyörille että mahdollistaa telissä olevien pyöräkertojen joustaminen, että kaarreajo 2 83855 telillä olisi mahdollista. Tämä pyöräkertojen jousto voidaan yleisesti ottaen toteuttaa joko akseliviivan suuntaisella laakerivälyksellä, jolloin pyöräkerta siis pääsee siirtymään akselin suunnassa radan kaarevuutta vastaavasti tai jollain 5 mekanismilla, joka mahdollistaa telin pyöräkertojen kääntymisen toisiinsa nähden mieluiten siten, että akseliviivat muodostavat kulkiessaan radan kaaren säteet, jolloin pyörä-kertojen sanotaan ohjautuvan radiaalisesti. Ensin mainitussa ratkaisussa pyöräkerrat muodostavat pääsääntöisesti kohtaus-10 kulman rataan nähden, joten se ei ole tehon käytön eikä kulumisen kannalta edullinen ratkaisu. Jälkimmäinen ratkaisu taas periaatteessa toimii kaarteissa oikein, mutta on teknisesti mutkikkaampi. Eräs tämäntyyppinen ratkaisu on esitetty esimerkiksi julkaisuissa US-4 332 201 ja DE-1 930 290.

15

Edellä mainitun tyyppiset joustavat teliratkaisut eivät kuitenkaan ratkaise suoralla radalla ja suurella nopeudella ilmenevää sinikulkuongelmaa. Erityisesti tätä on pyritty ratkaisemaan julkaisun EP-193919 ratkaisussa, jossa kummal-20 lakin sivulla olevat pyörät on niveltyvästi kytketty vastakkaiset pyörät yhdistävään komponenttiin. Kyseinen teliraken-ne tiettävästi soveltuu suurille nopeuksille ja jakaa kuormituksen tasaisesti pyörille epätasaisuuksista huolimatta. Kyseessä olevan julkaisun toteutusmuodoissa eivät pyörä-25 kerrat kuitenkaan ohjaudu radiaalisesti, mikä kaarteessa aiheuttaa kohtauskulman ja siten pyörän ja kiskon kulumista. Mikäli julkaisun mukaisesti käytetään erillislaakeroituja pyöriä, on tilanne hieman edullisempi, vaikka kohtauskulma muodostuukin, koska sisä- ja ulkokaarteen puoleiset pyörät 30 pääsevät pyörimään eri nopeuksilla. Erillislaakeroidut pyörät eivät kuitenkaan kaarra luonnostaan kaarteessa siten kuin yksittäinen pyöräkerta, mistä aiheutuu lisävastusta.

Julkaisussa US-4 064 809 on pyritty ratkaisemaan sekä no-35 pean kulun että kaarreajon ongelmia käyttämällä nelipyöräistä erillislaakeroitua teliä. Julkaisun ratkaisussa jokainen erillislaakeroitu pyörä pääsee kääntymään toisista pyöristä riippumatta, jolloin jokainen pyörä voi asettua kaarteessa 3 83855 oikeaan asentoon ja pyöriä radan kaarevuutta vastaavalla nopeudella. Tällainen rakenne ei kuitenkaan ohjaudu kaarteessa itsestään, siten kuin edellä on kuvattu, vaan sekä kaarteessa että suoralla tällaisen telin ja pyörien toiminta 5 muistuttaa läheisesti "laippaohjausta", joka ei myöskään ole kulumisen kannalta edullinen ratkaisu.

Tämän lisäksi on tunnettua pyrkiä vaimentamaan nopeassa kulussa ilmenevää sinikulkua hydraulisin tai pneumaattisin 10 lisävälinein. Tällaiset rakenteet ovat kuitenkin sekä monimutkaisia että kalliita ja niiden suorituskyky ja luotettavuus ovat kyseenalaisia.

