PL181645B1 - Dwukolowe podwozie do pojazdów szynowych PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Dwukolowe podwozie do pojazdów szynowych, którego oba kola majace indywidua- lne osie sa umieszczone w jednakowym odstepie od siebie i zamocowane równolegle do siebie tak, ze linia przechodzaca przez osie obu kól jest pro- stopadla do obwodów tych kól, a osie obu kól sa zamontowane na wspólnym wózku kolowym, czopowo polaczonym z ram a podwozia poprzez lukowate segmenty usytuowane na bokach ramy podwozia, zas wspólny wózek kolowy jest zaopa- trzony w srodki skrecania, znamienne tym, ze na przeciwleglych bokach wózka kolowego (3) sa za- mocowane dwa pionowe czopy skretne (2, 2') usytuowane w linii wyznaczonej przez osie kól (4,4'), na zewnatrz punktów styku kól z szynami, i umieszczone przesuwnie na lukowatych seg- mentach (5, 5') ramy podwozia (1), na których jest blokowany wózek kolowy (3) za pomoca urzadzenia unieruchamiajacego. F IG Z PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwukołowe podwozie do pojazdów szynowych.

W szczególności, wynalazek dotyczy podwozia posiadającego wózek kołowy i wspomagane trakcyjnie środki skręcania.

Pojazdy poruszające się po torze, a zwłaszcza pojazdy szynowe do transportu pospiesznego, regionalnego lub miejskiego mająprawie wyłącznie podwozia na wózkach skrętnych. W takich pojazdach stosuje się także podwozia z indywidualnymi kołami. Zważywszy, że wózki skrętne mają dwa lub więcej zestawów kołowych albo cztery lub więcej tak zwanych indywidualnych kół, są one bardzo ciężkie. Natomiast podwozia z indywidualnymi kołami mają dwa indywidualne koła, a podwozie z zestawem indywidualnych kół ma jeden zestaw kół.

Na krzywiznach torów wózkami skrętnymi steruje się przez naprowadzanie zestawu kół lub przez naprowadzanie indywidualnych kół. Mały rozstaw osi lub rozstaw kół oznacza, że koła poruszają się na zakrętach tylko z niewielkim hałasem i mało się zużywają, a dwa lub więcej wózków skrętnych pod podwoziem zapewnia stabilne prowadzenie wzdłuż prostoliniowego toru przy stosunkowo dużych prędkościach. Dodatkowe sterowanie zestawów kół lub indywidual181 645 nych kół w wózku osiągnięto przez skośne połączenie pomiędzy dwoma zestawami kół lub przez wykorzystanie ruchów bocznych pudła wagonu prowadzącego i ciągnionego.

Dwukołowe podwozia z indywidualnymi kołami sąszeroko stosowane, zwłaszcza w transporcie lokalnym i regionalnym. Indywidualne kołaułatwiająprodukcje pojazdów niskopodłogowych zapewniających łatwe wejście do wagonów dzięki obniżeniu podłogi wagonu do poziomu około 300 mm. Idealne zmniejszenie hałasu i zużycia kół, a zatem wysoki stopień komfortujazdy występuje wtedy, gdy w tzw. stanie toczenia utrzymuje się identyczne prędkości toczenia i prędkości obwodowe kół znajdujących się po wewnętrznej i po zewnętrznej stronie krzywizny toru, zaś w tzw. stanie nastawiania płaszczyzny kół ustawia się stycznie a osie kół promieniowo względem szyn. W celu zrealizowania tego idealnego prowadzenia kół po torze są stosowane różne sposoby.

W artykule opublikowanym na str. 402 i dalszych „Nahverkehrs Praxis” nr 11/1992, ujawniono trój członowy pojazd przegubowy, którego każdy człon ma dwa podwozia z indywidualnymi kołami. Dwa indywidualne koła są umieszczone w jednym wózku kołowym każdego członu, a dwa wózki kołowe są zamontowane w ramie podwozia członu tak, żeby pojazd mógł się obracać wokół pionowej osi, w każdej sytuacji. Pionowy czop skrętny wózka stanowiący oś obrotu jest usytuowany w środku między kołami wózka kołowego, w płaszczyźnie symetrii pojazdu. Odchylanie lub skręcanie wózków kołowych w zależności od krzywizny toru odbywa się za pomocą dodatkowego mechanizmu skręcającego stanowiącego bezosiowy przegub. W tym przypadku mechanizm skręcania przemieszcza się w zależności od kąta przegubu pomiędzy członami pojazdu, przy tym kąt ten zmienia się w zależności od krzywizny toru. Na skutek tego wózki kołowe mogą być ustawiane w przybliżeniu promieniowo w stosunku do krzywizny toru.

