NO315553B1 - Tohjulet boggi for skinneförte kjöretöyer - Google Patents

Abstract

Med en tohjulet boggi for skinneførte kjøretøyer med en traksjonsstøttet innretning til føringen og med en hjulbærer er det forutsatt at begge hjulene (4, 4') på den felles hjulbæreren (3) på en til hjulets omkrets vinkelrette tenkte forbindelseslinje mellom enkeltakslene i alt vesentlig er innrettet parallelt til hverandre og anordnet i alt vesentlig i samme avstand til hverandre. Hjulbæreren (3) har alternativt to brukbare vertikale svingeakser (2, 2') som befinner seg utenfor hjulenes festepunkter, som avhengig av krumningen til skinnebuen kan forskyves horisontalt og arreteres, hvorved hjulbæreren (3) kan styres om den ikke forskjøvede akselen som befinner seg arretert i en midtstilling.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tohjulet boggi for skinneførte kjøretøyer med en aktueringsinnretning for styringen og med en hjulbærer.

Etter at skinneførte og her spesielt skinnegående kjøretøy for hurtig-, regional- og bytrafikk nesten utelukkende er blitt utstyrt med dreieunderstellboggier er det også i den siste tiden kommet såkalte enkelthjulboggier. Mens dreieunderstell har to eller flere hjulsett eller fire eller flere såkalte enkelthjul og som følge av dette er svært tunge, så har enkelthjulboggier to enkelthjul hhv enkelthjulsettboggier ett hjulsett.

I skinnebuer blir dreieunderstell styrt av det fremste hjulsettet hhv de fremste enkelthjulene. På grunn av den lille akselavstanden hhv hjulavstanden blir det et støy- og slitasjefattig bueløp for hjulene og med to eller flere dreieunderstell under karosseriet en stabil føring på rette skinner ved høyere hastigheter. Ytterligere en styring for hjutsettene hhv enkelthjulene i dreieunderstellet oppnås gjennom den diagonale forbindelsen for to hjulsett etter hverandre eller utnyttelsen av vinkelbevegelsene til foran- og etterfølgende vognkasser.

Tohjulede enkelthjulboggier har spesielt i by- og regionaltrafikk funnet utbredelse. Enkelthjulene letter derved den konstruktive utformingen av en enkel vognpåstigning ved nedsenkning av vogngulvet til et nivå på ca. 300 mm som såkalt lavgulvskjøretøy. Ved å overholde den såkalte rullebetingelsen som er karakterisert gjennom nærmest like rulle- og periferihastigheter for hvert av hjulene i innerbuen og ytterbuen og den såkalte innstillingsbetingelsen, som beskriver innstillingen av hjulplanene tangensialt til hhv hjulakslene radialt til skinnene, så foreligger det en nærmest fysikalsk ideell slitasje- og støyredusering og dermed høyere komfort. Til realisering av denne ideelle skinneføringen kommer forskjellige teknikker til anvendelse.

Fra Nahverkehrs-Praxis nr. 11/1992 s. 402 ff er et tredelt styringskjøretøy med hver to enkelthjulboggier pr. vognkasse kjent. I en hjulbærer er det anordnet to enkelthjul, pr. vogn er to hjulbærere hver lagret svingbare om vertikalaksen i boggirammen til vognens karosseri. Den vertikale omdreiningstappen for svingeaksen befinner seg i midten mellom hjulene til hjulbæreren i kjøretøyets symmetriplan. Den bueavhengige krengingen hhv styringen av hjulbæreren blir realisert av ytterligere en styringsstang til akselfri styring. Styringsstangen blir her beveget avhengig av den bueavhengige knekkvinkelen som dannes mellom vognkarosseriene, slik at hjulbæreren kan innstilles tilnærmet bueradialt. En lignende tvangsstyring av enkelthjulboggier med hver to enkelthjul pr. boggi med en portallignende styringskonstruksjon ble utviklet i Østerrike (smlg. ZEV + DET Glas. Annalen 116 (1992) nr. 8/9, s. 333 ff.

En enkelthjulboggi med selvregulerende enkelthjul blir beskrevet i DE 34 09 103 Al og DE 37 44 983 C2. Hvert av enkelthjulene kan her styres om en egen vertikal svingaksel. Enkelthjulbæreren som ligger rett overfor innerbuen og ytterbuen er forbundet med en sporstang. Gjennom den vertikale svingakselen som ligger utenfor hjulfestepunktene blir kreftene som oppstår ved hjul/skinne-kontakten brukt til å tilbake-føre hjulplanene tangensialt til kjøreskinnen, slik at slitasjen mellom hjul og skinne blir betydelig redusert.

