NO173982B - Boggianordning for et skinnegaaende kjoeretoey - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et boggiarrangement for skinnegående kjøretøyer, hvor boggiarrangement innbefatter minst to boggier anordnet med hjul, hvor boggiene består av to dreibare boggirammedeler som er sammenleddet og boggiene er koplet til hverandre mekanisk og til det skinnegående kjøretøy ved hjelp av oppheng.

De boggikonstruksjoner som benyttes i dag under skinnegående kjøretøyer har, nesten uten unntak, en slik konstruksjon at boggirammen er stiv og opphengt til rammen av det skinnegående kjøretøy, slik som et lokomotiv, godsvogn, passasjer-vogn eller lignende, ved hjelp av et totrinns oppheng. En stiv boggiramme innebærer flere ulemper av hvilke en betydelig ulempe er særlig fremtredende når det kjøres i kurver. Ettersom boggirammen er stiv kan hjulsettene i boggien ikke styres radielt i kurven, men hjulene i et hjulsett er så å si forkilt mot skinnen, som resulterer i intens slitasje på hjulene og skinnene. På grunn av en slik forkilingseffekt vil en del av trekkraften til lokomotivet gå "tapt" ved motstanden i kurvene. I denne forbindelse betyr totrinns oppheng at hjulsettene i boggien er først opphengt ved hjelp av akseloppheng på en mellomramme eller holder, som igjen er opphengt ved hjelp av et boggioppheng til rammen av det skinnegående kjøretøy. En betraktelig ulempe relatert til dette er den kompliserte konstruksjon, for en slik boggi-konstruks jon innebærer et svært høyt antall komponenter. Dette er årsaken til at konstruksjonen er temmelig kostbar. En annen vanskelighet med en slik konstruksjon er hvordan koplingen av fjærene skal ordnes, som likeledes skyldes den kompliserte konstruksjon.

Tidligere har det vært gjort forsøk på å løse ulempene nevnt ovenfor på mange forskjellige måter. F.eks. foreslår de tyske patenter 3213804, 3221755 og 3235692 og EP patent 0165752 ulike boggikonstruksjoner, i hvilke boggirammen er delt i to deler og forbundet ved midten slik at hjulsettene skal kunne styres hovedsakelig radielt i kurver. Alle disse boggikonstruksjoner innebærer imidlertid flere ulemper av hvilke årsaker boggikonstruksjonene i samsvar med de nevnte patenter ikke har blitt vanlig benyttet på skinnegående rullende materiell.

Konstruksjonen i samsvar med tysk patent nr. 3213804 innbefatter et separat boggiunderlag, som er opphengt i rammen av kjøretøyet. På den andre side er hjulsettene opphengt individuelt på det nevnte boggiunderlag. Således er konstruksjonen i samsvar med nevnte patent anordnet med totrinns oppheng. Videre er denne konstruksjon svært ufordelaktig i det henseende at på grunn av konstruksonens geometri, overføres de dynamiske reaksjonskrefter hovedsakelig direkte mot rammen til den øvre struktur, dvs. godsvognen, passasjervognen, lokomotivet eller tilsvarende. Videre, på grunn av måten opphengningen er koplet, er konstruksjonen også forholdsvis ustabil.

I tysk patent 3221755 er systemet med leddede forbindelser i boggien blitt utført ved å bruke en svært komplisert holder i boggien. Til-virkningskostnaden for en slik boggi er svært høy. På den andre side er systemet i tysk patent 3235692 med leddede skjøter i boggien blitt utført med hjelp av en separat bakrammebjelke og et komplisert sett med leddede forbindelser. Konstruksjonen krever et omfattende vedlikehold og ettersyn, ettersom den innbefatter et stort antall slitasjeutsatte leddede forbindelser. Derfor kan denne konstruksjon heller ikke betraktes å være godt utnyttbar.

