PL203315B1 - Belka sprzęgowa o lekkiej konstrukcji - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest belka sprzęgowa o lekkiej konstrukcji, a w szczególności wynalazek dotyczy odlewanych belek sprzęgowych i centralnych konstrukcji belkowych w wagonach kolejowych.

Znane są belki sprzęgowe, których zadaniem jest odbieranie i osadzanie w nich zespołów sprzęgowych do sprzęgania ze sobą wagonów kolejowych. Pomiędzy strukturą belki sprzęgowej, wózkiem wagonu a centralną belką wagonu kolejowego przenoszone są siły powstające w buforach podczas uderzeń i siły pociągowe. W szczególności, na ogół w strukturę belki sprzęgowej wchodzi hak cięgłowy i jarzmo albo inna konstrukcja sprzęgowa, taka jak sprzęg i zespół amortyzujący lub przeciwwstrząsowy.

Stale podejmowane są próby zmniejszenia wagi wagonów kolejowych ze względu na zmniejszenie zapotrzebowania na energię i usprawnienie transportu kolejowego. Pożądane byłoby wytwarzanie stosunkowo lekkich podzespołów wagonów kolejowych o nowoczesnych konstrukcjach. W niektórych sytuacjach podejmowano próby zmniejszenia wagi samych belek sprzęgowych. Próbowano wytwarzać lżejsze belki sprzęgowe o konstrukcji segmentowej zamiast stosowania odlewanych struktur belek sprzęgowych.

Typowe segmentowe belki sprzęgowe mają ogranicznik przedni i tylny, żebra i płytę centralną, które są ze sobą zespawane pomiędzy ścianami bocznymi w belce sprzęgowej. Segmentową strukturę spawa się z płytą poprzeczną na spodniej stronie wagonu kolejowego. Typową zaletą segmentowych belek sprzęgowych jest ich lekkość (mały ciężar) w porównaniu z odlewanymi belkami sprzęgowymi, ale wadą jest na ogół mniejsza żywotność zmęczeniowa w porównaniu z odlewanymi belkami sprzęgowymi, częściowo ze względu na większe naprężenia w wielu występujących w nich spawanych spoinach.

Associations of American Railroads (AAR) ustanowiło wymagania wytrzymałościowe dla konstrukcji belek sprzęgowych. Na przykład, ograniczniki tylne muszą być w stanie wytrzymać bez uszkodzeń statyczne obciążenie uderzeniowe o wartości 1000 kilofuntów, natomiast planuje się, że w przyszłości wymagania AAR określą wytrzymałość ograniczników przednich na poziomie 900 kilofuntów dla statycznych sił pociągowych. Mając na uwadze te wymagania wytrzymałościowe, należy się spodziewać trudności z zapewnieniem lekkich odlewanych belek sprzęgowych spełniających wymagania wytrzymałościowe AAR.

Znana jest odlewana belka sprzęgowa, ujawniona w amerykańskim opisie patentowym nr US 4252068, która jest przeznaczona do zespawania z belką centralną pojazdu kolejowego, przy czym belka ta stanowi integralną konstrukcję odlewaną obejmującą poziomą ściankę górną z parą wystających od niej ścianek bocznych posiadających części dolne zaopatrzone w kołnierze wystające poziomo na zewnątrz od tych ścianek bocznych. Pionowa wewnętrzna ścianka końcowa łączy część dolną, ścianki boczne i ściankę górną oraz posiada element przejściowy biegnący od wewnętrznej strony części wewnętrznej do teleskopowego wejścia sąsiadujących części pojazdu kolejowego.

Inna znana konstrukcja odlewanej belki sprzęgowej o lekkiej konstrukcji została ujawniona w amerykańskim opisie patentowym nr US 5931101, zgodnie z którym ujawniono lekką belkę końcową do zastosowania w pojazdach kolejowych, w której redukcję wagi uzyskano dzięki zastosowaniu zespołu tylnych i przednich żeber oraz nachylonych pod pewnym kątem do nich przednich i tylnych żeber, przy czym konstrukcja belki zapewnia utrzymanie jej walorów wytrzymałościowych.

W amerykań skim opisie patentowym nr US 5704296 został a ujawniona odlewana belka sprzę gowa z niskoprofilową płytą centralną, która jest przeznaczona do montażu na końcu belki centralnej kabiny pojazdu kolejowego i do której mocowane jest obrotowo podwozie pojazdu kolejowego. Belka sprzęgowa zgodnie z tym rozwiązaniem posiada pusty w środku wydłużony korpus o profilu prostokątnym z parą równoległych podłużnych ścian bocznych wystających prostopadle od ścianki górnej i zawiera ponadto odlewaną kieszeń w sąsiedztwie przedniego końca, w której umieszczane jest jarzmo sprzęgające oraz połączona z nim skrzynia przekładniowa. Belka posiada także płytę centralną o lekkiej konstrukcji, która moż e być dopasowana do podwozia pojazdu kolejowego.

Kolejna znana konstrukcja belki sprzęgowej została ujawniona w europejskim opisie patentowym nr EP 0816198, która to belka sprzęgowa jest połączona za pomocą odpowiedniego połączenia z wózkiem zwrotnym pojazdu kolejowego. Belka posiada ś cianki boczne wystają ce do góry ze ś cianki dolnej, od której wystaje do dołu w kierunku zewnętrznej powierzchni końcowej środkowy sworzeń otoczony piastą, przy czym piasta jest połączona z zewnętrzną powierzchnią sworznia oraz z dolną

PL 203 315 B1 powierzchnią belki sprzęgowej. Piasta zawiera wiele żeber biegnących promieniowo na zewnątrz od centralnego sworznia.

Belka sprzęgowa o lekkiej konstrukcji, przeznaczona do stosowania w wagonie kolejowym posiadającym belkę centralną z dwoma końcami, która to belka sprzęgowa jest umieszczona na jednym końcu belki centralnej oraz zawiera koniec przedni i koniec tylny, parę znajdujących się w odstępie od siebie ścian bocznych, z których każda ma część górną i część dolną, przy czym ściany boczne mają zwrócone ku sobie powierzchnie wewnętrzne wyznaczające wnętrze belki sprzęgowej, parę przednich ograniczników, jeden ogranicznik przedni na wewnętrznej powierzchni każdej ściany bocznej, parę tylnych ograniczników, jeden ogranicznik tylny na wewnętrznej powierzchni każdej ściany bocznej, przy czym ograniczniki, przedni i tylny, znajdują się w odstępie od siebie oraz ograniczniki przednie znajdują się pomiędzy ogranicznikami tylnymi a przednim końcem belki sprzęgowej, zaś ograniczniki tylne znajdują się pomiędzy tylnym końcem belki sprzęgowej a ogranicznikami przednimi, płytę centralną, otwarty element zestrojony pozycyjnie z płytą centralną, która to belka sprzęgowa ma co najmniej jeden otwarty obszar pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych, a co najmniej jednym metalowym przęsłem łączącym ściany boczne, ponadto co najmniej przednie ograniczniki, tylne ograniczniki, ściany boczne i metalowe przęsło zawierają jednolitą odlewaną strukturę belki sprzęgowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w belce sprzęgowej znajduje się centralna podłużna płaszczyzna pomiędzy ścianami bocznymi, a całkowite otwarte pole pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych ma długość całkowitą wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny belki sprzęgowej, która jest równa co najmniej połowie odległości pomiędzy ogranicznikami przednimi i ogranicznikami tylnymi, przy czym całkowite otwarte pole pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych wzdłuż płaszczyzny poprzecznej przecinającej ściany boczne ma szerokość całkowitą wynoszącą co najmniej jedną trzecią odległości pomiędzy ścianami bocznymi wzdłuż płaszczyzny poprzecznej, a ponadto otwarty element jest umieszczony wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny belki sprzęgowej.

