NO854560L - Fjaerende anordning i boggi for skinnegaaende kjoeretoey. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fjærende anordning i boggi for skinnegående kjøretøy hvor boggien to parallelle, adskilte siderammer, et par hjulaksler som hver for seg er roterbart opplagret i de respektive siderammers endepartier, og en tverrgående vuggebjelke som strekker seg mellom siderammenes midtpartier og viss endepartier er slik fjærende opplagret i de respektive siderammer ved hjelp av en fjæringsanordning at vuggebjeikene tillates å bevege seg begrenset i vertikalt og sideveis i vuggebjelkenes lengderetning i siderammene.

For transport av meget tungt gods på jernbane kreves vanligvis flekakslede godsvogner hvor hjulakslene er opplagret i boggier i hver ende av hver vogn for å oppta blant annet vinkelvridninger som oppstår under kjøring i kurver.

Et problem med slike godsvogner er at deres kjøre-egenskaper i betydelig grad varierer i avhengighet av hvor stor lasten er. I mange tilfeller er i fjærende anordninger i boggiene dimensjonert i henhold til en tenkt normal maksimallast på vognen for å gi den gode kjøreegenskaper. Slike fjærende anordninger kan eksempelvis utgjøres av en sats skruefjærer av stål som er innspent mellom en bunnbjelke i siderammen og enden av vuggebjeiken. Ved at disse fjærer har lineær fjæringskarakteristikk blir imidlertid fjæringen meget stiv i forhold til vognens vekt når den ikke er belastet, noe som medfører flere problemer. For det første øker risikoen for avsporing ved tomlast på grunn av denne fjær-stivhet. Ved eksempelvis en skråstillingen av sporet, slik tilfellet er når vognen går inn i en dosert kurve hvor yt-terskinnen er løftet i forhold til innerskinnen, søker det indre hjul på den fremre boggi å løftes fra den indre skinne. Videre gir den lineære fjæringskarakteristikk opphav til dårlige kjøreegenskaper hos vognen ved tomlast, forår-saket av en høy egenfrekvens vertikalt og sideveis, noe som medfører et ugunstig såkalt kjørekomforttall som henfør-es til svingninger og vibrasjoner i vognen.

En ytterligere ulempe med den lineære fjæringskarakteristikk er at gjennomslag kan oppstå når en fullastet passerer over en sporfeil i vertikalretning, eksempelvis når vognen ruller over en grop eller en kort forhøyning på en skinne slik at fjæringssystemet ikke vil være istand til å oppta de store dynamiske laster som oppstår, noe som medfører at boggiens og vognhusets bærende deler direkte må oppta store dynamiske krefter når fjærene slår an i bun-nen mot et fast anslag, noe som begrenser en høyest tillate-lig hastighet ved normal sporstandard da lasten eller ville utsettes for altfor store akselerasjonskrefter og rykk ved gjennomslag.

For å unngå visse av disse problemer har man tidlig-ere foreslått å benytte en totrinns fjæring, dvs. en fjæringsenhet som har myke fjærer som virker ved tomlast og hvor stivere fjærer som er dimensjonert for maksimallast, automatisk trer i funksjon når lasten øker over en bestemt verdi. En slik vogn får imidlertid dårlige kjøreegenskaper under visse lastforhold, eksempelvis når vognen delvis er belastet slik at de stive fjærer såvidt settes i funksjon.

Fjærer av progressiv type, dvs. slike som har en progressivt økende stivhet som øker med belastningen, er også utviklet for å gi en mer korrekt stivhet med hensyn til den aktuelle last. Et eksempel på en slik fjær er den såkalte timeglassfjær som består av et timeglasslignende gummilegeme armert med stålplate. Denne type fjærer kan sikre en korrekt stivhet i vertikal retning, men har ulempen med at den er svak i s ideretningen. Av denne grunn egner slike fjærer seg ikke for godsvogner men er først og fremst benyttet ved lettere vogner for persontrafikk som ikke utsettes for så store laster som godsvogner. Videre er time-glassf jærer vanskelige og dermed dyre å fremstille og de krever i tillegg forholdsvis stor plass.

Et primært mål med den foreliggende oppfinnelse er å unngå ulempene ved de kjente fjæringsanordninger og å frembringe en fjæringsenhet hvis stivhet i vertikal retning er progressivt økende, i det vesentlige tilsvarende en eks-ponentialfunksjon, ved økende belastning og hvis stivhet i sideretning er vesentlig større enn for den såkalte timeglassfjær, for å kunne oppfange vognens dynamiske bevegelser i sideretning ved inngangen til kurver og over større spor feil i sideretningen, uten at foreliggende stoppanslag for vognens sidebevegelse, trer i funksjon.

