Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства устройство ограничения колебаний элементов транспортного средства относительно поперечной оси по отношению друг к другу

Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства устройство ограничения колебаний элементов транспортного средства относительно поперечной оси по отношению друг к другу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение касается расположенного в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства устройства ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства относительно поперечной оси по отношению друг к другу, в частности рельсового транспортного средства, причем устройство включает в себя как минимум две консоли, причем в зоне крыши части транспортного средства соответственно расположена как минимум одна консоль, причем как минимум две консоли соединены друг с другом при помощи сцепной консоли.

Шарнирные соединения между сочлененными элементами транспортного средства являются достаточно известными. Например, в частности, известно, что нижний шарнирный подшипник должен выдерживать все силы, возникающие как в радиальном, так и в осевом направлении. Это означает, что данный нижний шарнирный подшипник предназначен для передачи тех сил, которые возникают в качестве таковых во время движения на поворотах, а также толкающих и тяговых сил при торможении или вытягивании такого сочлененного транспортного средства.

Правда, помимо этого, сочлененные транспортные средства подвергаются воздействию целого ряда сил, возникающих из такого же множества движений элементов транспортных средств относительно друг друга. В данном случае следует назвать факторы движения, возникающие при движении такого транспортного средства на повороте, а также движения элементов транспортного средства относительно друг друга при движении такого транспортного средства, преодолевающего дорожные неровности или гребни. Наряду с такими колебаниями относительно поперечной оси возникают и так называемые поперечные колебания элементов транспортного средства относительно друг друга вокруг продольной оси, когда части транспортного средства закручиваются вокруг своей продольной оси относительно друг друга. Точно так же возникают отклоняющие движения, если состоящее из нескольких частей рельсовое транспортное средство пересекает, к примеру, стрелочный перевод S-образной формы.

Кроме того, необходимо создать условия, при которых, в особенности для передвигающихся по рельсам транспортных средств, огибающая транспортного средства поддерживается на относительно низком уровне. Под огибающей подразумевается все радиальное пространство, которое необходимо для транспортного средства при движении во время езды. В особенности экстремальные поперечные колебания элементов транспортного средства относительно друг друга вокруг продольной оси становятся в связи с этим причиной большой огибающей. Такая большая огибающая является нежелательной в связи с тем, что в этом случае для транспортного средства на рельсовых путях требуется обеспечить значительно большее пространство. Обеспечение большого пространства для передвижения транспортного средства по рельсам связано с соответственно большими затратами, что становится очевидным, в частности, при строительстве линий метро.

Во избежание поперечных колебаний элементов транспортного средства относительно друг друга вокруг продольной оси без необходимости проведения специальных мероприятий непосредственно для частей транспортного средства используется известное по патенту EP 0983931 B1 расположенное в зоне крыши звено рычажного механизма типа ножниц в виде шарнирного полотна, причем концы шарнирного полотна могут быть подвижно соединены как с одним, так и с другим транспортным средством. В результате расположения звена рычажного механизма типа ножниц в направлении, поперечном к продольной оси транспортного средства, исключаются поперечные колебания элементов транспортного средства относительно друг друга вокруг продольной оси, но сохраняется возможность возникновения колебаний относительно поперечной оси.

Итак, известны состоящие из нескольких частей транспортные средства, в частности рельсовые сочлененные транспортные средства, причем лишь в отдельных частях транспортного средства имеется поворотная тележка. Это значит, что, например, в транспортном средстве, состоящем из 5 частей, поворотные тележки есть в передней, задней и средней частях транспортного средства. Две расположенные между ними части транспортного средства выполнены в виде «носилок» и соответствующие поворотные тележки соседних частей транспортного средства являются для них несущими. Во избежание складывания этих частей транспортного средства они должны быть соединены друг с другом в основном неподвижно. Правда, несколько таких частей транспортного средства соединены друг с другом таким образом, что возникает возможность колебаний между отдельными частями транспортного средства относительно поперечной оси, т.к. в противном случае невозможно было бы преодолевать впадины или гребни.