Korzystnie, belka sprzęgowa zawiera ponadto przedni zestaw żeber biegnących od każdego ogranicznika przedniego ku sąsiedniej ścianie bocznej i ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej oraz tylny zestaw żeber biegnących od każdego ogranicznika tylnego ku sąsiedniej ścianie bocznej i ku tylnemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przedni i tylny zestaw żeber są częścią jednolitej struktury odlewanej.

Korzystnie, odlewana belka sprzęgowa zawiera dwa przednie zestawy żeber, z których każdy zawiera górne i dolne żebra rowków klinowych biegnące od przedniego ogranicznika ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, które to żebra rowków klinowych, górne i dolne, mają znajdujące się w pewnym odstę pie równoległ e powierzchnie przedzielone rowkiem klinowym w ś cianie bocznej, przednie górne żebro biegnie od ogranicznika przedniego ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przednie górne żebro ma powierzchnię dolną i jest ukształtowane w taki sposób, że płaszczyzna równoległa do długości dolnej powierzchni przedniego górnego żebra tworzy kąt ostry z płaszczyzną centralnych osi rowków klinowych, zaś przednie górne żebro jest jedynym żebrem pomiędzy górnym żebrem rowka klinowego a górną częścią ściany bocznej, przednie dolne żebro biegnie od ogranicznika przedniego ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przednie dolne żebro ma powierzchnię górną i jest ukształtowane w taki sposób, że płaszczyzna równoległa do długości górnej powierzchni przedniego dolnego żebra tworzy kąt ostry z płaszczyzną centralnych osi rowków klinowych, zaś przednie dolne żebro jest jedynym żebrem pomiędzy dolnym żebrem rowka klinowego a dolną częścią ś ciany bocznej.

Korzystnie, w skład zestawu żeber wchodzą tylne centralne żebro biegnące od obu ograniczników tylnych ku otwartemu elementowi przy czym tylne żebro centralne ma powierzchnię górną i dolną, a takż e tylne górne ż ebro biegną ce od obu ograniczników tylnych ku elementowi otwartemu, przy czym tylne górne żebro ma powierzchnię górną i dolną i jest jedynym żebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem a górnymi częściami ścian bocznych oraz tylne dolne żebro biegnące od obu ograniczników tylnych ku elementowi otwartemu, przy czym tylne dolne żebro ma powierzchnię górną i dolną i jest jedynym ż ebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem a dolnymi krawędziami ścian bocznych, zaś tylne dolne żebro wyznacza dolną ścianę łączącą ściany boczne i z których wystaje płyta centralna.

Korzystnie, w każdej ścianie bocznej znajdują się krawędzie wyznaczające otwór ulgowy pomiędzy tylnym górnym żebrem a tylnym centralnym żebrem i krawędzie wyznaczające otwór ulgowy pomiędzy tylnym dolnym żebrem a tylnym centralnym żebrem, przy czym każdy otwór ulgowy ma nierównoległe krawędzie, górną i dolną.

PL 203 315 B1

Korzystnie, na górnych częściach ścian bocznych znajduje się odlewane metalowe przęsło, które wyznacza górną ścianę mającą krawędzie wyznaczające otwarty obszar, przy czym krawędzie te i otwarty obszar znajdują się w odstępie od ścian bocznych, zaś otwarty obszar składa się z wielu otworów ulgowych.

Korzystnie, w skład odlewanego metalowego przęsła wchodzi co najmniej jeden pręt rozpórkowy, gdzie belka sprzęgowa jest otwarta pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych od pręta rozpórkowego do przedniego końca belki sprzęgowej i pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych od pręta rozpórkowego do otwartego elementu, i gdzie pręt rozpórkowy znajduje się w odstępie i poniżej górnych części ścian bocznych.

Korzystnie, co najmniej część otwartego obszaru znajduje się pomiędzy płaszczyznami ogranicznika przedniego i ogranicznika tylnego.

Wynalazek zapewnia lekką odlewaną belkę sprzęgową do wagonów kolejowych z płytą poprzeczną. Lekką odlewaną belkę sprzęgową według wynalazku można używać zamiast standardowej segmentowej belki sprzęgowej, spełniając równocześnie wymagania wytrzymałościowe i wagowe producenta wagonów.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jeden przykład wykonania odlewanej belki sprzęgowej według wynalazku, w rzucie perspektywicznym, fig. 2 - odlewaną belkę sprzęgową z fig. 1 w rzucie z góry, fig. 3 - odlewaną belkę sprzęgową z fig. 1-2 w przekroju poprzecznym płaszczyzną 3-3 zaznaczoną na fig. 2 i obróconą o 180°, fig. 4 - belkę sprzę gową z fig. 1-3, pokazaną w stanie przyspawanym do pł yty poprzecznej, w rzucie pionowym, fig. 5 - belkę z fig. 2 w rzucie częściowo od koń ca wzdł u ż linii 5-5, fig. 6 - odlewaną belkę sprzęgową według wynalazku w innym przykładzie wykonania wynalazku, w rzucie z góry, fig. 7 - odlewaną belkę sprzęgową z fig. 6 w rzucie pionowym z boku, fig. 8 - część belki sprzęgowej z pierwszego przykł adu wykonania, pokazaną ze standardowym hakiem cięg ł owym typu E wł o ż onym w belkę sprzęgową i z urządzeniem sprzęgowym widocznym ogólnie w jarzmie w kieszeni, a takż e widocznym bez ograniczników, przedniego i tylnego oraz bez żeber, przedniego i tylnego, według wynalazku, w przekroju, fig. 10 - belkę z fig. 2 w przekroju płaszczyzną 10-10, na którym widać jeden z zestawów żeber przednich oraz fig. 11 - belkę z fig. 2 w przekroju płaszczyzną 11-11, na którym widać jeden z zestawów żeber tylnych.

Odlewaną belkę sprzęgową według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania pokazano na fig. 1-5, 8 i 10-11. Belkę sprzęgową według wynalazku w drugim przykładzie wykonania pokazano na fig. 6-7 i 9.

W belkę sprzęgową według wynalazku ma wchodzić trzon urządzenia do łączenia ze sobą wagonów kolejowych. Co prawda na fig. 1-4 i 6-10 przedstawiono odlewaną belkę sprzęgową do haka cięgłowego typu E, ale rozumie się samo przez się, że wiele cech wynalazku można zastosować z równym powodzeniem do haków cię g ł owych typu F.

Na fig. 1-11 podobne części oznaczono podobnymi liczbami, a opis części dla jednego przykładu wykonania należy rozumieć jako odnoszący się również do innego przykładu wykonania, chyba, że został specjalnie ograniczony do jednego z nich.

