FI88009C - Vagn som styrs med riktbara axlar - Google Patents

Description

88009

Suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu - Vagn som styrs med riktbara axlar 5 Esillä olevan keksintö koskee suunnattavilla akseleilla ohjattavaa vaunua, ts. jossa suoritetaan akselien säteittäistä ohjausta. Tämän tapainen vaunu on esitetty patenttijulkaisussa FR-2 526 387.

10 Vaunu koostuu rungosta, jota kantaa kaksi akselia, joista kumpikin on varustettu kahdella pyörällä, ja käsittää kummankin akselin tasolla poikkipalkin, joka kiertyy pystyakselin ympäri runkoon nähden ja joka kantaa akselia ja rungon yhteen kohtaan nivellettyä kytkintankoa ja on kosketuksessa 15 toisessa kohdassa poikkipalkin kanssa, jonka kääntökulmaa se määrää, jolloin vaunun kahden poikkipalkin kiertoakselin väli a, kytkintangon nivelkohdan ja vastaavan poikkipalkin kiertoakselin väli n, kytkintangon ja poikkipalkin välisen kosketuskohdan ja kiertoakselin väli b ja kytkintangon pään 20 ja sen nivelkohdan väli d, joka merkitsee kunkin vaunun kytkintangon pituutta, noudattavat olennaisesti seuraavaa yhtälöä: ·'*· na 25 b = n + - '·*" 2(n+d) :\j Tämän yhtälön avulla saavutetaan erittäin hyvällä approksi- . .·. 30 maatiolla se, että kunkin akseli on täydellisesti säteen suunnassa, ts. kunkin akselin kääntökulma on yhtä suuri kuin puolet siitä kulmasta, jonka rajaavat kiskojen kaarteen kes-. . keitä alkavat kaksi sädettä, jotka kulkevat saman ajoneuvon ; kahden akselin vääntöpisteen kautta.

i: 35 : Edullisesti sovitetaan ripustuselimet kunkin akselin ja sitä kannattavan poikkipalkin väliin.

**··[ Rautatievaunut saattavat joutua keinuntaan, joka on lievää ' 40 heilahtelua rataan nähden samansuuntaisen keskimmäisen pit- 2 88009 kittäisakselin ympäri, ja tätä keinuntaa saattavat ylläpitää radan viallisuudet tietyillä osuuksilla.

Tällainen keinuntaliike johtaa kytkintangon kiinnityskohdan 5 siirtymiseen rungolla, mikä vuorostaan johtaa kyseisen akselin säteittäisyyden menetykseen.

Toinen tekijä, joka myös saattaa aiheuttaa säteittäisyyden menettämistä, on se, että ainakin yksi pyörä liukuu kiskolla 10 esimerkiksi kaarteessa johtuen siitä, että molemmat pyörät on kiinnitetty akseliin.

Keksinnön perusteella ei pystytä suorittamaan vaunurungon päissä olevien akselien säteittäistä ohjausta, koska akse-15 lien ohjaus suoritetaan yhdessä seuraavan vaunun viereisen akselin ohjauksen kanssa.

Esillä olevan keksinnön kohteena on näiden haittojen poistaminen ja akselien säteittäisen ohjauksen mahdollistaminen 20 kaikissa olosuhteissa sekä päissä olevien akselien säteittäisen ohjauksen mahdollistaminen.

Esillä olevan keksinnön mukaan kytkintangon kiinnityskohta rungolla on olennaisesti sovitettu vaunun keinunnan akselil-' '25 le. Tämän sijoituksen ansiosta keinuntaliike ei enää aiheuta : " kytkintangon kiinnityskohdan siirtymistä ja ohjauksen sä- teittäisyys säilyy.

: : : Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kunkin akselin ja sitä 30 kannattavan poikkipalkin väliin sovitettujen ripustuselinten : ripustuskohdat on sovitettu tasolle, joka on riittävän kor- kealla, jotta keinunta-akseli kulkisi olennaisesti kytkin-tangon kiinnityskohdan kautta.