Også konstruksjonen i samsvar med EP patent 0165752 innbefatter en komplisert holder og en svært høyt antall leddede forbindelser som er utsatt for slitasje. I alle de ovenfor nevnte tidligere kjente boggikonstruksjoner, sammen med systemene av leddede forbindelser i boggien, har boggi-konstruks jonen også blitt svært komplisert, krever omfattende vedlikehold, av hvilke årsaker bruken av slike boggikonstruksjoner i praksis ikke er økonomisk forsvarlig.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å løse de ovenfor beskrevne problemer og å tilveiebringe en vesentlig forbedring overfor de eksisterende boggikonstruksjoner og å tilveiebringe radiell styring av hjulsettene i boggien og å redusere antallet konstruksjonskomponenter, dvs. å utelate den tradisjonelle boggiholder. Med hensyn til å oppnå dette er boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen i hovedsak kjennetegnet ved at den første del og den andre del av boggirammen for hver boggi er svingbart koplet til hverandre på en slik måte at de kan dreie både i forhold til boggiens lengdeakse og i forhold til boggiens vertikale senterakse, og at boggien er opphengt ved hjelp av et ettrinns oppheng direkte til rammen av det skinnegående kjøretøy, idet hver boggi som inngår i boggiarrangementet er tvangsstyrt forbundet til den andre boggi eller boggier i arrangementet på en slik måte at akslene i hjulsettene for hver boggi er anordnet til å bli styrt i kurver hovedsakelig radielt uansett kurveradiusen.

Ved hjelp av den foreliggende opppfinnelse oppnås en rekke fordeler overfor den kjente teknikk, av hvilke eksempelvis de følgende skal nevnes. Det er blitt mulig å tilvirke boggi-konstruks j onen som hører til boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen svært enkelt, ettersom til boggien er et ettrinns oppheng blitt benyttet slik at hjulsettene er opphengt direkte til rammen av det skinnegående kjøretøy. Boggikonstruksjonen har et lavt antall deler og svært få sl itasjeutsatte leddede forbindelser, av hvilke årsaker boggikonstruksjonen krever lite vedlikehold og er svært pålitelig i drift. De ulike halvdeler av boggien er sammenknyttet fullstendig "torsjonsmessig løst", hvilket medfører at hjulsettet i boggien kan styres i kurver og videre vil hjulsettene fullstendig følge krengningen i kurvene. En slik løsning reduserer vesentlig forkilingen til hjulene i hjulsettene mot skinnene, og slippet i hjulene mot skinnene, og følgelig også slitasjen på hjulene og skinnene. I boggiarrangementet er sammenkoplingen mellom boggiene og styringen til hjulsettene ordnet med positiv styring slik at i kurver styres hjulsettene fullstendig radielt.

I boggiene som tilhører boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen, har det vært mulig å utelate boggiholderen, dvs. det er blitt benyttet et ettrinns oppheng, som skyldes det faktum at hjulsettene i hver boggi er forbundet til hverandre slik at de er dreibare omkring en vertikal akse. Således utfører her forbindelsen mellom hjulsettene gjøremål-ene til en konvensjonell boggiholder, dvs. vender hjulene i kurver. I boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen er det konvensjonelle boggioppheng, dvs. opphenget mellom boggiholderen og kjøretøyrammen, erstattet for å få fjærene til å kommunisere med hverandre på hver side. I en konvensjonell boggikonstruksjon, har boggiopphenget tillatt "stamping" av boggien i forhold til rammen, hvilken egenskap er nødvendig f.eks. når den beveger seg over en bakketopp, og på en tilsvarende måte i en dalbunn. Ved hjelp av kommunikasjonen mellom fjærene i samsvar med oppfinnelsen, har boggien oppnådd den samme egenskap. Kommunikasjonen mellom fjærene og forbindelsen mellom delene av boggirammen slik at de er dreibare i forhold til den langsgående senterakse, tillater tilsammen tilpasning av hjulene i hjulsettene i samsvar med krengningene i kurver. Således er fordelene og egenskapene ved oppfinnelsen et resultat av en kombinasjon av boggi-forbindelsen og opphenget og av en positiv styring av hjulsettene og sammenkoplingen mellom boggiene.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i det følgende i nærmere detalj ved hjelp av en eksemplifisert utførelse med henvis-ning til figurene i de vedlagte tegninger.

