RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 165602 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 290812 (22) Data zgłoszenia: 26.06.1991 (51) IntCl5: B61F 5/08 (54) Prowadzenie kół wózków pojazdów szynowych, zwłaszcza pojazdów kolejowego ruchu podmiejskiego (30) Pierwszeństwo: 17.07.1990,DE,9010678 02.01.1991,EP,91100010 (73) Uprawniony z patentu: MAN GHH S chien en verkeh rstech n ik GmbH, Nürnberg, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 09.03.1992 BUP 05/92 (72) Twórcy wynalazku: Engelbert Weeger, Nürnberg, DE Lutz Uebel, Heroldsberg, DE Wolfgang-Dieter Richter, Winkelhaid, DE Lutz Mauer, Augsburg, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.1995 WUP 01/95 (74) Pełnomocnik: Dziarnowska Monika, PHZ POLSERVICE PL 165602 B1 1. Prowadzenie kół wózków pojazdów szynowych, (57) zwłaszcza pojazdów kolejowego ruchu podmiejskiego, ze sprężynami pierwszego stopnia między łożyskami kół a podłużnicami ramy wózka, jak również ze sprężynami drugiego stopnia między tymi podłużnicami, a nadwoziem wagonu, w którym to wózku, koła za pośrednictwem ramy prowadzącej, są połączone wahliwie z poprzecznicą ramy wózka nad leżącą poziomo i poprzecznie do kierunku jazdy osią ich obrotu, przy czym co najmniej dwa koła wózka są wykonane jako koła toczne połączone sztywno z ramą prowadzącą łożyskami stojakowymi, a rama prowadząca dołączona jest do dwóch łożysk prowadzących i połączona z poprzecznicą, przy czym rama prowadząca ułożyskowana jest w łożyskach prowadzących sztywno w kierunku jazdy, przesuwnie na boki pomiędzy ogranicznikami ruchu, oraz elastycznie przy bocznym wychyleniu przeciwko siłom odchylającym, znamienne tym, że łożyska prowadzące (7) składają się z metalowych trzpieni (13) utrzymywanych między koziołkami łożyskowymi (17) ramy prowadzącej (2) i w oczku łożyskowym (19) ramy wózka (1), przy czym metalowe trzpienie (13) otoczone są warstwą elastomeru (15) i osadzone w metalowych tulejach (16), a pomiędzy co najmniej jedną poprzecznicą (4) i jedną ramą prowadzącą (2) usytuowany jest wspornik pośredni (8), przy czym pomiędzy ramą prowadzącą (2), a wspornikiem pośrednim (8) usytuowane są łożyska prowadzące (7), a wspornik pośredni (8) jest połączony z poprzecznicą (4) za pomocą co najmniej dwóch elastycznych łożysk czopowych (9, 10). FIG. 1
Prowadzenie kół wózków pojazdów szynowych, zwłaszcza pojazdów kolejowego ruchu podmiejskiego Zastrzeżenia patentowe 1. Prowadzenie kół wózków pojazdów szynowych, zwłaszcza pojazdów kolejowego ruchu podmiejskiego, ze sprężynami pierwszego stopnia między łożyskami kół a podłużnicami ramy wózka, jak również ze sprężynami drugiego stopnia między tymi podłużnicami, a nadwoziem wagonu, w którym to wózku, koła za pośrednictwem ramy prowadzącej, są połączone wahliwie z poprzecznicą ramy wózka nad leżącą poziomo i poprzecznie do kierunku jazdy osią ich obrotu, przy czym co najmniej dwa koła wózka są wykonane jako koła toczne połączone sztywno z ramą prow adzącą łożyskami stojakowymi, a ram a prowadząca dołączona jest do dwóch łożysk prow a- dzących i połączona z poprzecznicą, przy czym rama prowadząca ułożyskowana jest w łożyskach prowadzących sztywno w kierunku jazdy, przesuwnie na boki pomiędzy ogranicznikami ruchu oraz elastycznie przy bocznym wychyleniu przeciwko siłom odchylającym, znamienne tym, że łożyska prowadzące (7) składają się z metalowych trzpieni (13) utrzymywanych między koziołkami łożyskowymi (17) ramy prowadzącej (2) i w oczku łożyskowym (19) ramy wózka (1), przy czym metalowe trzpienie (13) otoczone są warstwą elastomeru (15) i osadzone w metalowych tulejach (16), a pomiędzy co najmniej jedną poprzecznicą (4) i jedną ramą prowadzącą (2) usytuowany jest wspornik pośredni (8), przy czym pomiędzy ramą prowadzącą (2), a wspornikiem pośrednim (8) usytuowane są łożyska prowadzące (7), a wspornik pośredni (8) jest połączony z poprzecznicą (4) za pomocą co najmniej dwóch elastycznych łożysk czopowych (9, 10). 