RO115710B1

RO115710B1 - Suspensie inter-axiala pentru vehicule de cale ferata

Info

Publication number: RO115710B1
Application number: RO94-00355A
Authority: RO
Inventors: Scheffel Herbert
Original assignee: Scheffel Herbert
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 2000-05-30
Also published as: DE69425390T2; US5588367A; HU9400681D0; ZA941641B; AU5771294A; EP0614793A1; NO940813D0; EP0614793B1; CN1066687C; FI941065A0; NO307330B1; KR940021338A; TW253875B; SI0614793T1; DE69425390D1; CA2118570A1; HU217279B; CN1100047A; ATE195103T1; HUT67541A

Description

Prezenta invenție se referă la un ansamblu de suspensie inter-axială pentru vehiculele de cale ferată.

Este cunoscut faptul că osiile vehiculelor de cale ferată cu osii motoare și roți cu suprafețe de rulare conice sau profilate sunt susceptibile să genereze, în plan transversal, oscilații ale vehiculului și că aceste oscilații, adesea cuprinse sub denumirea de șerpuire, devin instabile dincolo de o anume viteză critică. Din punctul de vedere al asigurării unei exploatări în condiții de securitate deplină, este vital ca această viteză critică de șerpuire să fie mai mare decât viteza maximă de exploatare a respectivului vehicul; cum însă, în ultimii ani, se constată o creștere continuă a vitezelor de exploatare, se impune introducerea unor noi tipuri de suspensii pentru vehiculele de cale ferată, pentru a putea astfel face față problemelor pe care le implică șerpuirea.

Studiile întreprinse în legătură cu acest fenomen de șerpuire au pus în evidență faptul că la tipurile cele mai simple de vechicule de cale ferată sau de boghiuri de cale ferată cu două osii, viteza critică de șerpuire descrește o dată cu creșterea masei osiilor și crește o dată cu creșterea rigidității elementelor de suspensie ce limitează deplasările relative în plan transversal ale celor două osii, respectiv deplasările celor două osii fie în sensul de rotație, fie în sensul opus acesteia și deplasările relative în sens transversal, ale celor două osii.

în mod curent, un sistem de suspensie pentru osii este format din arcuri aferente cutiilor de unsoare și din elemente de ghidare ale osiilor, cu proprietăți de elasticitate atât în sens transversal, cât și în sens longitudinal. în acest caz, constrângerea aplicată deplasărilor de alunecare în sensul de rotație a celor două osii și constrângerea aplicată deplasărilor transversale relative ale osiilor (adesea cunoscută sub denumirea de rigiditate la alunecare) sunt rezultatul acțiunilor elastice combinate în serie, ale rigidității transversale și longitudinale a elementelor prin care se realizează suspendarea osiilor de cadrul boghiului. Diminuarea deplasărilor de alunecare în sens contrar sensului de rotație a celor două osii montate (adesea cunoscută sub denumirea de rigiditate la încovoiere] este generată de rigiditatea longitudinală a elementelor prin care se realizează suspendarea osiilor din cadrul boghiului. în consecință, așa cum s-a arătat mai sus, mărirea rigidității la alunecare și a rigidității la încovoiere conduce la o creștere a nivelului corespunzător vitezei critice de șerpuire și poate fi obținută prin mărirea rigidității transversale și longitudinale a elementelor prin care se realizează suspendarea acelor osii montate pe cadrul boghiului. Experiența a arătat însă că există o limită, deoarece orice mărire a rigidității elementelor de suspensie a osiilor conduce implicit și la oscilații transversale și de alunecare a cadrului boghiului, ceea ce are drept urmare o cuplare dinamică accentuată a osiilor care, la rândul său, are un efect destabilizator asupra vehiculului.

Pentru a preîntâmpina apariția unui asemenea efect destabilizator prin cuplarea oscilațiilor cadrului boghiului și ale osiilor acestuia, s-a sugerat interconectarea directă a osiilor cu ajutorul unor elemente ușoare și neportante, pentru a conferi astfel osiilor o rigiditate la alunecare și încovoiere care să fie independentă de rigiditatea longitudinală și transversală a elementelor prin care se realizează suspendarea osiilor de cadrul boghiului. Un asemenea exemplu este prezentat în descrierea brevetului de invenție US 3528374.

Asemenea ansambluri rigide de interconectare, de regulă sub formă de ancoraje în cruce sau de cadre triunghiulare îmbinate la vârfuri în vederea obținerii unei rigidități ridicate la forfecare, au fost aplicate îndeosebi în cazul așa-numitelor boghiuri cu comandă automată a direcției sau cu osii radiale, și care sunt caracterizate printr-o

RO 115710 Bl rigiditate la încovoiere relativ redusă, pentru a permite astfel poziționarea radială a 50 osiilor în curbă.

S-a constatat însă că, pentru a fi eficiente, aceste sisteme de interconectare a osiilor impun prevederea osiilor cu rame auxiliare - ceea ce conduce însă la creșterea masei osiilor și deci la apariția unui efect destabilizator prin care se suprimă, cel puțin în parte, creșterea de stabilitate ce poate fi atribuită interconectării elastice a 55 osiilor.

Deosebit de cele de mai sus, ar mai trebui amintit că aplicarea sistemelor cunoscute de interconectare a osiilor de tipul ancoraje în cruce sau rame triunghiulare este limitată la cazul osiilor alăturate. într-o altă soluție tehnică,prezentată în brevetul UK 1508194, se prezintă un ansamblu de interconectare a unor osii nealăturate, 6Q cu ajutorul ancorajelor în cruce, fără însă a furniza detalii practice de realizare a unor asemenea interconectări. De regulă, osiile nealăturate sunt prea depărtate una de alta pentru a permite adoptarea unui astfel de tip cunoscut de interconectare eficientă a unor osii montate.Totuși, cercetările privind stabilitatea la șerpuire a unor vehicule cu mai multe osii au pus în evidență faptul că stabilitatea vehiculului poate fi sensibil 65 îmbunătățită atât prin interconectarea osiilor alăturate cât și a celor nealăturate.

