CZ20012610A3 - Náprava volného kola pro kolejová vozidla - Google Patents

Description

Předložený vynález se týká osy volného kola s jednotlivě uloženými koly pro jedno- a dvounápravové podvozky kolejových vozidel, zejména nízkopodlažních vozidel s nosným rámem kol obepínajícím vně kola bočními nosnými rameny, přičemž je každé kolo na vnitřní straně příslušného nosného ramene otočně uložené v ložisku kola na čepu nápravy nosného ramene, přičemž je kolo na své vnitřní straně spojené s točivý moment přenášejícím hřídelem, který prochází otvory kola a nosného ramene směrem ven.

Dosavadní stav techniky

Taková náprava volného kola je popisovaná ve WO 98/24674. Tato známá náprava volného kola je konkrétně provedená jako poháněná náprava, přičemž je na každé podélné straně podvozku upevněn vně na rámu podvozku pohon. Pohon je - na základě primárního pérování předvídaného mezi nosným rámem a náhon nesoucím podvozkovým rámem - spojen kloubovým hřídelem s kolem. Přitom je uspořádaná první, pohonová rovina na vnější straně pohonu a druhá a výstupní rovina leží přímo na vnitřní straně kola. Jako spojovací hřídel působící hřídel tak probíhá průběžně s odpovídající délkou mezi oběma spojkovými rovinami kloubového hřídele. Tato známá náprava volného kola má tu výhodu, že mohou míti náprava a pohon malou konstrukční šířku, aby umožnily stavbu

- 2 například úzkorozchodných vozidel se současně malou šířkou vozidlové skříně, bez rušícího přesahu podvozků. Další výhodou je, že uložení kola je uspořádáno uvnitř tohoto kola, čímž se dosahuje dobrá nosnost a vysoká trvanlivost. Toto řešení je nevýhodné, když se vyžaduje maximální šířka střední uličky, ohraničená pouze odstupem kol jakož nutnými průhyby a volnými prostorami příčné pružiny (obvykle například u nízkopodlažních vozů), protože tato šířka se omezuje rovinou spojky uspořádané na vnitřní straně kola. Nevýhodná může býti rovněž při údržbářské činnosti rovinou spojky ztížená přístupnost k dílům kola, například k uložení kola. Mimoto by se musela při přizpůsobení na jiné, například ještě menší rozchody, měnit prakticky celá konstrukce.

DE 44 29 889 Al popisuje jiný podvozek, u kterého jsou kola spolu s náhonem uspořádaná na vnější straně rámu. Také zde jsou kola spojená s pohonem kloubovým hřídelem, přičemž však výstupní rovina spojky leží přímo na vnější straně kola a nosný rám je uspořádán mezi vnitřními stranami obou kol jedné osy. Tím se stává přizpůsobení na rozdílné, zejména menší rozchody zvláště problematické.

Ve starší německé patentové přihlášce DE 199 30 424.6 přihlašovatelky se vycházeje z WO 98/24674 navrhovalo, aby hřídel končil přímo na vnější straně nosného ramene vytvořené rovině spojky. Z toho plyne zvláště dobré variabilita použití, zejména při přizpůsobování na menší rozchody, při současném zachování výhody optimálního dimenzování uložení kola jeho uspořádáním uvnitř kola. Navíc se usnadní údržbářské práce. Pro přizpůsobení na jiný, například menší rozchod koleje (například 900 mm), se musí pouze kolo nesoucí čep nápravy nosného ramene a délka hřídele přizpůsobit • ·

• · · · · ♦ · · • · · · · ·· ·· ··· · · · • · · · · · · ···· · · ·· * ·

- 3 požadované, rozchodu koleje odpovídající poloze kola. V případě poháněné osy se nemusí měnit žádné komponenty pohonu, protože hřídel pak tvoří vložený hřídel, který je v rovině spojky spojen s vlastním poháněcím hřídelem. Tím se může pro pohonnou jednotku používat jedno provedení, které je známé z výše uvedeného DE 44 29 889 Al. Přitom se zachovají všechny výhody podle WO 98/24674. Navíc se může při nepoháněné ose používat hřídel jako brzdový hřídel když se ve spojkové rovině spojí s brzdovým zařízením.

