SE445632B

SE445632B - BIKE VEHICLE WITH DRIVING DEVICE IN BOGGI

Info

Publication number: SE445632B
Application number: SE7906787A
Authority: SE
Inventors: W Rappengluck; V Distelrath; F Quack
Original assignee: Krupp Gmbh
Priority date: 1978-08-26
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1986-07-07
Also published as: DE2837302A1; JPS5531691A; DE2837302C2; IT1122804B; FR2434067A1; GB2029785A; CH639328A5; IT7925190A0; SE7906787L; FR2434067B1; ATA559079A; AT365524B; GB2029785B

Description

15 20 25 30 35 40 7906787-2 2 stabilitet i gången för fordonet. Drivaggregaten, såsom till exem- pel en boggimotor och tillhörande överföringsväxlar är i de kända skendrivna fordonen via fjäderelement lagrade på så sätt att en- dast lodräta stötar från boggiramen mot drivaggregatet mildras. 15 20 25 30 35 40 7906787-2 2 stability in the aisle of the vehicle. The drive units, such as a bogie motor and associated transmission gears, are stored in the known rail-driven vehicles via spring elements in such a way that only vertical shocks from the bogie frame against the drive unit are mitigated.

I tvärriktningen är emellertid dessa fjäderelement i det närmaste stela varför massorna för drivaggregatet eller drivaggregaten ur svängningsteknísk synvinkel i tvärriktningen för boggiramen är direkt kopplade.In the transverse direction, however, these spring elements are almost rigid, which is why the masses of the drive unit or the drive units are directly connected from the transverse direction of the bogie frame from a pivotal technical point of view.

För hävande av dessa fel är drivmotorerna vid andra kända sken- bundna fordon lagrade i karosseriet. Vid en sådan lösning förbättras visserligen ur svängningsteknisk synvinkel massförhållandena i boggin emellertid är till följd av de vid färd i kurvor stora relativrörel- serna mellan karosseri och hjulsatser betingade överföríngen av vrid- moment från drivaggregaten till hjulsatserna konstruktivt och vikt- mässigt resurskrävande och dessutom en källa till fel. Dessutom lå- ter sig denna lösning ofta icke utan tungt vägande andra nackdelar utföras, eftersom utrymmet för drivaggregaten i eller under fordons- karosseríet~först står till förfogande genom förlängning av fordonet.To eliminate these faults, the drive motors of other known rail-bound vehicles are stored in the body. With such a solution, the mass conditions in the bogie are improved from an angular point of view, however, due to the large relative movements between body and wheel sets when driving in curves, the transfer of torque from the drive units to the wheel sets is conditionally constructive and also resource-intensive and also resource-intensive. to error. In addition, this solution can often not be carried out without serious other disadvantages, since the space for the drive units in or under the vehicle body is first available by extending the vehicle.

Vidare måste emellertid också vid dessa kända skenfordon en del av drivaggregatet, nämligen axeldrivningen, med nödvändighet kvarstå i boggin.Furthermore, even with these known rail vehicles, a part of the drive unit, namely the axle drive, must necessarily remain in the bogie.

Uppfinningen har till uppgift att ange ett skenfordon av det inledningsvis nämnda slaget, vid vilket en stor stabilitet under gång uppnås och vid vilken den kritiska hastighet, som utmärkes av periodiska hjulflänsanliggningar för hjulsatserna med ungefär 1-5Hz vid färd på rakor, till hastighetsområden väsentligt över 200 km/tim.The object of the invention is to provide a rail vehicle of the type mentioned in the introduction, in which a great stability is achieved during walking and in which the critical speed, which is characterized by periodic wheel flange bearings for the wheel sets of approximately 1-5Hz when driving on straight lines, to speed ranges substantially above 200 km / h.

Därvid skall de nämnda nackdelarna för de kända skendrivna fordonen undvikas.In doing so, the mentioned disadvantages of the known rail-driven vehicles must be avoided.