Keksinnön tavoitteena on siten aikaansaada monipyöräinen, 15 ensisijaisesti neli- tai kuusipyöräinen telirakenne, joka on kokonaisuutena mahdollisimman matala ja mahdollistaisi niin suuren hyötytilavuuden ja hyötykorkeuden kuin mahdollista. Erityisesti tavoitteena on sellainen teli, jonka runkorakenne nousee vain pyörien laakerirakenteen yläpinnan 20 tasolle tai enintään hieman ylemmäksi, mutta jää selvästi pyörien yläpinnan alapuolelle. Tämän lisäksi tavoitteena on telirakenne, jonka kantavuus on hyvä ja joka siten jakaa tulevan kuorman erittäin tasaisesti kaikille pyörille radan epätasaisuuksista riippumatta. Edelleen keksinnön tavoittee-25 na on saada aikaan telirakenne, joka ohjautuu tehokkaasti kaarteissa ja jonka kaikki pyörät säilyttäisivät vierintäti-lansa mahdollisimman puhtaana myös kaarteessa. Keksinnön tavoitteena on myös saada aikaan hyvät kulkuominaisuudet omaava teli, ts. sellainen, jossa ei synny värähtelyherä-30 tettä sinikulkuun suurissakaan nopeuksissa ja joka siis kulkee vakaasti nopeuksissa, joita ei voitaisi käyttää monillakaan tekniikan tason mukaisilla telirakenteilla.

- Keksinnön mukaisen rakenteen avulla saadaan aikaan ratkaise- 35 va parannus edellä esitetyissä epäkohdissa ja toteutettua edellä kuvatut tavoitteet. Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle rakenteelle tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 ja 9 tunnusmerkkiosissa.

4 83855

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää sitä, että saadaan aikaan erittäin matala ja tilaa säästävä teli, joka ohjautuu kaarteissa radiaalisesti tai lähes radiaalisesti ja siten 5 ilman kulumis- ja tehohäviöhaittoja ja on ajettavissa suorilla rataosuuksilla huomattavan suurilla nopeuksilla ilman ongelmia. Tämän lisäksi keksinnön etuna on se, että nämä kaikki vaikutukset saadaan erittäin yksinkertaisella rakenteella .

10

Seuraavassa keksintöä käsitellään tarkemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista kaksipyöräparista 15 telirakennetta ylhäältäpäin nähtynä.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 telirakennetta suunnasta B katsottuna .

20 Kuvio 3 esittää kuvioiden 1 ja 2 telirakennetta sivultapäin osittain aukileikattuna.

Kuvio 4 esittää kuvioiden 1-3 telirakennetta leikkauksena pitkin kuvion 1 tasoa A-A.

25

Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen edullinen telirakenteen toteutusmuoto, jolloin telirakennetta merkitään yleisesti viitenumerolla 1. Tässä tapauksessa telira-kenne muodostuu kahdesta pyöräparista 2 ja 3 sekä yhdestä 30 telirungosta 4, johon pyöräparit 2, 3 on kiinnitetty. Pyörä-parilla tarkoitetaan tässä kahta samalla akseliviivalla olevaa pyörää. Pyöräpareista toinen, tässä tapauksessa pyöräpari 2, on muodostettu pyörien 6a, b välisellä akselilla 7 pyöräkerraksi. Toinen pyöräpari 3 on muodostettu eril-35 lislaakeroiduiksi pyöriksi 5a, 5b. Tämän lisäksi telirakenne 1 käsittää oleellisesti pyöräparien 2, 3 akselilinjojen 8, 9 kanssa yhdensuuntaisen poikittaisrakenteen, joka on merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Tämä poikittaisrakenne ϋ 5 83855 10 on keskeltä yhdistetty telikeskiöllä 11 ei-esitettyyn vaunukoriin ja se on pituussuunnassaan P, joka suunta siis 011 likimain yhdensuuntainen akselilinjojen 8, 9 kanssa, välimatkan päässä toisistaan yhdistetty jousitetusti elimil- 5 lä 22 telirunkoon 4.