Belka sprzęgowa 10 według wynalazku ma przedni koniec 12 i tylny koniec 14. Para znajdujących się w pewnym odstępie ścian bocznych 16, 18 biegnie w przybliżeniu od końca przedniego 12 do końca tylnego 14. Ściany boczne 16, 18 mają części górne 20, 21, części dolne 22, 23 i powierzchnie wewnętrzne 24, 25 zwrócone ku wnętrzu 26 belki sprzęgowej 10.

Płyta centralna 28 biegnie w dół od dolnej części ściany 29 belki sprzęgowej 10. Płyta centralna 28 jest połączona ze ścianami bocznymi 16, 18 pomiędzy końcami, przednim i tylnym, 12, 14 belki sprzęgowej 10. Pomiędzy ścianami bocznymi 16, 18 biegnie od płyty centralnej 28 otwarty element 30. Promieniowo na zewnątrz od otwartego elementu 30 biegną dwa żebra 32, 34, które są połączone z płytą centralną 28 i ścianami bocznymi 16, 18. Dwa inne żebra 36, 38 biegną promieniowo na zewnątrz od otwartego elementu 30, jedno z żeber 36 biegnie ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej a drugie żebro 38 biegnie ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. Te dwa żebra 36, 38 są również połączone z płytą centralną 28.

Podobnie jak w standardowych belkach sprzęgowych, w otwarty element 30 wchodzi czop skrętny (nie pokazany), który przechodzi przez otwór centralny w płycie centralnej 28 i wchodzi w otwór odbiorczy w belkę bujaka wagonu kolejowego (nie pokazaną). Belkę sprzęgową według wynalazku można używać w standardowych wagonach kolejowych.

PL 203 315 B1

W belce sprzęgowej 10 znajdują się również dwa przeciwległe ograniczniki przednie 40, 42 i dwa przeciwległe ograniczniki tylne 44, 46 na wewnętrznych powierzchniach 24, 25 ścian bocznych 16, 18. Ograniczniki przednie 40, 42 biegną od ścian bocznych 16, 18 ku sobie. Ograniczniki tylne 44, 46 biegną od ścian bocznych 16, 18 ku sobie.

Ograniczniki przednie 40, 42 znajdują się w pewnym odstępie od ograniczników tylnych 44, 46 i wyznaczają pomiędzy sobą kieszeń 48. Kieszeń 48 nazywa się na ogół kieszenią urządzenia sprzęgowego, ale należy również rozumieć, że w kieszeń 48 mogą wchodzić także inne zespoły amortyzujące niż zespoły urządzeń sprzęgowych. Ograniczniki przednie 40, 42 znajdują się pomiędzy ogranicznikami tylnymi 44, 46 a przednim końcem 14 belki sprzęgowej, a ograniczniki tylne 44, 46 znajdują się pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42, a tylnym końcem 14 belki sprzęgowej. Płyta centralna 28 i otwarty element 30 znajdują się pomiędzy ogranicznikami tylnymi 44, 46 a tylnym końcem 14 belki sprzęgowej. Kieszeń 48 jest przestrzenią, w którą może wchodzić urządzenie amortyzujące, takie jak urządzenie sprzęgowe, które stosuje się łącznie z hakiem cięgłowym wchodzącym w przedni koniec belki sprzęgowej. Pokazane belki sprzęgowe można również używać z innymi konwencjonalnymi systemami do łączenia ze sobą wagonów kolejowych, takimi jak zespół haka cięgłowego lub inne urządzenia łączące typu nie hakowego, w którym to przypadku w kieszeni 48 mogą znajdować się jakieś inne struktury.

Przedni zestaw 50, 51 żeber biegnących od ograniczników przednich 40, 42 ku sąsiednim ścianom bocznym 16, 18 i ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej. Tylny zestaw 52, 53 żeber biegnący od ograniczników tylnych 44, 46 ku sąsiednim ścianom bocznym 16, 18 i ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej.

Struktury obu stron pokazanych belek sprzęgowych wzdłuż swoich centralnych podłużnych płaszczyzn 54 są na ogół takie same, to jest są one swoimi zwierciadlanymi obrazami, w związku z czym dalej opisano tylko jedną stronę. Rozumie się samo przez się, że poniższy opis ogranicznika przedniego 42 i przedniego zestawu 51 żeber dotyczy również przeciwległego ogranicznika przedniego 40 i przedniego zestawu 50 żeber.

Przedni ogranicznik 42 ma powierzchnię zwróconą do wewnątrz, która w środku jest wklęsła. Innymi słowy, w środku zwróconej do wewnątrz powierzchni 56 ogranicznika przedniego znajduje się zagłębienie biegnące ku sąsiedniej ścianie bocznej 18, od której biegnie ogranicznik. Rozumie się samo przez się, że ogranicznik przedni może być wykonany tak, żeby miał zwrócone do wewnątrz powierzchnie różnych kształtów, takie jak powierzchnia pozioma. Dzięki wklęsłej powierzchni górnej, pokazaną odlewaną belkę sprzęgową można użyć zarówno z obu standardowymi zespołami haków cięgłowych jak i z urządzeniami łączącymi innych typów, na przykład ze sprzęgami.

Pokazany przedni zestaw 51 żeber działa w ten sposób, że rozprowadza siły działające na ogranicznik przedni 42 na ścianę boczną, i w pewnym stopniu na kołnierz 58 w dolnej części 23 ściany bocznej 18. Każdy przedni zestaw 51 żeber ma górne i dolne żebra 60, 62 z rowkami klinowymi, oraz przednie górne żebro 64 i przednie dolne żebro 66.

Pokazana belka sprzęgowa jest belką typu przeznaczonego do stosowania ze standardowym hakiem cięgłowym typu E, a przednie górne i dolne żebra 60, 62 z rowkami klinowymi są oddzielone rowkiem klinowym 68. Rowek klinowy 68 ma oś centralną 70 leżącą w jednej płaszczyźnie z osią centralną przeciwległego rowka klinowego. Płaszczyzna osi centralnej 70 odpowiada teoretycznej linii sił dla belki sprzęgowej, to jest linii, wzdłuż której należy spodziewać się przenoszenia sił uderzeniowych i pociągowych z trzonu lub grubszego końca urządzenia łączącego na belkę sprzęgową.

Na przednim końcu rowka klinowego 68, przednie górne i dolne żebro 60, 62 z rowkami klinowymi łączą się w pojedyncze żebro 72, które biegnie ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej. Jak widać na fig. 10, końce przednich żeber 60, 62 z rowkami klinowymi, w pobliżu tylnego końca rowka klinowego 68, są zakrzywione tak, żeby łączyły się z przednim ogranicznikiem 42. Przednie żebra 60, 62 z rowkami klinowymi mają powierzchnie, górną i dolną, 74, 76. Górna powierzchnia 74 przedniego górnego żebra 60 rowka klinowego i dolna powierzchnia 76 przedniego dolnego żebra 62 rowka klinowego rozchodzą się na zewnątrz ku przedniemu ogranicznikowi 42. Zwrócone do wewnątrz powierzchnie 78, 80 górnego i dolnego żebra 60, 62 z rowkami klinowymi zbiegają się od wysokich punktów w miejscu połączenia z ogranicznikiem przednim 42 ku ścianie bocznej 18.