35 Keksinnön erään tunnusmerkin mukaan kukin vetoakseli käsit-.···. tää itsenäisiä pyöriä sekä laitteen kahden pyörän välisen liukumisen rajoittamiseksi. Tämä liukuminen voidaan esimerkiksi rajoittaa 5 %:iin. Viimeksi mainitun laitteen avulla 3 88009 voidaan poistaa esimerkiksi kaarteessa pyörien liukumisesta kiskolla johtuvat rasitukset ja siten säilyttää akselien säteittäinen ohjaus.

5 Erään suoritusmuodon mukaan tämä saavutetaan rajoitetun liukumisen tasauslaitteella, joka on sovitettu kahden pyörän väliin. Toisessa suoritusmuodossa kukin akseli käsittää laitteen kunkin pyörän nopeuksien elektronista valvontaa varten ja jarrutuselinten käyttämiseksi vastusmomenttien 10 saattamiseksi jälleen samansuuruisiksi kullakin pyörällä.

Kantavilla akseleilla on vapaasti pyöriviä pyöriä, jotka saattavat käsittää elektronisen laitteen nopeuksien valvomiseksi, jotta saadaan laite pysähdyksen estämiseksi jarrutuk-15 sen aikana.

Keksinnön erään toisen tunnusmerkin mukaan yllä mainitut välit a, d, n noudattavat seuraavaa yhtälöä: 20 -a + ^4d2 + a2 n = - 2

Lisäksi lisätään kummassakin päässä olevaan akseliin ylimää- ____: 25 räinen ulko-ohjausakseli ja mainitun päässä olevan akselin kytkintanko on kiinnitetty mainittuun ohjausakseliin kohti-’· · suoraan tämän keskiosaan nähden.

Siten varmistetaan rautatierungon päissä olevien akselien 30 säteittäinen ohjaus.

*V·· Selityksen muut tunnusmerkit ja edut käyvät ilmi oheisista : : : piirroksista, joissa: . .·. kuva 1 on kaaviokuva, joka käsittää keksinnön mukaista sä- 35 teittäistä ohjausta, kuva 2 on keinuntailmiötä selittävä kaavio, kuva 3 on kaavio, joka selittää pyörien liukumisen, kuva 4 on itsenäisillä pyörillä varustetun akselin ensimmäinen suoritusmuoto, 4 88009 kuva 5 on itsenäisillä pyörillä varustetun akselin toinen suoritusmuoto, kuva 6 kuvaa keksinnön suoritusmuotoa, jossa kytkintanko sivuaa radan akselia ja 5 kuva 7 kuvaa kaaviomaisesti ohjausakselin sovitusta rungon päässä.

Kuva 1 esittää kaaviomaisesti säteittäistä ohjausta. Kaarteen keskellä 21 esitetään kaaviomaisesti kaksi suunnatta-10 villa akseleilla ohjattua vaunua, jotka kumpikin käsittävät kaksi akselia 2 ja on yhdistetty keskenään kahdella kytkin-tangolla 4. Kytkintangon 4 nivelkohdan 8 ja akselin 2 kier-toakselin väli on merkitty n:llä; d merkitsee kunkin vaunun kytkintangon pituutta; a merkitsee saman vaunun kahden akse-15 Iin kiertoakselin väliä ja b merkitsee akselin 12 kiertoak-selin ja kytkintangon 4 ja poikkipalkin välisen kosketuskohdan 11 väliä. Nämä parametrit noudattavat olennaisesti seu-raavaa yhtälöä: 20 na b = n + - 2(n+d) ' : jonka avulla voidaan erittäin hyvällä approksimaatiolla var- 25 mistaa akselien säteittäinen ohjaus.

