!HU000217279B_! (19) Országkód
HU
SZABADALMI LEÍRÁS (21) A bejelentés ügyszáma: P 94 00681 (22) A bejelentés napja: 1994. 03. 08. (30) Elsõbbségi adatok: 93/01668 1993. 03. 09. ZA
(11) Lajstromszám:
217 279 B (51) Int. Cl.6
B 61 F 5/24
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG MAGYAR SZABADALMI HIVATAL
(40) A közzététel napja: 1995. 04. 28. (45) A megadás meghirdetésének a dátuma a Szabadalmi Közlönyben: 1999. 12. 28. (72) (73) Feltaláló és szabadalmas: Scheffel, Herbert, Pretoria, Transvaal (ZA) (74) Képviselõ: DANUBIA Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft., Budapest
(54)
Vasúti jármû
KIVONAT A találmány tárgya vasúti jármû legalább két kerékpárral ellátott forgóvázas futómûvel, amely kerékpárok tengelyvégei a forgóváz H keretét alátámasztó csapágyfejekben vannak csapágyazva. A különbözõ kerékpárok csapágyfejei (12) egymással a kerékpárok vízszintes síkú relatív elmozdulását korlátozó, a vízszintes elmozdulást a H keret mozgásaitól függetlenítõ, korlátozó kart (19) magában foglaló kinetikai kapcsolattal össze vannak kötve. Minden csapágyfej (12) kinetikai kapcsolata magában foglal egy csuklóval a csapágyfejhez (12) kapcsolt összekötõ rudat (17), amely összekötõ rudak (17) tengelyei az összekapcsolt kerékpárok közötti geometriai középpontban, vagy az elõtt és után metszik egymást. A korlátozó kar (19) a H kerethez képest csapágyazott, kétkarú (19A, 19B) emelõ, amelynek elsõ karjához (19A) az összekötõ rúd (17, 17B) van csuklósan kapcsolva, második karja (19B) a másik kerékpár csapágyfejéhez (12) kapcsolt korlátozó kar (19) második karjával (19B) van összekapcsolva. A korlátozó karok (19) második karjai (19B) irányfüggõen rugalmas kapcsolattal vannak egymással összekapcsolva, amely irányfüggõen rugalmas kapcsolat a jármû keresztirányában merevebb kapcsolat, mint hosszirányában. Elõnyösen továbbá a forgóváz kerékpárjainak azonos oldali csapágyfejei (12) egymással a kerékpároknak A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 7 lap ábra)
a jármû hosszirányába esõ relatív elmozdulását degresszíven korlátozó kinetikai kapcsolattal is össze vannak kötve.
2. ábra
1
HU 217 279 B
A találmány tárgya vasúti jármû legalább két kerékpárral ellátott forgóvázas futómûvel, amely kerékpárok tengelyvégei a forgóváz H keretét alátámasztó csapágyfejekben vannak csapágyazva. Ismeretes jelenség, hogy a vasúti jármûvek felépítményének vízszintes, oldalirányú lengései befolyásolják a jármû kerékpárokkal ellátott forgóvázas futómûvének mûködését és egy kritikus sebesség fölött instabillá teszik azt. A jármûszerelvények sebessége az utóbbi években jelentõsen megnõtt, a jármûvek futómûveinek meg kell felelniük az új követelményeknek, ez a jelenség viszont komoly korlátot jelent a sebesség növelhetõségében. A jelenség elemzései azt mutatták, hogy az egyszerû kerékpáros vagy a két kerékpáros forgózsámolyos futómûvû jármûveknél a kritikus sebesség nagyobb tömegû kerékpárok alkalmazásával kisebb, viszont merevebb, a kerékpárok relatív mozgását és elfordulását korlátozó felfüggesztés alkalmazásával nagyobb lesz. Hagyományosan a kerékpárok a tengelyük végein elrendezett csapágyfejekben vannak csapágyazva, amely csapágyfejek függõleges vezetõelemekben vannak megvezetve, amely vezetõelemek vízszintes kereszt- és hosszirányban is rugalmas megtámasztást jelentenek a csapágyfejek számára. A forgóváz kerékpárjainak egyirányú elfordulását és relatív hosszirányú mozgásait a csapágyfejek rugalmas megvezetésének kereszt- és hosszirányú keménysége egyaránt korlátozza. A forgóváz kerékpárjainak relatív elfordulását a csapágyfejek megvezetésének keresztirányú keménysége korlátozza. Ebbõl az következne, hogy a megvezetés rugalmasságának keményítésével emelhetõ a kritikus sebesség, azonban a gyakorlatban ez a lehetõség erõsen korlátozott, mert a felfüggesztés merevsége, a forgókeret váza és kerékpárjai közötti szoros dinamikus kapcsolat is a forgókeret és a kerékpárok belengéseit okozza, és ez a