Kuvioiden toteutusmuodossa tämä poikittaisrakenne 10 on poikittainen palkki 12, joka ulottuu pyöräparien välialueella keskelle sijoitetusta telikeskiöstä 11 sivulle pyörälin-10 jän läheisyyteen. Kyseisellä alueella on palkki 12 jousitet-tu telirunkoon 4 nähden ainakin kahdella jousella 13 ja 14, jotka jouset sijaitsevat välimatkan päässä toisistaan telin pituussuunnassa L, joka suunta L on kohtisuorassa telin poikkisuuntaa P vastaan. Tämä välimatka S jousien 15 13 ja 14 välillä tarvitaan, jotta kytkentä toimisi tehok kaasti palkkia 12 kääntävää momenttia vastaan. Kuvion 1 toteutusmuodosta on nähtävissä, että siinä on palkin 12 molemmissa päissä kaksi jousiryhmää, ts. jousiryhmä 14a, b ja jousiryhmä 13a, b, jotka vastaavat edellä mainittuja 20 jousia. Nämä jouset tai jousiryhmät on edullista sijoittaa vaakatasossa kohtaan, jossa niiden tehollinen vaikutuskohta 15 sijaitsee aina erillislaakeroidun pyörän 5a tai vast.

5b vierintäkehän 16 tason ja akselilinjan 9 leikkauspisteestä tämän pyörän kanssa perättäisen pyöräkerran pyörän 6a 25 tai vast. 6b laakerointikeskipisteeseen 17 vedetyn suoran keskikohdan kautta kulkevalla pystylinjalla. Ts. janat 18-15 ja 15-17 ovat yhtä pitkät.

Tällainen jousitusratkaisu on siinä mielessä edullinen, 30 että se sallii jouston pääasiassa pystysuunnassa. Pituus-. . suuntaisten voimien, kuten kiihdytysten ja jarrutusten aiheuttamat momentit eivät siinä johda liiallisiin asento-virheisiin. Jousitusratkaisu myös jakaa kuormituksen tasan kaikille pyörille. Tätä jousitusratkaisua voidaan muunnella 35 esim. sijoittamalla jouset 13 ja 14 vinottain siten, että niiden välimatka S on alhaalla suurempi kuin poikittaispal-kin 12 kohdalla, tai jousitusratkaisuun voidaan lisätä pituussuuntaiset tai mainitulla tavalla vinossa olevat 6 83855 lisäjouset, jotka rajoittavat palkin 12 liikettä suunnassa L.

Tämän lisäksi on poikittaispalkki 12 varustettu välimatkan 5 päässä toisistaan ja keskilinjasta L olevilla tuilla 19, joita vasten vaunukori tukeutuu.

Edellä kuvattu keksinnön mukainen telirakenne 1 on edullista kiinnittää vaunurungon päihin siten, että molemmissa päissä 10 olevat telit sijaitsevat siten, että erillislaakeroidut pyörät 5a, b ovat telien toisiaan kohti osoittavissa reunoissa ja pyöräkerrat 2 aina toisistaan poispäin osoittavissa reunoissa. Tämän lisäksi voidaan molemmat vaunurungon päissä olevat telit 1 kytkeä toisiinsa sinänsä tunnetulla 15 tavalla ristikkäisillä tangoilla tai muulla näitä vastaavalla rakenteella, jolloin nämä kaksi teliä ohjautuvat radiaa-lisesti toistensa vaikutuksesta. Tämän lisäksi voidaan kussakin telissä 1 pyöräkerta 2 järjestää sinänsä tunnetulla tavalla akselin suuntaan joustavaksi tai laakeroida siten 20 joustavaksi, että sen akselilinja 8 ohjautuu radiaalisesti erillislaakeroitujen pyörien akselilinjaan 9 nähden. Keksinnön mukaisella telirakenteella on edullinen vaikutus sekä kaarrekäyttäytymiseen että nopeaan ajoon suoralla, jolloin voidaan sanoa, että erillislaakeroidut pyörät vaimentavat 25 taipumuksen sinikulkuun huomattavan suuriin nopeuksiin saakka. Tämän lisäksi ratkaisulla on etuna se, että erillislaakeroitu jen pyöräparien 3 kohdalla on hyötytilaa, joka on käytettävissä muuhun tarkoitukseen. Tämä on selvästi nähtävissä kuvioista 1 ja 4, joissa lisätilavuus tavanomai-30 seen kaksipyöräkertaiseen teliin verrattuna ulottuu pyörän 5 akselista 20 palkin 12 etureunaan 21 saakka.