Ansamblurile cunoscute de interconectare a osiilor, prin ancoraje în cruce sau rame triunghiulare, ridică și alte probleme datorită dificultăților generate de faptul că nu pot fi totodată adaptate restricțiilor impuse de spațiul disponibil. Este îndeosebi cazul boghiurilor motorizate și al boghiurilor de mare viteză, echipate cu mecanisme 70 complicate de frânare.

Ca o alternativă la sistemele cunoscute de interconectare pe bază de ancoraje în cruce sau rame triunghiulare, s-a sugerat adaptarea unor legături între osii, legături care sunt fixate și de cadrul boghiului.

S-a putut totuși constata că asemenea legături nu conduc la o îmbunătățire a 75 stabilității boghiului la șerpuire, deoarece asemenea legături reprezintă o constrângere nu numai pentru deplasările în plan transversal a osiilor dar și pentru deplasările cadrului boghiului. Aceasta conduce însă la o cuplare dinamică a deplasărilor osiilor cu deplasările cadrului boghiului, iar o asemenea cuplare dinamică are un efect negativ asupra efectului stabilizator al legăturilor. 80 în primul rând, invenția se referă la realizarea unui vehicul de cale ferată, care cuprinde un cadru suspendat de cel puțin două osii, fiecare din aceste osii are o osie mobilă ale cărei capete sunt montate în respectivele cutii de unsoare și care mai cuprinde dispozitive de cuplare fixate de acest cadru și prin care se asigură cuplarea cutiei de unsoare a uneia din osii cu cutia de unsoare a celeilalte osii, cuplarea fiind 85 în așa fel concepută, încât să se limiteze deplasările relative ale celor două osii în plan transversal, fiecare din aceste dispozitive de cuplare fiind prevăzute cu pârghii cotite și interconectate, prin care se obține o decuplare a deplasărilor transversale ale cadrului, de deplasările osiilor.

în înțelesul prezentei descrieri, “termenul vehicul de cale ferată” se referă nu 90 numai la vehiculele de cale ferată la care corpul vehiculului reazemă pe boghiuri, dar și la vehiculele la care corpul vehiculului reazemă direct pe osii, la vehiculele la care corpul vehiculului se reazemă pe o combinație de boghiuri și osii, precum și la vehiculele în formă de boghiuri ca atare. De asemenea, termenul “cadru” este folosit aici pentru a desemna suprastructura sau corpul vehiculului, în cazul unor vehicule la care 95 corpul se reazemă direct pe osii și/sau, în alte cazuri, pe cadrele de boghiuri.

Al doilea braț al unei pârghii cotite poate fi legat de al doilea braț al unei pârghii cotite cu ajutorul unui element elastic de legătură, la care rigiditatea în sens transversal vehiculului de cale ferată este mai mare decât rigiditatea sa în sens longitudinal.

RO 115710 Bl

Astfel, invenția se referă la un vehicul de cale ferată, ce cuprinde un cadru suspendat pe cel puțin două osii, fiecare osie având o osie mobilă, cu capetele montate în respectivele cutii de unsoare, și un sistem de cuplare prin care se realizează cuplarea cutiei de unsoare a uneia din osii la cutia de unsoare a unei alte osii situate de aceeași parte a cadrului, sistemele de cuplare fiind așa fel concepute, încât să limiteze deplasările de alunecare între cele două osii montate.

Suspensia interaxială pentru vagoane de cale ferată, conform invenției, cuprinde, pentru fiecare sistem de pârghii, un lanț cinematic care include o pârghie de legătură, articulată de fiecare dintre cutiile de unsoare, și o pârghie cotită pentru fiecare dintre cutiile de unsoare, pârghiile cotite sunt interconectate una față de alta în așa fel, încât pârghia cotită a fiecărei cutii de unsoare este articulată de cadru și are un prim braț secundar articulat de pârghia de legătură a acelei cutii de unsoare, iar un al doilea braț secundar este legat la un al doilea braț secundar al pârghiei cotite a celeilalte cutii de unsoare, prin intermediul unei piese de legătură flexibile, care este mai rigidă, pe direcția transversală a vehiculului de cale ferată, decât pe direcția longitudinală a acestuia datorită unei bucșe elastice, astfel că sistemele de pârghii limitează devierea relativă dintre osii concomitent cu decuplarea mișcărilor laterale ale cadrului față de mișcările osiilor, prin faptul că axele pârghiilor de legătură se intersectează sau trec prin apropierea centrului geometric al osiilor, prin sistemul de pârghii. într-o primă variantă de realizare a axelor pârghiilor de legătură, acestea se intersectează în poziții situate în fața și în spatele centrului geometric al osiilor cuplate prin intermediul sistemului de pârghii. într-o a doua variantă de realizare, fiecare sistem de pârghii cuprinde un lanț cinematic care include niște perechi de pârghii de legătură articulate de cutiile de unsoare respective, astfel încât o pârghie de legătură, din fiecare pereche, este situată la o cotă mai ridicată față de cota osiilor, iar cealaltă pârghie de legătură, din fiecare pereche, este situată la o cotă inferioară cotei osiilor, într-o altă variantă de realizare a piesei de legătură flexibilă, aceasta reprezintă o pârghie de legătură rigidă, dispusă pe direcția transversală a vehiculului de cale ferată și de care sunt articulate respectiv brațele secundare ale pârghiilor cotite, iar pârghia de legătură rigidă leagă brațele secundare ale pârghiilor cotite, situate pe aceeași parte a cadrului. într-o altă variantă de realizare, pârghia de legătură rigidă leagă brațele secundare ale pârghiilor cotite, situate pe părți opuse ale cadrului. Bucșa elastică este prevăzută cu niște goluri interioare, care conferă o. rigiditate mai mare pe direcția transversală decât pe direcția longitudinală. Brațele secundare ale respectivelor pârghii cotite sunt cuplate unul de altul printr-un lanț cinematic parțial mecanic și parțial hidraulic, astfel încât cel de-al doilea braț secundar al unei pârghii cotite este în legătură cu un piston care are o mișcare alternativă într-un prim cilindru hidraulic ale cărui capete sunt conectate hidraulic la capetele opuse ale unui al doilea cilindru hidraulic, brațul secundar al celeilalte pârghii cotite fiind șî el conectat la un piston cu o mișcare alternativă într-un al doilea cilindru hidraulic. într-o altă variantă de realizare, suspensia mai cuprinde un ansamblu de legături care cuplează o cutie de unsoare a unei osii de o cutie de unsoare a unei alte osii de pe aceeași parte a cadrului, ansamblul de legături fiind astfel dispus, încât să limiteze mișcările relative de deviere între osiile cuplate în mod degresiv, fiecare ansamblu de legături având niște arcuri cu o caracteristică degresivă de tip armonic, iar fiecare ansamblu de legături fiind alcătuit dintr-o pârghie cotită articulată pe una din cutiile de unsoare și de care este legat un arc care produce rotirea pârghiei cotite într-o primă direcție și tot de pârghia cotită fiind articulată și o blatbandă flexibilă, care este legată de cealaltă cutie de unsoare, astfel încât să producă rotirea pârghiei cotite într-o a doua direcție, opusă primei

RO 115710 Bl

150 direcții, atunci când este tensionată, iar pârghia cotită, arcul și platbanda flexibilă sunt astfel dispuse una față de alta, încât momentul de rotație exercitat asupra pârghiei cotite de către arc să se reducă la creșterea tensiunii interne în platbanda flexibilă, ca rezultat al devierii relative dintre osiile cuplate, până la o valoare suficientă pentru a determina rotirea în cea de a doua direcție a pârghiei cotite, prin aceasta conducând la reducerea tensiunii interne în platbanda flexibilă și determinând o reducere corespunzătoare a limitării mișcării relative de deviere între osiile cuplate.

în cele ce urmează se dă un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu fig. 1...15, care reprezintă:

- fig. 1, vedere în perspectivă, parțial secționată, a unui boghiu echipat cu o suspensie conform prezentei invenții;

- fig. 2, vedere de sus, în plan orizontal, a boghiului din fig. 1;

- fig. 3, prezentare schematică a modului în care pot fi legate între ele două pârghii cotite, din sistemul de pârghii ce leagă două cutii de unsoare;

-fig. 4, prezentare schematică a unei bucșe elastice (30) din cauciuc, folosită pentru legarea într-o variantă de realizare a două pârghii cotite (19);

- fig. 5, prezentare schematică a modului în care pot fi cuplate între ele două osii montate la o distanță relativ mare;

- fig. 6, 7, 8, 9, 10 și 11, prezentări schematice ale unor variante de configurații de legături dispuse oblic între cutiile de unsoare;

- fig. 12, vedere laterală a boghiului din fig. 1;

-fig. 13, vedere a lupei din fig. 12;

- fig. 14, vedere în perspectivă a unei variante de element de rigidizare la încovoiere, în caracteristică degresivă, conform invenției;

- fig. 15, reprezentare grafică a unei curbe recomandate de caracteristica degresivă a unui arc (7G), conform invenției.

Suspensia interaxială pentru vagoane de cale ferată, conform invenției, se prezintă în fig. 1, unde se regăsește o vedere tridimensională a unui boghiu cu două osii

11. Respectivele osii 11 sunt echipate cu niște roți 10 ce au suprafețe de rulare conice sau profilate și care sunt montate pe osiile 11, ale căror capete reazemă în niște cutii de unsoare 12. Boghiul prezintă un cadru 13 în formă de H, format din trei părți și anume: un cadru transversal de rezistență 13A și două cadre laterale 13B. în alte variante constructive, cadrul respectiv se poate prezenta și ca o piesă monobloc.

Cadrul 13 este suspendat de niște arcuri 14 ale cutiilor de unsoare 12; aceste arcuri 14 prezintă caracteristici de rigiditate verticală, transversală și longitudinală. Cadrul 13 de boghiu este prevăzut cu un reazem articulat 15, dispus în centrul cadrului transversal de rezistență 13A și care servește pentru a monta pe boghiu suprastructura sau corpul vehiculului (nu apare în desen). Pentru montarea suprastructurii vehiculului pe cadrul 13 de boghiu, pot fi imaginate și alte dispozitive generale. Un asemenea montaj poate fi realizat, de exemplu, prin dispunerea unor arcuri pe axa transversală a boghiului și egal distanțate în raport cu axa longitudinală - dispoziție generală cunoscută sub denumirea de “rezemare transversală”.

în fig. 2 sunt arătate niște pârghii de legătură 17, ce sunt îmbinate articulat cu cutiile de unsoare 12 prin intermediul unor articulații 16, cu nucă. Pârghiile de legătură 17 sunt dispuse practic în planul orizontal al osiilor 11 și sunt astfel înclinate în raport cu axa longitudinală a boghiului, încât prelungirile imaginare ale axelor fiecăreia din aceste pârghii de legătură 17 trec practic prin centrul geometric al boghiului care, la rândul său, este situat între cele două osii 11.

155

160

165

170

175

180

185

190

195

RO 115710 Bl în exemplul ilustrativ prezentat în fig. 2, pârghiile de legătură 17 pleacă din axul articulației 16 și sunt dirijate către centrul geometric, dar în alte variante constructive, pârghiile de legătură 17 pot fi dirijate dinspre axele articulațiilor 16 de pe cutiile de unsoare 12 către capetele cadrelor laterale 13B ale boghiului.

Pe cadrul transversal de rezistență 13A sau, în alte variante de alcătuire, pe cadrele laterale 13B, sunt montate cu ajutorul unor axe verticale 18, niște pârghii articulate 19. Axele verticale 18 se pot roti în raport cu cadrele laterale 13. Fiecare din aceste pârghii articulate 19 se prezintă sub forma unei pârghii cotite, alcătuită dintr-un prim braț secundar 19A și al doilea braț secundar 19B. Practic, primul braț secundar 19A este situat în același plan cu pârghia de legătură 17, ce îi este asociat, și este legat de capătul liber al acestuia cu ajutorul unei articulații 20, cu nucă.