jármûvet destabilizáló hatású. A forgóváz H kerete és a kerékpárjai relatív elmozdulásaiból származó destabilizáló hatás csökkentésére javasolt megoldás szerint a kerékpárok terhet nem viselõ elemekkel, egymáshoz képest, közvetlenül meg vannak fogva, ami a két kerékpár relatív elmozdulását korlátozza, függetlenül a csapágyfejek megvezetésének keresztés hosszirányú rugalmasságától. Ilyen megoldás van leírva például az US 3,528,374 (Wickens) szabadalmi leírásban. A kerékpárok háromszögû kerettel megvalósított merev, keresztirányú összekapcsolását különösen önbeálló (radiális tengelypárú) forgóvázakon alkalmazzák, amelyek fordulási képessége jobb, mint a csak párhuzamos kerékpár-megvezetésûeké. Ilyen megoldások vannak ismertetve az US 4,067,261 és 4,067,262 (Scheffel) szabadalmak leírásaiban. Ezek a megoldások azonban azt igénylik, hogy a kerékpárok külön merev alkeretben legyenek elrendezve, ami a forgókeret tömegét megnöveli, és ez legalább részben lerontja a stabilizálás révén elért elõnyös hatást. A fenti, ismert, háromszögû kerettel vagy keresztbe kötéssel megvalósított stabilizáló megoldások csak két szomszédos kerékpár összehangolt mozgását képesek
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
többé-kevésbé biztosítani. Az UK 1 508 194 (Wickens) szabadalomban ismertetett megoldás nem szomszédos tengelypárok összekapcsolására utal, de nem ad gyakorlati megvalósításra alkalmas példát. A nem szomszédos tengelypárok általában túl messze vannak egymástól ahhoz, hogy kellõen merev kapcsolatot lehessen közöttük ismert módon létrehozni. Az elemzések mindenesetre azt mutatják, hogy a stabilitás tekintetében elõnyös a nem szomszédos tengelypárok mozgásának összehangolása, összekötése. A keresztkötésû és a háromszög-segédkeretû megoldásoknak további hiányossága, hogy a forgókereten korlátozottan kialakítható szabad helybõl sokat elfoglalnak, ami különösen motoros jármûvek és nagy sebességû, fékáttétellel rendelkezõ jármûvek tervezhetõségét és szerelhetõségét rontja. A keresztkötésû és a háromszög-segédkeretû megoldásoktól eltérõ megoldások vannak ismertetve az US 3,862,606 szabadalom (Scales) és a dél-afrikai 86/0633 és 82/6357 szabadalmak leírásában. A megoldások szerint a kerékpárokat karok rögzítik a forgóváz H keretéhez. E megoldások azonban nem váltak be, mert az alkalmazott karos rögzítések nemcsak hosszirányban limitálják a kerékpárok elmozdulását, hanem keresztirányban is, ami dinamikusan szorosan összekapcsolja a kerékpárokat a forgóváz H keretével, és ez lerontja a stabilizáló hatást. Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése olyan felfüggesztésû vasúti jármû kialakításával, amely nagy utazósebességnél is stabil lehet, és amelynek forgóvázában elegendõ szabad hely marad más berendezés számára. A feladat találmány szerinti megoldásában a különbözõ kerékpárok csapágyfejei egymással a kerékpárok vízszintes síkú relatív elmozdulását korlátozó, a vízszintes elmozdulást a H keret mozgásaitól függetlenítõ, korlátozó kart magában foglaló kinetikai kapcsolattal össze vannak kötve. Elõnyösen minden csapágyfej kinetikai kapcsolata magában foglal egy csuklóval a csapágyfejhez kapcsolt összekötõ rudat, amely összekötõ rudak iránya az összekapcsolt kerékpárok közötti geometriai középpontban vagy annak környezetében metszi egymást, vagy amely összekötõ rudak iránya az összekapcsolt kerékpárok közötti geometriai középpont elõtt vagy mögött metszi egymást. Célszerûen minden csapágyfej kinetikai kapcsolata magában foglal egy pár, csuklóval csapágyfejhez kapcsolt összekötõ rudat, amelyek egyike a kerékpár tengelyénél nagyobb, másika a kerékpár tengelyénél kisebb magasságban van a csapágyfejhez csatlakoztatva. Elõnyösen a korlátozó kar a H kerethez képest csapágyazott, kétkarú emelõ, amelynek elsõ karjához összekötõ rúd van csuklósan kapcsolva. Célszerûen a kétkarú emelõként kialakított korlátozó kar második karja másik kerékpár csapágyfejéhez kapcsolt korlátozó kar második karjával van összekapcsolva. Elõnyösen a korlátozó karok második karjai irányfüggõen rugalmas kapcsolattal vannak egymással összekapcsolva, amely irányfüggõen rugalmas kapcso-