Fig. 1 viser en boggi som inngår i et boggiarrangement i samsvar med oppfinnelsen som et sideriss i delvis i snitt.

fig. 2 er et riss sett ovenfra av en boggi i samsvar

med fig. 1.

fig. 3 er et sideriss delvis i snitt av sammenkoplingen mellom to boggier i boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen.

fig. 4 korresponderer med fig. 3 sett ovenfra.

fig. 5 er en helt skjematisk fremstilling av den positive styring for hjulsettene i boggiene som inngår i boggiarrangementet når det kjører i kurver.

Det vises til fig. 1 og 2 hvor boggien er angitt generelt med henvisningstallet 10. I samsvar med oppfinnelsen består rammen til boggien 10 av to deler slik at den innbefatter en første del 11 og en andre del 12 av boggirammen, hvilke deler er sammenkoplet ved hjelp av leddede forbindelser. Delene 11 og 12 av boggirammen er fortrinnsvis støpte deler, og disse deler 11 og 12 av boggirammen virker som rammer for hjulsettene til boggien 10 slik at den første delen 11 av boggirammen innbefatter det første hjulsett anordnet med de første hjul 13 montert på den første aksel 11, og tilsvarende innbefatter den andre del 12 av boggirammen det andre hjulsett, som er anordnet med de andre hjul 14 montert på den andre aksel 16.

Delene 11 og 12 av boggirammen er forbundet til hverandre fullstendig "torsjonsmessig løst" ved hjelp av en leddet forbindelse 21 slik at delene 11 og 12 av boggirammen kan dreie i forhold til hverandre rundt den langsgående og horisontale senteraksen 50 av boggien 10 såvel som dreie i forhold til hverandre rundt en vertikal senterakse 60 av boggien. Dette er blitt ordnet slik at den første del 11 av boggirammen er anordnet med første festeører 22, og på den andre side er den andre del 12 av boggirammen anordnet med et andre festeøre 23, hvor festeørene 22,23 er sammenkoplet med en leddet forbindelse 21. Forbindelsen 21 er en forbindelse dreibar i alle retninger, slik som et kuleledd, gummiledd eller lignende hvorved delene 11 og 12 av boggirammen også kan dreie i alle retninger i forhold til hverandre. Ved hjelp av nevnte leddbevegelse av boggirammedelene 11 og 12 i forhold til hverandre, er det blitt mulig å eliminere nesten fullstendig alle torsjonsmessige spenninger i boggien 10, av hvilken årsak støpte strukturer fordelaktig kan benyttes som boggirammedeler 11 og 12. Når støpte strukturer benyttes er festeørene 22 og 23 fortrinnsvis dannet som deler støpt i ett stykke med boggirammedelene 11 og 12.

Ettersom boggirammedelene 11 og 12 er sammenkoplet på den måte som er beskrevet ovenfor "torsjonsmessig løst", har det i tillegg vært nødvendig å sammenkople boggirammedelene 11 og 12 ved hjelp av et stabilisatorstagsystem 25, hvilket forhindrer nedbøying eller oppbøying av boggirammedelene 11 og 12 i forhold til den leddede forbindelse 21. For stabilisatorstagsystemet 25 er boggirammedelene 11 og 12 først anordnet med festeører 26 og 27, som er anordnet på senter-linjen av boggien 10. Stabilisatorstagsystemet 25 i seg selv innbefatter en horisontal stang 28, som er festet inne i en hylse 29, mens nevnte stang 28 og hylse 29 er båret i sine ender av festeørene 26 og 27. Stangen 28 opptar strekkspenn-inger, og den forhindrer dreining av boggirammedelene 11 og 12 i forhold til den horisontale tverrgående akse 55 om den leddede forbindelse 21 slik at nevnte forbindelse 21 hever seg under denne dreiebevegelse. På den andre side er hylsen 29 utrustet slik at den mottar trykkspenninger, hvorved den igjen forhindrer dreining av boggirammedelene 11 og 12 om den leddede forbindelse 21 i motsatt retning. Stangen 28 og hylsen 29 er lagret i sine ender i festeører 26 og 27 ved ilegg av elastiske stykker 30, hvorved festet mellom stabilisatorstagsystemet 25 og boggirammedelene 11 og 12 ikke er fullstendig stivt.