Jak widać na fig. 10, przednie górne żebro 64 biegnie od ogranicznika przedniego 42 ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej 10 i ku sąsiedniej ścianie bocznej 18. Przednie górne żebro 64 ma powierzchnie górną i dolną 82, 84, które łączą się z ogranicznikiem przednim 42 w miejscach znajdujących się w pewnej odległości od górnej części 21 ściany bocznej 18. Dolna powierzchnia 84 i ogranicznik

PL 203 315 B1 przedni 42 są połączone wzdłuż zakrzywionej powierzchni, która łączy również ogranicznik przedni 42 z przednim górnym żebrem 60 rowka klinowego. Jak widać na fig. 10, przednie górne żebro 64 jest ukształtowane w taki sposób, żeby płaszczyzny 88, 90 równoległe w kierunku podłużnym górnych i dolnych powierzchni 82, 84 górnego żebra 64 tworzyły kąty ostre z płaszczyzną osi centralnej 70 rowka klinowego 68; kąty ostre mogą być takie same, ale nie muszą być tymi samymi kątami, jak w pokazanym przykładzie wykonania. Górna powierzchnia 74 przedniego górnego żebra 64 znajduje się w pewnym odstępie od górnej części 21 ściany bocznej 18, a to górne żebro 64 jest jedynym żebrem pomiędzy górną częścią 21 ściany bocznej 18 a górnym żebrem 60 rowka klinowego. Zwrócona do wewnątrz powierzchnia 86 przedniego górnego żebra 64 zbiega się od wysokiego miejsca na połączeniu z ogranicznikiem przednim 42 ku ścianie bocznej 18. W przednim zestawie żeber i przednim ograniczniku według niniejszego wynalazku nie ma głębokiego zagłębienia, ponieważ ogranicznik przedni 42 i przedni zestaw 51 żeber są oddalone od górnej części 21 ściany bocznej 18.

Przednie dolne żebro 66 biegnie od ogranicznika przedniego 42 ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej i ku dolnej części 23 ściany bocznej 18. Przednie dolne żebro 66 biegnie również ku i wzdłuż ściany bocznej 18. Jak widać na fig. 10, przednie dolne żebro 66 ma powierzchnię górną 92, powierzchnię dolną 94 i zwróconą do wewnątrz powierzchnię 96. Górna i dolna powierzchnia 92, 94 są ukształtowane w taki sposób, żeby płaszczyzna 98 równoległa do długości górnej powierzchni 92 przedniego żebra dolnego 66 tworzyła kąt ostry z płaszczyzną osi centralnych 70 dwóch rowków klinowych 68 i tak, żeby płaszczyzna 100 równoległa do długości dolnej powierzchni 94 przedniego dolnego żebra 66 tworzyła kąt ostry z płaszczyzną osi centralnych 70 dwóch rowków klinowych 68. Przednie dolne żebro 66 jest jedynym żebrem pomiędzy dolnym żebrem 62 rowka klinowego a dolną częścią 23 ściany bocznej 18. Górna powierzchnia 92 przedniego dolnego żebra 66 łączy się z ogranicznikiem przednim 42 wzdłuż zakrzywionej powierzchni, która łączy również dolne żebro 62 rowka klinowego z ogranicznikiem przednim 42. Dolna powierzchnia 94 przedniego dolnego żebra 66 styka się z ogranicznikiem przednim 42 w miejscu oddalonym od płaszczyzny dolnych części 22, 23 dwóch ścian bocznych 16, 18. Przedni koniec dolnej powierzchni 94 przedniego dolnego żebra 66 styka się z dolną częścią 23 ściany bocznej 18. Górna powierzchnia 92 przedniego dolnego żebra 66 ma przedni koniec oddalony od poprzecznego żebra nośnego 102 belki sprzęgowej.

Jak widać na fig. 2, przeciwległe ograniczniki tylne 44, 46 biegną od wewnętrznych powierzchni 24, 25 dwóch ścian bocznych 16, 18 ku wnętrzu 26 belki sprzęgowej. Tylne ograniczniki znajdują się w pewnym odstępie od górnych części 20, 21 i dolnych części 22, 23 ścian bocznych 16, 18. Podobnie, jak widać na fig. 3, w miejscu połączenia każdego ogranicznika tylnego z sąsiednią ścianą boczną, na przedniej powierzchni tylnego ogranicznika, znajduje się podłużne wycięcie lub zagłębienie 104. Zagłębienia 104 biegną od górnych części 20, 21 ku dolnym częściom 22, 23 ścian bocznych 16, 18.

Tylny zestaw 52 żeber pokazany na fig. 11 zawiera tylne centralne żebro 106, tylne górne żebro 108 i tylne dolne żebro 110. Tylne centralne żebro 106 biegnie od obu ograniczników tylnych 44, 46 ku otwartemu elementowi 30 i tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. Tylne centralne żebro 106 jest połączone ze ścianami bocznymi 16, 18 w pobliżu ograniczników tylnych 44, 46 oraz z otwartym elementem 30 i żebrami pionowymi 32, 34. Tylne centralne żebro 106 ma zwróconą do wewnątrz powierzchnię w kształcie podkowy. Tylne centralne żebro 106 jest symetryczne względem płaszczyzny 114 wzdłuż teoretycznej linii sił, to jest płaszczyzny osi centralnych 70 dwóch rowków klinowych 68. Tylne centralne żebro 106 jest również symetryczne względem centralnej podłużnej płaszczyzny 54 belki sprzęgowej.

Jak widać na fig. 3, tylne centralne żebro płytowe 116 jest również symetryczne względem płaszczyzny 114 i, jak widać na fig. 2, tylne centralne żebro płytowe 116 biegnie od otwartego elementu 30 ku ścianom bocznym 16, 18 i ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. Tylne centralne żebro płytowe 116 jest również symetryczne względem centralnej podłużnej płaszczyzny 54 belki sprzęgowej.

Jak widać na fig. 11, górne i dolne powierzchnie 111, 113 tylnego centralnego żebra 106 zbiegają się ku sobie i ku płaszczyźnie 114 od najszerszej części żebra przy ogranicznikach tylnych 44, 46 ku najwęższej części przy otwartym elemencie 30.

Tylne górne żebro 108 biegnie od obu ograniczników tylnych 44, 46 ku otwartemu elementowi 30 i ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. Tylne górne żebro 108 łączy się z obu ścianami bocznymi 16, 18 i otwartym elementem 30 i pionowymi żebrami 32, 34. Tylne górne żebro 108 ma zwróconą do wewnątrz powierzchnię 118 w kształcie podkowy. Jak widać na fig. 11, tylne górne żebro 108 jest symetryczne względem płaszczyzny 120 równoległej do płaszczyzny 114. Tylne górne żebro 108 jest również symetryczne względem centralnej płaszczyzny podłużnej 54 belki sprzęgowej. Tylne górne

PL 203 315 B1 żebro 108 jest jedynym żebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem 106 a płaszczyzną górnych części 20, 21 ścian bocznych 16, 18 z tyłu ograniczników tylnych 44, 46.

Tylne dolne żebro 110 biegnie od obu ograniczników tylnych 44, 46 ku otwartemu elementowi 30 i ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. Tylne dolne żebro 110 jest połączone z obu ścianami bocznymi 16, 18 i biegnie ku dolnym częściom 22, 23 ścian bocznych 16, 18. Przeciwległe ograniczniki tylne 44, 46, tylne dolne żebro 110 wyznaczają dolną ścianę 29 belki sprzęgowej. Dolna ściana 29 łączy się ze ścianami bocznymi 16, 18 a płaszczyzna centralna 28 odchodzi od ściany bocznej 29. Tylne dolne żebro 110 jest symetryczne względem centralnej podłużnej płaszczyzny 54 belki sprzęgowej.