: Kuva 2 esittää keinuntailmiötä. Johtuen siitä, etteivät run- / ko ja akselit ole jäykästi yhdistetty toisiinsa vaan ripus- tuselementtien 22 välityksellä, runko voi suorittaa kierto-30 liikkeitä keskimmäisen pitkittäisakselin 23 ympäri, jota sanotaan keinunta-akseliksi. Rungon kallistuskulmaa akseliin 2 nähden sanotaan keinuntakulmaksi (Θ).

. .·. Keinuntaliikkeen aikana vaunun keskimmäisen pitkittäistason 35 kohta M siirtyy vaakatasossa saapuakseen korkeintaan asemaan M', jolloin siirtymä on suunnilleen sama kuin kohdan M ja ·...· keinunta-akselin 23 väli kerrattuna radiaanina ilmaistulla kulmalla. Säteittäisen ohjauksen tapauksessa kytkintangon kiinnityskohta 8 rungossa 1 siirtyy siis vaakasuunnassa ja 5 88009 siitä johtuen kytkintanko siirtyy kulmittain vaakatasossa, mikä johtaa kyseisen akselin 2 säteittäisen asennon menettämiseen. Kytkintangon siirtymäkulma aiheuttaa akselin kierron ja tämä kierto voi ylläpitää keinuntaliikettä, rungon hei-5 lahdellessa normaaliasentonsa ympäri.

Keksinnön mukaan keinuntaliikkeeseen joutuneen vaunun akselien säteittäisyyden häiriö vältetään sillä, että kytkintangon 4 kiinnityskohta 8 rungossa 1 on olennaisesti sovitettu 10 vaunun keinunta-akselille. Tällä tavoin keinuntaliikkeiden aikana kiinnityskohta pysyy liikkumattomana ja akseli pysyy säteittäisessä asennossa.

Kytkintangon kiinnityskohdan samansuuntaisuus keinunta-akse-15 liin nähden voidaan saavuttaa saattamalla mainittu kiinnityskohta keinunta-akselin tasolle muuttamalla kytkentäraken-netta. Toinen ratkaisu on siirtää keinunta-akselia, ts. sijoittaa ripustuselementtien 22 kiinnityskohdat sellaiselle tasolle, että keinunta-akseli 23 kulkee olennaisesti kytkin-20 tangon kiinnityskohdan kautta rungossa.

Kuva 3 esittää kaaviomaisesti kaksi kaarevaa kiskoa, joilla .··. kiertää akseli 2, jossa on tällöin sisäpyörä 24 ja ulkopyörä 25. Akseli 2 on perinteinen rautatieakseli, ts. pyörät 24 ja 25 25 on kiinnitetty akseliin 2, mikä aiheuttaa niiden kierron aina samalla nopeudella. Akselin 2 kulkiessa kaarevilla kis- '· koilla sisäpyörä ja ulkopyörä eivät kulje samaa välimatkaa, mistä seuraa ulkopyörän 25 liukuminen, joka on yhtä suuri

kuin —, Esn ollessa raideväli ja R kaarteen säde mitat-30 K

tuna sisdkiskolla. Pienisäteisissä kaarteissa, mikä erityi-sesti koskee kaupunkimetrojen raiteita, liukuminen voi olla 5 %, mikä vastaa 1,5 m:n raideväliä ja kaarresädettä, joka 35 on yhtä suuri kuin 30 m.

···' Ulkopyörän liukuminen aiheuttaa hidastavan vaikutuksen T, joka on vastakkainen nuolen 26 osoittamaan kulkusuuntaan nähden; tämä aiheuttaa momentin, joka pyrkii vastakkaiseen 6 88009 suuntaan akselin 2 sädeasentoon nähden, mikä vastaa kaarteen vastaista taipumusta.

Keksinnön mukaan kukin vetoakseli käsittää pyöriviä itsenäi-5 siä pyöriä ja siinä on laite, jolla voidaan rajoittaa kahden pyörän välistä liukumista. Tämä voidaan toteuttaa kuten kuvassa 4 on esitetty, jossa akseli muodostuu kahdesta puo-liakselista 27 ja 28, jotka on liitetty tasauslaitteeseen 29, jonka liukumismahdollisuutta on rajoitettu, esimerkiksi 10 5 %:iin.