Cel de al doilea braț secundar 19B, al pârghiei 19, pleacă din axul vertical 18 și este prelungit longitudinal către axa transversală a boghiului, așa cum se vede în figură. Datorită restricțiilor introduse de spațiul disponibil, al doilea braț secundar 19B este dispus într-un plan orizontal situat la o cotă superioară celei la care este situat primul braț secundar 19A și pârghia de legătură 17, axul vertical 18 servind drept element prin care se realizează îmbinarea rigidă dintre primul braț secundar 19A și al doilea braț secundar 19B.

în cazul prezentat în figură, brațele secundare 19A și 19B ale fiecărei pârghii articulate 19 sunt dispuse, de regulă, în aliniament, dar trebuie avut în vedere faptul că această condiție nu este obligatoriu îndeplinită în toate variantele.

Brațele secundare 19B, ale celor două pârghii articulate 19, situate de aceeași parte a boghiului, sunt legate între ele printr-o îmbinare de legătură flexibilă 21. Această îmbinare de legătură flexibilă 21 poate cuprinde o pârghie de legătură rigidă 22, prezentată schematic în fig. 3 sau o bucșă elastică 30, de cauciuc, prezentată schematic în fig. 4. în acest din urmă caz, unul din brațele secundare 19B, ale pârghiei articulate 19, este legat la bucșa elastică 30, în vreme ce al doilea braț secundar 19B, al pârghiei articulate 19, este legat la un pivot ce traversează axial bucșa elastică 30.

în cazul dispoziției generale, din fig. 3, pârghia de legătură rigidă 22 conferă îmbinării dintre brațele secundare 19B un grad ridicat de rigiditate în sens transversal, respectiv în direcția 32. Așa cum se arată în fig. 3, pârghia de legătură rigidă 22 poate fi dispusă perpendicular pe șine, după cum poate fi montată cu o înclinare transversală sub un unghi diferit de 90°. Gradul de rigiditate al îmbinării este relativ mai redus în direcția longitudinală a boghiului, respectiv în direcția indicată prin săgeata 34. în mod similar, golurile 36 practicate în bucșa elastică 30, din fig. 4, conferă îmbinării dintre cele două brațe secundare 19B o rigiditate sensibil mai ridicată în direcția transversală 32 decât în direcția longitudinală 34.

După cum se vede, cutiile de unsoare 12 sunt solidarizate cu ajutorul unor elemente de legătură dispuse în lungul cadrelor laterale 13B și care, în consecință, nu blochează în nici un fel spațiul central care s-ar putea dovedi necesar pentru amplasarea sistemului de acționare mecanică sau a echipamentului de frânare.

în alte variante de alăcătuire, se poate prevedea un element de legătură corespunzător pârghiei de legătură rigide 22 și care să fie dispus în lungul axei mediane a elementului transversal de rezemare 13A, pentru a asigura interconectarea brațului secundar 19B de pe una din laturile boghiului cu brațul secundar 19B diagonal opus și situat pe cealaltă latură a boghiului. în asemenea cazuri, este clar că elementele de

RO 115710 Bl solidarizare a cutiilor de unsoare 12 nu sunt dispuse integral în lungul cadrelor laterale 13B.

Trebuie scos în evidență faptul că, prin dispunerea elementelor de legătură 22 pe cadrul transversal de rezemare 13A, se evită, complet sau în mare măsură, ocuparea spațiului central, care poate fi astfel utilizat pentru amplasarea altor componente ale vehiculului de cale ferată.

în cele ce urmează se prezintă modul de funcționare a elementelor de legătură descrise mai sus, și anume în condițiile în care una din osiile 11 se deplasează lateral și/sau alunecă în raport cu cealaltă osie 11. Deplasările laterale sau de alunecare ale respectivei osii 11 determină rotirea pârghiei de legătură 17 asociate.

De exemplu, admițând că osia 11 din strângă (fig. 2) are o mișcare de alunecare în sensul acelor de ceasornic, așa cum indică săgeata 40, rezultă că deplasarea pe care o suferă pârghia de legătură 17 determină o deplasare a articulației 20 în direcția indicată prin săgeata 42. La rândul său, aceasta determină o pivotare a pârghiei articulate 19 în jurul axei verticale 18, și anume în sens contrar acelor de ceasornic. Capătul brațului secundar 19B, aflat în dreptul îmbinării de legătură flexibilă 21, va tinde să se deplaseze către axa mediană longitudinală, a boghiului. La rândul său, aceasta va sili brațul secundar 19B, de care este legat, să efectueze o mișcare similară.

în consecință, intervine o limitare a mișcării relative de alunecare a osiilor 11, iar aceasta conduce la o îmbunătățire a stabilității la șerpuire a boghiului. Cu alte cuvinte, se ajunge la o creștere a rigidității! efective la forfecare a suspensiei boghiului, ceea ce conduce la o creștere a stabilității la șerpuire și deci la o creștere a vitezei critice la care respectivul vehicul poate circula.

Această creștere a rigiditățiii efective la forfecare a suspensiei nu a fost însă obținută prin cuplarea dinamică a cadrului de boghiu 13 sau a suprastructurii vehiculului cu perechea de osii 11.

Acest lucru se explică prin faptul că forțele de reacțiune aplicate cadrului 13 de boghiu în punctele de îmbinare dintre elementele de legătură și elementul transversal de rezemare 13A, respectiv axele verticale 18, sunt orientate către centrul geometric situat la jumătatea distanței între cele două osii 11. Aceste forțe de reacțiune sunt în echilibru în centrul geometric.

Sistemul de cuplaje descris mai sus are rolul de a transmite forțele longitudinale de la osiile 11 către cadrul boghiului de o asemenea manieră, încât să se poată renunța la utilizarea unor elemente de legătură costisitoare și complicate, și aceasta chiar atunci când se folosesc arcuri longitudinale moi, montate pe cutiile de unsoare 12 și prin care se urmărește obținerea unor caracteristici favorabile de comandă a direcției.

Cadrul de boghiu este efectiv decuplat dinamic de osiile 11, iar deplasările sale nu sunt limitate prin sistemul de cuplare a osiilor 11. în final, deplasările laterale și/sau de alunecare a osiilor 11 nu se transmit la cadrul de boghiu 13 sau la suprastructura ce se reazemă pe acest cadru de boghiu 13. Cadrul de boghiu 12 și suprastructura vehiculului sunt libere să efectueze deplasări laterale sau de alunecare în raport cu perechea de osii 11.