В связи с этим из патента EP 1038761 B1 известно, что в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства необходимо разместить плоский шарнир, причем в одной части транспортного средства предусмотрена консоль, конец которой может быть зафиксирован при помощи захвата с возможностью поворота. В захвате есть два расположенных под углом относительно друг друга поводка для соединения с другой частью транспортного средства. Важным моментом при этом является то, что центры обоих шарниров, т.е. как шарнира в зоне крыши, так и шарнира в зоне пола расположены друг над другом соосно. В связи с этим, кроме того, предусмотрено, что оба поводка можно регулировать по длине. Благодаря соединению в соответствии с уровнем техники согласно вышеуказанному патенту EP 1038761 B1, в сочетании с расположенным в полу шариковым шарниром между двумя подвижно сочлененными частями транспортного средства, причем шариковый шарнир допускает три степени свободы для вращательного движения, но заблокирован в направлении Z, исключено возникновение колебаний между этими отдельными частями транспортного средства относительно поперечной оси. Благодаря этому приспособлению в основном исключены и поперечные колебания элементов транспортного средства относительно друг друга вокруг продольной оси. Скорее исходят из того, что части транспортного средства или кузова настолько эластичны, что поглощают эти возникающие поперечные колебания вокруг продольной оси, а также колебания относительно поперечной оси.

Как уже было сказано выше, в рельсовых транспортных средствах, имеющих вышеуказанную конструкцию, движения между частями транспортного средства должны быть в основном исключены. Правда, между тем было установлено, что ввиду устойчивости кузов такой части транспортного средства должен быть относительно жестким. Если жесткость кузова такова - и прежде всего - в тех случаях, когда нагрузка такой части транспортного средства достигает предельного значения, т.е. рессоры заблокированы, а сам кузов не может остановить поперечные колебания вокруг продольной оси, то поперечные колебания вокруг продольной оси переходят на поворотную тележку. В частности, в таких неблагоприятных ситуациях возникает опасность одностороннего ослабления нагрузки зубчатых передач поворотной тележки с опасностью схода с рельсов транспортного средства или частей транспортного средства. Такая опасность возрастает в случае сильного износа рельсов или подошвы рельсов, например, если высота рельсов с обеих сторон разная, вследствие чего такой поезд должен воспринимать перекосы подошвы рельсов. Особенно в случае с вышеупомянутыми рельсовыми средствами транспорта, в которых в передней и задней частях транспортного средства есть поворотная тележка, она же имеется и в средней части транспортного средства, а между частями транспортного средства с поворотной тележкой расположена часть «носилки», существует опасность того, что один из гребней бандажа отделится от рельсов. Кроме того, ранее уже говорилось о том, что до сих пор исходили из того, поперечные колебания вокруг продольной оси могут поглощаться кузовом рельсового транспортного средства. Особенно при движении поездов по сильно изношенным подошвам рельсов, кроме того, выяснилось, что даже если сами поезда не сойдут с рельсов, то кузова ввиду воздействия сильных скручивающих нагрузок могут быть повреждены или очень быстро станут «мягкими».

В связи с этим из патента DE 102004014903 A1 известна возможность размещения в зоне крыши между двумя частями рельсового транспортного средства устройства, в ограниченной степени допускающего поперечные колебания вокруг продольной оси. Из патента DE 10343536 A1 известно также приспособление для ограничения поперечного колебания вокруг продольной оси между двумя частями транспортного средства.

В частности, такое приспособление, расположенное в зоне крыши, включает в себя консоль для соединения обеих частей транспортного средства, причем консоль при помощи вертикальной оси может быть прикреплена к частям транспортного средства с возможностью поворота, причем допускается ограниченное поперечное колебание относительно продольной оси. Однако недостатком при этом является то, что ограничение поперечного колебания относительно продольной оси происходит резко.

Из патента DE 102006013404 B4 известно еще одно приспособление для ограничения поперечного колебания вокруг продольной оси между частями рельсового транспортного средства, зарекомендовавшее себя на практике в качестве вполне надежного, но его конструкция относительно сложна и поэтому является сравнительно дорогостоящей.

То же самое касается ограничителя колебаний относительно поперечной оси и ограничителя поперечных колебаний вокруг продольной оси, известного из патента EP 2500234.

Положенная в основу изобретения задача заключается в соответствии с вышеизложенным в том, чтобы на основе двух подвижно сочлененных в зоне крыши частей транспортного средства предусмотреть там приспособление для ограничения колебания относительно поперечной оси и/или поперечного колебания вокруг продольной оси элементов транспортного средства относительно друг друга; такое приспособление должно быть относительно простым, а потому - дешевым, без риска ограничений функциональности.