1
HU 217 279 B
lat a jármû keresztirányában merevebb kapcsolat, mint hosszirányában. Célszerûen a korlátozó karokat összekötõ, irányfüggõen rugalmas kapcsolat keresztirányban merev, csuklós kapcsolat. Elõnyösen az azonos oldali korlátozó karok, vagy az ellentétes oldali korlátozó karok vannak egymással összekapcsolva. Célszerûen az irányfüggõen rugalmas kapcsolat egy gumituskóval van megvalósítva, amely gumituskó a jármû hosszirányában rugalmasságnövelõ kikönnyítésekkel van kialakítva. Elõnyösen a korlátozó kar második karja másik kerékpár korlátozó karja második karjával részben mechanikusan, részben hidraulikusan van összekapcsolva. Célszerûen az egymással hidraulikusan összekapcsolt korlátozó karok második karjai egy-egy munkahenger dugattyújának rúdjához vannak csatlakoztatva, amely munkahengerek egymással két csõvezetéken át hidraulikusan kölcsönösen össze vannak kötve, ahol a munkahengerek dugattyúrúd felõli kivezetése a másik munkahenger dugattyúrúddal ellentétes oldali kivezetésével van összekötve. Elõnyösen továbbá a forgóváz kerékpárjainak azonos oldali csapágyfejei egymással a kerékpároknak a jármû hosszirányába esõ relatív elmozdulását degresszíven korlátozó kinetikai kapcsolattal is össze vannak kötve. Célszerûen a degresszív kinetikai kapcsolat degresszív karakterisztikájú rugó alkalmazásával van megvalósítva. Elõnyösen a degresszív karakterisztikájú rugó harmonikaszerû rugó, vagy a degresszív karakterisztikájú rugó egy szerkezet, amely az egyik csapágyfejen (12) csapágyazott feszítõkarból, a feszítõkart záróirányban ütközésig elõfeszítõ rugóból, továbbá a kar és a másik csapágyfej közé csatlakoztatott, a kart húzóerõ hatására nyitó irányban feszítõ, és egy adott erõnél átbillentõ flexibilis pántból áll. Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az 1. ábra forgóváz perspektivikus rajza, a 2. ábra az 1. ábra szerinti forgóváz felülnézete, a 3. ábra két kerékpár kapcsolatának vonalas vázlata, a 4. ábra gumituskó keresztmetszete, az 5. ábra nem szomszédos kerékpárok összekapcsolásának egy lehetséges módja vonalas ábrázolásban, a 6A–6F ábrák a kerékpárok összekapcsolásának lehetséges módjai, a 7. ábra az 1. ábra szerinti forgóváz oldalnézete és annak kinagyított részlete, a 8. ábra kanyarodást megengedõ, keményen rugalmas összekötõ szerkezet, a 9. ábra a 8. ábra szerinti szerkezet erõhosszváltozás karakterisztikája. A vasúti jármû futómûve két, forgózsámollyal a felépítményhez kapcsolt forgóvázból áll. Az 1. ábra szerinti forgóváz két kerékpárra támaszkodik. Az egyes kerékpárok 11 tengelyen rögzített két
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
10 kerékbõl állnak, amely kerekeknek kúpos profilú futófelülete van. A kerékpárok 11 tengely két szabad végén elrendezett 12 csapágyfejben vannak csapágyazva. A forgóváz 13 H kerete 15 forgózsámolyt tartó 13A kereszttartóból és két 13B oldalkeretbõl áll, de lehet egy darabból álló 13 H keret is. A 13 H keret a 12 csapágyfejeken 14 csapágyrugók közbeiktatásával támaszkodik fel. A 14 csapágyrugó függõlegesen is, vízszintesen is rugózik az irányoknak megfelelõ keménységgel. A 13A kereszttartó középsõ részére van szerelve a 15 forgózsámoly csapos, alsó fele, amelyen a forgózsámoly felépítményre szerelt másik fele nyugszik (az ábrán nincs feltüntetve). A forgóváz más módon is összeerõsíthetõ a felépítménnyel, például rugók közbeiktatásával, amelyek a kereszttartó két vége környezetében vannak elrendezve. A 12 csapágyfejekhez egy-egy vízszintes 17 összekötõ rúd van 16 gömbcsuklóval kapcsolva, körülbelül a 11 tengely magasságában. A 17 összekötõ rudak iránya olyan, hogy az irányuk metszéspontja a jármû hosszirányú középvonalában, a forgóváz két kerékpárja között, a forgóváz középpontja környezetében helyezkedik el. Az 1. és 2. ábrán vázolt állású 17 összekötõ rudak irányainak metszéspontja a forgóváz középpontjában van, de más elrendezésben a metszéspontok a forgóváz végei felé eltoltan lehetnek kialakítva. A 13A kereszttartón – vagy más kialakításban a 13B oldalkereteken – csapágyfejenként egy függõleges forgástengelyû 19 korlátozó kar van csapágyazva az oldalkeretekhez képest elfordítható 18 csapon. A 19 korlátozó kar egy görbe elsõ 19A karral és egy második 19B karral bíró kétkarú emelõ, a két kar között kialakított függõleges forgástengellyel. A 19 korlátozó kar elsõ 19A karja a 17 összekötõ rúddal azonos magasságban áll és a 17 összekötõkar szabad végéhez 20 gömbcsuklóval van kapcsolva. A 19 korlátozó kar második, vízszintes, a forgóváz keresztirányú középvonala felé mutató 19B karja a szomszédos 19 korlátozó kar második 19B karjával van összekapcsolva, amely második 19 korlátozó kar második, 19B karja az azonos oldali másik 12 csapágyfejjel összekötött 17 összekötõ rúddal van kapcsolatban. Ily módon az azonos oldali két 12 csapágyfej egymással csuklósan össze van kapcsolva. A jobb helykihasználás érdekében a 19B kar magasabb síkban van elrendezve, mint az elsõ 19A kar, amellyel a 18 csapon át van mereven összekötve. A két 19A, 19B kar kialakítható egy közös síkban is. A két 19 korlátozó kar második 19B karjai a forgóváz azonos oldalán rugalmas 21 csuklós kapcsolattal vannak összekapcsolva. Ez a 21 rugalmas kapcsolat (a 3. ábra szerinti példában) magában foglal egy 22 összekötõ rudat, vagy egy 30 gumituskót (4. ábra), amely utóbbi kialakításban az egyik 19 korlátozó kar második 19B karja körülveszi a 30 gumituskót, a másik 19 korlátozó kar második 19B karjának csapja átmegy a 30 gumituskó központi nyílásán. A 3. ábra szerinti elrendezésben a 22 összekötõ rúd a saját hosszirányában (32 keresztirány a jármûvön) merev kapcsolatot jelent a két 19B kar között. A 22 össze-
1
HU 217 279 B
kötõ rúd lehet a sínpályára merõlegesen elrendezve, amint az a 3. ábrán ábrázolva van, vagy lehet a 90°-tól eltérõ irányban is elrendezve. A kapcsolat a két 19B kar között a jármû és a forgóváz 34 hosszirányában kevésbé merev. Hasonlóan irányfüggõen rugalmas kapcsolat valósítható meg a 30 gumituskó alkalmazásával is úgy, hogy a 30 gumituskót a hosszirányú erõhatások irányában kialakított 36 kikönnyítésekkel készítjük és építjük be. Az így kialakított és beépített gumituskó a jármû 32 keresztirányában jelentõsen nagyobb keménységû flexibilis kapcsolatot biztosít, mint 34 hosszirányban. Fontos elõnyt jelent az ilyen kialakításnál, hogy a karos kapcsolat a 13B oldalkeretek mentén van elrendezve, tehát nem korlátozza a más eszközök beépítésére igénybe vehetõ, szabad központi teret. Olyan kialakításokban, amelyekben egyik oldali 12 csapágyfej a másik kerékpár másik oldali csapágyfejével van összekapcsolva, az összekötõ rudak a H keret 13A kereszttartója mentén vannak elrendezve. Ez az elrendezés is csak alig, vagy egyáltalán nem csökkenti a más célra igénybe vehetõ szabad teret. A karos kapcsolat mûködését az alábbiakban ismertetjük. A forgóváz két kerékpárjának relatív tengelyirányú elmozdulása vagy relatív elfordulása a megfelelõ csapágyfejhez kapcsolt 17 összekötõ kar elfordulását okozza. Ha például az ábrán bal oldali kerékpár (2. ábra) az óramutató járásával egyezõ, 40 nyíl által mutatott irányban elfordul, a 17 kar a 20 gömbcsapot 42 nyíl irányában, kifelé húzza, és ezzel a 19 korlátozó kart az óramutató járásával ellentétes irányban elfordítja a 18 csap körül. A 19 korlátozó kar második 19B karja a forgóváz közepe felé mozdul el, és a másik kerékpár hozzá csatolt 19 korlátozó karját hasonló mozgásra kényszeríti. Ez azt eredményezi, hogy a két kerékpár csak korlátozottan mozdulhat el egymáshoz képest, és így a jármû lengésekkel szembeni stabilitása és kritikus sebessége nagyobb lesz. Ugyanakkor nem nõtt a felfüggesztés merevsége a felépítmény, illetve a forgóváz és a kerékpárok dinamikus kapcsolatában, mert a 18 csapok által a 13 H keretre átvitt erõk a H keret