în varianta constructivă de alcătuire, prezentată mai sus, elementele de legătură sunt dispuse între osiile 11, alăturate. Este însă lesne de recunoscut că principiile ce stau la baza prezentei invenții și sunt exemplificate prin varianta constructivă

245

250

255

260

265

270

275

280

285

290

RO 115710 Bl descrisă mai sus pot fi aplicate, în egală măsură, și atunci când osiile 11 nu mai sunt alăturate. în fapt, osiile 11 pot aparține unor boghiuri diferite.

în fig. 5 se prezintă, cu titlu de exemplu, unul din modurile în care se poate realiza în practică cuplarea a două osii 11, nealăturate. în această figură, toate componentele cărora le corespunde un echivalent ce apare în precedentele figuri sunt desemnate prin aceleași simboluri de referință. în fig. 5 apar patru osii 11 A, 11B, 11C și 11D, iar osiiile 11A și 11C sunt solidarizate printr-un sistem de legătură conceput potrivit prezentei invenții. Brațele secundare 19B, aparținând pârghiilor articulate 19, sunt îmbinate prin pivoți cu tijele de piston ale pistoanelor 50, ce culisează în interiorul cilindrilor hidraulici 52. Capetele acestor cilindri hidraulici 52 sunt legate încrucișat prin niște conducte 54 și 56. Cilindrii hidraulici 52 sunt fixați solid de suprastructura vehiculului (nu apare în desen).

Mișcările relative de alunecare sau mișcările transversale executate, de exemplu, de osia căreia îi aparține osia 11A conduc, dacă le raportăm la osia cu care aceasta este cuplată hidraulic, la apariția unor forțe de reacțiune indicate prin dreptele 58 și 60. Aceste forțe de reacțiune sunt dirijate către centrul geometric 62, situat la mijlocul distanței dintre osiile 11A și 11C.

Având în vedere faptul că forțe de reacțiune similare apar și pe latura opusă a vehiculului și că aceste forțe similare sunt de asemenea dirijate către centrul geometric 62, se poate conchide că - tot astfel ca și în cazul primei variante - forțele de reacțiune sunt în echilibru.

Este lesne de înțeles că modalitatea de acționare mixtă mecanico-hidraulic, exemplificată în fig. 5, permite interconectarea unui număr arbitrar de osii, independent de distanța ce le separă.

în variantele prezentate mai sus, axele pârghiilor de legătură 17 se intersectează în centrele geometrice corespunzătoare, ceea ce conduce la echilibrul acestor forțe în dreptul respectivelor centre. Cercetările experimentale efectuate de autorul invenției au arătat că nu în toate cazurile este necesar acest lucru și că efecte favorabile de rigiditate la forfecare pot fi obținute chiar și atunci când se folosesc elemente de legătură dispuse înclinat față de axa longitudinală a vehiculului, fără însă ca pentru aceasta să fie necesar ca axele respectivelor elemente să fie făcute să se intersecteze efectiv în centrul geometric la care ne referim.

în fig. 6...11 se prezintă schematic câteva posibile variante de dispoziții generale. în aceste figuri au fost omise majoritatea componentelor, cu excepția pârghiilor de legătură 17, propriu-zise.

în fig. 6, axele pârghiilor de legătură 17 se intersectează în punctele de intersecție 100, distanțate între ele și amplasate între cele două osii ce se cuplează. în fig. 7, pârghiile de legătură 17 sunt orientate către exterior - așa cum s-a arătat mai sus - iar axele lor se întâlnesc în punctele de intersecție 102, amplasate în exteriorul celor două osii ce se cuplează. în ambele cazuri, cele două osii ce se cuplează între ele pot fi dispuse alăturat sau nu.

Atunci când se întâmpină dificultăți la dispunerea pârghiilor lor de legătură 17, în chiar planul orizontal al osiilor 11, sau când se consideră indicat să se împiedice rotirea liberă a cutiilor de unsoare 12 - de exemplu, în cazul osiilor cu motor, la care se urmărește să se asigure o transmisie eficientă a forțelor de tracțiune de la cutia de unsoare 12 la cadru - se pot prevedea la fiecare cutie de unsoare 12 câte două pârghii de legătură 17, distanțate între ele pe verticală. O asemenea dispoziție generală se prezintă în fig. 8 (vedere în plan) și în fig. 9 (vedere laterală).

RO 115710 Bl

340

Una din pârghiile de legătură 17A este dispusă deasupra planului osiilor 11, iar cealaltă pârghie de legătură 17B este dispusă sub planul osiilor 11. Capetele opuse ale fiecăreia din pârghiile de legătură 17A sunt fixate articulat de cutia de unsoare 12 și respectiv cadrul 13 de boghiu, în timp ce capetele opuse ale fiecăruia din pârghiile de legătură 17B sunt fixate articulat de cutia de unsoare 12 și pârghia articulată 19 (nu apare în fig. 8 și 9). Privit în plan, elementul de legătură 17A poate fi montat practic perpendicular pe osie.

Pârghiile de legătură 17A, 17B, duble, din dreptul fiecărei cutii de unsoare 12 pot fi în așa fel dispuse, încât să fie dirijate în direcții opuse (vezi fig. 8 și 9) sau în aceeași direcție. Tot astfel, nici unghiurile de înclinare ale celor două pârghii de legătură 17 nu trebuie să fie egale. în cazul a trei cutii de unsoare 12, această dispoziție generală poate fi utilizată pentru a cupla elementele de legătură superioare (sau inferioare) cu pârghiile articulate 19, ce interconectează osiile 11, nealăturate, pârghiile de legătură 17 inferioare (sau superioare) urmând a fi cuplate cu pârghiile articulate 19, ce interconectează osiile alăturate ale respectivului boghiu cu trei osii.