Fra EP 0 295 462 er en enkelthjulboggikonstruksjon utstyrt med stillinnretninger kjent. I en hjulbærer er to enkelthjul anordnet, to hjulbærere er hver lagret vertikalt svingbare i en boggiramme. Omdreiningstappene som konstruktivt realiserer den vertikale svingakselen befinner seg i midten mellom hjulene til en hjulbærer i symmetriplanet til boggirammen. Den bueavhengige krengingen av hjulbæreren blir realisert med en innstillingsinnretning for hver hjulbærer som støtter seg på boggirammen og avhengig av hver en hjulbærer som med vognkarosseriet er forbundet leddet med nabovognkarosseriet svinger om den faste omdreiningspolen i hjulbærermidtpunktet.

Ved buestyring for enkelthjul utført i avhengighet av vognkarosseriknekkvinkelen vokser avviket fra den bueriktige innstillingen med voksende knekkvinkel, videre kan det i overgangsbuen ikke oppnås en eksakt tangensialinnstilling for enkelthjulsplanene. De talrike ledd og forbindelser for styringsstangen krever en ikke ubetydelig ettersyns- og innstillingsinnsats.

Ved enkelthjulboggier med selvregulerende enkeltdrevne enkelthjul kan innflytelsen fra traksjonskreftene på styringsforholdene føre til uønskede kjørebevegelser. Differansedirftsmomentet mellom kjøremotorene er fremstillingsteknisk og termisk ikke til å unngå og fører til differansetraksjonskrefter som kan skape en uønsket styring. Disse traksjonskreftene kan også være et resultat av toleranse- og tverrsnittsforskyv-ningsavhengige forandringer i løpesirkelradien til de drevne enkelthjulene. Videre reduseres spormålet til slike styrte enkelthjul ved svært små skinnebueradier og store akselavstander.

Blir svingebevegelsen til hjulbæreren som er dreibar om en vertikal akse bevirket av hydrauliske innstillingsledd, så må det regnes med et ikke ubetydelig plassbehov og energiinnsats, da hjul/skinne-kontaktkreftene som virker mot styringsbevegelsen må overvinnes av innstillingsleddene. I kurvekjøringen bevirker en svikt i et hydraulisk innstillingsledd en fare for kjøresikkerheten, hvis innflytelsen av traksjonskreftene på sporføringen ikke kan elimineres så må de hydrauliske innstillingsleddene i tillegg kompensere traksj onskraftdifferansene.

Oppgaven som ligger til grunn for oppfinnelsen, å lage en tohjulet boggi med enkelthjulsdrift for skinneførte kjøretøy med styrt føring som med minimal slitasje, høy sikkerhet og liten konstruksjonsmessig innsats som kan kjøre gjennom krappe kurver og også oppnå høyere hastigheter på rette skinner. Dette oppnås med boggien ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

I motsetning til boggiene som er beskrevet som kjente, har boggien utformet ifølge oppfinnelsen pr. hjulbærer med to enkelthjul ingen vertikal svingeakse på midten, men to vertikale svingeakser som hver befinner seg utenfor hjulbasene, hvorved vekselvis - under arretering til posisjonen for den aktuelle bueytre svingeaksen - hjulbæreren blir svingt om nøyaktig denne aksen. Her blir hjulbæreren under målrettet frembringelse av differansetraksjonskrefter innstilt tangensialt til kjøreskinnen og med en separat arretering holdt i den ønskede styringsvinkelen. Den ønskede styringsvinkelen blir eksempelvis frembrakt ved en skinneleiemåling, differansetraksjonskreftene blir angitt på forhånd med en innstillings- hhv reguleringsalgoritme.