Edellä oleva kuvaus perustuu jäykkään palkkiin 12 ja kierre-jousiin 13, 14. Rakenne on tietenkin toteutettavissa myös 35 muunkinlaisilla jousituksilla jäykän palkin yhteydessä kuten esim. kumijousilla. Tämän lisäksi toiminta on toteutettavissa myös poikittaisella lehtijousella tai lehtijousipakalla, joka on sijoitettu poikkisuuntaan P, kuten mainittu palkki.

li 7 83855 Tämän poikittaisen lehtijousen tukeutumiskohdat sijoitetaan edellä kuvattua vastaavalla tavalla ja vastaavaan kohtaan siten, että jousien tehollinen vaikutuskohta tulee mainitulle linjalle 15.

5

Toinen keksinnön mukainen telikonstruktio muodostuu kolmesta perättäisestä pyöräparista, jolloin keskimmäinen pyöräpari muodostettu erillislaakeroiduiksi ja reunimmaiset muodostavat pyöräkerrat. Tätä toteutusmuotoa ei ole kuvioissa esi-10 tetty, mutta se on kuviteltavissa järjestämällä kuvion 1 ratkaisuun toinen pyöräkerta peilikuvamaisesti erillislaake-roitujen pyörien akseliviivan 9 suhteen. Tässä ratkaisussa on edullista järjestää telissä äärireunoissa olevat pyörä-kerrat ristikkäisillä tangoilla radiaalisesti ohjautuviksi, 15 jolloin kaikki kolme pyöräparia ohjautuvat radiaalisesti ja rullaavat kukin kaarteen kaarevuutta vastaavalla nopeudella. Telirungot voidaan järjestää joko yhdellä päärungolla, johon nähden pyöräkerrat kääntyvät tai kahdella toisiinsa nähden kääntyvällä osatelillä ja mahdollisesti apu-20 rungolla kuormituksen tuomiseksi näille osateleille. Joka tapauksessa on edullista tuoda kuormitus tällaisille tai vastaaville osateleille edellä kuvatulla tavalla.

Vaunukorin liittäminen telirakenteeseen voidaan tehdä kek-25 sinnön mukaisesti paitsi edellä mainitulla telikeskiöllä myös suhteellisen jäykällä liitoksella, joka esim. sallii vaunurungon kääntymisen teliin nähden oleellisesti vain pystysuoran akselin 23 ympäri. Tällöin on kuitenkin poikit-taisrakenteen 10 päihin muodostettava konstruktiot, jotka 30 sallivat vastaavasti suuremmat paikka- ja asentomuutokset.

Tämä on ratkaistavissa ainakin kaksi nivelkohtaa sisältävällä ripustuksella poikittaisrakenteen 10 päiden ja telirungon 4 tai osatelien välissä.

Claims (10)