Videre er det 1 et mål å frembringe en fjæringsenhet av denne type som har en enkel form og som er billig å fremstille og hvor forskjellen mellom fjærens statiske og dynamiske stivhet er så liten som mulig. Dessuten skal fjæringsenheten egner seg for direkte samvirke med en demperanordning av friksjonskiletypen.

Dette oppnås med en fjærende anordning av den innled-ningsvis beskrevne type, omfattende et elastisk, i det vesentlige sfærisk eller delsfærisk legeme av gummi eller dermed tilsvarende materiale, mot viss overside et i det vesentlige skålformet element ligger an, mot hvilket de vertikale og sideveis krefter fra vuggebjelken virker, mens undersiden av gummilegemet hviler mot en bunndel i siderammen, idet det skålf ormede element er innrettet til å kon-trollere formen av fjærlegemet under dettes sammenpressing for å oppnå en ønsket progressiv, lastavhengig fjæringskarakteristikk, både vertikalt og i sideretningen.

Hensiktsmessig har det skålformede element en i det vesentlige konisk eller delkonisk form på den side som vender mot gummielementet. Herved oppnås en kontrollert styring av fjærlegemets form under sammenpressing.

Fjærlegemet kan ha en i det vesentlige halvsfærisk form, idet det med en i det vesentlige plan underside ligger an mot en i det vesentlige plan overside på siderammens bunndel. Fjæringslegemet har herved likeledes en konkav del på sin i det vesentlige plane side, som passer sammen med en motsvarende konveksitet på siderammens bunndel.

Ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen er fjæringslegemer vesentlige helsfærisk, idet fjæringslegemets underside hviler mot siderammens bunndel over et skålformet element som tils-varende det skålformede element som ligger an mot fjæringselementets overside, er utformet for å kon-trollere formen og dermed fjæringskarakteristikken hos fjærlegemet, både vertikalt og i sideretning.

Oppfinnelsen beskrives under henvisning til tegningen hvor fig. 1 viser en delvis gjennomskåret og utspilt boggi i en jernbanevogn, med en fjæringsenhet ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et skjematisk sideriss av fjæringsenheten iføl-ge oppfinnelsen ved tomlast, fig. 3 viser et. tilsvarende riss når fjæringsenheten ifølge oppfinnelsen er fullt belastet, fig. 4 viser en alternativ utførelse av fjæringsenheten ifølge oppfinnelsen og fig. 5 viser en ytterligere utførelse av fjæringslegemet.

Fig. 1 viser en boggi innrettet til leddet å bære en ende av en skinnegående godsvogns lasterom. Boggien er innebygget i to parallalle siderammer 10 i viss endepartier et par hjulaksler er roterbart opplagret ved hjelp av lager-bokser 14.

Et fjæringselement 16 av gummi er innsatt mellom siderammen 10 og vedkommende lagerboks 14 og danner en i og for seg kjent primær f jæringsenhet som er stiv i verti-kalretningen, men har en slik statisk stivhet i boggiens lengderetning at det oppnås en ønsket radial selvstyring og lav hjulflensslitasje i vedkommende hjulpar i kurver, samt en slik dynamisk stivhet i boggiens lengderetning og tverretning, at det kan oppnås en høy hastighet over rette strekninger uten at det oppstår svingninger i boggiens hjulpar .

Siderammene 10 som er innbyrdes forbundet med ikke viste tverrforbindelser, har øvre bjelke 18 og en fra denne nedadragende konsoll 20 som bærer en sekundær fjæringsenhet 22 ifølge oppfinnelsen. Fjæringsenheten 22 består av et i ubelastet tilstand, idet vesentlige sfærisk eller kulefor-met legeme 24 av gumme eller tilsvarende ekvivalent elastisk materiale, som bæres av et i konsollens 20 bunn opplagret skålformet, formstyrende element 26. På gummilegemet 24 hviler likeledes et skålformet, formstyrende element 28 som er innrettet til å overføre vertikale og tverrgående krefter fra en med det ikke viste vognhus, via en midtre panne leddbart forbundet, tverrgående vuggebjelke 30 i boggien, via en av kiler 32 og gummiplater 34 bestående demperanordning av friksjonstypen. Denne demperanordningen danner grunnlag for en med foreliggende søknad parallelt innlevert patentsøknad med tittelen "Demper for boggi på skinnegående

kjøretøy".

Slik det er vist i detalj på fig. 2 har de skålformede elementers 26 og 28 innside 36 som vender mot gummilegemet 24, en konisk form, idet geometrien utformes slik at det oppnås en ønsket progressiv fjærkarakteristikk i vertikalretning, nærmere bestemt en i det vesentlige ekspontielt økende stivhet med økende belastning. Den koniske innside kan herved være slik utformet at den kontinuerlig eller stegløst avtar sin helling mot horisontalplanet i retning ut mot skålelementets periferi. Fig. 2 og 3 viser en slik stegløst minsking av hellingen mot horisontalplanet.