középpontja, a forgózsámoly forgáspontja felé mutatnak, és ott az eredõjük nulla. A találmány szerinti karos kapcsolat szükségtelenné teszi olyan bonyolult és költséges mechanizmus alkalmazását, mint ami például az US 4,735,149 szabadalom (Scheffel, Tournay és Riessberger) leírásában ismertetve van – még akkor is, ha a jó irányíthatóság érdekében tengelyirányban lágy csapágyrugókat alkalmazunk. A találmány szerinti karos kapcsolat nem hoz létre dinamikus kapcsolatot a kerékpárok és a forgóváz 13A kereszttartója között, a forgóvázat a kerékpárok relatív mozgása nem kényszeríti mozgásra, a kerékpárok relatív mozgása a forgóvázzal és a forgóvázakhoz forgózsámolyon át kapcsolt felépítmény mozgása egymástól független lehet, egymást nem befolyásolják. A fenti példában két szomszédos kerékpár (egy forgóváz kerékpárjai) van egymással dinamikusan összekapcsolva. Az elv azonban egymással nem szomszédos kerékpárok dinamikus összekapcsolására is érvényes és
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
alkalmazható, amely nem szomszédos kerékpárok különbözõ forgóvázak kerékpárjai is lehetnek. Az 5. ábrán két nem szomszédos kerékpár dinamikus összekapcsolására van példa feltüntetve. Az 5. ábrában is az elõzõ ábrákban alkalmazott jelöléseket alkalmaztuk a hasonló elemek jelölésére. Az 5. ábrán négy tengelypár 11A, 11B, 11C, 11D tengelyei vannak feltüntetve, amelyek közül a 11A és 11C tengelyek kapcsolata van ábrázolva. A 11A, 11C tengelyek megfelelõ csapágyfejeihez 17 összekötõ rúd közvetítésével kapcsolt 19 korlátozó karok második 19B karjaira egy-egy hidraulikus 52 munkahenger 50 dugattyújának karja van kapcsolva. A hidraulikus 52 munkahengerek kivezetései 54, 56 csõvezetékek útján kölcsönösen egymással vannak összekötve úgy, hogy az egyik 52 munkahenger dugattyúrúd felõli belsõ tere a másik munkahenger dugattyúrúddal ellentétes felében lévõ belsõ terével van összekapcsolva, a másik 52 munkahenger dugattyúrúd felõli belsõ tere pedig az elsõ 52 munkahenger dugattyúrúddal ellentétes oldali belsõ terével van összekötve. Az 52 munkahengerek a jármû felépítményén vannak felszerelve. Az összekapcsolt kerékpárok relatív elfordulása vagy tengelyirányú eltolódása esetén ébredõ erõhatások a 17 összekötõ kar, illetve az 52 munkahenger hosszirányával egyezõ irányú 58, 60 iránymutató vonalak irányába esnek, a reakcióerõk a 11A, 11B tengelyek közötti tér 62 geometriai középpontjába mutatnak. Ha egyforma relatív mozgások lépnének fel mindkét egymással összekapcsolt tengelypár felfüggesztésében, akkor a reakcióerõk kiegyenlítik egymást a 62 geometriai középpontban. A mechanikus és hidraulikus kapcsolat 5. ábra szerinti kialakítása alkalmas egymástól tetszõleges távolságban lévõ kerékpárok és tetszõleges számú kerékpár dinamikus összekapcsolására, a szomszédos kerékpárok összekapcsolására természetesen a tisztán mechanikus kapcsolat (1., 2. ábrák) a leggazdaságosabb. A fenti példákban az ébredõ reakcióerõk egy geometriai középpontba mutattak és ott kiegyenlítették egymást. A kísérleteink azt mutatták, hogy az elõnyös hatás eléréséhez nem feltétlenül szükséges, hogy minden reakcióerõ egy középpontba mutasson, megfelelõ stabilizálóhatás érhetõ el akkor is, ha ugyan az erõk vonalai a forgóváz vagy jármû hosszirányú középvonalában metszik egymást, de a különbözõ kerékpárokhoz tartozó erõk metszéspontjai a középvonalon nem egy középpontba esnek. A 6A–6F ábrákon néhány lehetséges erõmetszéspont-elrendezés van ábrázolva. Az ábrákon a mechanikus kapcsolat elemei közül csak a 17 összekötõ rudakat tüntettük fel. A 6A ábrán az erõk a két egymással dinamikusan összekapcsolt kerékpár közötti két 100 metszéspontot képeznek. A 6B ábrán a 17 összekötõ rudak iránya nem a középvonal felé, hanem kifelé mutat, így irányuk a két dinamikusan összekapcsolt tengelypáron kívüli 102 metszéspontban metszi egymást a középvonalon. A két dinamikusan összekapcsolt tengelypár mindkét esetben lehet szomszédos vagy nem szomszédos tengelypár.
