NO159583B - Dreieboggi og skinnekjoeretoey. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en dreieboggi for understøtt-else av vognkassen til et skinnekjøretøy ved hjelp av et luftav-fjæringssystem i kombinasjon med en slingrestøtte mellom dreieboggien og vognkassen, såvel som et skinnekjøretøy med minst to dreieboggier.

Anvendelsen av luftfjærer vil ofte være nødvendig som følge av forholdet mellom kjøretøyets egenmasse og lasten og vil i tillegg til en optimal avfjæring av vognkassen også gi en vidtgående av-kobling mellom vognkassen og dreieboggien. Veden tilsvarende anordning muliggjøres en utøvelse av samtlige mellom dreieboggien og vognkassen opptredende relativbevegelser.

Det er kjent et antall anvendelser hvor avstøttingen av vognkassen i et skinnekjøretøy mot dreieboggien skjer ved hjelp av luftfjærer hvis luftrom er forbundne med hverandre ved hjelp av en utligningsledning og hvor de med hverandre forbundne luftfjærer i en dreieboggi er belastningsavhengig styrt. En slik anordning medfører den fordel at det oppnås et merkbart redusert luftfor-bruk sammenlignet med enkeltstyrte luftfjærer (CH-PS 540 805 og 564 446).

Da de to med hverandre kommuniserende forbundne luftfjærer ikke

er istand til å stabilisere vognkassen mot sideveis slingrebevegelser anvendes et slikt system fortrinnsvis sammen med en direkte eller indirekte mellom vognkassen og dreieboggirammen anordnet slingrestøtte (se eksempelvis CH-PS 5.64 446).

Ved alle luftfjærsystemer må man ta hensyn til at det kan oppstå en feil i luftfjæren, av en eller annen grunn, eller at mediet kan svikte, mens kjøretøyet befinner seg i drift i et tog. For slike tilfeller må det innenfor eller utenfor luftfjærene i luftfjærenes virkningsstrekninger være anordnet nødavfjæringer som tilfredsstiller samtlige krav til avsporingssikkerhet.

Det er kjent utførelser hvor den fjærende nødavstøtting er anordnet parvist i en bestemt basisavstand i forhold til hverandre i dreieboggi-tverraksen, og symmetrisk i forhold til vognens lengdeakse (DE-AS 21 07s073).

En ulempe ved samtlige forannevnte utførelsesformer er imidler-tid at anordningen av nødavstøttelsen bare kan føres tilbake til et dimensjoneringsspørsmål, dvs. at den enheten er utført i avhengighet av luftfjærenes basisavstand, eller at nødavstøttelsens fjærstivhet betraktes som et dimensjoneringsspørsmål. Således er disse løsninger underkastet reelle grenser. Disse grenser viser seg i den senere tid i forbindelse med de krav som stilles til

en nødavstøttelse for vognkassen i et skinnekjøretøy som har høyt tyngdepunkt og stor vridningsstivhet for vognkassen.

Ved asymmetrisk belastning av dreieboggien, slik tilfellet særlig vil være i kurvene, oppstår det dessuten et uønsket moment ved den parvise anordning av nødunderstøttelsen, ved bortfall av luftavfjæringen. Dette moment virker om dreieboggiens lengdemidtplan.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning for nødunderstøttelse av vognkassen i et skinnekjøretøy, hvilken nødunderstøttelse er uavhengig av luftfjærenes basisavstand såvel som av avstanden mellom nødunderstøttelsene eller deres stivheter, og er istand til å oppfange de ved kurvekjøring, med nødfjærene i drift, systembetingede hjullastendringer på en slik måte at avsporingssikkerheten økes.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en dreieboggi som er kjenne-tegnet ved at den bare har ett eneste nødunderstøttelsessted for vognkassen, hvilket nødunderstøttelsessted er anordnet lengdeeks-. entrisk i forhold til dreiepunktet mellom dreieboggi og vognkasse og i dreieboggiens lengdemidtplan, og ved at i det minste de to nærmest vognendene plasserte dreieboggier har nødunderstøttelses-steder som ved kjøretøyer beregnet for kjøring i begge retninger ligger nærmere vognendene for kjøretøyer beregnet for kjøring bare i én retning, ligger nærmest førerhusdelen.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 rent skjematisk viser to dreieboggier med de krefter som virker under kurvekjøring ved relativ liten hastighet,

uten nødunderstøttelse,

figur 2 viser hvilken innvirkning den nye nødunderstøttelse vil

ha,

figur 3 viser et sideriss av en dreieboggi,

figur 4 viser et grunnriss av dreieboggien i figur 3,og figur 5 viser et riss av dreieboggien i figurene 3 og 4.