Omdreiningstappene gir en konstruktiv realisering av svingakslene. Med hensyn på sidene blir hjulbæreren avhengig av skinnebueradien med samtidig arretering for den horisontale forskyvningsmuligheten til den ytre svingakseltappen styrt om denne svingakseltappen. Svingebevegelsen kan også aktivt eksempelvis med en pneumatisk eller hydraulisk svingeinnretning eller bevirkes med målrettet frembringelse av differansetraksjonskrefter og samtidig understøttes av hjul/skinne-kontaktkrefter. I svakt bøyde eller rette skinner blir begge svingakslene arretert, slik at en god stabilitet ved høyere hastigheter oppnås og innflytelsen av toleransebetingede traksjonsforskjeller blir liten hhv er sammeliknbar med ikke styrbare boggier. Styringen og arreteringen blir understøttet med smart anordning av en fjær-demper-kombinasjon, slik at det ved svikt i driftsmotoren ikke behøver å fryktes for noen fare for sikkerheten.

De oppnåelige fordelene ved oppfinnelsen består spesielt i at det ikke er nødvendig med innstillingsinnretninger for styringsforløpet som krever ytterligere energi, men at differansetraksjonskreftene styrer energifattig styringsforløpet til enkelthjulboggien drevet med enkelthjul som naturlig innstillingsinnretning og her blir understøttet av hjul/skinne-kontaktkreftene.

På tegningen er det vist utformingseksempler for oppfinnelsen som blir beskrevet i det etterfølgende.

Her viser figur 1 prinsippet for boggien, sett ovenfra, figur 2 hjulbæreren opplagret, sett ovenfra, figur 3 viser hjulbæreren, sett forfra, figur 4 viser anordningen for fiær-demper-kombinasjonen, figur 5 viser et utsnitt av hjulbæreren med spindeldrift, figur 6 viser en hydraulisk innstillingsinnretning og figur 7 viser en innretning for tannhjulsinnstilling. Figur 1 viser prinsippet for boggien, sett ovenfra. Bevegelsesretningen for den viste boggirammen 1 uten foranløpende del er angitt med en pil. Omdreiningsaksen (omdreiningstappen) 2 og 2' til hjulbæreren 3 svingbar om det vertikale viser at i den viste kjøretøyposisjonen foregår en dreining om den bueytre omdreiningstappen. Den egentlige styringsrulleradien fremgår av avstanden til de to omdreiningsaksene. Enkelthjulene 4 står ideelt på skinnene d.v.s. hjulaksen er radial til den aktuelle krumningsradien og hjulplanene står tangensialt på denne. Den vekselvise føringen av hjulbæreren 3 om omdreiningstappen 2 blir bevirket gjennom en lagersegmentring, hvor de boggirammefaste delene 5 og 5' i figur 1 er vist. Figur 2 viser andre detaljer for boggiprinsippet, sett ovenfra. Fjærene 6 overtar avfjæringen fra boggirammen til kjøretøypåbygget. Lagersegmentringen 7 som sitter fast på hjulbæreren fører med hensyn på sidene omdreiningspunktet 2 i forhold til kjøretøyrammen. Et utformingseksempel for arreteringsinnretningen med hensyn på sidene er utstyrt som fjær-demper-kombinasjon 8 med innstillbare kjenningslinjer. Figur 3 viser boggiprinsippet, sett forfra. Boggirammen er her utført som såkalt trauramme for å muliggjøre en nedergulvsbyggemåte med dyp vognbunn. Fjæringen til kjøretøypåbygningen kan sett forfra likeledes sees godt. Lagersegmentringen 5 (deler og 5') som sitter fast på boggirammen er som den hjulbærerfaste lagersegmentringen 7 og også den tilsvarende føringen til omdreiningstappen 2 vist i snitt. Arreteringsinnretningen 8 med hensyn på sidene er antydet med tilkoplingspunktet.

I figurene 4, 5, 6 og 7 er de forskjellige arreterings- og innstillingsinnretningene vist, sett ovenfra. I figur 4 kan fjær-demper-kombinasjonen sees som redundant i fire forskjellige utforminger påvirker styringen til hjulbæreren. Med innstillbare spoletverrsnitt blir arreteringen av svingeaksen bevirket.

Figur 5 viser boggien delvis i snitt med et utformingseksempel for mutter-spindel-konstruksjonen. Ved omdreiningstappen 2 er spindelen 19 tilkoblet, hvor mutteren 10 er tilkoblet på boggirammen 1 og her er drevet av en elektromotor 11.

I figur 6 er det avbildet et utformingseksempel for pneumatisk eller hydraulisk innstillingsinnretning 12. Denne er tilkoblet ved omdreiningstappen 2 og på boggirammen 1.

