NO150268B - Boggi for jernbanevogn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører -en boggi for en jernbanevogn av den type hvor boggiens hjulsett kan bevege seg til en stilling i flukt med skinnegangen som boggien beveger seg over, og mer særskilt vedrører oppfinnelsen en koplingsinnretning som forbinder hjulsettene for regulering av slike bevegelser.

Moderne jernbanevogn-boggier har siderammer som

på en ettergivende måte bærer et tverrgående bolster. Bolsteret innbefatter en senterplate som bærer vognkassen. Siderammene har nedadrettede lagergafler hvor akselendene til fremre og bakre hjulsett er dreibart opplagret. Slike boggier er i og for seg ustyrbare,fordi bolster, siderammer og hjulsett holdes i fikserte stillinger.

Styrbare boggier derimot er boggier hvis hjulsett kan gire eller dreie. Slike boggier er også kjent,

og som eksempel på en slik styrbar boggi skal det vises til den som er vist og beskrevet i US-PS nr. 3 789 770. Denne kjente boggi muliggjør en dreiebevegelse av hvert hjulsett om en vertikal akse, slik at hjulsettet kan forskyves i forhold til boggiens lengdeakse. Hjulsettene er forbundne med hverandre ved hjelp av mekaniske leddanordninger som styrer og opprettholder forholdet mellom hjulsettene. Ledd-anordningen er også tilknyttet vognkassen slik at bevegelsen mellom vognkassen og hjulsettene holdes i et bestemt for-

hold.

Det er også kjent å ha en fleksibel forbindelse mellom hjulsettets akselender og siderammen for å tillate en giring. Som eksempel skal det her vises til US-PS 3 785 298. Det dreier seg her om en ettergivende eller elastomer anordning mellom lagergaflene i boggiens sideramme og hjulsettets akselender, hvilken anordning muliggjør en begrenset bevegelse mellom komponentene.

Fra US-PS nr. 3 528 374 er det kjent en boggi

som er en av de første hvor man tilpasser styreprinsippet til en moderne tre-delers boggi. Ved denne kjente utførelse er bolsteret etttergivende båret av siderammene. Siderammenes ender er utført slik at de muliggjør en giring av boggiens hjulsett. Denne giringen reguleres ved hjelp av

parallelle elastiske avstivningselementer mellom fremre og bakre akselender, og diagonalt plasserte, elastiske avstivningselementer som forbinder motsatte fremre og bakre akselender. En i hovedsaken lik utforming benyttes i en boggi som markedsføres av Standard Car Truck Company, Chicago, Illinois i USA under betegnelsen BARBER-SCHEFFEL High Speed Radial Truck.

En annen boggiutførelse, med hjulsett som kan gire og derved bibeholde en innretting i forhold til skinnegangen, er vist og beskrevet i US-PS nr. 4 003 316. Ved denne kjente utførelse er holderammer, som bærer hjulsettenes akselender, individuelt forbundet med bolsteret i boggien ved hjelp av et kulelagerarrangement. Enhver sidebevegelse av bolsteret gir en dreiebevegelse av holderammen og der-

med av hjulsettene.

Den senere tids utvikling i forbindelse med styrbare boggier finner man eksempelvis i US-PS nr. 4 067 261 og 4 067 069. I US-PS 4 067 261 er det vist en boggi som ligner meget på den foran nevnte boggi fra Standard Car Truck Company. Særlig vekt er lagt på bruk av hjul med profilerte hjulbandasjer som kan tilveiebringe styrekrefter. Akselendene tilhvert hjulsett er opplagret i et par U-formede hjelperammer som er sammenkoplet ved hjelp av et par diagonalt plasserte stenger. Disse stengene kan i sin tur være forbundne med hverandre ved hjelp av en dempeanordning.

US-PS 4 067 069 viser en styrbar boggi hvor ettergivende elementer med bestemt stivhet forbinder hjelperammer på et sentralt plassert sted. Hjelperammene er forbundne med boggiens siderammer ved hjelp av ettergivende anordninger, og mellom boggien og vognkassen er det også anordnet ettergivende anordninger. En kommersiell tilgjenge-lig boggi som svarer til denne kjente utførelse er en boggi som leveres av Dresser Industries, Inc., Depew, New York, USA, • under betegnelsen DR-1 Steering Assembly Truck. - En jernbanevogn-boggi ifølge foreliggende opp-finnelse innbefatter et par avstandsplasserte siderammer som hver har en fremre og en bakre nedadrettet lagergaffel. Endene til et tverrgående bolster hviler midt på siderammene, og dette bolsteret bærer vognkassen.