Podobne rozwiązanie jest znane z artykułu opublikowanego w austriackim czasopiśmie ZEV + DET Glas, Annalen 116, nr 8/9, 1992, str. 333 i dalsze. Dotyczy on wymuszonego sterowania skręcaniem podwozi z dwoma indywidualnymi kołami i z przegubową konstrukcją bramową.

Z opisu patentowego DE 37 44 983 jest znane podwozie z indywidualnymi samoustawiającymi się kołami. Każde z indywidualnych kół obraca się wokół określonej pionowej osi. Wózki z indywidualnymi kołami umieszczonymi naprzeciw siebie po wewnętrznej i zewnętrznej stronie krzywizny toru są połączone poprzecznym drążkiem kierowniczym. Za pomocą pionowych czopów skrętnych usytuowanych na zewnątrz z punktów przylegania kół do podłoża, siły wytwarzane podczas styku koło/szyna są wykorzystywane do naprowadzenia z powrotem płaszczyzn kół stycznie względem szyny, na skutek czego znacznie zmniejsza się tarcie pomiędzy kołem a szyną.

Opis patentowym EP 0 295 462 dotyczy konstrukcji podwozia z indywidualnymi kołami, które jest wyposażone w urządzenia nastawiające. W każdym wózku kołowym sądwa indywidualne koła, a dwa wózki kołowe są zamontowane w ramie podwozia tak, żeby mogły obracać się pionowo, w każdej sytuacji. Pionową oś obrotu faktycznie stanowi czop skrętny usytuowany w środku pomiędzy kołami wózka kołowego, w płaszczyźnie symetrii ramy podwozia. Obrót wózków kołowych zależny od krzywizny toru odbywa się za pomocą jednego mechanizmu ustawiającego dla każdego wózka kołowego. Mechanizm ten jest wsparty na ramie podwozia, a do sąsiedniego pudła wagonu jest dołączony przegubowo i obraca każdy wózek kołowy wokół stałej osi w środku wózka.

Rozwiązanie według opisu patentowego EP 0 282 738 dotyczy dwukołowego podwozia do pojazdów szynowych. Każde z dwu kół podwozia ma indywidualną oś. Osie te są zamocowane na wspólnym wózku kołowym. Wózek kołowy jest połączony czopowo, za pośrednictwem segmentów w kształcie łuku, z pewnego rodzaju ramą podwozia. Na ramie oparte są elementy zawieszenia, na których spoczywa pudło wagonu. Dwa koła znajdują się w jednakowym odstępie od siebie. Osie kół sązamocowane do wspólnego wózka kołowego wzdłuż urojonej linii łączącej osie tych kół, a prostopadłej do obwodów kół. Nad każdym kołem, z boku ramy podwozia, jest umieszczony segment w kształcie łuku. Każdy wózek kołowy jest zaopatrzony w środki skręcania, za pomocą których jest on ustawiany stosownie do krzywizny toru.

181 645

Z opisu patentowego DE 34 09 103 jest znane dwukołowe podwozie do pojazdów szynowych zawierające dwa pojedyncze koła. Każde z kół indywidualnie obraca się wokół czopa obrotowego przymocowanego do ramy podwozia. Koła są sprzęgnięte przez wspólny pręt sprzęgający tak, że są równoległe do siebie podczas skręcania. Jednakże osie kół leżą w jednej linii jedynie podczas jazdy na prostoliniowych odcinkach.

Sterowanie indywidualnych kół na krzywiźnie toru jest zależne od kąta połączenia przegubowego nadwozia wagonu. Błąd ustawienia, w stosunku do prawidłowego dla określonej krzywizny, rośnie wraz ze wzrostem kąta połączenia przegubowego. Ponadto, nie ma możliwości osiągnięcia idealnie stycznego ustawienia płaszczyzn indywidualnych kół na krzywiźnie przejściowej. Liczne połączenia przegubowe i połączenia mechanizmu skręcania wymagają dużych nakładów na konserwację i nastawianie.