I figurene 3 og 5 er det antydet en vognkasse 1. Luftavfjæringen . for vognkassen 1 ivaretas av to luftfjærer 3 som er anordnet symmetrisk om dreieboggiens lengdemidtplan 12. Disse to luftfjærer 3 er forbundne med hverandre ved hjelp av en utligningsledning 2. Det er videre vist en dreieboggiramme 4.

For nødunderstøttelse, i tilfelle én eller begge luftfjærer 3 faller ut, er det anordnet et nødunderstøttelsessted 7. Dette kan bestå av gummielastisk materiale og/eller stålfjærer. Hver dreieboggi 5 har bare ett eneste nødunderstøttelsessted 7. Som det går frem av figur 4 er nødunderstøttelsesstedet anordnet i dreieboggiens lengdemidtplan 12 og er anordnet i en avstand e fra dreiepunktet 11 mellom dreieboggi og vognkasse. De to luftfjærene 3 styres i avhengighet av belastningen ved hjelp av en styring 8. For stabilisering av vognkassens 1 slingrebevegelser, er det mellom vognkassen 1 og dreieboggirammen 4 anordnet en slingrestøtte 9. Ved en bestemt hastighet Vo vil for en bestemt sporhellings-vinkel oi og en bestemt bueradius R hjullastavvikende Aq r forsvinne, fordi det i et slikt tilfelle resultanten av sentrifugalkraften F og vektkraften G vil stå loddrett og sentralt på sporplanet.

Ved hastigheter større enn den utlignede hastighet Vo vil AQp være positiv som følge av sentrifugalkraftoverskuddet på den ytterste skinnen i kurven.

Ved hastigheter mindre enn Vo vil tilsvarende hjullastavviket

A QF ved den ytterste skinne være negativt og det oppstår altså

en hjulavlastning. Den største hjulavlastning for det ytre hjul

vil altså forekomme ved en stillstand og tilveiebringes uteluk-kende av den på tvers av (det hellende) spor virkende komponent av vektkraften e.

De i buer med konstant radius i forhold til horisontalen hellende skinner er ved hjelp av overgangsbuer forbundne med de rette hori-sontalt lagte skinner. I dette avsnitt vil krumningen og skinnenes horisontale helling suksessivt gå over ifra det rettlinjede for-løp og til bueforløpet.

De to skinner ligger således ikke lenger i et plan, men er vridd

i forhold til hverandre (figur 1).

Sikkerheten mot avsporing bestemmes av forholdet mellom den på sporkransen virkende horisontale styringskraft Y og hjullasten Q på det ytterste hjul i fremre hjulsats.

Denne avsporingskoeffisient Y/Q må under alle driftsforhold være mindre enn en bestemt kritisk verdi:

Denne kritiske avsporingskoeffisient er avhengig av sporkrans-flankevinkelen og av friksjonskoeffisienten mellom sporkransen og skinnen. Den kjennetegner den tilstand hvor sporkransen kan klatre på skinnen. Ved den vanlige sporkrans-flankevinkel på 70° vil denne verdi Beregninger viser at det oppnås optimale betingelser med hensyn til avsporingssikkerhet når ved den i figur 1 viste anordning

For oppnåelsen av en utligning av de resulterende hjullaster på hjulene 11 og 31 gjelder derfor betingelsen:

Det karakteristiske ved den nye nødunderstøttelse med hjelp av ett nødunderstøttelsessted 7 per dreieboggi 5, slik det er vist i figur 2, består i at understøttelsesstedet er forskjøvet i dreieboggiens lengdemidtplan 12 i forhold til dreiepunktet 11 mellom dreieboggi og vognkasse. Overfor kjente konstruksjoner oppnås en vesentlig forenkling. Ved kjente konstruksjoner er det vanligvis anordnet to eller fire slike nødunderstøttelser, og disse ligger ikke i, men symmetrisk om dreieboggiens lengdemidtplan. Dessuten vil den forenklede konstruksjon også med-føre at det ved en nødfjærdrift, særlig ved ujevn hjulbelast-ning ved kjøring i kurver med liten hastighet, ikke vil kunne oppstå ekstra momenter som påvirker avsporingssikkerheten.

Den viste anordning av et nødunderstøttelsessted vil øke avsporingssikkerheten i vesentlig grad for det til enhver tid fremre og ytre hjul i fremre dreieboggi.

Betegner man akselavstanden i dreieboggien med 2a<+>, så vil

en optimaliseringsberegning for verdien e gi grensene o<e =a<+>.

