FI87333C - Styranordning foer taogvagnars hjulsatser - Google Patents

Description

87 332

Junavaunun pyöräkertojen ohjainsovitelma Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen sovitelma junavaunujen, erityisesti tavaravaunujen pyöräkertojen ohjaamiseksi.

Junavaunujen pyöräkertojen tuennan tarkoituksena on mahdollistaa pyöräkerran riittävä liikkuminen kaarreajossa sekä 10 ohjata sitä ja rajoittaa sen liian suuria liikkeitä. Pyörä-kerta muodostuu kahdesta jäykällä akselilla yhdistetystä laipallisesta pyörästä. Koska pyörät on yhdistetty jäykällä akselilla, ne pyörivät tietenkin samalla nopeudella. Pyörien kantava pinta on muodostettu kiskojen keskiviivaa kohti laa-15 jenevaksi kartioksi, eli pyörän halkaisija kasvaa kiskojen keskiviivaa kohti siirryttäessä. Kun vaunu tulee kaarteeseen, on ulomman pyörän kuljettava pidempi matka kuin sisemmän pyörän, mutta jäykän akselin takia pyörien välilä ei voi olla nopeuseroa. Tämä matkaero tasataan käyttämällä hyväksi pyöri-20 en vierinpintojen kartiokkuutta. Pyöräkerran tullessa kaarteeseen, pyörien suunta on kaarteen tangentin suunta, eli pyörät pyrkivät puskemaan ulos kaarteesta. Tällöin pyöräkerta siirtyy poikittaissuunnassa pois kiskon keskilinjalta ja kaarteessa ulospäin ja ulkokaarteen puoleisen pyörän vierin-25 tähalkaisija kasvaa ja sisäkaarteen puoleisen pyörän vastaavasti pienenee, mikä tasaa pyörien kulkeman matkan pituuseron ja pyörät voivat kulkea liukumatta kiskoilla. Lisäksi pyörä-kerran akselin on käännyttävä kaarteen säteen suuntaiseksi.

30 Kaksiakselisten vaunujen pyöräkerrat tuetaan yleensä pyörien laakeripesistä välyksellisillä vaunun aluskehyksen palkkeihin kiinnitetyillä haarukkamaisilla tuilla. Tuet on kiinnitetty jäykästi näihin palkkeihin ja laakeripesien ja tukien välillä on pyöräkerran pitkittäis- ja poikittaissuuntaisen siirtymi-35 sen mahdollistavat välykset, jotka mahdollistavat tarvittavat siirtymät kaarreajossa. Laakeripesät jousitetaan vaunuun yleensä pesän yläpuolelle sijoitetuilla lehtijousilla, jotka 2 87333 kiinnitetään vaunun aluskehykseen lenkkiripustimilla. Alhaisilla, alle 130 km/h nopeuksilla ripustinlenkkien keskittävä vaikutus ja ripustinten kitka ohjaavat pyöräkertaa ja ohjaimet toimivat ainoastaan suurten liikkeiden rajoittimena.

5 Pyöräkertojen liikkeitä voidaan vaimentaa hydraulisilla tai kitkavaimentimilla.

Neli- tai useampiakselisten vaunujen pyöräkerrat on yleensä yhdistetty telirakenteiksi, joissa vähintään kaksi pyöräker-10 taa on yhdistetty yhteiseen apurunkoon, joka on kiinnitetty kääntyvästi vaunun aluskehykseen. Teli pääsee kääntymään kaarteessa kaarteen suuntaiseksi ja poikittaiset ohjausvoimat voidaan siten hallita. Pyörät jousitetaan joko telin reuna-palkkeihin tai telin reunapalkit jousitetaan telin poikit-15 taisrakenteisiin. Osa jousituksesta voidaan sijoittaa telin rungon ja vaunun runkorakenteiden väliin.

UK-patenttihakemuksessa 2 117 724 on kuvattu neliakselisen vaunun akselistorakenne, jossa vaunu on jousitettu lehtijou-20 silla, jotka on tuettu pituus- ja poikittaisuuntaisen liikkeen sallivilla tuilla. Tukien nivelet on valmistettu halli-'·'· # tun kitkavastuksen aikaansaavasta materiaalista. Sopiva kään- :·. tövastus om aikaansaatu kuminivelillä pyöräkertojen ja vaunun rungon välille kiinnitetyillä tangoilla.

