SI9520001A - Rail vehicle suspension system - Google Patents

Description

SIG Schvveizerische Industrie-Gesellschaft

Podporni vzmetni sistem za tirnična vozila

Predloženi izum se nanaša na podporni vzmetni sistem za tirnična vozila, s plinsko vzmetjo, namenjeno sprejemu navpičnih sil.

Znano je, da se kot navpično vzmetenje timičnih vozil uporablja plinske vzmeti, zlasti zračne vzmeti. Da bi se povečalo prečni hod vzmetnega sistema in zmanjšalo prečno togost, se zračne vzmeti v glavnem namešča zaporedno z gumijasto podložno vzmetjo. Če pa se takšno konstrukcijo uporabi pri prečnih nagibnih sistemih, je neizogibno, da se zračna vzmet zelo močno zgibno odkloni v prečni smeri. To po eni strani vodi k izredno visoki obremenitvi zračne vzmeti, po drugi pa k povečani prečni togosti sistema.

Če naj bi se premike prenašalo zgolj preko zračnih vzmeti, morajo biti zračne vzmeti tako močno dimenzionirane, da njih vgradnja na vozni podstavek zaradi prostorskih razlogov pogosto sploh ne pride več v poštev. To velja zlasti tam, kjer naj bi se na vozni podstavek vgradilo ne le eno osrednjo zračno vzmet, temveč več takšnih vzmetnih sistemov (npr. dva ali tri).

Da bi se izognili tej pomanjkljivosti, so bili predlagani vzmetni sistemi, pri katerih so bile zračne vzmeti namesto z gumijastimi podložnimi kombinirane z jeklenimi vzmetmi, vendar ne da bi optimalno izpolnile zahtevane kriterije glede obremenitve, prečne togosti in vgraditvenega volumna.

Naloga predloženega izuma je bila torej razvoj vzmetnega sistema, ki izpolnjuje vse zahteve.

To nalogo seje pri vzmetnem sistemu uvodoma definirane vrste po izumu rešilo tako, da je na zgornjem koncu oz. glavi plinske vzmeti dodatno predvidena kalotasta vzmet, prednostno v obliki sferične gumijaste vzmeti.

S to, konstrukcijsko enostavno kombinacijo zračne vzmeti in kalotaste vzmeti se da doseči poljubne zgibne kote, in to pri nespremenljivi vodoravni legi zračnega vzmetenja. S to konstrukcijo se doseže nižjo obremenitev in manjšo prečno togost pri bistveno izboljšani izrabi prečnega hoda, vse to pa pri sprejemljivem povečanju vgraditvene višine.

Takšne vzmetne sisteme se da tako brez težav tudi v večjem številu vgraditi med vozni podstavek in spodnji del ohišja vagona.

Pri zlasti prednostni izvedbeni obliki se pod plinsko vzmet dodatno razporedi gumijasto podložno vzmet.

Zahvaljujoč konstrukciji po izumu so dosežene naslednje značilnosti:

visoka zgibna obremenljivost vzmetnega sistema; najmanjša sistemska prečna togost ob zgibni obremenitvi; veliki prečni hodi;

optimalni vgraditveni volumen.

Poleg uporabe, kjer zračna vzmet praktično vedno ostane vodoravno, so mogoče izvedbene oblike, pri katerih so geometrija in togosti kalote izvedene tako, da zračna vzmet pozitivno ali negativno izvaja definiran, tj. omejen zgibni kot. S tem se da v širokih mejah vplivati na prečno togost sistema, zlasti k nižjim vrednostim, ugodnim za komfort.

Izum je v nadaljevanju še pobliže obrazložen s pomočjo na skicah predstavljenih izvedbenih primerov, kjer kaže sl. 1 znani vzmetni sistem, sestoječ iz spodnje podložne vzmeti in nad njo razporejene plinske vzmeti v normalnem položaju (polna črta) in deformirano (črtkana črta), popolnoma shematsko;

sl. 2 po izumu zasnovan vzmetni sistem s spodnjo podložno vzmetjo, nad njo razporejeno plinsko vzmetjo in na njenem zgornjem koncu predvideno kalotasto vzmetjo, v enakih obremenitvenih stanjih kot vzmetni sistem s sl. 1, prav tako popolnoma shematsko; in sl. 3a do 3d nekaj možnosti razporeditve vzmetnih sistemov na voznih podstavkih, prav tako popolnoma shematsko.

Na skicah predstavljeni vzmetni sistemi kažejo popolnoma shematsko po eno podporno točko za tirnična vozila, pri čemer so vzmetni sistemi razporejeni med voznim podstavkom in ohišjem vagona ali med voznim podstavkom in prečno gredjo.