Sidepartiene til en U-formet fremre styrearm

går inn i siderammenes fremre lagergafler, og på lignende måte går sidepartiene til en bakre styrearm inn i siderammenes bakre lagergafler. En elastomer anordning er plassert mellom en toppflate på hver styrearms sideparti og en bunn-flate i hver lagergaffel.

Akselendene til hvert hjulsett i boggien er dreibart opplagret i lagre som bæres av respektive tilpasning-stykker. Disse tilpasningsstykkene er forbundene med de respektive sidepartier av styrearmene. Hver hjulsett og tilhørende styrearm danner således en enhetlig enhet.

Den elastomere anordning muliggjør at hver

slik hjulsett-styrearmenhet kan reagere på dynamiske krefter som oppstår under boggiens bevegelse og kan bevege seg til en ny stilling i samsvar med disse krefter. De bevegelser det her er tale om er universelle i natur og foregår kontinuer-lig.

Bevegelsene reguleres delvis av en koplingsinnretning som forbinder de to hjulsett-styrearmenhetene med hverandre. Fra den midtre delen av hver styrearm rager det således ut en brakett som går innover i boggien. Den indre enden til hver brakett er sammenkoplet med koplingsinnretningen, som innbefatter en leddstang som danner en forbindelse med hver brakett ved hjelp av to sfæriske lagersett og en respektiv vertikal tapp som går gjennom hver brakett og til-hørende lagersett. Koplingsinnretningen kan plasseres i et senterrom som utformes spesielt for koplingsinnretningen i boggiens bolster. Når hjulsett-styrearmenheten beveger seg vil koplingsinnretningen bevege seg uavhengig av bolsteret, idet det er klaring i senterrommet.

Den nye boggi har flere fordeler sammenlignet med såvel ikke-styrbare boggier som styrbare boggier av de kjente typer.

Ikke styrbare boggier hindrer hjulsettenes giririgsbevegelser. Kjente styrbare boggier tillater en viss bevegelse, som hittil har vært styrt av en ettergivende anordning eller ved hjelp av en positiv mekanisk leddforbindelse mellom fremre og bakre hjulsett.

I ikke-styrbare boggier slites hjulsettene hurtig-ere som følge av sluringen mellom hjulsettet og skinnene i kurver. I de kjente styrbare boggier, hvor man bare baserer seg på bruk av ettergivende anordninger, vil økende hjulsettbevegelse motvirkes av en stadig økende tilbakestillingskraft.

Den nye boggi er utført slik at hvert hjulsett kan reagere uavhengig på retningsendringer i skinnegangen. Når eksempelvis boggien går i en venstrekurve vil det fremre hjulsett ha en tendens til å dreie seg mot urviseren om en vertikal akse, dvs. utføre en girebevegelse, og noen øyeblikk senere vil bakre hjulsett likeledes få en tendens til å dreie seg mot urviseren om en vertikal akse. Dreiegraden for hvert, hjulsett er imidlertid ikke lik, slik at hjulsettene beveger seg fra en parallell til en ikke-parallell stilling. Denne dreietendensen skyldes utformingen av hjulets løpeflate som samvirker med skinnen. Fordi de fleste slike kurver også heller over mot siden for å tillate høyere hastigheter vil hjulsettene også dreie seg om boggiens lengdeakse, dvs. ut-føre en rullebevegelse.

Hjulsettenes girebevegelser og rullebevegelser, som også hjulsett-styrearmenhetene utfører, er uavhengige av natur. Koplingsinnretningen opptar på en selektiv måte visse av disse uavhengige bevegelser og hindrer samtidig andre bevegelser. I tillegg vil koplingsinnretningen også motvirke adskillelse under drift av boggien.