I det optimale tilfelle vil AQ<*> = AQ^ eller med andre ord, hjullastendringer som skyldes vridning av vognkassen, kompenser-es av den hjullastendring som gir seg av nødunderstøttelsen 7 (figur 2). ;Til grunn for oppfinnelsen ligger som nevnt den erkjennelse ;at forholdene ved en kurveutkjøring fra et spor med overhøyde og med et langsomtkjørende skinnekjøretøy med defekt luftav-fjæring vil være de mest prekære. Dette fordi det fremre, ytre og systembetinget mest avsporingsutsatte hjul i den i kjøreret-ningen fremre dreieboggi oppviser den største resulterende hjulavlastning (se figur 1). ;I figur 1 og 2 betyr: ;Q 11 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre, ;ytre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 12 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;indre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 21 =. resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre ;og ytre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 22 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre ;og indre hjul i fremre dreieboggi, ;Q 31 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;og ytre hjul i bakre dreieboggi, ;Q 32 = resulterende hjullast for det i kjøreretningen fremre ;og indre hjul i bakre dreieboggi, ;W Q 41 = er resulterende hjullast for det i kjøreretningen bakre og ytre hjul i bakre dreieboggi, ;Q 42 = er resulterende hjullast for det i kjøreretningen ;bakre og indre hjul i bakre dreieboggi, ;AQg<*> = hjullastendringen som følge av en vridning av vognkassen,

AQg+ = hjullastendringen som følge av én vridning av dreieboggien,

AQ F = hjullastendringen som følge av sentrifugalkraften

henholdsvis hengdrift,

AQg = hjullastendringen som følge av den lengdeeksentriske

nødunderstøttelse.

Tiltak for bedring av avsporingssikkerheten ved utfall av nor-mal fjær i ngen : Med denne anordningen av nødavfjæringen oppnås at den største resulterende hjulavlastning for fremre, ytre hjul i fremre dreieboggi reduseres med verdien A Q^ (figur 2).

Andelen Aq^ vil for et kjøretøy beregnet for kjøring i begge retninger ha en positiv innvirkning på det til enhver tid fremre og ytre hjul i den i øyeblikket fremre dreieboggi, og fremkommer som følge av en lengdeeksentrisk anordning av den fjærende nødunderstøttelse, uavhengig av luftfjærenes basisavstand. Nødunderstøttelsen er som nevnt forskjøvet i dreieboggi-midtplanet en strekning e ifra dreiepunktet dreieboggi/vogn-

i retning mot vognkassens ende.

Ved et kjøretøy beregnet for kjøring bare i én retning vil

den lengdeeksentriske anordning av den fjærende nødunderstøt-telse på tilsvarende måte skje ved at nødunderstøttelsen i begge dreieboggier forskyves en strekning e ifra dreiepunktet mellom dreieboggi og vognkasse, i retning mot førerenden.

Nødunderstøttelsen kan fortrinnsvis være i form av et forspent, flerlags gummielement 7, idet et slikt fjærelement må være istand til ved deformering i tillegg til den vertikale avfjæring å kunne oppta de opptredende sideveis rettede bevegelser av dreieboggien i forhold til vognkassen på en elastisk måte. Videre må fjærelementet, alt etter fjærstivheten til leddele-mentene dreieboggi/vognkasse, sikre en viss forskyvning av dreieboggi-dreiepunktet i kjøretøyets lengderetning, i den hensikt å oppnå et lengdeelastisk medtak.

Det er også mulig å benytte, en nødunderstøttelse bygget opp av én eller flere stålfjærer, eller en kombinert stål-/gummi-fjæranordning.

Claims (2)

1. Dreieboggi for understøttelse av vognkassen (1) til et skinnekjøretøy ved hjelp av et luftavfNæringssystem (3,2,8) i kombinasjon med en slingrestøtte (9) mellom dreieboggien (5) og vognkassen (1),karakterisert ved at det er anordnet ett eneste nødunderstøttelsessted (7) for vognkassen (1), hvilket understøttelsessted er anordnet lengeeksentrisk (e) i forhold til dreiepunktet (11) mellom dreieboggi og vognkasse og i dreieboggiens (5) lengdemidtplan (12), og at lengdeeksentrisiteten (e) utgjør hvor 2a<+> = akselavstanden i dreieboggien.

2. Skinnekjøretøy med minst to dreieboggier ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste de to nærmest vognendene plasserte dreieboggier har nødunderstøtt-elsessteder (7) som ved kjøretøyer beregnet for kjøring i begge retninger ligger nærmere vognendene og for kjøretøyer beregnet for kjøring bare i én retning, ligger nærmest f ørerhusdelen.