U navržené nápravy volného kola podle DE 199 30 424.6 se navíc předvídá, uložit v otvoru nosného ramene, přídavně k uvnitř otvoru kola uspořádanému uložení kola, hřídel v dalším otočném uložení, které tedy vytváří třetí ložisko. Toto provedení je však pro zamezení tolerancemi podmíněných chyb v lícování náprav mezi třemi ložisky výrobně-technicky velmi nákladné.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit takovou nápravu volného kola, kterou se dosáhne při zachování popsaných zbývajících předností a při malých výrobních nákladech optimální životnost zejména v oblasti uložení kola v ložisku.

Vynálezem se to docílí tím, že uložení kola je tvořené (pouze) dvěma dílčími ložisky a první dílčí ložisko je uspořádané uvnitř otvoru kola radiálně mezi tímto a čepem nápravy nosného ramene, zatímco druhé dílčí ložisko je vůči prvnímu radiálně a axiálně přesazené a uspořádané uvnitř otvoru nosného ramene radiálně mezi tímto a hřídelem.

Tímto výhodným provedením vzniká podstatná přednost, že se již pouze dvě předvídaná ložiska mohou jednodušeji uspořádat v jedné ose. Jedná se o „rozdělené uložení kola, přičemž je první dílčí ložisko tak jako dříve uvnitř kola, t. j. v oblasti otvoru kola určeného jeho axiální šířkou případně tloušťkou. Druhé dílčí ložisko bylo podle vynálezu axiálně posunuté do té oblasti, ve které bylo předvídáno při navržené nápravě volného kola třetí dílčí ložisko. Jedná se tedy prakticky o „spojení dvou dílčích ložisek. Tím vytváří kolo spolu s hřídelem prakticky jednotku, která je oběma přesazené uspořádanými dílčími ložisky uložená ve své celistvosti a v prostoru, který je k dispozici, dosahuje optimální nosnost uložení a tím i životnost.

Další výhodná provedení jsou obsažená v závislých nárocích a v následujícím popisu.

Přehled obrázků na výkrese

Pomocí upřednostněných, na výkrese znázorněných příkladů provedení a použití má býti vynález blíže vysvětlen. Přitom znázorňuj í:

Obr.l silně schematický půdorys dvounápravového podvozku s dvěma vynálezeckými, zde například poháněnými nápravami volného kola, obr. 2 oblast II z obrázku 1 ve zvětšeném detailním řezu, přičemž jsou v horní a ve spodní polovině obrázku znázorněné dvě rozdílné varianty použití,

obr.3 varianta provedení uložení kola v polovičním řezu podobném obrázku 2.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku 1 je napřed jako příklad znázorněno použití dvou náprav 1_ volného kola podle vynálezu v poháněném dvounápravovém podvozku. Na každé podélné straně podvozku je hnací jednotka 2, kterou tvoří elektromotor £ a oboustranně přírubou připevněné převody 6 s kuželovými koly. Každá náprava má do U tvarovaný nosný rám kola, který je rovněž znám pod názvem portálová náprava. Na nosném rámu 8^ kola jsou jednotlivě uložená kola 10, přičemž nosný rám 8. kola vně obepíná kola bočními nosnými rameny 12 a každé kolo je s vnitřní stranou příslušného nosného ramene 12 otočně spojené. Každá hnací jednotka 2 je zavěšená na neznázorněném rámu, který se primárním pérováním opírá o příslušný nosný rám í| kol. Pro tento účel má nosný rám 8_ kol zejména v oblasti nosných ramen 12 dosedací plochy 14 pro primární pružící elementy.

Jak nyní vyplývá z obrázku 2, je každé kolo 10 na své vnitřní straně spojené pro přenos točivého momentu s hřídelem 16, který prochází otvory 11 a 13 kola 10 a nosného ramene 12 směrem ven. Tento hřídel 16 končí přednostně ve spojovací rovině 18, vytvořené přímo na vnější straně nosného ramene 12. Přednostně je hřídel 16 na své vnitřní straně spojen připojovacím prvkem 30 pevně s kolem 10, takže hřídel 16 rotuje koaxiálně s kolem 10.