På grunn av gummilegemets 24 i det vesentlige sfæris-ke form og den spesielle utforming av de skålformede elementers 26, 28 mot gummilegemet 24 vendende side, som fortrin-nsvis er konisk, avkortet konisk eller kalottformet, oppnås en progressiv fjærkarakteristikk i vertikalretning, dvs. en ekspontielt økende stivhet med økende belastning.

Fig. 2 viser skjematisk utseendet av den sekundære f jæringsenhet 16 ved tomlast, mens fig. 3 viser den samme enhet i fullt belastet tilstand, hvor elementenes 26, 28 koniske sider 36 styrer formen av det sammenpressede gummilegeme 24 og dermed fjæringsstivheten, på en ønsket kontrollert måte.

Ved denne utforming av fjæringskroppen 24 oppnås også en forbedret stivhet i sideretning takket være legemets relativt store forskyvningsareal.

Fig. 4 viser skjematisk en utførelse hvor fjæringslegemet 24' er utformet i det vesentlige som en halvkule, idet fjæringslegemets 24' plane underside ligger direkte an mot en plan overside på en bunndel 38 i siderammen.

Undersiden av det halvkuleformede fjæringslegeme 24" kan slik det er vist på fig. 5 være utformet med en konkavitet som samvirker med motsvarende oppadstående del på bunndelen 40 i siderammen. Herved kan siderammens bygge-høyde minskes. Både utførelsen på fig. 4 og 5 er undersiden av det fjærende legeme vulkanisert fast til bunndelen i siderammen.

Den fjærende anordning ifølge oppfinnelsen kan i kombinasjon med en hensiktsmessig utformet demperanordning av friksjonstypen, sikre gode kjøreegenskaper hos vognen over rette strekninger og i kurver, uavhengig av om vognen kjøres tom eller er fullt lastet, og dette også dersom det skulle foreligge sporfeil, eksempelvis forhøyninger eller groper på skinnene.

Claims (8)

1. Fjærende anordning i en boggi for skinnegående kjøretøy, hvor boggien omfatter to parallelle og adskilte siderammer (10) og et par hjulaksler (12) som begge er roterbart opplagret i sine endepartier i siderammene (10), og en tverrgående vuggebjelke (30) som strekker seg mellom siderammenes (10) midtpartier og hvis endepartier er opplagret fjærende slik i vedkommende sideramme ved hjelp av en fjæringsenhet (22), at vuggebjelken (30) tillates å bevege seg begrenset i vertikal retning og sideretningen i vuggebjeikens lengderetning i siderammene (10), hvor fjæringsenheten (22) omfatter et kompakt legeme (24, 24', 24") av gummi eller tilsvarende ekvivalent materiale med i det vesentlige form av en kule eller en del av en kule og plassert mellom vuggebjelken (30) og en bunndel (38, 40) i siderammene (10), KARAKTERISERT VED at et skålformet element ( 26, 28 ) er innrettet til med en konkav side å ligge an mot f jæringslegemet (24, 24', 24") i kraftlinjen mellom vuggebjelken og siderammens bunndel, idet det skålformede element (26, 28) er utformet for tvangsmessig å styre deformasjonen av det fjærende legeme ( 24, 24',- 24") under dettes sammenpressing for å oppnå en ønsket progressiv, lastavhengig fjæringskarakteristikk, både vertikalt og i sideretning.

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det skålformede element (28) er plassert ovenpå fjæringslegemet ( 24 ) .

3. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det fjærende legeme (24 <1> ) er i det vesentlige halvsfærisk og ligger an med en plan underside mot en i det vesentlige plan overside på bunndelen (38) i siderammen.

4. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det fjærende legeme (24") er i det vesentlige halvsfærisk og har en konkav del som er innrettet til å ligge an mot en tilsvarende konveksitet på oversiden av bunndelen (40).

5. Anordning ifølge krav 3, 4, KARAKTERISERT VED at det fjærende legeme (24 <1> , 24") er fast vulkanisert på bunndelen (38, 40).

6. Anordning ifølge krav 2, hvor det fjærende legeme (24) er i det vesentlige helsfærisk, KARAKTERISERT VED at undersiden av det fjærende legeme (24) hviler mot en konkav side på et skålformet element (26) som bæres av bunndelen i siderammen og er innrettet til tvangsmessig å styre deformasjonen av det fjærende legeme (24) under dettes sammenpressing.

7. Anordning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at de skålformede elementer (26, 28) har en i det vesentlige konisk eller delkonisk form på den side (36) som vender mot det fjærende legeme (24).

8. Anordning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at de skålformede elementer (26, 28) har en innside (36) hvis helling i forhold til det fjærende legemes ( 24, 24', 24") vertikale akse, øker i retning mot elementets (26, 28) periferi.