Denna uppgift löses i enlighet med uppfinningen genom att driv- aggregatet respektive drívaggregaten inuti boggin i tvärriktningen väsentligen kring samma utslag är rörligt translatoriskt och kring en lodrät axel väsentligen kring sammma vridningsvinkel, som bogg- ramen på rälsen, varvid drivaggregaten respektive drivaggregaten i tvärriktningen visa åtminstone en fjäder och ett dämpningselement är förbundna.med boggiramen. Därvid är det väsentligt att fjäder- styvheten för fjäderelementet respektive fjäderelementen är dimen- sionerad så ringa att de vinkelrätt mot rörelseríktningen riktade translatoriska sväningarna för drivaggregatet respektive drivaggre- gaten i förhållande till boggiramen och de motsvarande vrid eller vinkelsvängningarna kring en vertikal axel uppvisar i frekvenser 10 15 20 25 30 35 40 s 7906787-2 till maximalt ungefär 5 Hz och att dämpningskarakteristikan för dämpningselementet respektive dämpningselementen vid svängningarnas frekvenser och amplituder för respektive drivaggregat eller driv- aggregaten är anpassade på så sätt att det totala systemet för boggin är svängningstekniskt stabilt till en på förhand given högsta hastighet. Med de i patentkravet 5 beskrivna kännetecknen är en fördelaktig upphängning av drivaggregatet angiven. Det i patentkravet 6 beskrivna kännetecknet medför en väsentlig förenk- ling av drívproblemen, under det att de i patentkraven 4 och 8 be- skrivna kännetecknen möjliggör ett dimensionerande av fjäderstyv- heten för den translatoriska rörelsen för ett drivaggregat i tvär- riktningen och den för vridningsrörelsen kring en lodrät axel oberoende av varandra.This object is solved in accordance with the invention in that the drive unit and the drive units inside the bogie in the transverse direction are substantially translatable about the same deflection and about a vertical axis substantially around the same angle of rotation as the bogie frame on the rails, the drive units and the drive units in the transverse direction. a spring and a damping element are connected to the bogie frame. In this case, it is essential that the spring stiffness of the spring element and the spring elements, respectively, is dimensioned so small that the translational oscillations of the drive unit and the drive units directed perpendicular to the direction of movement in relation to the bogie frame and the corresponding rotational angles about a vertical axis 7 206787-2 to a maximum of approximately 5 Hz and that the attenuation characteristics of the attenuation element and the attenuation elements at the frequencies of the oscillations and amplitudes for the respective drive units or the drive units are adapted in such a way that the overall system for the bogie is technically oscillatingly stable to a pre-given maximum speed. With the features described in claim 5, an advantageous suspension of the drive unit is indicated. The feature described in claim 6 entails a substantial simplification of the drive problems, while the features described in claims 4 and 8 enable a dimensioning of the spring stiffness for the translational movement of a drive unit in the transverse direction and that of the rotational movement around a vertical axis independently.

Uppfinningen skall nedan beskrivas närmare i form av flera utföringsexempel i anslutning till ritningarna. Härvid visar fig_l en två-axlig boggi för ett skenburet fordon i enlighet med upp- finningen med ett drivblock för bägge axlarna, fig 2 en två-axlig boggí med två skilda drivenheter en för varje axel, fig 3 en boggí med två ur driftsynvínkel skilda, på en gemensam ram fästa driv- aggregat, fig 4 en boggí med ett på en vridstav-pendel-par upp- hängt drivblock med två axeldrivníngar, fig 4a en dämpningslänk mellan drívblocket och ramen för boggín vid utföringsexemplet en- -ligt fig 4. Fig 1-4 är perspektivvyer under det att fig 4a är en vy uppifrån. Ritningarna är delvis kraftigt förenklade för att visa det väsentliga.The invention will be described in more detail below in the form of several exemplary embodiments in connection with the drawings. Fig. 1 shows a two-axle bogie for a rail-borne vehicle in accordance with the invention with a drive block for both axles, Fig. 2 a two-axle bogie with two different drive units one for each axle, Fig. 3 a bogie with two different operating angles Fig. 4 shows a bogie with a drive block suspended from a pivot rod-pendulum pair with two shaft drives, Fig. 4a shows a damping link between the drive block and the frame of the bogie in the embodiment according to Fig. 4. Figs. 1-4 are perspective views while Fig. 4a is a top view. The drawings are partly greatly simplified to show the essentials.