1
HU 217 279 B
A karos mechanizmusnak a 11 tengelyek magasságában történõ elrendezése nehézségekbe ütközik, másrészt például hajtott kerékpárok esetén a csapágyfejeknek forgatónyomaték felvételére is alkalmasaknak kell lenniük, ezek miatt elõnyös egy-egy csapágyfejet két függõlegesen egymáshoz képest eltoltan elrendezett 17A, 17B összekötõ rúddal ellátni, amelyek közül az egyik 17A összekötõ rúd a 11 tengely vízszintes síkjánál magasabban, a másik 17B összekötõ rúd a sík alatt van a csapágyfejhez csuklósan kapcsolva (6C, 6D ábrák). A felsõ 17A összekötõ rudak másik vége csuklósan a H kerethez, az alsó 17B összekötõ rudak másik vége csuklósan a 19 korlátozó karhoz vannak kötve (nincs ábrázolva). A gyakorlatban a 17A összekötõ rúd a 11 tengelyre merõleges elrendezésû lehet. Az egy csapágyfejhez tartozó 17A, 17B összekötõ rudak lehetnek a csapágyfej ellentétes oldalain elrendezve, mint az a 6C, 6D ábrákon fel van tüntetve, de lehetnek a csapágyfej azonos oldalán is elrendezve. A két 17A, 17B összekötõ rúd hajlásszögének sem szükséges azonosnak lennie. Három kerékpár csapágyfejeinek dinamikus összekapcsolása például megvalósítható úgy, hogy a felsõ (vagy alsó) összekötõ rudakat a két nem szomszédos csapágyfej 19 korlátozó karon át történõ összekötésére használjuk fel, míg a két szomszédos csapágyfej 19 korlátozó karon át történõ összekötésére az alsó (felsõ) összekötõ rudakat. Ilyen elrendezés van ábrázolva a 6E, 6F ábrákon, ahol a 6F ábrán a 6E ábra szerinti három kerékpáros elrendezés oldalnézetben van feltüntetve. A 19 korlátozó karok 18 csapjai itt is (mint a korábbi példákban) a forgóváz H keretén rögzített 23 csapágybakokban vannak csapágyazva. Az 1. ábrán továbbá fel van tüntetve egy, az azonos kerékpár kétoldali 19 korlátozó karjainak azonos pontjait összekötõ 100’ szaggatott vonal, ami azt jelzi, hogy a két 19 korlátozó kar összeköthetõ egy rúddal vagy pánttal, ami a fékerõk felépítményrõl a kerékpárokra történõ átvitele tekintetében elõnyös, különösen, ha a két egymással dinamikusan összekapcsolt kerékpárra nagyságrendileg különbözõ erõk hatnak. Az 5. ábra szerinti elrendezésben a kétoldali, átlósan elrendezett munkahengerek köthetõk össze ily módon egymással, esetleg az azonos oldali munkahengerek összekötésével kombinálva. Ilyen összekötést illusztrál az 5. ábrán feltüntetett 102’ szaggatott vonal. Az 1. és 2. ábrán továbbá meg van jelölve egy 80 pánt, amely egy, a 7. és 8. ábrák alapján részletesen ismertetendõ kanyarstabilizáló további szerkezet része. A gyakorlatban, ha a csapágyfejek és a H keret közötti rugózás kis ellenállást tanúsít kis relatív elfordulásokkal szemben, akkor ez az ellenállás az egyenes pályaszakasz szabálytalanságai által elõidézett relatív elfordulásoknak sem áll kellõen ellen, és a lengésekkel szembeni stabilitás nem megfelelõ. Ha viszont túl kemény ez az ellenállás, a kerékpárok túl gyorsan visszatérnek a párhuzamos helyzetükbe, és ez a forgóvázak fordulékonyságát befolyásolja hátrányosan, akkor is megakadályozza, hogy a forgóváz kövesse az íves pálya
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
vonalát, ha a kerekek és a pálya profilja ideálisan jó. Ez a probléma olyan ellenállással lenne leküzdhetõ, amely kis mozgásokkal szemben keményen ellenáll, de nagyobb relatív elmozdulásokat ennél kisebb ellenállás mellett megenged. A megfelelõ ellenállás-karakterisztika tehát egy degresszív erõhosszváltozás-karakterisztika. Ilyen karakterisztika megvalósítható olyan rugókkal, amelyek a rugóút elsõ, meghatározott hosszú szakaszán kemény, és a késõbbiekben lágyabb rugózást tesznek lehetõvé. Ha egy kúpos futófelületû kerékpár íves pályaszakaszra ér, olyan tengelyirányú erõk hatnak a kerékpárokra, hogy azok a kemény rugóúton túl elmozdulnak, és így a rugózás lágyabb szakaszára kerülnek, amelyen a kerékpárok relatív elmozdulása és sugárirányú beállása a kanyar végéig fennmaradhat. A feltaláló vizsgálatai azt mutatták, hogy ideális erõhosszváltozás-karakterisztika az, amely szerint a rugóerõ a kis mozgások elején folyamatosan, de nagy értékre növekszik, majd gyorsan egy alacsonyabb értékre esik olyan elmozdulásértéknél, ami egy 300 m sugarú pályán történõ haladásnak felel meg. Ilyen, optimálist megközelítõ hosszváltozás-erõ karakterisztika van ábrázolva a 9. ábrán. A gyakorlatban ilyen karakterisztika elérhetõ a csapágyfej és a H keret közé tengelyirányban beépített degresszív, úgynevezett bellow típusú rugókkal. Az ilyen degresszív rugók beépíthetõk a két szomszédos kerékpár azonos oldali