Figur 7 viser et utformingseksempel for tannhjuls-tannring-innstillingsinnretning. Tannringen 15 er festet på boggirammen 1, motoren 14 på hjulbæreren 3. Gjennom tannhjulet 13 blir innstillingsforløpet til hjulbæreren i boggirammen innledet. I tillegg kan en fjær-demperkombinasjon understøtte innstillingsforløpet.

Claims (15)

1. l.Tohjulet boggi for skinneførte kjøretøyer med en aktueringsinnretning for styringen og med en hjulbærer, karakterisert ved at to av hverandre uavhengige hjul (4 og 4') på den felles hjulbæreren (3) flukter med en til hjulets omkrets vinkelrett tenkt forbindelseslinje mellom enkeltaksene og er anordnet parallelle og i samme avstand til hverandre, at hjulbæreren (3) har alternativt to brukbare vertikale svingeakser (2, 2') som befinner seg utenfor hjulenes festepunkter, hvorved på hver side av hjulbæreren (3) er anordnet bare en svingeaksel (2, 2') som avhengig av skinnebuens radius kan forskyves

   horisontalt og også arreteres, hvorved hjulbæreren (3) kan styres om den ikke forskjøvede akselen (2 eller 2') ved innerbue eller ytterbue som befinner seg arretert i en midtstilling.
2. 2. Boggi ifølge krav I, karakterisert ved at svingeakslene (omdreiningstappene 2 og 2') til hjulbæreren (3) anordnet på hver side på et sirkelbueformet utsnitt ( delene 5 og 5') i boggirammen (1) på boggien er forskyvbare.
3. 3. Boggi ifølge foregående krav, karakterisert ved at de vertikale svingeakslene er dannet av omdreiningstappene (2 og 2').
4. 4. Boggi ifølge foregående krav, karakterisert ved at de vertikale svingeakslene med skyvefjærelementer og/eller føringsstyringer er utført slik at styringen foregår om en virtuell vertikal svingeakse.
5. 5. Boggi ifølge krav 2-4, karakterisert ved at en svingeaksel kan arreteres enkeltvis i enhver ønsket stilling i det sirkelbueformede boggiutsnittet (delene (5 og 5'), mens den andre hver gang er i nullstilling.
6. 6. Boggi ifølge foregående krav, karakterisert ved at hjulbæreren (3) er styrt slik at hjulene (enkelthjul 4 hhv 4') alltid er styrt og/eller ført radialt til den skinnebuen som gjennomkjøres.
7. 7. Boggi ifølge krav 2-6, karakterisert ved at arreteringen av en svingeaksel (omdreiningtappene 2 hhv 2') til hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet forårsakes ved lukking av det foranderlige spoletverrsnittet til en fjær-demper-kombinasjon.
8. 8. Boggi ifølge krav 2-7, karakterisert ved at arreteringen av en svingeaksel (omdreiningstappene 2 hhv 2') til hjulbæreren på det sirkelbueformede boggiutsnittet (del 5 hhv 5') forårsakes av en elektromagnetisk og/eller mekanisk holdeinnretning.
9. 9. Boggi ifølge krav 2-7, karakterisert ved at arreteringen av en svingeaksel for hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet forårsakes av en elektromotorisk drevet mutterspindelkonstruksjon.
10. 10. Boggi ifølge krav 2-9, karakterisert ved at forskyvningen av en svingeaksel for hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet forårsakes av differansetraksjonskrefter for de enkeltvis drevne hjulene (4 hhv 4').
11. 11. Boggi ifølge krav 2-10, karakterisert ved at forskyvningen av en svingeaksel for hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet forårsakes av pneumatiske og/eller hydrauliske stillinnretninger.
12. 12. Boggi ifølge krav 2-10, karakterisert ved at forskyvningen av en svingeaksel for hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet forårsakes av en elektromotorisk drevet mutterspindelkonstruksjon.
13. 13. Boggi ifølge krav 2-12, karakterisert ved at forskyvningen av en svingeaksel for hjulbæreren (3) på det sirkelbueformede boggiutsnittet foregår av et elektrisk og/eller motordrevet tannhjul som driver en tannring langs det sirkelbueformede boggiutsnittet.
14. 14. Boggi ifølge foregående krav, karakterisert ved at hjulbæreren (3) kan styres om den aksen som befinner seg i ytterkurven.
15. 15. Boggi ifølge krav 1-13, karakterisert ved at hjulbæreren (3) kan styres om den aksen som befinner seg i innerkurven.