Glede na princip konstrukcije se lahko med voznim podstavkom in ohišjem vagona ali prečno gredjo predvidi osrednji vzmetni sistem ali večje število vzmetnih sistemom. Vgraditvene izmere so v takšnih primerih seveda odvisne od pričakovanih obremenitev. Na sl. 3a - 3d skic so prikazane nekatere možnosti razporeditve vzmetnih sistemov na voznih podstavkih.

Na sl. 1 skic je prikazan (shematsko) običajni vzmetni sistem za tirnična vozila s spodaj ležečo podložno vzmetjo 1 (gumijasto podložno vzmetjo, tj. izmenično drug nad drugo razporejenimi gumijastimi in kovinskimi ploščami). Takšne podložne vzmeti so znane in jih tu ni potrebno pobliže obrazložiti. Neposredno čez podložno vzmet 1 je razporejena plinska vzmet. Tudi plinske vzmeti so pri gradnji vozil splošno znane in ne potrebujejo nikakršnega dodatnega pojasnjevanja.

Tovrstne vzmetne kombinacije so npr. znane iz DE-OS 23 05 878 in DE-OS 26 04 769.

Za sprejem čistih navpičnih sil bi zadostoval en sam tip vzmeti, npr. plinska vzmet. Ker pa se pri timičnih vozilih neizogibno pojavljajo prečne sile, se za povečanje prečnega hoda vzmetnega sistema in zmanjšanje prečne togosti, kot je opisano v omenjenih dokumentih, plinske vzmeti razporedi zaporedno z gumijastimi podložnimi vzmetmi. Pri prečnih nagibnih sistemih se zračne vzmeti pri tovrstnih konstrukcijah, kot je prikazana na sl. 1, vendarle močno odklonijo prečno (Y) in zgibno (φ). To po eni strani nujno vodi k višji obremenitvi plinske vzmeti, po drugi strani pa k višji prečni togosti vzmetnega sistema. Da bi se prikazane premike same prenašalo preko plinske vzmeti, mora biti plinska vzmet dimenzionirana tako veliko, da namestitev le-te na vozni podstavek naleti na velike težave.

Zahvaljujoč konstrukciji po izumu, kot je predstavljena na sl. 2, se da tem pomanjkljivostim glede prekomerne obremenitve, višje prečne togosti in vgraditvenega volumna izogniti.

Vzmetni sistem po izumu je v spodnjem delu v bistvu zasnovan enako kot pri stanju tehnike, tj. poleg zračne vzmeti 2 prednostno prav tako obsega gumijasto podložno vzmet 1. Bistvena razlika pa obstaja v tem, da je na glavi plinske vzmeti 2 dodatno razporejena sferična gumijasta vzmet 3 (kalotasta vzmet).

Ta sistem se lahko tedaj obremeni zgolj z navpičnimi silami F ali prečnimi nagibnimi silami F’ in momenti M ter se obnaša kot je prikazano na skicah.

Glede na geometrijo in togost kalote obdrži zgornji del plinske vzmeti v bistvu vodoravno lego tudi v obratovanju ob zgibnem in prečnem odmiku. Prečni odmik prevzameta gumijasta podložna vzmet 1 in plinska vzmet 2.

Odvisno od izbire elastičnih lastnosti elastomernega telesa 5 kot tudi geometrije kalote se lahko sistem v danem primeru tako deformira, da v obratovanju pri poljubnem prečnem odmiku zgornji del plinske vzmeti zavzame preddoločen kot glede na vodoravnice.

Pri tem je najpomembneje, da se da doseči poljubne zgibne kote.

Pri sprejemljivem povečanju vgraditvene višine se s tem sistemom doseže nižjo obremenitev in togost kot tudi boljšo izrabo prečnega hoda.

Claims (6)

1. Patentni zahtevki

   1. Podporni vzmetni sistem za tirnična vozila, s plinsko vzmetjo, namenjeno sprejemu navpičnih sil, značilen po tem, da je na zgornjem koncu plinske vzmeti dodatno predvidena kalotastna vzmet.
2. 2. Vzmetni sistem po zahtevku 1, značilen po tem, da je pod plinsko vzmetjo dodatno razporejena podložna vzmet.
3. 3. Vzmetni sistem po zahtevku 1, značilen po tem, da je kalotastna vzmet zasnovana kot sferična ali lupinasta gumijasta vzmet.
4. 4. Vzmetni sistem po enem od zahtevkov 1 do 3, značilen po tem, da sta geometrija in togost kalote izbrana tako, da zgornji del plinske vzmeti v obratovanju ostane vodoravno.
5. 5. Vzmetni sistem po enem od zahtevkov 1 do 3, značilen po tem, da sta geometrija in togost kalote izbrana tako, da zgornji del plinske vzmeti v obratovanju, odvisno od prečnega odmika, tvori preddoločen kot glede na vodoravnice.
6. 6. Timično vozilo, značilno po tem, da je med vsakim voznim podstavkom in ohišjem vagona vsakokrat predviden vsaj en podporni vzmetni sistem po enem od zahtevkov 1 do 3.