Tylne dolne żebro 110 ma te same cechy z obu stron płaszczyzny centralnej 54 i rozumie się samo przez się, że opis jednej strony tylnego dolnego żebra 110 odnosi się również do zwierciadlanego obrazu przeciwległej strony tylnego dolnego żebra. Jak widać na fig. 11, tylne dolne żebro 110 ma powierzchnię górną, dolną i zwróconą do wewnątrz, 122, 124, 126. Tylne dolne żebro 110 jest ukształtowane w taki sposób, że płaszczyzna 128 równoległa do długości górnej powierzchni 122 tworzy kąt ostry z płaszczyznami 114, 120 i z płaszczyzną dolnych części 22, 23 ścian bocznych 16, 18. Ponadto płaszczyzna 130 równoległa do długości dolnej powierzchni 124 tylnego dolnego żebra 110 tworzy kąt ostry z płaszczyznami 114, 120 i z płaszczyzną dolnych części 22, 23 ścian bocznych 16, 18. Tylne dolne żebro 110 jest jedynym żebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem 106 a płaszczyzną dolnych części 22, 23 ścian bocznych 16, 18.

W przykładzie wykonania z fig. 1-4 i 11, w każdej ze ścian bocznych 16, 18 znajdują się dwa otwory ulgowe 132, 134 pomiędzy ogranicznikami tylnymi 44, 46 a otwartym elementem 30. Górny otwór ulgowy 132 znajduje się pomiędzy tylnym centralnym żebrem 106 a tylnym górnym żebrem 108. Dolny otwór ulgowy 134 znajduje się pomiędzy tylnym centralnym żebrem 106 a tylnym dolnym żebrem 110. Jak widać na fig. 11, każdy z otworów ulgowych 132, 134 jest wyznaczony przez górne krawędzie 136, 138 i dolne krawędzie 140, 142 połączone promieniami 144, 146 na przednim końcu i promieniami 148, 150 na tylnym końcu. Górny i dolny otwór ulgowy 132, 134 mają podobne kształty: górne krawędzie 136, 138 nie są równoległe do krawędzi dolnych 140, 142. Zamiast tego górna i dolna krawędź rozchodzą się na zewnątrz od promieni 144, 146 na przednim końcu ku promieniom 148, 150 na tylnym końcu, podążając za konturem żeber nad i pod otworami ulgowymi. Na ścianach bocznych 16, 18 nie ma spawanych spoin wzdłuż krawędzi 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150 otworów ulgowych 132, 134. Otwory ulgowe w tych dwóch ścianach bocznych są swoimi zwierciadlanymi obrazami, w związku z czym opis powyższych otworów ulgowych należy rozumieć jako odnoszący się do otworów ulgowych w przeciwległej ścianie bocznej.

Jak widać na fig. 1-2 i 5, dwa spośród pionowych centralnych żeber płytowych 32, 34 biegną poprzecznie od ścian bocznych 16, 18 ku otwartemu elementowi 30 i pionowo od płyty centralnej 28 ku górze wzdłuż całej długości otwartego elementu 30. Dwa pionowe centralne żebra 32, 34 płytowe spotykają się z tylnym centralnym żebrem 106 na swoich przednich powierzchniach a z tylnym poziomym centralnym żebrem płytowym 116 na swoich powierzchniach tylnych. Jak widać na fig. 5, w pionowym centralnym żebrze 32 płytowym znajduje się jeden otwór ulgowy 152 nad tylnym centralnym żebrem 106 i tylnym poziomym centralnym żebrem płytowym 116, oraz jeden ulgowy otwór 154 poniżej tylnego centralnego żebra 106 i tylnego poziomego centralnego żebra płytowego 116. Drugie pionowe centralne żebro 34 płytowe ma taką samą strukturę.

Jak widać na fig. 3, przednie pionowe centralne żebro płytowe 36 i tylne pionowe centralne żebro płytowe 38 biegną ku górze od płyty centralnej 28 wzdłuż otwartego elementu 30 do poziomu tylnego centralnego żebra 106 i tylnego poziomego centralnego żebra płytowego 116, ale nie wyżej.

W kieszeni 48 pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42 a ogranicznikami tylnymi 44, 46, na każdej ze ścian bocznych 16, 18 pierwszej pokazanej belki sprzęgowej znajdują się nadlewy prowadzące lub żebra kieszeniowe 160. Jak widać na fig. 3, na żebrach kieszeniowych 160 znajdują się wydłużone prostokątne górne i dolne żebra 162, 164, które biegną na znacznej długości kieszeni 48. Pomiędzy górnym i dolnym żebrem 162, 164 znajdują się dwa krótkie prostokątne żebra środkowe 166, 168. Pomiędzy żebrami środkowymi 166, 168 oraz pomiędzy górnym a dolnym żebrem 162, 164 znajduje się wydłużony otwór ulgowy 170. Na fig. 3 pokazano tylko jedną ścianę boczną 16, ale rozumie się samo przez się, że przeciwległa ściana boczna 18 ma taką samą budowę. Żebra kieszeniowe 162, 164, 166, 168 pokrywają się z grubsza z pogrubieniami ścian bocznych 16, 18 i biegną do wewnątrz od wewnętrznych powierzchni 24, 25 ścian bocznych 16, 18, tworząc obszar o zmniejszonych wymiarach, w który wchodzi urządzenie cięgłowe lub inna struktura. Rozumie się samo przez się, że

PL 203 315 B1 kształty żeber kieszeniowych 162, 164, 166, 168 pokazano wyłącznie w celu zilustrowania konstrukcji, w związku z czym można również stosować inne kształty.

Pokazany otwór ulgowy 170 jest wycentrowany w przybliżeniu na teoretycznej linii sił, to jest wzdłuż płaszczyzny osi centralnych 70 rowków klinowych 68. W pokazanym przykładzie wykonania, otwór ulgowy 170 ma długość około 30,48 cm (12 cali), szerokość około 7,62 cm (3 cale) oraz końce o promieniach 3,81 cm (1,5 cala). Zatem pole powierzchni otwartego obszaru ograniczonego otworem ulgowym 170 wynosi około 219,35 cm² (34 cale kwadratowe). Biorąc pod uwagę ściany boczne 16, 18, całkowite pole powierzchni otwartego obszaru ograniczonego dwoma otworami ulgowymi 170 wynosi około 68 cali kwadratowych. Rozumie się samo przez się, że wymiary i kształt pokazanych otworów ulgowych przedstawiono wyłącznie ze względów poglądowych. Z równym powodzeniem można zastosować inne wymiary i kształty, chociaż zaleca się maksymalizację wielkości otworu ulgowego ze względu na zmniejszenie wagi, z równoczesnym zachowaniem odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej.

Belka sprzęgowa według przykładu wykonania pokazanego na fig. 6-7 może mieć struktury podobne do opisanych w stanie techniki w odniesieniu do ścian bocznych, przednich i tylnych ograniczników, płyty centralnej i żeber. Numery odsyłające zastosowane na fig. 6-7 w przykładzie wykonania według wynalazku są takie same jak te, które stosuje się do przykładu wykonania z fig. 1-3 dla odpowiadających sobie części, chociaż części te mogą mieć również inne cechy niż opisano powyżej.