25 US-patentissa 4,802,419 esitetty pyörökerran tuenta, jossa pyörökerta on sovitettu pitkittäisen, jousitetun tukivarren päähän. Tukivarsi pääsee kääntymään nivelpisteensä ympäri kun vaunu ajaa kaarteessa.

30

Edellä kuvatuilla tuentatavoilla on kuitenkin useita haittapuolia. Kaksiakselisen vaunun edellä esitetty tuentatapa vaatii paljon tilaa ja ohjainten vaimennuksen ja jäykkyyden säätäminen on hankalaa. Kääntyvä telirakenne vaati samoin 35 paljon tilaa ja lisäksi telistä tulee melko raskas jolloin se lisää vaunun painoa ja vähentää siten kuormankantokykyä. Jos i 3 87333 pyöräkerrat on jousitettu teliin, on telistä tehtävä erittän tukeva, jolloin etenkin lehtijousilla jousitetusta telistä tulee kookas ja raskas. Telin kokoa voidaan pienentää jousit-tamalla telin runko vaunun aluskehykseen, mutta tällöin telin 5 paino lisää jousittamatonta massaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan pyöräkertojen ohjainsovitelma, joka mahdollistaa pyöräkertojen jousittami-sen suoraan vaunun aluskehykseen ja jolla voidaan hallita 10 pyöräkertaan vaikuttavat poikittaisvoimat.

Keksintö perustuu siihen, että laakeripesän ohjainluisteihin liitetään vaunun pituusakselin suuntainen tanko, joka liitetään vaunun runkoon vääntövarsien välityksellä, joiden jäyk-15 kyys vaunun pystyakselin ympäri määrätään sopivaksi tuenta- kohtaisesti.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sovitelmalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 20 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Tämän keksinnön avulla toteutetussa neliakselisessa vaunussa . 25 ei tarvita erillistä telirakennetta, vaan pyöräkerrat voidaan jousittaa suoraan vaunun aluskehykseen. Tällä tavoin jousit-tamaton massa saadaan mahdollisimman pieneksi, koska pyörä-kertojen mukana ei liiku mitään pystysuunnassa liikkuvia rakenteita. Neliakselisen vaunun samassa päässä olevat akse-30 lit saadaan ohjaamaan vaunua likimain yhtä suurilla poikit- taisvoimilla. Pyöräkerran tuenta ja kannatinlaitteiden rakenne saadaan matalaksi, koska jousen kiinnityspisteiden yläpuolella ei tarvita mitään rakenteita. Laakeripesien ohjaus ja jousen tuenta voidaan toteuttaa jousen alapuolisessa tilassa. 35 Tällä tavoin saadaan haluttaessa vaunun lattiakorkeus matalammaksi ja sisäpuolinen hyötykorkeus suuremmaksi. Pyörien 4 8753? välinen alue jää vapaaksi, koska kaikki tuenta- ja ohjaineli-met sijaitsevat pystysuunnassa likimain laakeripesien kohdalla .

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten avulla.

Kuviot 1-3 esittävät kaaviollisesti erilaisten pyröräkerto-jen kannatuslaitteiden käyttäytymistä kaarreajossa.

10

Kuvio 4 on kaaviokuva yhdestä tämän keksinnön suoritusmuodosta sivulta.

Kuvio 5 on kaaviokuva kuvion 4 sovitelmasta ylhäältä.

15

Kuvio 6 on suurennettu yksityiskohta kuviosta 5.

Kuvio 7 on kaaviokuva toisesta tämän keksinnön suoritusmuodosta .

20

Kuvio 1 kuvaa tavanomaisen kaksiakselisen vaunun pyöräkerran käyttäytymistä kaarteessa. Katkoviiva K kuvaa vaunun keskiak-selia. Pyöräkerta pyrkii puskemaan ulos kaarteesta, kuten kuviossa liioitellusti on esitetty. Jotta pyöräkerta voisi 25 kulkea kaarteessa liukumatta ja puskematta, on se tuettava siten, että se pääsee kääntymään kaarteen säteen suuntaiseksi. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että pyöräkerta ripustetaan jousien varaan lenkkiripustimilla, joiden varassa se pääsee siirtymään riittävästi. Pyöräkerran liikematka ra-30 joitetaan laakeripesään vaikuttavalla välyksellisellä luis-tilla.