2. Prowadzenie kół według zastrz. 1, znamienne tym, że łożyska prowadzące (7) są usytuowane na poprzecznym drążku reakcyjnym (25) ramy prowadzącej (2), i są pochylone względem osi podłużnej wózka, przy czym kąt pochylenia między osią poprzeczną każdego z łożysk prow adzących (7) a osią podłużną wózka wynosi od 10 do 40. 3. Prowadzenie kół według zastrz. 1, znamienne tym, że łożyska czopowe (9, 10) składają się ze skierowanych ku dołowi trzpieni (22), złączonych sztywno z poprzecznicą (4) ramy wózka (1), otoczonych elastycznym korpusem (20) i wciśniętych w oczka łożyskowe wspornika pośredniego. 4. Prowadzenie kół według zastrz. 1, znamienne tym, że łożyska czopowe (9, 10) składają się ze skierowanych ku dołowi trzpieni (22), złączonych sztywno z poprzecznicą (4) ramy wózka (1), otoczonych warstwą elastyczną i wciśniętych w oczka łożyskowe wspornika pośredniego. 5. Prowadzenie kół według zastrz. 1, znamienne tym, że łożyska czopowe (9, 10) są usytuowane, jedno za drugim, w kierunku jazdy wózka. * * * Przedmiotem wynalazku jest prowadzenie kół wózka pojazdów szynowych, zwłaszcza pojazdów kolejowych ruchu podmiejskiego. Prowadzenie zawiera sprężyny pierwszego stopnia między łożyskami kół a podłużnicami ramy wózka, jak również sprężyny drugiego stopnia między tymi podłużnicami a nadwoziem wagonu. Koła wózka, za pośrednictwem ramy prowadzącej, są złączone wahliwie z poprzecznicą ramy wózka nad leżącą poziomo i poprzecznie do kierunku jazdy osią ich obrotu, przy czym co najmniej dwa koła wózka są wykonane jako koła toczne, połączone sztywno z ramą prowadzącą łożyskami stojakowymi, a rama prowadząca dołączona do dwóch łożysk prowadzących, jest połączona z poprzecznicą i ułożyskowana sztywno w kierunku jazdy, oraz elastycznie przesuwana na boki między ogranicznikami ruchu i ułożyskowana elastycznie przeciwko odchyleniom, występującym przy bocznym wybijaniu. Tego rodzaju ułożyskowania wózków pojazdów szynowych są znane. W niemieckim opisie patentowym nr OS 38 08 593 przedstawiony jest, na przykład, wózek z ram ą wózka i z prowadzeniami kół, przy czym każdorazowo dwa koła stanowią parę i za pośrednictwem ramy prowadzącej
165 602 3 są połączone poprzez ułożyskowania z poprzecznicą ramy wózka. Wykonanie takie jest właściwe dla pojazdów szynowych kolejowego ruchu podmiejskiego. Okazało się jednak wadliwym to, że przy wejściu w zakrzywieniu toru o małym promieniu krzywizny, elastyczność łożysk prow adzących jest niewystarczająca do zmniejszenia wywoływanego poślizgiem poprzecznym ścierania się szyn i obrzeży kół, pomimo tego, że oddziaływujące podczas jazdy na wprost siły asymetryczne mogą być zrównoważone bez naruszenia stabilności biegu. Stąd zadaniem wynalazku jest opracowanie prowadzenia kół wózków jezdnych, które umożliwiają samoczynne nastawianie promieniowe pary kół przy wykorzystaniu występujących podczas jazdy sił dynamicznych i geometrii toru, przez co zmniejszone zostaje ścieranie szyn i obrzeży kół, a tym samym zmniejsza się jednocześnie niebezpieczeństwo