W obu pokazanych przykładach wykonania, w belkach sprzęgowych znajdują się otwarte obszary 200 pomiędzy górnymi częściami 20, 21 ścian bocznych 16, 18 w obszarze kieszeni pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42 a ogranicznikami tylnymi 44, 46. Otwarte obszary 200 pokazano na fig. 1-2 i 6. W obu pokazanych przykładach wykonania, metalowe przęsło 202 łączy ściany boczne 16, 18 pomiędzy przednimi i tylnymi ogranicznikami. W obu przykładach wykonania otwarty obszar 200 ma długość całkowitą, pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42 a ogranicznikami tylnymi 44, 46 wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny 54 belki sprzęgowej, która wynosi co najmniej połowę odległości pomiędzy płaszczyzną przednich ograniczników 208 a płaszczyzną tylnych ograniczników 210. Cecha ta jest wyraźnie widoczna na fig. 1-2 i 6 niniejszego zgłoszenia patentowego.

Rozumie się samo przez się, że chociaż obszary otwarte pokazano jako wchodzące w obszar kieszeni 48 pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42 a ogranicznikami tylnymi 44, 46, obszary otwarte 200 mogą również wychodzić poza ograniczniki przednie i tylne 40, 42, 44, 46, jak widać na fig. 1 w pierwszym pokazanym przykładzie wykonania. Ponadto obszary otwarte 200 mogą znajdować się przed ogranicznikami przednimi 40, 42 i za ogranicznikami tylnymi 44, 46, ale z wyłączeniem obszaru pomiędzy ogranicznikami przednimi 40, 42 i ogranicznikami tylnymi 44, 46 (nie pokazano). Ogólnie, obszary otwarte 200 znajdują się pomiędzy przednim końcem 12, a tylnym końcem 14 belki sprzęgowej.

Na fig. 1-2 niniejszego zgłoszenia, belka sprzęgowa ma otwartą część górną bez ściany górnej pomiędzy częściami górnymi 20, 21 ścian bocznych 16, 18 od przedniego końca 12 do tylnego końca 14 belki sprzęgowej. W przykładzie wykonania z fig. 1-2, w skład metalowego przęsła 202 wchodzi para prętów rozpórkowych 204, 206 rozstawionych nieco poniżej górnych części 20, 21 ścian bocznych 16, 18. Belka sprzęgowa jest otwarta pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych 16, 18 od prętów rozpórkowych 204, 206 ku przedniemu końcowi 12 belki sprzęgowej i od prętów rozpórkowych 204, 206 ku otwartemu elementowi 30. W przykładzie wykonania z fig. 1-2, odległość pomiędzy płaszczyzną 208 ograniczników przednich 40, 42 a płaszczyzną 210 ograniczników tylnych 44, 46 wynosi około 62,23 cm (24-1/2 cala), a każdy pręt rozpórkowy 204, 206 ma szerokość około 7,62 cm (3 cale). Rozumie się samo przez się, że chociaż na fig. 1-3 pokazano dwa pręty rozpórkowe 204, 206, to w belce sprzęgowej może znajdować się pojedynczy pręt rozpórkowy, albo też więcej niż dwa pręty rozpórkowe.

W przykładzie wykonania z fig. 6, w skład metalowego przęsła 202 wchodzi ściana górna 212 łącząca dwie ściany boczne 16, 18, a otwarty obszar 200 jest ograniczony krawędziami wewnętrznymi 214, 216 w ścianie górnej 212, ograniczającymi dwa otwory ulgowe 218, 220 w ścianie górnej. Na fig. 6 można zobaczyć, że całkowity otwarty obszar 200 wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny 54 wynosi co najmniej około 70% odległości pomiędzy płaszczyznami 208, 210 przy przednich i tylnych ogranicznikach.

Na fig. 1-2 i 6 można również zobaczyć, że szerokość otwartego obszaru 200 w każdym z przykładów wykonania wzdłuż poprzecznej płaszczyzny 222 wynosi co najmniej jedną trzecią odległości pomiędzy ścianami bocznymi 16, 18 wzdłuż płaszczyzny poprzecznej 222. Płaszczyzna poprzeczna 222 biegnie w poprzek otwartego obszaru 200 pomiędzy płaszczyznami 208, 210 i równolegle do płaszczyzn 208, 210. W przykładzie wykonania z fig. 1-3, otwarty obszar 200 rozciąga się na całej odległości

PL 203 315 B1 pomiędzy ścianami bocznymi 16, 18 wzdłuż kilku płaszczyzn poprzecznych. W przykładzie wykonania z fig. 6, stosunek szerokości otworów ulgowych 218, 220 do odległości pomiędzy ścianami bocznymi 16, 18 wyraźnie wynika z figur.

W obu przykładach wykonania, metalowe przęsło 202 pełni dwie funkcje. Po pierwsze, metalowe przęsło utrzymuje odpowiednią odległość pomiędzy ścianami bocznymi 16, 18 podczas odlewania. Rozumie się samo przez się, że w tym celu nie jest konieczne takie usytuowanie metalowego przęsła jak pokazano na fig. 1-3 i 6. Ponadto można w tym celu zastosować mniej albo więcej metalowych przęseł lub rozpórek. Metalowe przęsła lub rozpórki nie muszą być ukształtowane w taki sposób jak pokazano na fig. 1-3 i 6. W celu spełnienia pierwszego zadania, metalowe przęsła lub rozpórki powinny mieć takie wymiary, kształty i powinny znajdować się w takich miejscach, żeby ograniczały zniekształcenie ścian bocznych 16, 18 podczas odlewania tak, żeby ściany boczne 16, 18 były odlane z odpowiednimi odstępami. Po drugie, metalowe przęsła w pokazanych przykładach wykonania służą również za górny ogranicznik systemowi amortyzacji wchodzącemu w kieszeń 48. W przykładzie wykonania z fig. 1-3, spodnia część prętów rozpórkowych 204, 206 stanowi górny ogranicznik utrzymujący system amortyzacji w odpowiednim położeniu względem linii sił haka cięgłowego, jak pokazano na fig. 8. W przykładzie wykonania z fig. 6, dolna powierzchnia 213 ściany górnej 212 stanowi górny ogranicznik do utrzymywania położenia systemu amortyzacji wzdłuż linii sił haka cięgłowego, jak pokazano na fig. 9. Zatem, jak widać na fig. 8-9, dolne powierzchnie 213 prętów rozpórkowych i ściany górnej są usytuowane w taki sposób, żeby ograniczały ruch ku górze systemu amortyzującego wchodzącego w kieszeń 48 pomiędzy przednim i tylnym ogranicznikiem. W stosowanym tu znaczeniu, w skład „systemu amortyzacji” wchodzi dowolne jarzmo lub podobne urządzenie w kieszeni 48, samo urządzenie cięgłowe, a także inne urządzenia, takie jak, na przykład, zespół zderzakowy i hydrauliczny zespół amortyzujący. Ogólnie, pręty rozpórkowe i ściana górna są usytuowane w taki sposób, żeby były spełnione wymagania AAR dla obudów urządzeń cięgłowych, takie jak wysokość 31,43 cm (12,375 cala).