Den nye boggi får således utmerkede løpeegen-skaper, idet den muliggjør universell hjulsettbevegelse. Slike bevegelser reguleres delvis ved hjelp av elastomere anordninger og koplingsinnretningen mellom hjulsett-styrearmenhetene. Som et resultat får man redusert hjulslitasje, og boggiens dynamiske stabilitet bedres under drift med høye hastigheter, høye belastninger og dårlige skinneforhold.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et grunnriss av en boggi ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et kombinert sideriss og snitt

etter linjen 2-2 i fig. 1,

fig. 3 viser et forstørret utsnitt av en del av boggiens styrearm, i området hvor styrearmene er sammenkoplet ved hjelp av en koplingsinnretning, og

fig. 4 viser et snitt gjennom koplingsinnretningen etter linjen 4-4 i fig. 3.

Den viste jernbanevogn-boggi er betegnet med 10

og den innbefatter et fremre hjulsett 12 og et bakre hjulsett 14. Det fremre hjulsett 12 har akselender 16 som er opplagret i fremre hjullagre 18, og på lignende måte er det bakre hjulsett 14 forsynt med akselender 20 som er opplagret i bakre hjullagre 22. I denne forbindelse skal det bemerkes at boggien 10 naturligvis kan kjøres begge veier og med samme virkning,

og uttrykkene fremre og bakre hjulsett etc. benyttes her bare for å lette beskrivelsen av boggien 10.

Over en øvre del av hvert lager 18, 22 er det innpasset et tilpasningsstykke. De fremre tilpasningsstykker er betegnet med 24 og de bakre er betegnet med 26. Tilpasningsstykkene 24, 26 har hver et ringformet boss som rager opp fra en overside av tilpasningsstykket. På de fremre tilpasningsstykkene 24 hviler en fremre styrearm 22, mens de bakre tilpasningsstykker 26 bærer en bakre styrearm 30.

Såvel fremre som bakre styrearm 28, 30 har U-form og består av et midtparti 32 med tilhørende Z-formede sidepartier 34. På en underside av hvert sideparti 34, ved ytterenden 36, er det en ringformet utsparing som er sampasset med 'bosset på det respektive tilpasningsstykke 24, 26, for tilveie-bringelse av en forbindelse mellom styrearmene 28 og 30 med

de respektive hjulsett 12, 14, slik at det dannes fremre og bakre enheter 35, 37.

På en øvre flate på ytterenden 36 av hvert side-iparti i hver styrearm er det en oppadrettet utsparing 38 hvori det er innpasset en elastomer anordning 40. En øvre del av hver slik elastomer anordning 40 er innpasset i en nedadrettet utsparing 42 utformet i den nedadrettede bunn i lagergaflene 46, 48. Disse lagergaflene utgjør deler av henholdsvis ven-stre og høyre sideramme 50, 52.

Hver sideramme 50, 52 har en sentralt plassert åpn-ing 54 for opptak av en ende 56 av et tverrgående bolster 58. Bolsterets ender 56 er ettergivende opplagret på skruefjærer 60, på i og for seg kjent måte. Fig. 2 viser en slik ettergivende forbindelse mellom siderammen 52 og bolsteret 58, og forbindelsen mellom bolsteret 58 og siderammen 50 er utført på samme måte.

For å dempe vertikale svingninger i forbindelse med skruefjæropplagringen er et par friksjonsdempere 62 anordnet mellom bolsterendene 56 og vertikale sliteplater 64 i ramme-åpningens sider 66.

Bolsteret 58 innbefatter en enhetlig utformet senterplate 68 som forbinder bolsteret med den ikke viste vognkasse. Under senterplaten 68 i bolsteret 58 er det et rom 70 som gir horisontal passasje gjennom den sentrale del av bolsteret 58. En fordelaktig utførelse av et slikt sentralt bolsterrom 70 er vist i US-PS nr. 4 114 540. Boggien 10 har videre fremre og bakre bremseinnretninger 72, 74.

På den midtre del 32 av fremre og bakre styrearmer 28, 30 er det en respektiv brakett 76 som utgjør en del av en koplingsinnretning 78 mellom fremre og bakre hjulsett-styrearmenhet 35 henholdsvis 37. Brakettene 76 rager inn i bolsterets sentrale rom 70, slik det går frem av fig. 1 og 3.