W przypadku podwozi z indywidualnymi kołami z samoregulacją, oddzielny napęd poszczególnych kół, wpływ sił trakcyjnych na skręcanie może powodować niepożądane prowadzenie pojazdu. Różnicowe momenty napędowe między silnikami trakcyjnymi są z punktu widzenia techniki wytwarzania i techniki cieplnej nie do uniknięcia i wprowadząjąróżnicowe siły trakcyjne, które mogą wywołać niepożądane skręcanie. Te różnicowe siły trakcyjne mogą również wynikać ze zmian tolerancji lub zmian przesunięcia poprzecznego promienia toczących się indywidualnie napędzanych kół. Ponadto, przy bardzo małych promieniach krzywizny toru i dużym odstępie między osiami występuje zmniejszenie odległości między indywidualnymi kołami skręcanymi w ten sposób.

Jeżeli do obracania wózków kołowych wokół pionowego czopa stosuje się hydrauliczne człony nastawcze zużywają one dużo energii, ponieważ musząpokonać siły powstające na styku koło/szyna, które przeciwdziałają ruchowi skręcania. Hydrauliczne człony nastawcze dodatkowo muszą kompensować różnicowe siły trakcyjne, jeżeli wpływ tych sił na prowadzenie na torze nie daje się wyeliminować. Kiedy pojazd jedzie na zakręcie, awaria hydraulicznego członu nastawczego stanowi ryzyko dla bezpieczeństwa jazdy.

Dwukołowe podwozie do pojazdów szynowych, którego oba koła mające indywidualne osie są umieszczone w jednakowym odstępie od siebie i zamocowane równolegle do siebie tak, że linia przechodząca przez osie obu kół jest prostopadła do obwodów tych kół, a osie obu kół są zamontowane na wspólnym wózku kołowym czopowo połączonym z ramą podwozia poprzez łukowate segmenty usytuowane na bokach ramy podwozia, zaś wspólny wózek kołowy jest zaopatrzony w środki kierowania, według wynalazku jest charakterystyczne tym, że na przeciwległych bokach wózka kołowego sązamocowane dwa pionowe czopy skrętne usytuowane w linii wyznaczonej przez osie kół, na zewnątrz punktów styku kół z szynami, i są umieszczone przesuwnie na łukowatych segmentach ramy podwozia, na których jest blokowany wózek kołowy za pomocą urządzenia unieruchamiającego.

Korzystnie, pionowe czopy skrętne stanowią osie obrotowe.

Korzystnie, urządzeniem unieruchamiającym czop skrętny wózka kołowego na łukowatym segmencie jest zespół resor/amortyzator o zmiennym przekroju dławienia.

Korzystnie, urządzenie unieruchamiające czop skrętny na łukowatym segmencie jest urządzeniem blokującym.

Korzystnie, urządzeniem blokującym czop skrętny na łukowatym segmencie jest zespół trzpień/nakrętka napędzany przez silnik elektryczny.

Korzystnie, z czopem skrętnym jest sprzężonyjeden koniec urządzenia nastawiającego, a z ramą podwozia jest sprzężony drugi koniec urządzenia nastawiającego.

Korzystnie, urządzeniem nastawiającym jest urządzenie pneumatyczne.

Korzystnie, urządzeniem nastawiającym jest urządzenie hydrauliczne.

Korzystnie, urządzeniem nastawiającym jest zespół trzpień/nakrętka napędzany przez silnik elektryczny.

Zaletą dwukołowego podwozia, które ma napęd na indywidualne koła, według wynalazku jest to, że jest ono prowadzone po torze w sposób kontrolowany, z dużym bezpieczeństwem i minimalnym zużyciem powierzchni kół. Może ono poruszać się na ostrych łukach torów oraz może

181 645 osiągać stosunkowo duże prędkości na torze prostoliniowym. Wynalazek charakteryzuje się też niskimi nakładami konstrukcyjnymi.