Для решения задачи согласно изобретению предлагается, чтобы как минимум одна из консолей имела конструкцию листовой рессоры. Листовые рессоры известны, в частности, в области автомобилестроения; их характеристика может быть как прогрессивной, так и дегрессивной. Использование консолей, имеющих конструкцию листовой рессоры, дает возможность плавного приложения сил, возникающих при поперечных колебаниях вокруг продольной оси и колебаниях относительно поперечной оси двух подвижно сочлененных частей транспортного средства. При этом благодаря имеющей конструкцию листовой рессоры как минимум одной консоли, особенно с прогрессивной характеристикой этой консоли, в конечном итоге появляется возможность ограничения пути отклонения частей транспортного средства относительно друг друга. Листовые рессоры просты, насколько это возможно, и поэтому особенно дешевы в изготовлении.

Преимущества и разработки изобретения вытекают из нижеприведенных зависимых пунктов патентной формулы.

В частности, предусмотрено расположение как минимум одной консоли в направлении, поперечном относительно продольной средней оси частей транспортного средства, со смещением относительно другой консоли соответствующей части транспортного средства. Это значит, что две расположенные друг против друга консоли соответствующих кузовов частей транспортного средства создают запланированный интервал поперечно к продольной оси частей транспортного средства относительно друг друга. Обе консоли, из которых как минимум одна имеет конструкцию листовой рессоры, соединены при помощи сцепной консоли. Сцепная консоль имеет жесткую конструкцию, но ее можно регулировать по длине. Благодаря расположению консолей со смещением относительно друг друга, таким образом, имеется возможность не только ограниченной передачи поперечных колебаний вокруг продольной оси между двумя частями транспортного средства, но и колебаний относительно поперечной оси. Параллельно с ограничением соответствующего движения на основе пружинящей конструкции консолей в виде листовых рессор происходит и мягкое воздействие возникающих в результате поперечных колебаний вокруг продольной оси и колебаний относительно поперечной оси сил на кузова подвижно сочлененных частей транспортного средства.

Выше уже было сказано о том, что листовые рессоры могут иметь как прогрессивную, так и дегрессивную характеристику, либо комбинацию обеих характеристик. Чтобы придать имеющей конструкцию листовой рессоры консоли прогрессивную или дегрессивную характеристику, предусмотрено, чтобы отдельные листовые рессоры содержали несколько элементов листовой рессоры для образования пакета листовых рессор. В зависимости от расположения элементов листовой рессоры характеристика листовой рессоры может быть прогрессивной или дегрессивной.

В частности, что касается консоли, предусматривается, что она имеет как минимум одну опору, но чаще всего консоль, имеющая конструкцию листовой рессоры, имеет две опоры, свободные концы которых соединены друг с другом. Поэтому консоль с двумя опорами, например, может иметь форму купола, причем обе опоры, свободные концы которых прилегают друг к другу, соединены. Это значит, что в случае воздействия силы в поперечном направлении к опорам одной из таких консолей, образующих купол, опоры могут по-разному отклоняться с точки зрения их положения относительно направления воздействия силы. Далее в целях упрощения понимания вышесказанного речь пойдет о том, что при одинаковом направлении воздействия силы на одну опору воздействует давление, а на другую - растяжение. Благодаря конструкции опоры, рассчитанной на давление, с несколькими элементами листовой рессоры для формирования пакета листовой рессоры, такая консоль при воздействии силы в одном направлении может иметь прогрессивную, характеристику, в другом направлении эта характеристика также может быть прогрессивной, но с меньшим наклоном. Отсюда следует, что благодаря использованию принципа листовых рессор в качестве консолей для бесступенчатого или плавного воздействия сил на кузова частей транспортного средства при возникновении поперечных колебаний вокруг продольной оси и колебаний относительно поперечной оси можно легко и просто создать индивидуальную форму характеристики рессоры соответствующей консоли.