O asemenea dispoziție generală este prezentată în fig. 10 și 1,1 în care apare o configurație cu trei osii, fig. 11 prezentând o vedere laterală a configurației din fig. 10. Ca și mai înainte, axele verticale 18 ale diverselor pârghii articulate 19. asociate pârghiilor de legătură 17A, 17B superioare și inferioare, sunt montate cu libertate de rotire pe suporturile 23, aparținând cadrului de boghiu 13 (nu apar în desene).

Revenind la fig. 1, este de menționat că între cuplajele dispuse pe laturile opuse ale vehiculului se poate prevedea o legătură în formă de platbandă sau de bară. □ asemenea legătură poate fi prevăzută, de exemplu, între brațele secundare 19A, de pârghia articulată 19 de pe fețele opuse ale vehiculului, așa cum se prezintă prin linia întreruptă 100 din fig. 1.

Prin prevederea unei platbande sau bare de legătură se asigură o transmisie eficientă a forțelor de tracțiune sau frânare, de la suprastructura vehiculului la osii, și aceasta chiar și atunci când forțele ce acționează asupra a două osii aparținând unei perechi de osii cuplate sunt de mărimi diferite.

în legătură cu o dispoziție generală de tipul celei din fig. 1, este de menționat că cilindrii hidraulici 52, opuși în direcție diagonală, pot fi interconectați fie singuri, fie în paralel cu legăturile aferente cilindrilor hidraulici 52, situați de aceeași parte a osiilor cuplate între ele. Un exemplu curent de asemenea interconectare pe diagonală apare în fig. 5, unde poartă simbolul de referință 102.

în fig. 1 și 2, coroborate cu fig. 12... 14, se exemplifică încă o variantă de alcătuire prin care se urmărește o reglare a rigiditățiii la încovoiere și deci o îmbunătățire corespunzătoare a comportării în curbă.

în practică, atunci când arcuirea dintre cutiile de unsoare 12 și cadrul 13 de boghiu asigură un nivel scăzut de limitare a alunecării, micile deplasări de alunecare a osiilor 11, datorate unor neregularități locale ale căii, nu pot fi preluate corespunzător chiar pe porțiunile în aliniament, ceea ce conduce la o diminuare a nivelului de stabilitate la șerpuire. Pe de altă parte, atunci când legătura dintre cutiile de unsoare 12 și cadrul 13 de boghiu asigură un nivel foarte ridicat de limitare a alunecării, osiile 11 revin repede în situația în care sunt paralele și centrate una în raport cu cealaltă, după ce au intervenit unele mici deplasări de alunecare. Totuși, un nivel prea ridicat de limitare a alunecărilor nu permite osiilor 11 o reglare corectă a direcției pe porțiunile în curbă, chiar dacă roțile prezintă suprafețe de rulare corespunzătoare.

345

350

355

360

365

370

375

380

385

RO 115710 Bl

Considerăm că această problemă poate fi depășită prin prevederea unui sistem de limitare a alunecării, care să prezinte o caracteristică degresivă. Acest lucru poate fi realizat, de exemplu, prin utilizarea unor arcuri 76, care să asigure un nivel ridicat de limitare a alunecării pentru un anumit domeniu inițial al deplasărilor și la care efectul limitator descrește apoi - respectiv la care forța de arcuire descrește pe măsură ce continuă deformarea arcului. într-o situație ideală, în zona deformărilor reduse ale arcurilor 76, se asigură un efect ridicat de limitare a alunecărilor, pentru a îmbunătăți astfel stabilitatea la șerpuire pe porțiunile în aliniament.

Atunci când un boghiu echipat cu roți având un profil conic de mare eficiență intră pe o porțiune în curbă, iau naștere forțe importante de fluaj în direcție longitudinală. Aceasta are drept urmare o creștere a deformației arcului 76, degresiv, până la atingerea limitei la care intră în acțiune caracteristica degresivă a arcului.

Efectul de limitare a fenomenului de alunecare pe care îl asigură acest tip de arc conduce la diminuarea fenomenului până la un nivel suficient de coborât pentru a permite osiilor 11 să ocupe o poziție radială în curbă și a asigura astfel un parcurs fără solicitarea buzei de bandaj.

Cercetările întreprinse de autorul invenției au pus în evidență faptul că, pentru obținerea unor condiții optime de stabilitate la șerpuire și de înscriere în curbă, este necesar ca respectivele arcuri 76 să prezinte o caracteristică degresivă având o primă porțiune cu o pantă accentuată în zona deformațiilor inițiale reduse, urmată de o altă porțiune de scădere accentuată și care tinde să se apropie de limita de alunecare a boghiurilor cu comandă automată a direcției pe măsură ce deformația de alunecare se apropie de valorile radiale ale unei curbe de 300 m. O asemenea caracteristică optimă este redată prin curba reprezentată în fig. 15.

Se consideră că, în înțelesul prezentei invenții, situația ideală poate fi realizată practic prin prevederea de arcuri 76 degresive, cunoscute sub denumirea de arcuri de tip armonic, dispuse longitudinal și montate între cutia de unsoare 12 și cadrul 13 de boghiu.

Asemenea arcuri 76 mai pot fi montate și așa fel, încât să acționeze prin intermediul unui element de rigidizare, arcurile 76 fiind amplasate pe ambele laturi ale boghiului, între cele două cutii de unsoare 12 ale osiilor 11, alăturate.

O altă variantă recomandată este prezentată în fig. 1,2, 12 și 14. în această variantă constuctivă, este prevăzută o pârghie cotită 70, îmbinată articulat cu cutia de unsoare 12 prin intermediul unui ax de pivotare 72. Pârghia cotită 70 este împinsă către un opritor 74 de un arcul 76, al cărui capăt superior este legat de pârghia cotită 70 și al cărui capăt inferior este legat de un braț 78 de pe cutia de unsoare 12. Arcul 76 se montează în stare pretensionată, pentru a putea astfel furniza forța de împingere necesară prin care pârghia cotită 70 să fie făcută să se deplaseze către opritor 74.

Unul din capetele unui cablu flexibil sau al unei platbande 80 este legat la pârghia cotită 70, în punctul de legătură 82. Platbanda 80 este capabilă să transmită exclusiv forțe de întindere. Celălalt capăt al platbandei 80 este legat la o cutie de unsoare 12, situată alăturat și pe aceeași latură. Platbanda 80 respectivă are o elasticitate determinată corespunzător și este în așa fel montată, încât să nu prezinte un joc exagerat și să fie practic netensionată atunci când osiile 11 sunt paralele și aliniate una în raport cu cealaltă.