wykolejenia. Prowadzenie kół wózka pojazdów szynowych według wynalazku ma łożyska prowadzące składające się z metalowych trzpieni utrzymywanych pomiędzy koziołkami łożyskowymi ramy prowadzącej i w oczku łożyskowym ramy wózka, przy czym metalowe trzpienie łożysk prow adzących otoczone są warstwą elastomeru i osadzone w metalowych tulejach, a pomiędzy co najmniej jedną poprzecznicą i jedną ramą prowadzącą usytuowany jest wspornik pośredni, przy czym pomiędzy ramą prowadzącą, a wspornikiem pośrednim usytuowane są łożyska prowadzące, a wspornik pośredni jest połączony z poprzecznicą, za pomocą co najmniej dwóch elastycznych łożysk czopowych. Korzystnie łożyska prowadzące są usytuowane na poprzecznym drążku reakcyjnym ramy prowadzącej, i są pochylone względem osi podłużnej wózka, przy czym kąt pochylenia między osią poprzeczną każdego z łożysk prowadzących a osią podłużną wózka wynosi od 10 do 40. Korzystnie łożyska czopowe składają się ze skierowanych ku dołowi trzpieni, złączonych sztywno z poprzecznicą ramy wózka, otoczonych elastycznym korpusem lub elastyczną warstwą i wciśniętych w oczka łożyskowe wspornika pośredniego. Korzystnie łożyska czopowe są usytuowane, jedno za drugim, w kierunku jazdy wózka. Okazało się, że usytuowanie wspornika pośredniego między co najmniej jedną poprzecznicą ramy wózka i jedną ramą prowadzącą, przy czym ramę prowadzącą i wspornik pośredni łączą łożyska prowadzące oraz wspornik pośredni jest podwieszony do poprzecznicy poprzez dwa elastyczne łożyska czopowe, gwarantuje ruch wahliwy pary kół z ram ą prowadzącą w zakresie od 1,5 do 3. Osiąga się to zwłaszcza wówczas, kiedy łożyska prowadzące są pochylone względem osi podłużnej wózka, a kąt pochylenia między osią poprzeczną każdego z łożysk prowadzących a osią podłużną wózka wynosi do 10 do 40. Przy oddziałujących na parę kół siłach, wywołujących ich odchylenie, dochodzi najpierw do bocznego przesunięcia ramy prowadzącej. Ruch ten ograniczony zostaje elastycznym oddziaływaniem metalowych tulei pomiędzy koziołkami łożyskowymi ramy prowadzącej. Jeżeli dochodzi do bocznego oparcia się tych tulei, to wywołuje ono elastyczne usunięcie się warstwy elastomeru, otaczającej centralny metalowy trzpień, co umożliwia odchylenie ramy prowadzącej. Przy wykonaniu wynalazku z usytuowanym dodatkowo między poprzecznicą, a ram ą prow a- dzącą wspornikiem pośrednim, siły oddziaływu ją również na łożyska czopowe, znajdujące się między tym wspornikiem, a poprzecznicą ramy wózka. Ruchy wychylne ramy prowadzącej odbywają się wokół punktu obrotu, leżącego w środku między łożyskami czopowymi. W wyniku istnienia zawsze elastycznego połączenia między ramą prow adzącą a wspornikiem pośrednim z jednej strony i między wspornikiem pośrednim, a poprzecznicą z drugiej, dochodzi na każdym z poziomów do ruchu przeciwnego względem siebie, przez co uzyskuje się samoczynne ustawienie promieniowe pary kół. Optymalne ustawienie zostaje przy tym osiągnięte w wyniku współdziałania różnych czynników, takich jak: twardości warstwy elastomeru i cylindra z elastomeru, jak również ich wzajemnego dopasowania, przy czym mogą być zastosowane stopnie twardości Shore'a 40-70 A i 50-80 A; kąta pochylenia między osią poprzeczną tulei prowadzącej a osią podłużną ramy wózka, przy czym kąt ten winien być zawarty między 10 a 40 ; odstępu między łożyskami prowadzącymi, przy czym może on wynosić od 300 do 800 mm; odstępu między łożyskami czopowymi, przy czym odstęp ten może wynosić od 100 do 250 mm.