. Tyypillisen neliakselisen vaunun telin käyttäytyminen on esitetty kuviossa 2. Siinä telin keskiakseli kääntyy kaarteen 35 suuntaiseksi ja kumpikin pyöräkerta kääntyy edelleen välyk- sellisten ohjaintensa sallimana kaarteen säteen suuntaiseksi.

5 8 7 ö ϋ 3 Tällöin pyöräkertojen akselit eivät ole samansuuntaisia, vaan muodostavat keskenään kulman.

Tämän keksinnön mukainen laite ohjaa pyöräkertoja kaarteessa 5 siten, että pyöräkerta pääsee siirtymän akselinsa suunnassa. Kuvion 4 mukaisesti pyöräkerrat jousitetaan vaunun runkopalk-keihin 9 tavanomaisella standardoiduilla lenkkiripustimilla 8. Kunkin pyöräkerran laakeripesä 6 on sovitettu jousen 7 keskikohdalle ja akseleiden 12 päihin. Pyörät 11 ovat siten 10 laakeripesien 6 välissä. Laakeripesien 6 pyöriminen on estetty luisteillä 5, joiden hahloissa laakeripesät 6 pääsevät liikkumaan pystysuunnassa. Luistit 5 on liitetty toisiinsa laakeripesien 6 yläpuolelta tangolla 10 ja alapuolelta pituussuuntaisella tangolla 2. Pituussuuntaisten tankojen 2 15 päät on yhdistetty toisiinsa niiden päiden välille nivelillä 14 liitetyillä poikittaisilla tangoilla 3. Tangot 2 ja 3 muodostavat siten nivelnelikulmion, joka yhdistää pyöräkerto-jen liikkeitä rajoittavat luistit 5.

20 Ohjaussovitelma on yhdistetty vaunun runkoon pyöräkertojen välissä olevan poikkipalkin 9 läpi menevien vääntövarsien 1 välityksellä. Vääntövarret 1 yhdistävät tangon 10 ja pituussuuntaisen tangon 2 näiden keskikohdalta ja ne on liitetty rungon poikkipalkkiin 9 nivelelimellä 4. Toiseen pituussuun-25 täisistä palkeista on kiinnitetty vaimennin 13 ohjauslaitteen liikkeiden vaimentamiseksi. Kuviossa 6 on esitetty suurennettuna luistin 5 ja laakeripesän 6 välinen liitoskohta. Kuten kuviosta 6 näkyy, luistin 5 ja laakeripesän 6 välillä on sekä . . poikki- että pituussuunnassa välykset a ja b. Välysten takia 30 pyöräkerrat toimivat suoraan ajettaessa ja loivissa kaarteissa samalla tavalla kuin tavanomaisella rakenteella jousitetun kaksiakselisen vaunun pyöräkerrat ja ohjainlaite reagoi liikkeisiin ainoastan silloin kun poikittaisvoimat kasvavat suuriksi.

Sovitelma toimii suuren poikittaisvoiman vaikuttaessa, esi- 35 6 8733? merkiksi jyrkässä kaarteessa, seuraavasti. Kun vaunu tulee kaarteeseen, etummainen pyöräkerta siirtyy kiskojen ohjaamana vaunun keskiakseliin K nähden sisäkaarteen suuntaan kuviossa 3 esitetyllä tavalla. Tällöin etummaisen pyöräkerran laakeri-5 pesät 6 painuvat luistejaan 5 vasten ja luistit 5 kääntävät vastaavasti pituussuuntaisia tankoja 2. Tangot 2 kääntyvät vääntövarren 1 muodostaman kääntöpisteen ympäri, jolloin pituussuuntaiset tangot 2 painavat taaemman pyöräkerran luis-teja 5 ulkokaarteen suuntaan, jolloin koko pyöräkerta tieten-10 kin siirtyy luistin pakottamana. Koska pituussuuntaisten tankojen 2 päät on yhdistetty poikittaisilla tangolla 3, tangot 2 ja 3 muodostavat yhdessä symmetrisen nivelnelikulmi-on, jonka siirtymät kaikkien laakeripesien 6 kohdalla onat yhtäsuuret.