Toisen kuvassa 5 esitetyn suoritusmuodon mukaan kukin ei-vetävä akseli muodostuu akselista 31, joka tukee irtonaisia pyöriä 32 ja 33, jolla kummallakin on jarrutuslaite 34 ja 15 35. Kaaviomainen elektroninen laite 36 säätää pyörien 32 ja 33 pyörintänopeutta ja vaikuttaa jarrutuslaitteeseen 34 ja 35 kummassakin pyörässä syntyneen momentin saattamiseksi samansuuruiseksi, jarruttamalla liian nopeasti pyörivää pyörää vetoakselin tapauksessa ja irrottamalla molemmat pyörät 20 kantoakselin tapauksessa (pysähtymistä estävä laite).

Kuvaa 1 tutkittaessa huomataan, että vaunun E pituus on yhtä ."·. suuri kuin: E = a + 2d + 2n :·. 25 Tämä vaunun pituus on yleensä ennakolta määrätty, eikä tähän * parametriin siis voi vaikuttaa säteittäisen ohjauksen saa- • vuttamiseksi.

30 Lisäksi kahden vierekkäisen vaunun väliseen kulkulaitteeseen liittyvät ongelmat aiheuttavat sen, että kytkintangon pituus d on määrätty muutaman senttimetrin tarkkuudella. Tähän parametriin siis ei myöskään voi vaikuttaa. Tämän johdosta jää ;;; kolme vaihtelevaa parametriä eli pituudet a, b ja n, joita '··* 35 pituuksia yhdistää toisaalta säteittäisyyssuhde ja toisaalta : : yllä esitetty yhtälö johtuen siitä, että vaunun pituus on ·:··· ennalta määrätty.

7 88009

On siis kolme parametriä, joita yhdistää kaksi yhtälöä; näin ollen on mahdollista valita ainakin yksi parametreistä mielivaltaisesti .

5 Keksinnön mukaan parametri n, ts. akselin nivelakselin ja kytkintangon nivelakselin akselin väli, määritetään seuraa-van yhtälön mukaan: 10 -a + Vld2 + a2 n = - 2 15 toisin sanoen parametrejä a, n ja d yhdistää yllä esitetty yhtälö.

Yhtälö ilmaisee sen, että kytkintanko 4 sivuaa radan akselia 37 eli kaarretta, joka sijaitsee samalla etäisyydellä kum-20 mastakin kiskosta. Tätä kuvaa kuva 6, jossa nähdään, että molemmat kytkintangot 4 yhdessä sivuavat radan 37 akselia, jolloin kosketuskohtana on kytkinlaitteen keskuspiste eli kytkintankojen keskinäinen ripustuskohta 38. Tämä toteutetaan radan kaarresäteestä huolimatta, kuten kuvasta 6 ilme-25 nee.

·:·*! Keksinnön mukaan huomioidaan viimeksi mainittu seikka ja rungon päissä olevien akselien säteittäistä ohjausta varten . . : lisätään kuhunkin päässä olevaan akseliin 41 ohjausakseli . 30 42, joka sijaitsee rungon ulkopuolella eli vaunun toisen akselin vastakkaisella puolella päässä olevaan akseliin nähden. Lisäksi päässä olevan akselin 41 kytkintanko 43 on kiinnitetty vapaasta päästään ohjausakseliin 42 kohtisuoraan tähän nähden ja sen keskelle.

: : 35 : :‘r Tällä tavalla ohjausakseli 42 pitää automaattisesti kytkin- tangon 43 vapaata päätä radan akselilla 37. Ohjaustanko si-* jaitsee siis kuvan 6 mukaisessa sivuamisasennossa. Mikäli toista ehtoa koskien parametrien a, b, d ja n välistä suh-40 detta noudatetaan, saadaan automaattisesti koko rungon kaikkien akselien säteittäinen ohjaus.