4 165 602 Parametry te są w taki sposób powiązane ze sobą wzajemnie, że ruch wychylny ramy prowadzącej z parą kół możliwy jest w zakresie od 1,5 do 3. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fragment wózka według wynalazku, pokazany w widoku z góry, przy czym wybrano wykonanie wynalazku ze wspornikiem pośrednim, fig. 2- przekrój przez wspornik pośredni pomiędzy poprzecznicą ramy wózka a poprzecznym drążkiem reakcyjnym ramy prowadzącej. Wózek według fig. 1 ma, jak to widać na przedstawionym fragmencie, ramę 1 ze sprężynami 12 drugiego stopnia i z poprzecznicą 4. Poprzecznica 4 ma na środku, wystający w kierunku przynależnej wózkowi pary kół 3, występ 24. Pod występem 24 umieszczony jest posiadający kształt płytki wspornik pośredni 8, przy czym występ 24 poprzecznicy 4 i wspornik pośredni 8 są złączone ze sobą dwoma łożyskami czopowymi 9, 10, usytuowanymi w kierunku wzdłużnym wózka, jedno za drugim. Natomiast pod wspornikiem pośrednim 8 przebiega poprzeczny drążek reakcyjny 25 ramy prowadzącej 2, na której zawieszone są za pośrednictwem łożysk stojakowych 5 koła 26 pary kół 3. Między poprzecznym drążkiem reakcyjnym 25 a wspornikiem pośrednim 28 usytuowane są dwa łożyska prowadzące 7. Poprzeczny drążek reakcyjny 25 jest wygięty a ramiona wygięcia tworzą kąt rozwarty, otwarty w kierunku pary kół 3, przy czym z każdym z ramion są połączone łożyska prowadzące 7, dzięki czemu osiąga się pochylenie poprzecznej osi tych łożysk 7 względem osi podłużnej wózka, wynoszącej od 10 do 40. Pionowy ruch wychylny pary kół 3 o 1,5 do 3, możliwy dzięki takiemu układowi i wykonaniu łożysk czopowych i łożysk prowadzących, jest pokazany na kole 26 z należącym do niego łożyskiem stojakowym, ewentualnie częścią ramy prowadzącej 2. Wspornik pośredni 8, od strony przeciwnej względem pary kół 3, jest połączony z ram ą wózka 1 tłumikiem 11, przez co tłumione są gwałtowne ruchy w postaci udarów. Na figurze 2 widać usytuowanie wspornika pośredniego 8 między poprzecznicą 4 ramy wózka a poprzecznym drążkiem reakcyjnym 25 ramy prowadzącej. Poprzecznica 4 i wspornik pośredni 8 są połączone ze sobą łożyskami czopowymi 9, 10. Pokazane tu łożysko czopowe 10 składa się ze skierowanego ku dołowi metalowego trzpienia 22, złączonego sztywno z poprzecznicą 4, otoczonego metalową tuleją 21 i cylindryczną tuleją z elastomeru 20 i osadzonego ściśle w oczku łożyskowym 19 wspornika pośredniego 8. Cylindryczna tuleja z elastomeru 20 umożliwia wspornikowi pośredniemu 8 ruchy przegubowe wokół metalowego trzpienia 22. Metalowa tuleja 21 jest umocowana na metalowym trzpieniu 22 za pom ocą nakrętki mocującej 23. Między wspornikiem pośrednim 8, a poprzecznym drążkiem reakcyjnym 25 ramy prow adzącej 2 usytuowane są łożyska prowadzące 7. Każde z nich składa się z metalowego trzpienia 13, pokrytego warstwą elastomeru 15 i objętego metalową tuleją 16, osadzonego w oczku łożyskowym wspornika pośredniego 8. Metalowy trzpień 13 ma z boku czopy łożyskowe 14 o średnicy mniejszej od średnicy metalowego trzpienia 13, ułożone w koziołkach łożyskowych 17. Między metalową tuleją 16 a koziołkami łożyskowymi 17 dochodzi do elastycznych przesunięć, przy czym koziołki łożyskowe 17 służą dla metalowej tulei 16 jako ograniczniki jej ruchu. Koziołki łożyskowe 17 mają wcięcia 28 dla czopów łożyskowych 14, obejmujące je kształtowo w ten sposób, że nie może dojść do obracania się metalowego trzpienia 13, co osiągnięto np. w wyniku skojarzenia sześciokątnego przekroju poprzecznego czopów łożyskowych 14 z odpowiednio stożkowymi wcięciami 28. Jeżeli boczne siły uchylne spowodują, że metalowa tuleja 16 oprze się o koziołek łożyskowy 17, to warstwa elastomeru 15 umożliwi nieznaczne elastyczne skręcenie metalowej tulei 13 w kierunku koziołka łożyskowego 17, o który się ta tuleja oparła. Występujące podczas jazdy siły, działąjące na parę kół, a przez to i na ramę prowadzącą, przekształcają się w boczne, a przy oparciu się o ogranicznik w wahliwe ruchy metalowych tulei 16 w łożyskach prowadzących 7, przy czym ruchy te przenoszone są przez wspornik pośredni 8 na łożyska czopowe 9, 10. Między łożyskami czopowymi 9, 10 leży punkt obrotu, wokół którego odbywa się ruch obrotowy wspornika pośredniego 8, przy czym ukształtowanie łożysk czopowych 9, 10 umożliwia jednoczesne ruchy przegubowe. Dzięki takiemu układowi umożliwione zostaje samoczynne promieniowe ustawianie się pary kół, przez co zmniejsza się ścieranie się obrzeży kół i niebezpieczeństwo wykolejenia.
FIG. 2 165602
165602 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.