Stabilisatorstagsystemet 25 kan ordnes forholdsvis elastisk, ettersom spenninger avledet fra trekkreftene eller bremsekreftene ikke blir overført til det. Dette skyldes det faktum at boggien 10 er utformet symmetrisk i forhold til den leddede forbindelse 21, hvorved spenningene avledet i boggirammedelene 11 og 12 fra trekkreftene og bremsekreftene i hovedsak nøytraliserer hverandre på grunn av denne symmetri og dimensjoneringen av boggien. Nok en viktig årsak til elastisiteten i stabilisatorstagsystemet 25 er at enhver spenning og belastning forårsaket av støt ikke blir overført fra en del av boggirammen til den andre på grunn av denne elastisitet. Ettersom det er et vesentlig trekk ved boggien 10 at boggirammedelene 11 og 12 kan dreie i forhold til hverandre rundt den leddede forbindelse 21 helt fritt, er det også mulig å benytte en helt annen type fullstendig fritt dreibar forbindelse istedenfor kuleleddet eller gummileddet, som frembringer den samme effekt.

Det er et ytterligere vesentlig trekk ved boggien 10 i samsvar med oppfinnelsen at i boggien benyttes et ettrinns oppheng. Således er boggien 10 opphengt direkte til rammen av det skinnegående kjøretøy uten et konvensjonelt mellomligg-ende rammearrangement. For dette formål er den første del 11 av boggirammen anordnet med første fjærer 17, og tilsvarende er den andre del 12 av boggirammen anordnet med andre fjærer 18, som således er direkte forbundet til rammen av det skinnegående kjøretøy. Fjærene 17 og 18 er direkte innpasset over hjulsettakslene 15 og 16 respektivt, hvorved det er blitt mulig å redusere vesentlig bøyespenningene avledet fra opphenget på boggirammedelene 11 og 12, hvorved en redusert materialmengde har vært tilstrekkelig for å tilvirke boggirammedelene 11,12. Fjærene 17 og 18 er fordelartig gass-hydrauliske fjærer, og de kommuniserer med hverandre på den måte som er vist i fig. 2, slik at fjærene 17 og 18 på boggirammedelene 11 og 12 på hver side av boggien 10 er forbundet til hverandre, f.eks. ved hjelp av hydrauliske rørsystemer 31 og 32 og nødvendige strupere 35 eller tilsvarende. Således vil, under bevegelse ved f jærvirkningen, det hydrauliske fluid i fjærene 17 og 18 strømme langs rørsystemene 31 og 32 fra en fjær til den andre slik at, på hver side av boggien 10, er deler av fjærkraften eller lasten ordnet til å bli overført fra fjæren 17 eller 18 med høyere last til fjæren 18 eller 17 med lavere last. I opphenget er det naturligvis også mulig å benytte fjærer av en annen type, mens deres sammenkopling imidlertid blir tatt hånd om på en tilsvarende måte.

I fig. 1 og 2 er bremseanordningen 19 og 20 også vist for hvert hjulsett i boggien 10, hvor bremseanordningene her er kun illustrert helt skjematisk, ettersom de ikke utgjør en del av den foreliggende oppfinnelse.