3 88009

Huomataan, että keksinnön avulla saadaan rautatierungon kaikkien akselien säteittäinen ohjaus keinuntaliikkeistä ja rungon kaarteissa liikkumisesta riippumatta.

5 Keksinnöllä on erityistä mielenkiintoa sellaisissa rautatievaunuissa, jotka liikennöivät radoilla, jotka käsittävät pienisäteisiä kaarteita, mikä koskee erityisesti kaupunki-metroja .

Claims (8)

1. 88009
2. 1. Suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu, joka muodostuu rungosta (1), jota kantaa kaksi akselia (2), joilla on kummallakin kaksi pyörää (3), ja joka käsittää kummankin ak- 5 selin tasolla poikkipalkin (5), joka kiertyy pystyakselin (12) ympäri runkoon (1) nähden ja joka kantaa akselia (2) ja rungon (1) kohtaan (8) nivellettyä kytkintankoa (4) ja on kosketuksessa toisessa kohdassa (11) poikkipalkin (5) kanssa, jonka kääntökulmaa se määrää, jossa vaunun kahden poik-10 kipalkin (5) kiertoakselien (12) väli (a), kytkintangon (4) nivelkohdan (8) ja vastaavan poikkipalkin (5) kiertoakselien (12) väli (n), tämän kiertoakselin (12) ja kytkintangon (4) ja poikkipalkin (5) välisen kosketuskohdan (11) väli (b) ja kytkintangon (4) pään ja sen nivelkohdan (8) väli (d) nou-15 dattavat olennaisesti yhtälöä: na 20 b = n + - 2(n+d) tunnettu siitä, että kytkintangon (4) kiinnityskohta (8) 25 runkoon (1) on olennaisesti sovitettu vaunun keinunta-akselille (23). 1 2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu, joka käsittää ripustuselementit (22), '· 30 jotka on sovitettu kunkin akselin (2) ja sitä kannattavan poikkipuun (5) väliin, tunnettu siitä, että ripustuselement-tien (22) ripustuskohdat on sovitettu riittävän korkealle tasolle, jotta keinunta-akseli (23) kulkisi olennaisesti kytkintangon kiinnityskohdan (8) kautta. : Γ: 35 2 Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaunu, tunnettu I” siitä, että kukin vetoakseli (27, 28, 31) käsittää kaksi *” itsenäistä pyörää (32, 33) ja laitteen (29, 36) kahden pyö- • rän välisen liukumisen rajoittamiseksi. ·:·: 40 10 88009
3. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu, tunnettu siitä, että mainittu liukumista rajoittava laite on rajoitetun liukumisen tasauslaite (29), joka on sovitettu kahden puoliakselin (27, 28) väliin. 5
4. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu, tunnettu siitä, että kukin akseli käsittää laitteen (36) kunkin pyörän (32, 33) nopeuksien säätämiseksi ja kunkin pyörän jarrutuselimiin (34, 35) vaikuttami- 10 seksi vääntömomenttien saattamiseksi samansuuruisiksi kullakin pyörällä.
5. 6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suunnattavilla pyörillä ohjattava vaunu, tunnettu siitä, että liukumista on rajoi- 15 tettu siihen liukumisen enimmäisarvoon, joka saavutetaan pienimmällä säteellä varustetussa kaarteessa.
6. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suunnattavilla akseleilla ohjattava vaunu, tunnettu siitä, että välit a, d, n nou- 20 dattavat olennaisesti seuraavaa yhtälöä: -a + ^ld1 + a1 n = - 2 : 25 : “ 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suunnattavilla akseleil- la ohjattava vaunu, tunnettu siitä, että päissä olevat vau-/:/· nut käsittävät vapaassa päässään lisäohjausakselin (42), - joka on sovitettu ulkopuolelle, ja siitä, että päästä ohja- 30 tun akselin (41) kytkintenkö (43) on kiinnitetty mainittuun ·*. : oh jausakseliin (42) kohtisuoraan mainitun oh jausakselin (42) keskelle. Paten tkrav