Формирование характеристики рессоры происходит, в числе прочего, в зависимости от направления воздействия силы и от механических свойств, в частности от прочности кузовов, с одной стороны, и от соответствия определенным внешним краевым условиям, например, заданной огибающей, с другой стороны. Это значит, что консоли могут быть изготовлены в виде комплектов, причем отдельные консоли могут быть выполнены индивидуально в зависимости от величины сил, требуемых прогибов рессоры и от направления воздействия силы. Это происходит, как уже было сказано выше, всего лишь за счет того, что листовые рессоры могут быть изготовлены в виде пакетов листовых рессор с разным числом элементов листовых рессор, с одной стороны, и в виде разной системы расположения элементов листовых рессор относительно друг друга, с другой стороны.

В соответствии с особенностью изобретения предусмотрено, чтобы как минимум одна консоль была с амортизатором, но более предпочтительным является наличие обеих консолей. Отсюда следует, что благодаря установке амортизатора, например амортизатора цилиндра поршня, имеющего конструкцию амортизатора, движение должно быть демпфировано против силы консоли, выполненной в виде листовой рессоры, конечно, при отсутствии опасности перехода в резонанс.

В частности, в связи с этим предусмотрено, что свободный конец амортизатора шарнирно соединен с зоной свободного конца консоли, а другой его конец - с той частью транспортного средства, где закреплена консоль. Это значит, что демпфирование происходит между консолью и частью транспортного средства или кузовом части транспортного средства.

При помощи чертежей изобретение рассматривается далее более подробно.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение рельсового транспортного средства, состоящего из нескольких частей;

фиг. 2 показывает устройство ограничения поперечного колебания вокруг продольной оси и/или колебания относительно поперечной оси первой конструкции;

фиг. 3 показывает изображение согласно фиг. 2 второй конструкции.

Обозначенное цифрой 1 рельсовое транспортное средство состоит из пяти частей 2, 3, 4, 5 и 6. Каждая из частей 2, 4 и 6 оснащена поворотной тележкой, в то время как части транспортного средства 3 и 5 выполнены в виде «носилок». Отдельные части транспортного средства сочленены при помощи шарнирного соединения, например, шарового шарнира (изображения нет), что допускает движение с тремя степенями свободы. При сильном износе рельсовых путей может случиться так, что, если отдельные части рельсового транспортного средства 1 в зоне крыши в основном соединены друг с другом жестко, то, например, гребень бандажа средней поворотной тележки, т.е. гребень бандажа части транспортного средства 4 отделится от рельса.

Одним из способов избежать этого является устройство ограничения поперечного колебания вокруг продольной оси и/или колебания относительно поперечной оси. На фиг. 2 цифрами 4 и 5 показаны обе части транспортного средства. С торцевых сторон кузовов частей транспортного средства 4 и 5 расположены обе консоли, обозначенные цифрами 10 и 20, имеющие конструкцию листовой рессоры. Консоли 10 и 20 имеют совершенно разные конструкции; правда, следует отметить, что обе консоли в качестве консольной пары могут иметь и одинаковую конструкцию. То, какую конструкцию консоли и в какой комбинации использовать, зависит от определенных внешних условий, например, от прогиба рессоры. Консоль 10 включает в себя обе цапфы 11 и 12, имеющие в плане приблизительно форму трапеции. Обе цапфы 11 и 12 при помощи болтовых соединений соединены с торцевой стороной кузова транспортного средства 5. Свободные концы (стрелка 13) обеих цапф соединены друг с другом. В зоне свободных концов обеих цапф (стрелка 13) находится шариковый шарнир 14 для крепления сцепной консоли 30 с возможностью вращения и поворота. Сцепная консоль 30 является неподвижной, но с возможностью изменения по длине, благодаря чему ее можно точно отрегулировать на расстояние между свободным концом консоли 10 и свободным концом консоли 20 в нейтральном положении частей транспортного средства относительно друг друга. Консоль 20, включающая в себя также шариковый шарнир 24 для крепления сцепной консоли с возможностью вращения и поворота, включает в себя также две опоры 21 и 22, свободные концы которых (стрелка 23) соединены друг с другом).

В данном случае обе опоры 11, 12 или 21, 22 образуют листовую рессору 10 или 20. Правда, листовую рессору можно изготовить также только из одной опоры 11 или 12 или 21 или 22. Оба варианта образуют по одной консоли, причем обе консоли соединены друг с другом при помощи сцепной консоли 30.