Boggiramen 1 består av två längsgående balkar Z vid yttersí- dorna och två tvärförbindningar 3 vid gavlarna. Boggín uppvisar två axlar 4 med vardera på skenorna 6 gående hjul 5.The bogie frame 1 consists of two longitudinal beams Z at the outer sides and two cross-connections 3 at the ends. Boggín has two axles 4 with wheels 5 each running on the rails 6.

Såsom framgår av fig 1 är axellagren 7 för axlarna 4 vardera via en fjäder 8 i längdriktningen - det vill säga i räls respektive rörelseriktningen - och via vardera ett fjädrings- och dämpnings- element 9 respektive 10 i lodrätt riktning och via vardera ett fjädrings- respektive dämpningselement 11 respektive 12 i tvär- ríktníngen - det vill säga vinkelrätt mot räls respektive fordons- riktning - förbundna med boggiramen 1. I fig 2-4 är fjäderelementen 8 och paren av fjäder- och dämpníngselement 9, 10 respektive 11, 12 för enkelhets skull endast antydde med punktstreckade linjer. För upptagande av de lodräta krafterna är varje axellager 7 tillordnat ett fäste 13 vid de längsgående balkarna 2.As can be seen from Fig. 1, the shaft bearings 7 for the shafts 4 are each via a spring 8 in the longitudinal direction - i.e. in the rails and the direction of movement, respectively - and via a suspension and damping element 9 and 10, respectively, in the vertical direction and via a spring and damping elements 11 and 12, respectively, in the transverse direction - i.e. perpendicular to the rail and vehicle direction - are connected to the bogie frame 1. In Figs. 2-4 the spring elements 8 and the pairs of spring and damping elements 9, 10 and 11, 12, respectively, are for simplicity only indicated by dotted lines. To absorb the vertical forces, each shaft bearing 7 is assigned a bracket 13 to the longitudinal beams 2.

Drivningen för de bägge axlarna 4 är vid det i fig 1 visade 10 15 20 25 30 35 40 7906787-2 4 utföringsexemplet sammanfattade i ett enda drivblock 14. Drivblocket 14 är i förhållande till en lodrät axel 15 väsentligen utförd sym- metrískt. I,tvärriktningen är drivblocket 14 på varje sida via vardera ett fjäderelement 16 och ett dämpningselement 17 förbundna med de längsgående balkarna 2 för boggin 1, varvid de av vardera en fjäder och ett dämpningselement 16 respektive 17 bestående en- heterna från den lodräta axeln-15 i längsriktningen uppvisar ett avstånd 1 och under varandra också uppvisar ett avstånd 21, såsom visas i fig 1.The drive for the two shafts 4 is in the exemplary embodiment shown in Fig. 1 summarized in a single drive block 14. The drive block 14 is substantially symmetrical with respect to a vertical shaft 15. In the transverse direction, the drive block 14 is connected on each side via a spring element 16 and a damping element 17 to the longitudinal beams 2 of the bogie 1, the units of a spring and a damping element 16 and 17, respectively, consisting of the vertical shaft 15 in the longitudinal direction has a distance 1 and below each other also has a distance 21, as shown in Fig. 1.