Endene 80 til hver brakett 76 ligger nær inntil og på hver sin side av et vertikalt plan gjennom boggiens 10 lengdeakse Ld. Hver brakettende 80 er gaffelformet med en øvre og en nedre gaffelarm 82, 84 med vertikalt innrettede hull 86, 88. Når fremre og bakre hjulsett-styrearmenheter 35, 37 er i det vanlige kvadratiske mønster sammen med siderammene 50, 52 og bolsteret 58 vil hullparene 82, 84 ligge i et tverrgående vertikalplan gjennom boggiens 10 tverrakse La.

En hylse 90 er innpresset i hvert hull 86, 88. Mellom de øvre og nedre gaffelarmer 82, 84 i hver brakettende 80 er det innsatt en leddstang 92. Leddstangen 92 har hull 94, 96 i endepartiene, plassert slik at de vil flukte med hullene 86,

88 i brakettgaflene.

I hvert stanghull 94, 9 6 er det lagt inn et sfærisk lagersett 98 som består av et innerelement 100 og et ytterele-ment 10 2. Ytterelementet 10 2 har en sirkulær yttervegg 104 som passer trangt inn i respektive hull 94, 96, og har en konkav sfærisk innervegg 106. Denne innervegg 106 samvirker med en tilsvarende konveks sfærisk formet yttervegg 108 på det indre lagerelement 100. Det indre lagerelement 100 har en gjennomgående boring 110.

Gjennom de respektive hylser 9 0 og boringene 110

er det ført en tapp 112. Hver slik tapp 112 har et hode 114 som begrenser den nedadrettede bevegelse av tappen, og hver tapp kan låses ved hjelp av en pinne 118 i et pinnehull 116, slik at tappens 112 oppadrettede bevegelse hindres.

Dynamiske og statiske krefter som oppstår under drift av boggien 10 vil bevirke at enhetene 35, 37 vil tend-ere til å utføre dreiebevegelser og lineære bevegelser i alle tre retninger. Fordi disse krefter varierer i retning og størrelse vil de virkelige bevegelsene til hjulsett- styrearmenhetene 35, 37 være stort sett uberegnelige. Boggien 10 er imidlertid utført slik at disse universelle bevegelser kan opptas på en slik begrensende og regulerbar måte at man til en viss grad kan forutbestemme visse bevegelser.

Særlig av fig. 4 vil det gå frem at hver hjulsett-styrearmenhet 35, 37 kan bevege seg vertikalt, og kan vippe eller rulle uten at slike bevegelser hindres av koplingsinnretningen 78. Slike bevegelser av hver av enhetene 35, 37 kan være ute av fase, dvs. at de kan foregå i samme retning, eller de kan være i fase, dvs. foreaå i motsatte retninger. Uansett vil hver enhet 35, 37 ikke begrenses av den andre en-heten gjennom koplingsinnretningen 78. Hjulsettene 12, 14 kan således bevege seg til en mer innrettet stilling i forhold til skinnegangen, for opptak av variasjoner i skinneretningen og skinnehøyden.

Visse horisontale bevegelser og girebevegelser som enhetene 35, 37 utfører, vil imidlertid begrenses ved hjelp av koplingsinnretningen 78. Eksempelvis vil samtlige enhetsbe-vegelser som er i fase og som er i flukt med boggiens 10 tverrakse La hindres med koplingsinnretningen 78. Likeledes vil koplingsinnretningen 78 hindre enhetenes 35, 37 girebevegelser som er i fase. En girebevegelse av hjulsett-styrearmenhetene 37, 37 skjer når boggien 10 går i en skinnekurve. Slik giring vil holdes i en nøyaktig ut-av-fase-tilstand ved hjelp av koplingsinnretningen 78.

En hindring av girebevegelser i fase er særlig viktig for opprettholdelse av boggiens dynamiske stabilitet. Under boggiens bevegelse på skinnene vil siderammene 50, 52 ha en tendens til å forskyve seg derved at siderammene 50, 52 bibeholder parallelliteten,men beveger seg i forhold til hverandre i lengderetningen, under påvirkning av dynamisk induserte krefter. For at slik forskyvning skal kunne skje må en hjulsett- styrearmenhet, eksempelvis den fremre enhet 35, kunne bevege seg i en retning, mens den bakre enhet 37 må kunne bevege seg i motsatt retninn, dvs. i fase. Slik forskyvning vil redusere den kritiske boggihastighet med hensyn til hjulsettenes tendens til jaging, dvs. dynamisk indusert svinging om en vertikal akse i hvert hjulsett. Koplingsinnretningen 78 hindrer en slik i-fase-bevegelse. Koplingsinnretningen bidrar således til å hindre forskyvning som nevnt ovenfor og dette bidrar i sin tur til å holde den kritiske hastighet over den forventede marsjhastighet for boggien 10 og til-hørende vognkasse.