Som bemerket ovenfor er boggiene i boggiarrangementet ifølge oppfinnelsen koplet og festet slik at, når det kjøres i kurver, styres hjulsettene i hver boggi 10, 10a slik at hjulsettakslene 15,16,15a,16a blir styrt i kurver fullstendig radielt. Ifølge oppfinnelsen er. styringen av hjulsettene arrangert slik at i boggiarrangementet blir to påfølgende boggier 10,10a sammenkoplet ved hjelp av en forbindelsesstang 40, som er vist i figurene. Forbindelsesstangen 40 er forbundet eller leddforbundet med hver boggi 10, 10a ved hjelp av en leddet forbindelse 41,41a, som forbinder forbindelsesstangen 40 til den første del 11,11a av boggirammen for hver boggi 10,10a slik at den leddede forbindelse 41,41a mellom forbindelsesstangen 40 og den første del 11,11a av boggirammen er plassert ved siden av forbindelsesstangen 40 i forhold til den korresponderende hjulsettaksel 15,15a. Forbindelsesstangen 40 er imidlertid forlenget utover den nevnte leddede forbindelse 41,41a til den andre side av hjulsettakslen 15,15a, innbefattende en forlengelse 42,42a av forbindelsesstangen, hvor denne forlengelse 42,42a er leddforbundet ved hjelp av en leddet forbindelse 44,44a med støttestenger 45,45a, som i deres motsatte ende er forbundet med den andre del 12,12a av boggirammen ved hjelp av en leddet forbindelse 46, 46a.

Når lengden av forbindelsesstangen 40 og forlengelsen 42,42a av forbindelsesstangen såvel som avstanden mellom ledd-punktene 41,41a; 44,44a er valgt korrekt og når støttesteng-ene 45,45a er tilformet av korrekte dimensjoner, vil hjulsettene for boggiene 10,10a når det kjøres i kurver, dreie slik at deres aksellinjer 15,16,15a,16a krysser hverandre i senterpunktet for kurven, som illustrert i fig.5, hvor boggiarrangementet i samsvar med oppfinnelsen er vist skjematisk i en kurve hvis krumningsradius er R. Som det kan sees i denne fig. 5, dreier forbindelsesstangen 40 i forhold til den leddede forbindelse 41 mellom forbindelsesstangen og den første del 11 av boggirammen når det kjøres i en kurve, slik at forlengelsen 42 av forbindelsesstangen 40 og den leddede forbindelse 44 plassert i dens ende vender mot utsiden av kurven, og ved formidling av støttestengene 45 dreier den andre del 12 av boggirammen, som er forbundet til den første del 11 av boggirammen ved overføringen gjennom den leddede skjøt 21, i forhold til den første del 11 av boggirammen slik at, med en korrekt dimensjonering av den leddede forbindelse og stengene, blir akslene 15 og 16 i hjulsettene i boggien 10 posisjonert helt korrekt, dvs. fullstendig radielt i en kurve. Akslene 15a og 16a i hjulsettene i boggien 10a vender på en tilsvarende måte, ettersom de er forbundet til forbindelsesstangen 40 eksakt på samme måte som boggien 10 plassert i den motsatte ende av stangen 40.