în momentul în care, pe o porțiune în aliniament și datorită, de exemplu, unui acccident local al căii, una din osiile 11 are un început de mișcare de alunecare, se

RO 115710 Bl

435 micșorează distanța dintre cutiile de unsoare 12 ale osiilor 11, alăturate, situate pe una din laturile boghiului și se micșorează corespunzător distanța dintre cutiile de unsoare 12 de pe cealaltă latură a boghiului. Pe latura pe care cutiile de unsoare 12 se depărtează una de cealaltă, respectiv se mărește distanța între osii 11, platbanda 80 este tensionată, dar pârghia cotită 70 rămâne mai departe în contact cu opritorul 74, ca urmare a acțiunii exercitate de arcul 76.

Prin întindere, se solicită platbanda 80 și ia naștere o forță ce se transmite la cutiile de unsoare 12 ale osiilor 11, care sunt legate între ele prin intermediul pârghiei cotite 70 și al platbandei 80. Această forță se opune mișcării de alunecare și tinde să readucă osiile 11 în poziția în care acestea sunt paralele și aliniate. în astfel de situații, platbanda 80 impune o limitare severă a deplasărilor de alunecare. Referindu-ne la fig. 15, această acțiune intervine într-un punct situat pe curba de deformație și este notată cu 84.

Pe de altă parte însă, atunci când boghiul atacă un tronson de cale în curbă, forțele longitudinale de fluaj, generate de conicitatea suprafeței de rulare a roților, atrag după sine alunecarea osiei alergătoare.

Platbanda 80 este întinsă și atunci când pe una din laturile boghiului crește distanța între osii 11. Totuși, într-o asemenea situație, momentul de rotație (în sensul acelor de ceasornic în fig. 13] față de un ax 72, ca urmare a solicitării la întindere a platbandei 80, depășește valoarea momentului de rotație (în sens contrar acelor de ceasornic în fig. 13] creat de forța arcului 76. Pârghia cotită 70 se rotește în sensul acelor de ceasornic, depărtându-se de opritorul 74.

Prin rotirea pârghiei cotite descrește brațul cuplului creat de forța arcului 76 în raport cu axul 72 și crește brațul cuplului creat de platbandă 80. în aceste condiții, se reduce corespunzător forța de întindere a platbandei 80, iar valoarea inițială ridicată a constrângerii impuse alunecării și care, în condiții normale, ar fi împiedicat osiile 11 să ajungă în poziția radială corespunzătoare unui traseu în curbă, descrește până la o valoare compatibilă cu o poziție radială dorită și în care să se evite solicitarea buzei de bandaj în curbă.

în loc de a fi montată pe cutia de unsoare 12, pârghia cotită 70, acționată de arcul 76, poate fi montată și pe cadrul de boghiu 13. în acest caz, este necesar să se prevadă câte o pârghie cotită 70 pentru fiecare cutie de unsoare 12 și câte o platbandă 80 elastică prin care să se realizeze legătura fiecărei cutii de unsoare 12 cu propriul său sistem de pârghie cotită 70.

Revenind la prima variantă constructivă, descrisă mai sus, este amintit că acest tip de dispoziție generală poate fi adaptat la boghiurile cu osii radiale sau cu comandă automată a direcției, pentru a înlocui dispozițiile generale uzuale, cu legături în cruce, în vederea îmbunătățirii pe această cale, a stabilității la șerpuire. De asemenea, se consideră că aparatul prezentat mai sus poate fi adaptat pentru a fi montat ulterior pe boghiurile existente de tip uzual, fără comandă automată a direcției.

Acest lucru poate implica înlocuirea arcurilor 76 de pe cutiile de unsoare 12 cu arcuri mai elastice, care să confere boghiului respectiv posibilitatea de comandă automată a direcției. Adaptarea ulterioară a unui aparat de tipul prezentat mai sus va conduce la îmbunătățirea stabilității la șerpuire a respectivului boghiu. Este de la sine înțeles că și atunci când nu se procedează la înlocuirea arcurilor 76 pentru a-i conferi o comandă automatizată a direcției, prin montarea unui aparat conceput potrivit prevederilor prezentei invenții, se obține o îmbunătățire a stabilității la șerpuire.

440

445

450

455

460

465

470

475

480

RO 115710 Bl

Ansamblul care include un element de rigidizare regresivă la încovoiere și care a fost prezentat cu referire la fig. 1, 2, 12 și 14 poate fi și el adaptat corespunzător pentru a fi montat ulterior pe boghiuri existente de tipul cu osii radiale sau cu comandă automatizată a direcției și la care se dorește o îmbunătățire a stabilității la șerpuire.

Evident că se poate concepe și o combinație de elemente de rigidizare la forfecare, montate pe cadru, și de sisteme pe bază de elemente de rigidizare de tip regresiv.

Referindu-ne din nou la componentele de rigidizare la forfecare, prezentate mai sus, subliniem faptul că aceste componente apar în figurile corespunzătoare, ocupând poziții simetrice în raport cu axa mediană transversală.

Trebuie însă avut în vedere că acest lucru nu este totdeauna posibil, în special atunci când restricțiile impuse de spațiul disponibil fac ca anumite elemente de legătură să fie prelungite, iar altele nu.

De asemenea, mai trebuie avut în vedere că, privite în plan, pârghiile de legătură 17, legate la cutiile de unsoare 12, se prezintă, de regulă, înclinate în raport cu direcția longitudinală. Acest lucru nu intervine însă obligatoriu în toate variantele și, în unele cazuri, aceste pârghii de legătură 17 pot fi paralele între ele și paralele cu direcția longitudinală.