W obu przykładach wykonania, ograniczniki przednie 40, 42, ograniczniki tylne 44, 46, przednie zestawy 50, 51 żeber, tylne zestawy 52, 53 żeber, ściany boczne 16, 18 i metalowe przęsło 202 zawierają jednolitą strukturę odlewaną. Jednolita struktura odlewana może być wykonana z odpowiednich materiałów, takich jak staliwo materiałowe klasy B+. W procesie odlewania można stosować różne otwory ulgowe do rdzenników do rdzeni podtrzymujących w celu wyznaczenia granic wnętrza belki sprzęgowej. Powierzchnię nośną płyty centralnej 28 można utwardzać do, na przykład, BHN minimum 300.

W obu przykładach wykonania całkowita waga belki sprzęgowej, włącznie ze ścianami bocznymi, łączącymi, metalowymi przednimi i tylnymi ogranicznikami, przednimi żebrami, tylnymi żebrami, płytą centralną, otwartym elementem i żebrami nie jest w zasadniczy sposób większa niż waga porównywalnej segmentowej belki sprzęgowej o w przybliżeniu takich samych wymiarach i ze ścianami bocznymi, przednimi i tylnymi ogranicznikami, przednimi żebrami, tylnymi żebrami, płytą centralną, otwartym elementem i żebrami biegnącymi na zewnątrz od otwartego elementu. W obu przykładach wykonania całkowita waga odlanej struktury belki sprzęgowej nie jest większa niż 573,02 kg (1255 funtów) (bez płyty poprzecznej). Na przykład, odlewana belka sprzęgowa według przykładu wykonania z fig. 1-3 może mieć całkowitą wagę około 453,59 kg (1000 funtów), albo około 464,93 kg (1025 funtów) bez otworów ulgowych 132, 134, w porównaniu z porównywalną segmentową belką sprzęgową ważącą około 573,02 kg (1025 funtów) (bez płyty poprzecznej). Odlewana belka sprzęgowa według przykładu wykonania z fig. 6 może mieć wagę całkowitą około 557,91 kg (1230 funtów) lub mniejszą, w porównaniu z porównywalną segmentową belką sprzęgową ważącą około 569,26 kg (1255 funtów), ujawnioną w stanie techniki.

W belkach sprzęgowych według wynalazku może występować lepszy rozkład naprężeń. W integralnej strukturze belek sprzęgowych według wynalazku, możliwe są połączenia bez spoin spawanych, w porównaniu z segmentowymi belkami sprzęgowymi o w przybliżeniu tych samych wymiarach i ze ścianami bocznymi, przednimi i tylnymi ogranicznikami, przednimi żebrami, tylnymi żebrami, płytą centralną, otwartym elementem i żebrami pomiędzy otwartym elementem a płytą centralną. Bez spawanych spoin, w odlewanych belkach sprzęgowych według wynalazku powinny być mniejsze naprężenia, a ich żywotność zmęczeniowa powinna być wyższa w porównaniu z takimi segmentowymi belkami sprzęgowymi. Takie ulepszenia można wykazać za pomocą standardowego wzoru AAR i standardowej analizy naprężeń technicznych i zmęczeniowej.

W celu użycia obu pokazanych belek sprzęgowych, umieszcza się belkę sprzęgową na płycie poprzecznej na karoserii wagonu kolejowego i spawa do niej. W przypadku przykładu wykonania z fig. 1-3,

PL 203 315 B1 górne części 20, 21 ścian bocznych 16, 18 spawa się do płyty poprzecznej 223, jak pokazano na fig. 4. W przypadku przykładu wykonania z fig. 6-7, na płycie poprzecznej umieszcza się ścianę górną 212, po czym spawa się do niej belkę sprzęgową.

W przypadku belki sprzęgowej z fig. 6-7, położenie osi obojętnej powinno znajdować się co najmniej tak blisko linii sił haka cięgłowego jak obojętne osie w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki. W przypadku przykładu wykonania z fig. 1-3 niniejszego zgłoszenia, położenie osi obojętnej można obliczyć za pomocą standardowej analizy techniką elementu skończonego lub za pomocą programu modelowania przestrzennego, oraz można określić, że oś obojętna w belce sprzęgowej z fig. 1-3, po jej przyspawaniu do płyty poprzecznej na karoserii wagonu kolejowego, przez otwory ulgowe 170, znajduje się w odległości 1,407 cm (0,554 cala) od teoretycznej linii sił. Oś obojętną 250 oznaczoną przedstawiono na fig. 4 i 8 wzdłuż płaszczyzny 251 oraz teoretyczną linię 253 sił. Teoretyczna linia 253 sił pokrywa się z płaszczyzną 70.

W belce sprzęgowej z fig. 1-3 niniejszego zgłoszenia, wysokości ścian bocznych, to jest wymiary pomiędzy górnymi częściami 20, 21 a dolnymi częściami 22, 23 ścian bocznych 16, 18 są większe niż w znanych belkach sprzęgowych. Różnice wysokości ścian bocznych są uzależnione od różnic struktur wagonu kolejowego i różnic w odpowiednich segmentowych belkach sprzęgowych. Rozumie się samo przez się, że niniejszy wynalazek nie jest ograniczony żadnymi konkretnymi wymiarami belki sprzęgowej, chyba, że w zastrzeżeniach patentowych wyraźnie odwołano się do konkretnych wymiarów.

W przykładzie wykonania z fig. 1-3, belka sprzęgowa pomiędzy otwartym elementem 30 a tylnym końcem 14 pokrywa się w przybliżeniu pod względem wymiarów i kształtu z odpowiednią segmentową belką sprzęgową. Rozumie się samo przez się, że wynalazek nie ogranicza się do takiej struktury, chyba, że w zastrzeżeniach patentowych wyraźnie odwołano się do nich.

Rozumie się samo przez się, że w pokazanych odlewanych belkach sprzęgowych można zastosować również inne rozwiązania w celu dalszego zmniejszenia wagi odlewu. Na przykład, kołnierze 58 w dolnych częściach 22, 23 ścian bocznych 16, 18 mogą mieć grubość 1,27 cm (1/2 cala) zamiast 1,905 cm (3/4 cala). Grubości ścian bocznych 16, 18 mogą zmniejszać się zbieżnie, na przykład od otwartego elementu 30 ku tylnemu końcowi 14 belki sprzęgowej. W konstrukcji z przykładu wykonania z fig. 1-3 niniejszego zgłoszenia patentowego można również zastosować inne rozwiązania zmniejszające wagę znane ze stanu techniki.