För kraft- respektive vridmomentöverföringen från drivblocket 14 till axlarna 5 kan principiellt varje lämplig lösning utnyttjas, såvitt den uppvisar de för en optimal dimensionering erforderliga cfjädrings- och dämpningskarakterístika. Vid det i fig 1-4 visade utföringsexemplet är en till sitt utförande känd hålaxel 18 anord- nad, som på ena sidan av drivblocket 14 respektive vid växeln 22 respektive 30 och på den andra sidan vid axeln 4 respektive hjulet S är kardanledad. De axiellt verksamma fjäder- och dämpningsegen- skaperna för kardankopplingen av hål- eller röraxeln 18 är i fig 1 antydda genom ett ersättningssystem, bestående av vardera ett fjädrings- och dämpningselement 19 respektive 20. Genom den beskriv- na anordningen av fjädrings- och dämpningselement 16, 17 respektive 18, 19 är drivblocket 14 såväl translatoriskt i tvärriktningen som också rotations- eller vrídningssynvinkel rörligt lagrad kring den lodräta axeln 15 gentemot boggiramen 1.For the power or torque transmission from the drive block 14 to the shafts 5, in principle any suitable solution can be used, insofar as it has the suspension and damping characteristics required for an optimal dimensioning. In the exemplary embodiment shown in Figs. 1-4, a hollow shaft 18 known for its design is arranged, which on the one side of the drive block 14 and at the gear 22 and 30, respectively, and on the other side at the shaft 4 and the wheel S, respectively, is universal jointed. The axially effective spring and damping properties for the universal joint of the hollow or tubular shaft 18 are indicated in Fig. 1 by a replacement system, each consisting of a suspension and damping element 19 and 20, respectively. By the described arrangement of spring and damping elements 16 , 17 and 18, 19, respectively, the drive block 14 is movably mounted around the vertical axis 15 relative to the bogie frame 1 both translationally in the transverse direction as well as the angle of rotation or rotation.

Drivblocket 14 är i längsriktningen och med avseende på dess egen längdaxel via (icke visade) kända gummielastiska element lag- rat i boggiramen 1, medelst vilka de drivblocket 14 gentemot bogg- ramen 1 i de nämnda rörelserelationerna endast ger ringa rörelse- möjligheter. Den lodräta lagringen av drivblocket 14 í boggiramen 1 kan ske på känt sätt medelst pendellänkar, såsom visas i fíg 2 och 3 så att de ovan beskrivna rörelserna i det horisontella planet är möjliga.The drive block 14 is in the longitudinal direction and with respect to its own longitudinal axis via (not shown) known rubber-elastic elements stored in the bogie frame 1, by means of which the drive block 14 opposite the bogie frame 1 in the mentioned movement relations provides only little movement possibilities. The vertical storage of the drive block 14 in the bogie frame 1 can take place in a known manner by means of pendulum links, as shown in Figs. 2 and 3, so that the movements described above in the horizontal plane are possible.

Vid det i fig Z visade utföringsexemplet har varje hjulsats 4,5 en separat drivning. Varje drivning består av en motor 21, drivningen 22 och röraxeln 18. Motorerna 21 är via pendlar 23 upp- hängda i balken 24 för en broliknande tvärförbindning 25 för boggiramen 1 och med hjälp av vridmomentstöttor 26 via en bult 27 I ledade i längsriktningen vid tvärförbindningarna 3 för boggiramen 1. Genom pendelupphängningen är en rörelse för motorerna i tvär- _ riktning möjlig, medelst bultarna 27 är vardera en lodrät vrídnings- 10 15 20 25 30 35 40 7906787-2 axel bestämd för varje drivblock 21, 22. De som cylindrar visade enheterna består vardera av ett fjäderelement 16 och ett dämpnings- element 17, och ärsanordnade vid bägge sidor mellan motorerna 21 och de längsgående balkarna 2 för boggiramen 1.In the exemplary embodiment shown in Fig. Z, each wheel set 4,5 has a separate drive. Each drive consists of a motor 21, the drive 22 and the pipe shaft 18. The motors 21 are suspended via pendulums 23 in the beam 24 for a bridge-like cross-connection 25 for the bogie frame 1 and by means of torque supports 26 via a bolt 27 I articulated in the longitudinal direction at the cross-connections 3 for the bogie frame 1. Through the pendulum suspension a movement of the motors in the transverse direction is possible, by means of the bolts 27 a vertical axis of rotation is each determined for each drive block 21, 22. The cylinders The units shown consist each of a spring element 16 and a damping element 17, and are arranged on both sides between the motors 21 and the longitudinal beams 2 of the bogie frame 1.