Overføringen av trekkraften og bremsekreftene mellom det skinnegående kjøretøy og boggiene 10 og 10a er ordnet f.eks. slik at forbindelsesstangen 40 er anordnet med et støtteele-ment 43, fra hvilket kreftene blir overført til rammen av det skinnegående kjøretøy ved hjelp av en separat forbindelse. Som allerede angitt i beskrivelsen ovenfor, vil boggiarrangementet ifølge oppfinnelsen og boggiene som inngår i boggiarrangementet være kjennetegnet ved de følgende spesifikke trekk. For det første et ettrinns oppheng av boggiene 10,10a, dvs. den omstendighet at boggiene 10,10a således er opphengt direkte til rammen av det skinnegående kjøretøy uten en mellomramme og et sekundært oppheng. For det andre er delene 11 og 12 av boggirammen sammenkoplet fullstendig "torsjonsmessig løst" , hvorved denne sammenkopling av delene i boggirammen sammen med opphengsforbindelsen beskrevet ovenfor tillater at hjulsettene i boggiene 10,10a kan styres helt fritt på den måte som kreves av skinnens krumningsradius og f.eks. kurvekrengninger. For det tredje er boggiene 10,10a sammenkoplet med en forbindelsesstang 40 slik at hjulsettene i boggiene er innrettet til å bli stilt i kurver som er fullstendig radielle under positiv styring. Den radielle styring opererer på den måte som er beskrevet ovenfor også når det benyttes stive aksler, men fordelene med oppfinnelsen er manifistert tydligst når hjulene i hvert hjulsett er innrettet slik at de svinger uavhengig av hverandre.

Claims (6)

1. Boggiarrangement for skinnegående kjøretøyer, hvor boggiarrangementet innbefatter minst to boggier (10,10a) anordnet med hjul (13,14), hvor boggiene består av to dreibare boggirammedeler (11,lia,12,12a) som er sammenleddet og boggiene (10,10a) er koplet til hverandre mekanisk og til det skinnegående kjøretøy ved hjelp av oppheng (17,18), karakterisert ved at den første del (11,11a) og den andre del (12,12a) av boggirammen for hver boggi (10,10a) er svingbart koplet til hverandre på en slik måte at de kan dreie både i forhold til boggiens lengdeakse og i forhold til boggiens vertikale senterakse, og at boggien er opphengt ved hjelp av et ettrinns oppheng (17,18) direkte til rammen av det skinnegående kjøretøy, idet hver boggi (10,10a) som inngår i boggiarrangementet er tvangsstyrt forbundet til den andre boggi eller boggier i arrangementet på en slik måte at akslene (15 ,16,15a,16a) i hjulsettene for hver boggi (10,10a) er anordnet til å bli styrt i kurver hovedsakelig radielt uansett krumningsradiusen (R).

2. Boggiarrangement ifølge krav 1, karakterisert ved at boggiene (10,10a) som inngår i boggiarrangementet er sammenkoplet ved hjelp av en forbindelsesstang (40), som er direkte leddforbundet til de første deler (11,11a) av boggirammene og til de andre deler (12,12a) av boggirammene ved hjelp av et sett stenger med leddede forbindelser (44-46,44a-46a).

3. Boggiarrangement ifølge krav 1 eller 2, karakteri sert ved at forbindelsesstangen (40) er anordnet med et støtteelement (43), gjennom hvilket trekk- og bremse-krefter overføres fra boggiarrangementet til rammen av det skinnegående kjøretøy og mottat ved hjelp av et system av stenger med leddede forbindelser eller tilsvarende.

4 . Boggi som inngår i boggiarrangementet ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at den første og andre del (11), (12) av boggirammen er forbundet med hverandre ved hjelp av en leddet forbindelse (21) som kan dreie i alle retninger samt at den første og andre del (11), (12) i tillegg er forbundet med hverandre over et stabiliseringssystem (25) av boggirammen som forhindrer dreining av den leddede forbindelse (21) i forhold til en tverrgående horisontal akse (55) og tillater den å dreie i andre retninger.

5 . Boggi ifølge krav 4,karakterisert ved at boggiens oppheng er sammenkoplet mellom begge deler (11,12) på hver side slik at, når boggi rammens deler (11,12) blir dreid i forhold til hverandre om den langsgående senterakse (50), ved hver side av boggien, er deler av en fjærkraft ordnet til å bli overført fra en opphengsfjaer (17) eller (18) med høyere belastning til en opphengsf jaer (18 eller 17) med lavere belastning.

6. Boggi ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at stabilisatorstagsystemet (25) er elastisk avstøttet på boggirammens begge deler (11,12) i boggiens (10) lengderetning.