csapágyfejeihez kapcsolt karos mechanizmusba is. Egy alternatív megoldás van feltüntetve az 1., 2., valamint a 7., 8. ábrákon. A degresszív karakterisztikájú rugó itt egy szerkezettel van megvalósítva, amely az egyik 12 csapágyfejen 72 forgáscsap körül csapágyazott, egykarú emelõként kialakított 70 feszítõkarból, a 70 feszítõkart záróirányban a holtpont elõtti 74 ütközõig elõfeszítõ 76 rugóból, továbbá a 70 feszítõkar és a másik 12 csapágyfej közé csatlakoztatott, a 70 feszítõkart húzóerõ hatására nyitó irányban feszítõ, és egy adott erõnél kibillentõ flexibilis 80 pántból áll. Az elõfeszítõ 76 rugó egyik vége a 70 feszítõkar végénél lévõ csap és egy, a 12 csapágyfejbõl kinyúló 78 bak között van elrendezve elõfeszített állapotában. A rugalmas 80 pánt egyik vége a 70 feszítõkarhoz, annak közbensõ részén kialakított 82 csapnál fogva van rögzítve. A 80 pánt másik vége az azonos oldali szomszédos csapágyfejen közvetlenül rögzítve van. A 80 pánt rugalmassága gondosan van megválasztva, és a pánt úgy van szerelve, hogy amikor a két kerékpár egymással párhuzamos helyzetben van, játékmentes és gyakorlatilag feszültségmentes legyen. Ha valamely sínpálya-szabálytalanság miatt a két kerékpár egymáshoz képest kissé elfordul, az egyik oldalon lecsökken, a másik oldalon megnõ a két csapágyfej közötti távolság. Azon az oldalon, ahol nõ a távolság, a 80 pánt megfeszül, de a 70 feszítõkar változatlanul záróirányban a 74 ütközõnek támaszkodva marad. A 80 pánt megfeszülése a távolodással szemben ható, a 80 pánt nyúlásával meredeken növekvõ, kemény rugónak megfelelõ visszatartó erõt képez a két összekötött csapágyfej között, ami a két csapágyfej távolságának
1
HU 217 279 B
visszaállítása irányába hat. Ez a 9. ábra szerinti karakterisztika 84 görbeszakaszának felel meg. Ha viszont a forgóváz ívelt pályán, kanyarodva halad, a kerekek kúpos futófelülete a kerékpárokban tengelyirányú erõket ébreszt, amelyek a vezetõ kerékpár sugárirányba (a pálya sugárirányába) fordulását okozzák. Ez az elfordulást okozó nyomaték olyan nagy, hogy a 80 pántban képzõdõ húzóerõ a 70 feszítõkart a 76 rugó ellenében elemeli a 74 ütközõrõl, amire a 80 pánt nyomatékkarja megnõ, a pántban ébredõ feszültség csökken, és a továbbiakban a 76 rugó által kifejtett forgatónyomaték határozza meg a 80 pánt feszültségét. Ez a forgatónyomaték jelentõsen lágyabb rugózásnak, elõre meghatározott, kisebb visszatartó erõnek felel meg, mint a 80 pánt nyúlása által meghatározott visszatartó erõ, és sokkal hosszabb úton hat. A görbének ez a szakasza tehát degresszív jellegû, és lehetõvé teszi a kerékpárok relatív elfordulását, ami csak az íves szakaszból történõ kihaladáskor áll vissza párhuzamosra. A rugóval elõfeszített 70 feszítõkar a 13 H keretre is szerelhetõ, ekkor azonban nem csapágyfejpáronként, hanem csapágyfejenként kell egy-egy visszatartó szerkezetet szerelni. A kanyarodást megengedõ, egyébként merevítõ szerkezet hagyományos önbeálló forgóvázakra is szerelhetõ a keresztmerevítés helyett, a stabilitás növelése céljából. A szerkezet hagyományos, nem önbeálló forgóvázakon alkalmazva is növeli a szerelvény menetstabilitását. A találmány szerinti korlátozó karos, flexibilis összekötéssel kombinálva ezt a szerkezetet, még elõnyösebb stabilitási és menettulajdonságok érhetõk el. Az ábrákon a találmány szerinti megoldást a jármû két oldalán szimmetrikus berendezésként ábrázoltuk. Megjegyezzük, hogy aszimmetrikus korlátozó szerkezetek is kialakíthatók, különösen ha a helyigény egyik oldalon megkívánja a találmány szerinti eszközök alkalmazását, a másik oldalon nem. Megjegyezzük továbbá, hogy a 17 összekötõ rudak nem feltétlenül csak egymás felé hajló irányban rendezhetõk el, hanem egymással párhuzamosan, hosszirányú rudakként is.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1. Vasúti jármû legalább két kerékpárral ellátott forgóvázas futómûvel, amely kerékpárok tengelyvégei a forgóváz H keretét alátámasztó csapágyfejekben vannak csapágyazva, azzal jellemezve, hogy a különbözõ 50 kerékpárok csapágyfejei (12) egymással a kerékpárok vízszintes síkú relatív elmozdulását korlátozó, a vízszintes elmozdulást a H keret mozgásaitól függetlenítõ, korlátozó kart (19) magában foglaló kinetikai kapcsolattal össze vannak kötve. 55 2. Az 1. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy minden csapágyfej (12) kinetikai kapcsolata magában foglal a csapágyfejhez (12) csuklósan kapcsolt, függõleges forgástengely körül elfordítható összekötõ rudat (17), amely összekötõ rudak (17) tenge- 60 6
2