Vid det i fig 3 visade utföringsexemplet är två skilda driv- ningar, bestående av vardera en motor 21, en växel 22 och en rör- axel 18 anordnade. Dessa drivníngar är medelst ett ramstativ 28 - svängningstekniskt - sammanfattade till ett drivblock. Ramstativet 28 är på det redan beskrivna sättet via pendlare 23 upphängd i boggiramen 1 och i tvärriktningen avlastad via som cylindrar visade enheter, bestående av vardera ett fjäderelement 16 och ett dämp- ningselement 17 gentemot boggiramen 1. Den på ramstativet 28 samman- satta drivningen kan därigenom röra sig såväl transtatoriskt i tvär- riktningen som också rotationsmässigt kring den genom ramstativets 28 mitt givna lodräta axel 15. Vid det i fig 4 och 4a visade utförings exemplet är åter igen ett enda drivblock, bestående av en motor 29 och två axeldrivningar 30 anordnad. Motorn 29 är åter igen upp- hängd via pendlar 31 i boggiramen 1. Till skillnad från de ovan- stående utföringsexemplen är pendeln 31 vid sin övre ände emeller- tid via vridningsstyva förbindningar 32 fäst vid torsionsfjädrar 33, varvid dessa är vridbara i på tvärförbindningen 25 anordnade lager. De av vardera fjäder och ett dämpningselement 16 resp 17 bestående som cylinder visade enheterna är i tvärriktningen anordnade centralt mellan axlarna i linje med varandra. Med denna anordning möjlíggöres fördelen att fjäder och dämpningselementen för transla- tionsrörelsen för drivblocken 29, 30 i tvärriktningen och rotations- rörelsen kring den lodräta axeln 15 kan dimensioneras var för sig.In the exemplary embodiment shown in Fig. 3, two different drives, consisting of a motor 21, a gear 22 and a pipe shaft 18, are provided. These drives are summarized into a drive block by means of a frame frame 28 - pivoting technically. The frame frame 28 is in the manner already described suspended via pendulum 23 in the bogie frame 1 and relieved transversely via units shown as cylinders, each consisting of a spring element 16 and a damping element 17 opposite the bogie frame 1. The drive assembled on the frame frame 28 can thereby moving both transversely in the transverse direction and also rotationally about the vertical axis 15 given through the center of the frame frame 28. In the exemplary embodiment shown in Figs. 4 and 4a, again a single drive block, consisting of a motor 29 and two shaft drives 30 is arranged. . The motor 29 is again suspended via pendulums 31 in the bogie frame 1. In contrast to the above embodiments, the pendulum 31 is at its upper end, however, via torsionally rigid connections 32 attached to torsion springs 33, these being rotatable in the cross-connection 25 arranged layers. The units of each spring and a damping element 16 and 17, respectively, consisting as a cylinder, are arranged in the transverse direction centrally between the axes in line with each other. This device enables the advantage that the spring and the damping elements of the translational movement of the drive blocks 29, 30 in the transverse direction and the rotational movement about the vertical axis 15 can be dimensioned separately.

Vid translationsrörelsen vrider sig torsionsfjädrarna 33 med pend- larna 31 i sitt ursprungliga ej påverkade tillstànd i lagren 34.During the translational movement, the torsion springs 33 rotate with the pendulums 31 in their original unaffected state in the bearings 34.