På den annen side vil koplingsinnretningen 78 ikke hindre i-fase eller ut-av-fase bevegelser horisontalt av enhetene 35, 37 i retning av lengdeaksen Ld. Slike bevegelser forekommer når de fremre og bakre bremseinnretningene 72, 74 aktiveres.

Bremseinnretningene 72, 74 er konvensjonelle og innbefatter en bremsebjelke 120 med bremsesko 122 på endene, be-regnet for samvirke med fremre oa bakre hjulsett 12, 14.

Hver bremsebjelke 120 er svingbart forbundet med den nedre enden 124 til en bremsearm 126. Hver slik bremsearm 126 er sentralt (ved 130) tilkoplet en stana 128. Den øvre enden 132 til en av bremsearmene 126 er svinabart forbundet med den ikke viste vognkasse, mens den øvre enden 132 til den andre bremsearmen 126 er drivforbundet med en ikke vist aktuator

ved hjelp av koplingsstanaen 134.

En bevegelse av koplingsstangen 134 i motsatt retning av pilen D i fig. 1 vil presse bremseskoene 122 mot hjulsettene 12, 14, hvorved enhetene 35, 37 beveges litt i retning fra hverandre. Denne lette i-fase-bevegelse av enhetene hindres ikke av koplingsinnretningen 78.

Den mekaniske funksjon av koplingsinnretningen 78 sikres ved at koplingsinnretningen plasseres beskyttet inne i rommet 70 i bolsteret. Ved at de sfæriske lagersett 98 plasseres mellom gaffelarmene 82, 84 beskyttes også disse lagerne mot fremmedlegemer under kjøringen.

Koplingsinnretningen 78 kan lett monteres eller demonteres i forbindelse med periodisk vedlikehold. Fordi koplingsinnretningen 78 tillater en bevegelse av hver av enhetene 35, 37 i flere retninger uten regulering av disse bevegelser, unngås en påkjenning på koplingsinnretningen 78 fra de dynamiske krefter som bevirker disse bevegelser. Koplingsinnretningen 78 vil derfor være i rimelig grad vedlike-holdsfri.

En fordel som man også oppnår med koplingsinnretningen 78 er at den er relativt sikker mot adskillelse. For at adskillelse skal kunne finne sted må en av tappene 112 løskoples fra samvirket med stangen 92. Hodet 114 på tappen hindrer tappen i å bevege seg nedover. Tappens 112 oppadrettede bevegelse kan bare skje dersom pinnen 118 svikter, samtidig som det må virke en oppadrettet kraft som er større enn tyngdekraften og er stor nok til å bevirke at tappens 112 nedre ende beveger seg opp og fri fra samvirket med stangen 92. Sannsynligheten for at slikt skjer er meget liten.

Claims (1)

1. Jernbanevogn-boggi innbefattende et par sideveis avstandsplasserte siderammer, et første hjulsett og et andre hjulsett i en avstand i lengderetningen fra det første, idet hvert hjulsett er forbundet med siderammene for uavhengig svingebeveg-elser relativt disse, en første styrearm forbundet med det første hjulsett for bevegelse sammen med dette, og en andre styrearm forbundet med det andre hjulsett for bevegelse av dette, hvor en koplingsinnretning er anordnet mellom de to hjulsett, karakterisert ved at koplingsinnretningen (78) innbefatter en koplingsanordning (92) som forbinder den første og andre styrearm (28, 30) side om side og innbefatter sideveis avstandsplasserte svingeanordninger (98) som danner vertikale svingeakser, om hvilke akser styrearmene (28, 30) er relativt dreibare, og som overfører hjulsett-dreiekrefter mellom de to hjulsett (12 og 14).