Преимуществом является наличие амортизатора 40 по крайней мере в одной консоли 10, 20, главным образом, в качестве амортизатора цилиндра поршня, имеющего конструкцию, аналогичную амортизатору. Амортизатор 40 с одного конца в зоне свободного конца консоли 10 имеет шарнирное соединение, а другой его конец соединен с кузовом части транспортного средства 5, например, при помощи углового элемента 17. Альтернативно или также дополнительно консоль 20 может быть оснащена таким амортизатором 40. Это значит, что можно демпфировать и обе консоли 10, 20, как это показано, например, на фиг. 3.

Форма исполнения согласно фиг. 3 в остальном отличается от формы исполнения согласно фиг. 2 тем, что здесь отдельные консоли 10, 20 относительно отдельных опор 11, 21 22 усилены благодаря расположению в виде пакета нескольких листообразных элементов 11a, 11b или 21а и 22а, чтобы обеспечить индивидуальную характеристику «сила/путь». В зоне консоли 20 амортизатор 40 при помощи углового элемента 27 соединен с кузовом части транспортного средства 4. В отношении отклонения сцепной консоли изображение согласно фиг. 3 идентично изображению, представленному на фиг. 2. Различие между рисунками 2 и 3 заключается лишь в том, что на фиг. 3, в отличие от фиг. 2, отдельные опоры консолей жесткие, в то время как другие остались одинаковыми, благодаря чему, как уже было сказано, можно создать специальные характеристики рессор.

Условные обозначения на схемах

1 рельсовое транспортное средство

2 часть транспортного средства

3 часть транспортного средства

4 часть транспортного средства

5 часть транспортного средства

6 часть транспортного средства

10 консоль

11 цапфа

11a элемент листовой рессоры

11b элемент листовой рессоры

12 цапфа

13 стрелка

14 шариковый шарнир

17 угловой элемент

20 консоль

21 цапфа

21a элемент листовой рессоры

22 цапфа

22a элемент листовой рессоры

24 шариковый шарнир

27 угловой элемент

30 сцепная консоль

40 амортизатор

1. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси, причем устройство включает в себя как минимум две консоли (10, 20), причем как минимум одна консоль (10, 20) расположена в зоне крыши части транспортного средства (2-6), причем как минимум две консоли (10, 20) соединены друг с другом при помощи сцепной консоли,отличающееся тем,что как минимум одна из консолей (10, 20) имеет конструкцию листовой рессоры.

2. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1,отличающееся тем,что как минимум две консоли (10, 20) расположены поперечно к центральной оси частей транспортного средства (2-6) со смещением относительно друг друга на соответствующей части транспортного средства.

3. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2, отличающееся тем,что листовая рессора, изготовленная по типу консоли (10, 20) для создания пакета листовых рессор, содержит несколько элементов листовой рессоры 11a, 11b; 21а, 22а.

4. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2,отличающееся тем,что консоль (10, 20), изготовленная по типу листовой рессоры, имеет как минимум одну опору (11, 12; 21, 22).

5. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2, отличающееся тем,что консоль (10, 20), изготовленная по типу листовой рессоры, имеет как минимум две опоры (11, 12; 21, 22), свободные концы которых соединены друг с другом.

6. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2,отличающееся тем,что сцепная консоль (30) закреплена неподвижно.

7. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2,отличающееся тем,что длину сцепной консоли (30) можно изменить.

8. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2,отличающееся тем,что сцепная консоль (30) подвижно соединена с обеими консолями (10, 20).

9. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.5,отличающееся тем,что свободные концы как минимум двух опор (12, 12; 21, 22) изготовленной в виде листовой рессоры консоли (10, 20) прилегают друг к другу и соединены между собой.

10. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.1 или 2,отличающееся тем,что как минимум одна консоль (10, 20) имеет амортизатор (40).

11. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.10,отличающееся тем,что один конец амортизатора (40) расположен в зоне свободного конца консоли (10, 20), а второй конец - в части транспортного средства (2-6), в котором находится консоль (10, 20).

12. Расположенное в зоне крыши двух подвижно сочлененных частей транспортного средства (2-6) устройство ограничения поперечных колебаний вокруг продольной оси и/или колебаний элементов транспортного средства по отношению друг к другу относительно поперечной оси по п.10,отличающееся тем,что один амортизатор (40) выполнен в виде амортизатора поршня цилиндра.