Powyżej opisano i pokazano tylko konkretne przykłady wykonania wynalazku, ale rozumie się samo przez się, że możliwe są różne jego rozwiązania alternatywne i modyfikacje. Osoby o pewnych umiejętnościach w tej dziedzinie rozpoznają również możliwość zastosowania pewnych rozwiązań dodatkowych w pokazanych przykładach wykonania. W związku z tym, załączone zastrzeżenia patentowe mają objąć wszystkie takie rozwiązania alternatywne, modyfikacje i rozwiązania dodatkowe, jakie mogą znaleźć się w rzeczywistym zakresie wynalazku.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Belka sprzęgowa o lekkiej konstrukcji, przeznaczona do stosowania w wagonie kolejowym posiadającym belkę centralną z dwoma końcami, która to belka sprzęgowa jest umieszczona na jednym końcu belki centralnej oraz zawiera koniec przedni i koniec tylny, parę znajdujących się w odstępie od siebie ścian bocznych, z których każda ma część górną i część dolną, przy czym ściany boczne mają zwrócone ku sobie powierzchnie wewnętrzne wyznaczające wnętrze belki sprzęgowej, parę przednich ograniczników, jeden ogranicznik przedni na wewnętrznej powierzchni każdej ściany bocznej, parę tylnych ograniczników, jeden ogranicznik tylny na wewnętrznej powierzchni każdej ściany bocznej, przy czym ograniczniki, przedni i tylny, znajdują się w odstępie od siebie oraz ograniczniki przednie znajdują się pomiędzy ogranicznikami tylnymi a przednim końcem belki sprzęgowej, zaś ograniczniki tylne znajdują się pomiędzy tylnym końcem belki sprzęgowej a ogranicznikami przednimi, płytę centralną, otwarty element zestrojony pozycyjnie z płytą centralną, która to belka sprzęgowa ma co najmniej jeden otwarty obszar pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych, a co najmniej jednym metalowym przęsłem łączącym ściany boczne, ponadto co najmniej przednie ograniczniki, tylne ograniczniki, ściany boczne i metalowe przęsło zawierają jednolitą odlewaną strukturę belki sprzęgowej, znamienna tym, że w belce sprzęgowej (10) znajduje się centralna podłużna płaszczyzna pomiędzy ścianami bocznymi (16, 18), a całkowite otwarte pole pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych (16, 18) ma długość całkowitą wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny belki sprzęgowej (10), która jest równa

   PL 203 315 B1 co najmniej połowie odległości pomiędzy ogranicznikami przednimi (40, 42) i ogranicznikami tylnymi (44, 46), przy czym całkowite otwarte pole pomiędzy górnymi częściami ścian bocznych (16, 18) wzdłuż płaszczyzny poprzecznej przecinającej ściany boczne (16, 18) ma szerokość całkowitą wynoszącą co najmniej jedną trzecią odległości pomiędzy ścianami bocznymi (16, 18) wzdłuż płaszczyzny poprzecznej, a ponadto otwarty element (30) jest umieszczony wzdłuż centralnej podłużnej płaszczyzny belki sprzęgowej (10).
2. 2. Belka sprzęgowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera ponadto przedni zestaw (51) żeber biegnących od każdego ogranicznika przedniego (40, 42) ku sąsiedniej ścianie bocznej (16, 18) i ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej (10) oraz tylny zestaw (52) żeber biegnących od każdego ogranicznika tylnego (44, 46) ku sąsiedniej ścianie bocznej i ku tylnemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przedni i tylny zestaw żeber są częścią jednolitej struktury odlewanej.
3. 3. Odlewana belka sprzęgowa według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera dwa przednie zestawy żeber (51), z których każdy zawiera górne i dolne żebra (60, 62) rowków klinowych biegnące od przedniego ogranicznika ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, które to żebra (60, 62) rowków klinowych, górne i dolne, mają znajdujące się w pewnym odstępie równoległe powierzchnie przedzielone rowkiem klinowym w ścianie bocznej, przednie górne żebro (64) biegnie od ogranicznika przedniego (40, 42) ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przednie górne żebro (64) ma powierzchnię dolną i jest ukształtowane w taki sposób, że płaszczyzna równoległa do długości dolnej powierzchni przedniego górnego żebra (64) tworzy kąt ostry z płaszczyzną centralnych osi rowków klinowych, zaś przednie górne żebro (64) jest jedynym żebrem pomiędzy górnym żebrem rowka klinowego a górną częścią (20) ściany bocznej (16,18), przednie dolne żebro (66) biegnie od ogranicznika przedniego (40, 42) ku przedniemu końcowi belki sprzęgowej, przy czym przednie dolne żebro (66) ma powierzchnię górną i jest ukształtowane w taki sposób, że płaszczyzna równoległa do długości górnej powierzchni przedniego dolnego żebra (66) tworzy kąt ostry z płaszczyzną centralnych osi rowków klinowych, zaś przednie dolne żebro (66) jest jedynym żebrem pomiędzy dolnym żebrem (62) rowka klinowego a dolną częścią (22) ściany bocznej (16, 18).
4. 4. Odlewana belka sprzęgowa według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że w skład zestawu żeber wchodzą tylne centralne żebro (106) biegnące od obu ograniczników tylnych (44, 46) ku otwartemu elementowi (30), przy czym tylne żebro centralne (106) ma powierzchnię górną i dolną, a także tylne górne żebro (108) biegnące od obu ograniczników tylnych (44, 46) ku elementowi otwartemu (30), przy czym tylne górne żebro (108) ma powierzchnię górną i dolną i jest jedynym żebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem (106) a górnymi częściami (20) ścian bocznych (16, 18) oraz tylne dolne żebro (110) biegnące od obu ograniczników tylnych (44, 46) ku elementowi otwartemu, przy czym tylne dolne żebro (110) ma powierzchnię górną i dolną i jest jedynym żebrem pomiędzy tylnym centralnym żebrem (106) a dolnymi krawędziami ścian bocznych (16, 18), zaś tylne dolne żebro (110) wyznacza dolną ścianę łączącą ściany boczne (16, 18) i z których wystaje płyta centralna.
5. 5. Odlewana belka sprzęgowa według zastrz. 4, znamienna tym, że w każdej ścianie bocznej (16, 18) znajdują się krawędzie wyznaczające otwór ulgowy (132) pomiędzy tylnym górnym żebrem (108) a tylnym centralnym żebrem (106) i krawędzie wyznaczające otwór ulgowy pomiędzy tylnym dolnym żebrem (110) a tylnym centralnym żebrem (106), przy czym każdy otwór ulgowy (132) ma nierównoległe krawędzie, górną i dolną.
6. 6. Belka sprzęgowa według jednego z zastrz. 1-5, znamienna tym, że na górnych częściach (20) ścian bocznych (16, 18) znajduje się odlewane metalowe przęsło (202), które wyznacza górną ścianę mającą krawędzie wyznaczające otwarty obszar, przy czym krawędzie te i otwarty obszar znajdują się w odstępie od ścian bocznych (16, 18), zaś otwarty obszar składa się z wielu otworów ulgowych.
7. 7. Belka sprzęgowa według jednego z zastrz. 1-5, znamienna tym, że w skład odlewanego metalowego przęsła (202) wchodzi co najmniej jeden pręt rozpórkowy (204), gdzie belka sprzęgowa jest otwarta pomiędzy górnymi częściami (20) ścian bocznych (16, 18) od pręta rozpórkowego (204) do przedniego końca (12) belki sprzęgowej i pomiędzy górnymi częściami (20) ścian bocznych (16, 18) od pręta rozpórkowego (204) do otwartego elementu (30), i gdzie pręt rozpórkowy (204) znajduje się w odstępie i poniżej górnych (20) części ścian bocznych.
8. 8. Belka sprzęgowa według jednego z zastrz. 1-7, znamienna tym, że co najmniej część otwartego obszaru znajduje się pomiędzy płaszczyznami ogranicznika przedniego (40, 42) i ogranicznika tylnego (44, 46).