15

Normaalissa liiketilassa pyöräkerrat ohjautuvat aluksi jousien 7 ohjaamina kuten kaksiakselisen vaunun pyöräkerrat. Kun vaunu tulee kaarteeseen, molemmat pyöräkerrat kulkevat kaarteen tangentin suuntaisesti (kuvio 1) ja ohjaavat vaunua ri-20 pustuslenkkien välityksellä kaarteen suuntaisesti. Vaunun kääntymisestä aiheutuva hitausvoima painaa vaunua ulkokaar-retta kohti. Kun poikittaisvoima kasvaa tarpeeksi suureksi, painuu laakeripesän 6 ja luistin 5 välinen välys a kiinni aluksi edellä kulkevan pyöräparin kohdalla. Tällöin luisti 5 25 alkaa kääntää tankoja 2 ja 10 vääntövarren 1 muodostaman nivelöintipisteen ympäri. Kun poikittaissuuntainen liikevara a on loppunut molemmista pyöräkerroista, syntyy luisteihin 5 ohjausvoimaa. Samalla tangot 2 ja 10 kääntyvät likimain vääntövarren 1 kohdalla olevan kaarteen tangentin suuntaisiksi.

30 Tällöin laakeripesien 6 ohjainluisteihin 5 tulee olennaisesti yhtä suuret ohjausvoimat. Pyöräkertojen ohjausvoimat poikkeavat ripustuslenkkeihin kohdistuvien voimien osalta siten, että kaarteen geometriasta johtuvat osuudet lenkeissä ovat vastakkaissuuntaiset, mutta vaunun siirtymisestä ohjausvälyk-35 sessä a aiheutuva osuudet ovat samansuuntaiset.

7 8733?.

Kun vaunu tulee jälleen suoralle raiteen osalle, palautuu ohjainsovitelma takaisiin keskiasentoon laakeripesien 6 ohjaamana pyöräkertojen keskittyessä pyörien kartiomaisuuden vaikutuksesta raiteiden keskilinjalle. Palautusvaikutusta 5 voidaan lisätä jousen avulla. Jousi voi liittyä väääntövarren 1 ja nivelelimen 4 muodostamaan kokonaisuuteen tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää- erillistä jousta.

Palauttava voima asetetaan sopivaksi esimerkiksi vääntövarren 10 1 ja runkopalkin 9 välisen nivelelimen 4 valinnalla. Tämä elin 4 voi olla laakeri tai jokin kiertoliikkeen vaimennin. Palauttavaan voimaan vaikuttaa myös poikittaisten 3 ja etenkin pituussuuntaisten tankojen 2 taivutusjäykkyydet, mikäli elin 4 on hyvin jäykkä.

15 t Tämän keksinnön mukainen laite pakko-ohjaa pyöräkertoja kaar-reajossa vaunun poikittaissuunnassa, mutta ei ohjaa nitä kaarresäteen suuntaisiksi. Jotta pyörät il pääsisivät siirtymään kaarreajossa kaarteen suuntaisiksi, luistien 5 ja 20 laakeripesien 6 välissä on oltava välykset a ja b. Kumpikin pyöräkerta ohjautuu itsenäisesti kaarteen suuntaiseksi näiden välysten a, b määräämissä rajoissa. Pituussuuntaisen siirtymän määrää välys b ja siirtoalue on 2b. Kansainvälisen rauta-• ' tieliiton standardoimien osien välykset ovat riittävät kek- 25 sinnön mukaista ohjainsovitelmaa käytettäessä ja nykyisin käytössä olevilla kaarresäteillä, jos akseleiden välimatka on : korkeintaan 10 m. Tiivistetysti sanottuna tässä ratkaisussa pyöräkerrat ohjautuvat jousten 7 ja ripustinlenkkien 8 ohjaamina ja ohjainsovitelman tukemat luistit toimivat ainoastaan 30 suurten liikkeiden rajoittimina ja voimien vastaanottimina.