lyei az összekapcsolt kerékpárok közötti geometriai metszéspontban (100) vagy annak környezetében metszik egymást. 3. Az 1. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy minden csapágyfej (12) kinetikai kapcsolata magában foglal a csapágyfejhez (12) csuklósan kapcsolt, függõleges tengely körül elfordítható összekötõ rudat (17), amely összekötõ rudak (17) tengelyei az összekapcsolt kerékpárok közötti geometriai metszéspont (100) elõtt vagy mögött metszik egymást. 4. Az 1. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy minden csapágyfej (12) kinetikai kapcsolata magában foglal egy pár, csuklósan a csapágyfejhez (12) kapcsolt összekötõ rudat (17A, 17B), amelyek egyike a kerékpár tengelyénél nagyobb, másika a kerékpár tengelyénél kisebb magasságban van a csapágyfejhez (12) csatlakoztatva. 5. Az 1. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy a korlátozó kar (19) a H kerethez (13) képest csapágyazott, kétkarú (19A, 19B) emelõ, amelynek elsõ karjához (19A) összekötõ rúd (17, 17B) van csuklósan kapcsolva. 6. Az 5. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy a kétkarú (19A, 19B) emelõként kialakított korlátozó kar (19) második karja (19B) másik kerékpár csapágyfejéhez (12) kapcsolt korlátozó kar (19) második karjával (19B) van összekapcsolva. 7. A 6. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy a korlátozó karok (19) második karjai (19B) irányfüggõen rugalmas kapcsolattal vannak egymással összekapcsolva, amely irányfüggõen rugalmas kapcsolat a jármû keresztirányában merevebb kapcsolat, mint hosszirányában. 8. A 7. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy a korlátozó karokat (19) összekötõ, irányfüggõen rugalmas kapcsolat keresztirányban merev, csuklós kapcsolat. 9. A 8. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy az azonos oldali korlátozó karok (19) vannak egymással összekapcsolva. 10. A 8. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy az ellentétes oldali korlátozó karok (19) vannak egymással összekapcsolva. 11. A 7. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy az irányfüggõen rugalmas kapcsolat egy gumituskóval (30) van megvalósítva, amely gumituskó (30) a jármû hosszirányában rugalmasságnövelõ kikönnyítésekkel (36) van kialakítva. 12. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy a korlátozó kar (19) második karja (19B) a másik kerékpár korlátozó karja (19) második karjával (19B) részben mechanikusan, részben hidraulikusan van összekapcsolva. 13. A 12. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jellemezve, hogy az egymással hidraulikusan összekapcsolt korlátozó karok (19) második karjai (19B) egyegy munkahenger (52) dugattyúrúdjához (50) vannak csatlakoztatva, amely munkahengerek (52) egymással két csõvezetéken (54, 56) át hidraulikusan össze vannak kötve, ahol a munkahengerek (52) dugattyúrúd
1
HU 217 279 B
2
(50) felõli kivezetése a másik munkahenger (52) du16. A 15. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jelgattyúrúddal (50) ellentétes oldali kivezetésével van lemezve, hogy a degresszív karakterisztikájú rugó úgyösszekötve. nevezett bellow típusú rugó. 14. Az 1–13. igénypontok bármelyike szerinti vas17. A 14. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal úti jármû, azzal jellemezve, hogy továbbá a forgóváz 5 jellemezve, hogy a degresszív karakterisztikájú rugó kerékpárjainak azonos oldali csapágyfejei (12) egymásegy szerkezet, amely az egyik csapágyfejen (12) csapsal a kerékpároknak a jármû hosszirányába esõ relatív ágyazott feszítõkarból (70), a feszítõkart (70) záróelmozdulását degresszíven korlátozó kinetikai kapcsoirányban ütközésig elõfeszítõ rugóból (76), továbbá a kar (70) és a másik csapágyfej (12) közé csatlakoztalattal is össze vannak kötve. 15. A 14. igénypont szerinti vasúti jármû, azzal jelle- 10 tott, a kart (70) húzóerõ hatására nyitó irányban feszímezve, hogy a degresszív kinetikai kapcsolat degresszív tõ, és egy adott erõnél átbillentõ flexibilis pántból (80) karakterisztikájú rugó alkalmazásával van megvalósítva. áll.
7
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
8
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
9
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
10
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
11
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
12
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
13
HU 217 279 B Int. Cl.6: B 61 F 5/24
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: Törõcsik Zsuzsanna osztályvezetõ Windor Bt., Budapest