Fjädrings- och dämpningsegenskaperna är givna av de av fjädrings- och dämpningselementen 16 resp 17 bestämda egenskaperna. Vid rota- tionsrörelsen gör de bägge på varje sida befintliga pendlarna mot- satta utslag, så att torsionsfjädrarna 33 vrides och på drivblocken 29,50 utövar en återställningskraft. Den för vrídrörelsen för driv- blocket anordnade dämpningen förverkligas medelst åtminstone ett dämpningselement 35, såsom visas i fig 4a. Vid vridrörelsen för driv- blocket förblir de av fjäder- och dämpningselementen 16 resp 17 bestående enheterna praktiskt taget opåverkade under det att vid translationsrörelse är torsionsfjädrarna 33 och dämpningselementet resp elementen 35 ej aktiva. .... ...w .- _....-____.....-,.-...~.. u. _.. 7906787-2 För en svängningsmodell motsvarande utföringsexemplet i enlighet med fig 1 genomförga beräkningar har efter optimering av fjädrings- och dämpningskarakterístika vid på förhand givna massor givit kritiska hastigheter, som ligger långt över de för skenbundna fordon, som är utrustade med boggis av hitintills känt slag. k-c-u-*ß-u-w-m-v-...ny e." _. i v..The suspension and damping properties are given by the properties determined by the suspension and damping elements 16 and 17, respectively. During the rotational movement, the two pendulums on each side make opposite turns, so that the torsion springs 33 are rotated and a restoring force is exerted on the drive blocks 29,50. The damping arranged for the rotational movement of the drive block is realized by means of at least one damping element 35, as shown in Fig. 4a. During the rotational movement of the drive block, the units consisting of the spring and damping elements 16 and 17, respectively, remain practically unaffected, while during translational movement the torsion springs 33 and the damping element and the elements 35, respectively, are inactive. .... ... w .- _....-____.....-,.-... ~ .. u. _ .. 7906787-2 For an oscillation model corresponding to the embodiment according to Fig. 1 carried out calculations have, after optimization of suspension and damping characteristics at predetermined masses, given critical speeds, which are far above those for rail-bound vehicles, which are equipped with bogies of hitherto known type. k-c-u- * ß-u-w-m-v -... ny e. "_. i v ..

Claims

7906787-2 P a t e n t k r a v

A bogie vehicle with at least one drive unit, which is movably mounted to the bogie in the transverse direction and which is connected to the bogie frame via at least one spring element, is characterized in that the drive unit and the drive units (14; 21; 29) in the transverse direction also via at least one damping element (16; 17) are connected to the bogie frame (1) and that the drive unit and the drive units (14; 21; 29) inside the bogie frame (1) in the transverse direction are movable substantially over the same deflection translationally and about a perpendicular axis (15) substantially around the same angle of rotation rotationally as the bogie frame (1) on the rails (6).

Towing vehicle according to claim 1, characterized in that the drive unit or units (14; 21; 29) in relation to the wheel sets (4, 5) are movable in the transverse direction substantially to the same extent as they - in relation to an imaginary vertical plane through the axle (4) of the wheel sets in relation to the bogie frame (1).

A towing vehicle according to claim 2, characterized in that the pivoting system consisting of the drive unit and the drive units (14; 21; 29) and the transversely arranged suspension and damping elements (16; 17) in relation to the bogie frame (1) in the transverse direction and around the perpendicular axis (15) has limited natural oscillations of approximately 5 hetz.

A bogie vehicle according to any one of claims 2 or 3, wherein each bogie has only a single drive block (longitudinal motor with angular gears), characterized in that the transversely directed suspension and damping elements (16; 17) between the drive block (14 ; 29) and the bogie frame (1) are hinged at bearing points, which - seen in the longitudinal direction of the bogie - have a distance (21) from each other and are arranged symmetrically with respect to the vertical axis of rotation (15) of the drive block.

A bogie vehicle according to claim 2 or 3, characterized in that for the translational movement of the drive unit or the drive units (14; 21; 29) and for the rotational movement about this and their vertical axis of rotation (15), respectively, are separate systems of spring and damping elements ( 16; 17; 33; 35) arranged.

Bogie rail vehicle according to Claim 5, characterized in that the drive unit or the drive units (30) are suspended in pendulums (31) in the bogie frame in a manner known per se and that the drive units (31) holding the drive unit and the drive units (30), respectively. are mounted in pairs via torsionally rigid connections (32) are attached to longitudinal torsion springs (33), which in turn are mounted in the bogie frame (1), wherein in the transverse direction between the drive assembly (30) and the bogie frame (1) aligned, each of a spring and units of a damping element (16; 17) are arranged in line centrally with the drive block (29, 30).