W przeciwieństwie do znanych podwozi, każdy wózek kołowy z dwoma indywidualnymi kołami, według wynalazku, zamiast jednego środkowego pionowego czopa skrętnego, ma dwa pionowe czopy skrętne, które w każdym momencie znajdują się na zewnątrz punktów podparcia kół. Kiedy czop skrętny, znajdujący się na zewnątrz krzywizny toru, w jakimś momencie zostanie unieruchomiony, wózek kołowy będzie obracał się naprzemian wokół właśnie tego czopa. Wózek kołowy, dzięki specyficznemu wykorzystaniu różnicowych sił trakcyjnych, przedstawia się stycznie względem szyny i jest utrzymywany pod żądanym kątem skręcania przez oddzielne urządzenie unieruchamiające. Żądany kąt skręcania określa się, na przykład, przez pomiar położenia toru, a różnicowe siły trakcyjne są wstępnie określone przez algorytm ustawiania lub regulacji.

Czopy skrętne są w rzeczywistości uformowane jako czopy obrotowe. W zależności od promienia krzywizny toru wózek kołowy skręca w odpowiednią stronę wokół czopa skrętnego, przy równoczesnym unieruchomieniu środków przemieszczania poziomego tego zewnętrznego czopa skrętnego. Ruch obrotowy może być również wywoływany w sposób czynny, na przykład za pomocąpneumatycznego lub hydraulicznego urządzenia obracającego lub poprzez specyficzne wykorzystanie różnicowych sił trakcyjnych, przy równoczesnym wspomaganiu przez siły pochodzące od styku koło/szyna. W przypadku toru o łagodnym łuku lub gdy tor jest prostoliniowy oba czopy skrętne są unieruchomione, co powoduje, że uzyskuje się dobrą stabilność podwozia przy stosunkowo dużych prędkościach. Wpływ związanych z tolerancjami różnic sił trakcyjnych jest mały lub taki sam jak w przypadku podwozi niesterowanych. Operacje skręcania i unieruchamiania są wspomagane przez układ kombinacji resor/amortyzator, na skutek czego nie ma ryzyka niebezpieczeństwa w razie awarii silników trakcyjnych.

Zalety uzyskane dzięki wynalazkowi polegają w szczególności na tym, że operacja kierowania nie wymaga żadnych dodatkowych urządzeń nastawczych pobieraj ących dodatkową energię. To różnicowe siły trakcyjne podwozia z indywidualnie napędzanymi kołami sterująoperacją skręcania z małą energią, ponieważ są naturalnym urządzeniem ustawiającym wspomaganym przez siły styku koło/szyna.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podwozie, w widoku z góry; fig. 2 - wózek kołowy z zamocowaniem, w widoku z góry; fig. 3 - wózek kołowy w widoku z boku; fig. 4 - usytuowanie zespołu resor/amortyzator, w widoku z góry; fig. 5 - szczegół wózka kołowego z uwidocznionym urządzeniem nastawiającym trzpień/nakrętka, w widoku z góry; fig. 6 - hydrauliczne urządzenie nastawiające, w widoku z góry, zaś fig. 7 przedstawia urządzenie nastawiające z kołem zębatym, w widoku z góry.

Na figurze 1 rama 1 podwozia jest pokazana bez swej części przedniej. W przedstawionym położeniu pojazdu obrót wózka kołowego 3 odbywa się wokół pionowego czopa skrętnego (czopa obrotowego) 2' znajdującego się po zewnętrznej stronie łuku toru. Rzeczywisty promień samonastawiania jest określony przez odległość dwóch czopów skrętnych 2 i 2'. W idealnym przypadku poszczególne koła 4 sąusytuowane w linii toru, to znaczy oś koła 4 jest promieniowa względem aktualnego promienia krzywizny toru, a płaszczyzny kół 4 sąusytuowane stycznie do linii toru. Naprzemienne prowadzenie wózka kołowego 3 wokół czopów skrętnych 2 lub 2', jest zapewnione przez segmentowy pierścień łożyskowy, którego łukowate segmenty 5 i 5' są zamontowane na ramie 1 podwozia.

Figura 2 przedstawia ramę 1 podwozia z resorami 6 służącymi do połączenia ramy z nadwoziem pojazdu. Zamocowane na bokach wózka kołowego 3 segmentowe pierścienie łożyskowe 7 prowadzą czopy skrętne 2, 2' względem ramy 1 pojazdu. Jednym z przykładów realizacji urządzenia unieruchamiającegojest zespół 6,8 resor/amortyzator o regulowanej krzywej odchylania.