Claims

1. Suspensie inter-axială pentru vehicule de cale ferată, care cuprinde un cadru suspendat pe cel puțin două osii, fiecare fiind o osie motoare ale cărei capete sunt montate respectiv în niște cutii de unsoare, și niște sisteme de pârghii de legătură, care sunt prinse de cadru și care leagă o cutie de unsoare a unei osii cu o cutie de unsoare a unei alte osii, caracterizată prin aceea că, cuprinde, pentru fiecare sistem de pârghii (17, 18, 19), un lanț cinematic care include o pârghie de legătură (17), articulată de fiecare dintre cutiile de unsoare (12), și o pârghie cotită (19), pentru fiecare dintre cutiile de unsoare (12), pârghiile cotite (19) fiind interconectate una față de alta în așa fel, încât pârghia cotită (19) a fiecărei cutii de unsoare (12) este articulată de cadru (13) și are un prim braț secundar (19A) articulat de pârghia de legătură (17) a unei cutii de unsoare (12), iar un al doilea braț secundar (19B), legat la un al doilea braț secundar (19B) al pârghiei cotite (19) al celeilalte cutii de unsoare (12), astfel că sistemele de pârghii (17, 18, 19) limitează devierea relativă dintre osii (11) concomitent cu decuplarea mișcărilor laterale ale cadrului (13) față de mișcările osiilor (11).

2. Suspensie conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că axele pârghiilor de legătură (17) se intersectează sau trec prin apropierea centrului geometric al osiilor (11), prin sistemul de pârghii (17, 18, 19).

3. Suspensie conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, într-o primă variantă, axele pârghiilor de legătură (17) se intersectează în poziții situate în fața și în spatele centrului geometric al osiilor (11) cuplate prin intermediul sistemului de pârghii (17, 18, 19).

4. Suspensie conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, într-o a doua variantă de realizare, sistemul de pârghii (17, 18, 19) cuprinde un lanț cinematic care include niște perechi de pârghii de legătură (17A, 17B), articulate de cutiile de unsoare (12) respective, astfel încât o pârghie de legătură (17A), din fiecare

RO 115710 Bl pereche, este situată la o cotă mai ridicată față de cota osiilor (11), iar cealaltă pârghie de legătură (17B), din fiecare pereche, este situată la o cotă inferioară cotei osiilor (11).

5. Suspensie conform oricăreia din revendicările 1...4, caracterizată prin aceea că brațele secundare (19B) ale pârghiilor cotite (19) sunt conectate unul cu celălalt prin intermediul unei piese de legătură flexibile (21), care este mai rigidă pe direcția transversală a vehiculului de cale ferată decât pe direcția longitudinală a acestuia.

6. Suspensie conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, într-o altă variantă de realizare a piesei de legătură flexibile (21), aceasta reprezintă o pârghie de legătură rigidă (22), dispusă pe direcția transversală a vehiculului de cale ferată și de care sunt articulate respectiv brațele secundare (19B) ale pârghiilor cotite (19).

7. Suspensie conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că pârghia de legătură rigidă (22) leagă brațele secundare (19B) ale pârghiilor cotite (19) situate pe aceeași parte a cadrului (13).

8. Suspensie conform revendicăriii 6, caracterizată prin aceea că, într-o altă variantă de realizare a pârghiei de legătură rigidă (22), aceasta leagă brațele secundare (19B) ale pârghiilor cotite (19), situate pe părți opuse ale cadrului (13).

9. Suspensie conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că piesa de legătură flexibilă (21) cuprinde o bucșă elastică (30), care este prevăzută cu niște goluri (36) interioare ce conferă o rigiditate mai mare pe direcția transversală decât pe direcție longitudinală.

1 □. Suspensie conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că brațele secundare (19B) ale respectivelor pârghii cotite (19) sunt cuplate unul de altul printrun lanț cinematic parțial mecanic și parțial hidraulic.

11. Suspensie conform revendicării 10, caracterizată prin aceea că cel de-al doilea braț secundar (19B) al unei pârghii cotite (19) este în legătură cu un piston (50) care are o mișcare alternativă într-un prim cilindru hidraulic (52) ale cărui capete sunt conectate hidraulic la capetele opuse ale unui al doilea cilindru hidraulic (52), iar brațul secundar (19B) al celeilalte pârghii cotite (19) este și el conectat la un piston (50) ce are o mișcare alternativă într-un al doilea cilindru hidraulic (52).

12. Suspensie conform oricăreia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că, într-o altă variantă de realizare, mai cuprinde un ansamblu de legături (70, 76, 80) care cuplează o cutie de unsoare (12) a unei osii (11) de o cutie de unsoare (12) a unei alte osii (11), de pe aceeași parte a cadrului (13), ansamblul de legături (70, 76, 80) fiind astfel dispus, încât să limiteze mișcările relative de deviere între osiile (11) cuplate, în mod degresiv.

13. Suspensie conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că fiecare ansamblu de legături (70, 76, 80) are niște arcuri (76) cu o caracteristică degresivă.

14. Suspensie conform revendicării 13, caracterizată prin aceea că arcurile (76) sunt arcuri de tip armonic.

15. Suspensie conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că fiecare ansamblu de legături (70, 76, 80) este alcătuit dintr-o pârghie cotită (70), articulată pe una din cutiile de unsoare (12) și de care este legat un arc (76) care produce rotirea pârghiei cotite (70) într-o primă direcție, tot de pârghia cotită (70) fiind articulată și o platbandă flexibilă (80), care este legată de cealaltă cutie de unsoare (12) astfel încât să producă rotirea pârghiei cotite (70) într-o a doua direcție, opusă primei

530

535

540

545

550

555

560

565

570

575

RO 115710 Bl direcții, atunci când este tensionată, iar pârghia cotită (70), arcul (76) și platbanda flexibilă (80), sunt astfel dispuse una față de alta, încât momentul de rotație exercitat asupra pârghiei cotite (70) de către arc (76) să se reducă la creșterea tensiunii 580 interne în platbanda flexibilă (80), ca rezultat al devierii relative dintre osiile (11) cuplate, până la o valoare suficientă pentru a determina rotirea în cea de a doua direcție, a pârghiei cotite (70), prin aceasta conducând la reducerea tensiunii interne în platbanda flexibilă (80) și determinând o reducere corespunzătoare a limitării mișcării relative de deviere între osiile (11) cuplate.