1. Kiskoajoneuvon telirakenne, joka käsittää vaihtoehtoisesti kaksi tai kolme pyöräparia sekä telirungon (4) vaunu-korista tulevan kuorman jakamiseksi aina kahdelle perättäi- 5 selle pyöräparille, jolloin pyöräpareista ainakin yksi on muodostettu niiden välisellä akselilla pyöräkerraksi (2), tunnettu siitä, että pyöräpareista yksi on muodostettu erillislaakeroiduiksi pyöriksi (3), ja että rakenne käsittää ainakin yhden telirungon (4), joka liittää mainitun yhden 10 erillislaakeroidun pyöräparin (3) ja kunkin pyöräkerran (2) kiinteästi toisiinsa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen telirakenne, tunnettu siitä, että se käsittää oleellisesti akselilinjojen (8, 9) 15 suuntaisen poikittaisrakenteen (10), joka on keskeltä yhdistetty vaunukoriin ja jousitettu telirunkoon nähden poik-kisuunnassa (P) välimatkan päässä toisistaan olevissa kohdissa .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen telirakenne, tunnettu siitä, että pyöräpareista kolmas on muodostettu pyöräkerraksi, että telirakenne käsittää kaksi telirunkoa, joista ensimmäinen on liitetty ensimmäiseen pyöräkertaan ja toinen toiseen pyöräkertaan, että ensimmäinen ja toinen 25 pyöräkerta on kytketty toisiinsa ristikkäisillä tangoilla ja että erillislaakeroidut pyörät sijaitsevat likimain keskellä ensimmäisen ja toisen pyöräkerran välissä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen telirakenne, 30 tunnettu siitä, että mainittu poikittaisrakenne (10) on poikittainen lehtijousi tai jäykkä palkki (12), joka on keskeltä kiinnitetty telikeskiön (11) välityksellä vaunukoriin ja joka on päistään joustavasti kiinnitetty telirunkoon siten, että pääasiallinen joustosuunta on pystysuora ja 35 muunsuuntaiset siirtymät ja kiertymät ovat vähäisiä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen telirakenne, tunnettu siitä, että joustava kiinnitys (22) on toteutettu poikit- 9 83855 taisrakenteen kuminassakin päässä ainakin kahdella jousiele-mentillä (13, 14), jotka on sijoitettu palkin pituussuuntaan (P) nähden poikittaisen välimatkan (S) päähän toisistaan.

6. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen telirakenne, tunnettu siitä, että mainittu poikittaisrakenne (10) on poikittainen lehtijousi tai jäykkä palkki (12), joka on keskeltä oleellisen jäykästi kiinnitetty vaunukoriin ja joka on päistään joustavasti kiinnitetty telirunkoon siten, 10 että pääasiallinen joustosuunta on pystysuora, jolloin nämä kiinnitykset sallivat poikittaisrakenteen (10) vaakasuuntaiset liikkeet telirunkoon (4) nähden.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 2-6 mukainen telirakenne, 15 tunnettu siitä, että poikittaisrakenteesta (10) telirunkoon (4) jousituksen (13, 14; 13a, b, 14a, b) kautta tuleva kuorma kohdistuu telirunkoon ainakin likimain kohdissa, jotka sijaitsevat erillislaakeroidun pyörän (5a; 5b) vierin-täkehän tason (16) ja akselilinjan (9) leikkauspisteestä 20 (18) tämän pyörän kanssa perättäisen pyöräkerran pyörän (6a; 6b) laakerointikeskipisteeseen (17) vedetyn suoran keskikohdan kautta kulkevalla pystylinjalla (15).

8. Jonkin patenttivaatimuksista 2-7 mukainen telirakenne, 25 tunnettu siitä, että, kun telirakenteessä on kolme pyöräpa- ria, mainittu poikittaisrakenne ulottuu vaunun pituussuunnassa sekä ensimmäisen pyöräkerran ja erillislaakeroitujen pyörien että toisen pyöräkerran ja erillislaakeroitujen pyörien kahteen väliin ja jakaa näillä alueilla kuorman 30 akselilinjojen suunnassa (P) välimatkan päässä toisistaan olevissa kohdissa telirunkoihin.

8 83855

9. Tapa jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisen telira-kenteen käyttämiseksi, jolloin telirakenne käsittää kaksi 35 pyöräparia (2, 3) sekä telirungon (4) vaunukorista tulevan kuorman jakamiseksi aina kahdelle perättäiselle pyöräparil-le, tunnettu siitä, että vaunun telistö muodostuu kahdesta telirungosta (4), jotka on sijoitettu toistensa suhteen 10 83855 siten, että erillislaakeroidut pyörät (5a, b) ovat näissä teleissä (1) toisiaan päin osoittavissa päisssä ja pyörä-kerrat (6a, b) ovat toisistaan poispäin olevissa päissä.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tapa, tunnettu siitä, että mainitut kaksi teliä (1) on kytketty ristikkäin toisiinsa näiden telien radiaalisen ohjauksen aikaansaamiseksi.