Na figurze 3 jest przedstawiona rama 1 podwozia jako tak zwana rama korytowa umożliwiająca konstrukcję wagonu niskopodłogowego. Zawieszenie nadwozia 9 pojazdu jest przedstawione w widoku z przodu. Zamontowany na ramie 1 podwozia łukowaty segment 5 i 5' pierścienia łożyskowego przedstawiono w przekroju, podobnie jak zamontowany na wózku

181 645 kołowym 3 segmentowy pierścień łożyskowy 7, jako prowadnica czopa sekrętnego 2. Urządzenia unieruchamiające z obu stron wózka są oznaczone jako połączenia przegubowe.

Figura 4 przedstawia urządzenia unieruchamiające i nastawiające jako poczwórny układ zespołu resor/amortyzator, który skręca wózek kołowy. Czop skrętny 2 jest unieruchamiany przez regulowane przekroje dławiące.

Figura 5 przedstawia podwozie w półprzekroju z urządzeniem unieruchamiającym i nastawiającym w postaci zespołu trzpień/nakrętka 19, 10. Trzpień 19 jest połączony przegubowo z czopem skrętnym 2, a jego nakrętka 10 jest połączona przegubowo z ramą 1 podwozia i jest napędzana przez silnik elektryczny 11.

Przedstawione na fig. 6 pneumatyczne lub hydrauliczne urządzenie nastawiające 12 jest połączone przegubowo z czopem skrętnym 2 i z ramą 1 podwozia.

Figura 7 przedstawia przykład realizacji urządzenia nastawiającego uformowanego w postaci przekładni zębatej. Pierścień zębaty 15 jest zamocowany na ramie 1 podwozia, a na wózku kołowym 3 jest zamocowany silnik 14 z kołem zębatym 13 inicjujące nastawianie wózka kołowego 3. Zespół resor/amortyzator może dodatkowo wspomagać nastawianie wózka.

181 645

FIG.2

181 645

FiG.3

181 645

FIG.4

FIG.G

181 645

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Dwukołowe podwozie do pojazdów szynowych, którego oba koła mające indywidualne osie są umieszczone w jednakowym odstępie od siebie i zamocowane równolegle do siebie tak, że linia przechodząca przez osie obu kół jest prostopadła do obwodów tych kół, a osie obu kół są zamontowane na wspólnym wózku kołowym, czopowo połączonym z ramą podwozia poprzez łukowate segmenty usytuowane na bokach ramy podwozia, zaś wspólny wózek kołowy jest zaopatrzony w środki skręcania, znamienne tym, że na przeciwległych bokach wózka kołowego (3) są zamocowane dwa pionowe czopy skrętne (2, 2') usytuowane w linii wyznaczonej przez osie kół (4,4'), na zewnątrz punktów styku kół z szynami, i umieszczone przesuwnie na łukowatych segmentach (5, 5') ramy podwozia (1), na których jest blokowany wózek kołowy (3) za pomocą urządzenia unieruchamiającego.

2. Podwozie, według zastrz. 1, znamienne tym, że pionowe czopy skrętne (2,2') stanowią osie obrotowe.

3. Podwozie, według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzeniem blokującym czop skrętny (2, 2^r) wózka kołowego (3) na łukowatym segmencie (5, 5') jest zespół resor/amortyzator (6, 8) mający zmienny przekrój dławienia.

4. Podwozie, według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzenie unieruchamiające czop skrętny (2, 2) na łukowatym segmencie (5, 5) jest urządzeniem blokującym.

5. Podwozie, według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzeniem blokującym czop skrętny (2, 2¹) na łukowatym segmencie (5, 5') jest zespół trzpień/nakrętka (19,10) napędzany przez silnik elektryczny (11).

6. Podwozie, według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że z czopem skrętnym (2, 2) jest sprzężony jeden koniec urządzenia nastawiającego (12), a z ramą podwozia (1) jest sprzężony drugi koniec urządzenia nastawiającego (12).

7. Podwozie według zastrz. 6, znamienne tym, że urządzeniem nastawiającym (12) jest urządzenie pneumatyczne.

8. Podwozie według zastrz. 6, znamienne tym, że urządzeniem nastawiającym (12) jest urządzenie hydrauliczne.

9. Podwozie według zastrz. 6, znamienne tym, że urządzeniem nastawiającym (12) jest zespół trzpień/nakrętka (19,10) napędzany przez silnik elektryczny (11).