Kaksiakselisen vaunun ohjainsovitelma voidaan toteuttaa huomattavasti neliakselisen vaunun sovitelmaa yksinkertaisemmin. Tällaisessa sovitel mass, i tarvitaan vain pituussuuntainen 35 tanko 2 jokaista laakeripesää 6 kohti. Tanko 2 kiinnitettään luistiin 5 ja tangon 2 toinen pää kiinnitetään vääntövarren 1 s 87333 välityksellä vaunun runkoon, esimerkiksi poikkipalkkiin 9. Pituussuuntaisten tankojen 2 päitä ei välttämättä tarvitse liittää yhteen poikittaisella tangolla 3, mutta näin voidaan tehdä rakenteen vahvistamiseksi ja poikittaisvoimien tasaami-5 seksi. Vääntövarret 1 voidaan liittää vaunun runkoon esimerkiksi hitsausliitoksella, jolloin ohjausvoimat määräytyvät sovitelman jäykkyyden perusteella. Tällainen kaksiakselisen vaunun ohjainsovitelma on siis periaatteessa kuvioissa 4-5 kuvatun neliakselisen vaunun ohjainsovitelman puolikas. Kak-10 siakselisen vaunun ohjainsovitelma voi olla myös symmetrinen pyöräkerran suhteen vaunun pituusakselin suunnassa. Tällöin sovitelmassa on laakeripesää kohti kaksi vastakkaista pituus-suuntaista tankoa ja kaksi vääntövartta.

15 Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Kuviossa 6 esitetyt välykset voidaan korvata joustavilla rakenteilla, jotka sallivat vastaavat liikkeet. Tuentaan voidaan käyttää esim. hydraulisia tai kitkavaimenti-mia. Pyöräkertojen jousitus ja tuenta voidaan toteuttaa muu-20 tenkin kuin edellä kuvatulla tavalla, esimerkiksi voidaan käyttää kierre- tai kumi-, neste- tai kaasujousia. Laakeri-pesät 6 voidaan sijoittaa akseleille 12 pyörien 11 väliinkin. Pystyliikkeen salliva luisti 5 voidaan poistaa, jos pituus-: " suuntaiset tangot 2 ovat joustavia pystysuunnassa tai ne 25 nivelöidään vääntövarteen 1 pystysuunnassa.

Claims (10)

1. Sovitelma ainakin yhden, akselista (12), kahdesta akselille (12) sovitetusta pyörästä (11) ja ainakin kahdesta akse-5 lille (12) sovitetusta laakeripesästä (6) laakereineen koostuvan rautatievaunun pyöräkerran ohjaamiseksi, joka pyöräker-ta on liitetty vaunun runkoon (9) joustavien elinten (7) välityksellä, tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluu vaunun pituusakselin suunnassa katsottuna kummallakin 10 puolella rakenne, jossa - jokaiseen laakeripesään (6) on liitetty olennaisesti vaunun pituusakselin suuntainen tanko (2), 15. jokainen pituusakselin suuntainen tanko (6) on liitetty vaunun runkoon (9) yhdellä elimellä (1, 4), jonka vääntöjäykkyys vaunun pystyakselin suuntaisen akselin ympäri on määrätty.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että pituussuuntaiset tangot (2) on liitetty peräkkäisten pyöräkertojen (6, 11, 12) laakeripesiin (6) siten, että kumpikin tanko (2) yhdistää kaksi samalla puolella vaunua olevaa laakeripesää (6). 25

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin toiset pituussuuntaisten tankojen (2) päät on yhdistetty poikittaisella tangolla (3).

4. Patenttivaatimuksen 2 ja 3 mukainen sovitelma, tun nettu siitä, että pituussuuntaisten tankojen (2) molemmat päät on yhdistetty poikittaisella tangolla (3).

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 4 mukainen sovitelma, t u n -35 n e t t u siitä, että pituussuuntaiset (2) ja poikittaisuun-taiset (3) tangot on liitetty toisiinsa nivelillä (14), joi- ίο 87 553 loin ne muodostavat nivelnelikulmion.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että joustava elin koostuu vääntövarresta (1) ja jous- 5 tavasta liitoselimestä (4), jolla vääntövarsi (1) on yhdis-tettu vaunun runkoon (9) .

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että joustava elin on vääntövarsi (1), joka on liitet- 10 ty kiinteästi vaunun runkoon ja pituussuuntaiseen tankoon (2), jolloin vääntövarren (1) jäykkyys määrää sen joustavuuden .

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu 15 siitä, että joustava elin koostuu vääntövarresta (1), joka on liitetty vaunun runkoon laakerin (4) välityksellä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yhden pituussuuntaisen (2) tai poikit- 20 taissuuntaisen (3) tangon ja vaunun rungon välille on sovitettu vaimennin (13).

9 87353

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että pituussuuntaiset tangot (2) on sovitettu 25 laakeripesien (6) keskiöiden alapuolelle. i 11 87333