Podle vynálezu se pro otočné uložení kola 10 nebo pro pevným spojením kola 10 a hřídele 16 vytvořenou jednotku

• 9 • · • · 9

99

9 9 (jednotka kolo-hřídel) předvídá uložení 32 kola, které vytvářejí (pouze) dvě dílčí ložiska 34a a 34b. První dílčí ložisko 34a je uvnitř kola 10, t.j. v oblasti axiální šířkou určeného otvoru 11, tedy radiálně mezi kolem 10 a čepem 36 nápravy nosného ramene 12 zasahujícího do kola. Druhé dílčí ložisko 34b je -k prvnímu ložisku 34b axiálně a radiálně přesazené- uspořádané uvnitř otvoru 13 nosného ramene 12 radiálně mezi tímto a hřídelem 16. Toto vynálezecké provedení zaručuje optimální namáhání ložisek a tím dlouhou životnost ložisek. Další jednotlivosti vynálezeckého uložení 32 kola budou v dalším ještě přesněji vysvětlené.

U příkladu provedení poháněné nápravy volného kola jL, znázorněném v horní polovině obrázku 2, tvoří hřídel 16 vložený hnací hřídel 20, který je v rovině spojení 18 spojkou 22 spojen s vlastním hnacím hřídelem 24 hnací jednotky 2. Hnací hřídel 24 je na své druhé protilehlé straně spojen další spojkou 2 6 s převodem 6 hnací jednotky 2. V upřednostněném provedení je vlastní hnací hřídel 24 proveden v prodloužení vloženého hřídele 20 jako v podstatě koaxiální přednostně dutý kloubový hřídel a dvě oboustranné spojky 22 a 26 jsou provedené jako dvojitá kloubová spojka. Přitom probíhá hnací hřídel 24 skrze převod 6, takže rovina 28 spojky na straně pohonu leží na od nosného rámu ý ven směřující vnější straně převodu 6, případně hnací jednotky 2, zatímco výstupní rovina 18 spojení a spojka 22 leží mezi převodem 6 a nosným ramenem 12 nosného rámu ý (k tomu porovnej i obrázek 1).

Každá spojka 22, 26 se všeobecně známým způsobem skládá z hvězdicovitých dílů spojky, které do sebe zabírají přes vložku pružných, klínovitých vyrovnávacích elementů. Tím

4 4 ·· • 4 44

4 4 4

4 44 umožňují vyrovnání pohybů pružení v řádu minimálně asi ± 15 mm.

Alternativně od provedení dle obrázku 2 může s kolem 10 spojený hřídel 16 procházet jako jednodílný až k hnací jednotce 2, případně k zde na vnější straně ležící spojce 26 (rovině 28 spojky).

U způsobu provedení a použití vynálezecké nápravy volného kola JL, znázorněném ve spodní polovině obrázku 2, se jedná o nepoháněnou verzi. Proto odpadají hnací jednotky 2 s elektromotory ý a převody ý včetně hnacích hřídelů 24 . Místo toho se může výhodně použít každý hřídel 16 jako brzdový hřídel 37 tím, že se v rovině 18 spojení spojí s brzdovým zařízením. U této alternativy je brzdové zařízení výhodně provedené jako kotoučová brzda, přičemž je s hřídelem 16 spojen brzdový kotouč 38, který tak rotuje společně s kolem 10. Brzdový kotouč 38 spolupůsobí s neznázorněným, o nosné rameno 12 nosného rámu ý se opírajícím sedlem brzdy. Rovina 18 spojení této nepoháněné, ale brzdou opatřené verze, nemusí přesně souhlasit s rovinou 18 spojení poháněné verze podle obrázku 2.

V následném bude uložení kola 32 podle vynálezu ještě přesněji vysvětleno. Při vynálezeckém uspořádání obou dílčích ložisek 34a, 34b má především první dílčí ložisko 34a v otvoru 11 kola 10 usazený a proto spolu s kolem 10 rotující vnější kroužek 40 a nerotující na čepu osy 36 uspořádaný vnitřní kroužek 42. Dále vykazuje druhé dílčí ložisko 34b s hřídelem 16 rotující vnitřní kroužek 44 a nerotující v otvoru 13 nosného ramene 12 uspořádaný vnější kroužek 46. Obě dílčí

9 ·♦ 99 • 9 · • · • · • 9 • 999 ··

ložiska 34a, 34b jsou přitom přednostně provedená jako kuželíková ložiska pro zachycení radiálních sil F_rad, jakož obou v protisměru působících axiálních sil +F_a a -F_a. Protože dílčí ložiska 34a, 34b jsou co se týká rotujících případně nerotujících vnějších/vnitřních kroužků uspořádaná podle vynálezu „obráceně, dochází při použití kuželíkových ložisek k tomu, že pro zachycení obou axiálních sil neprobíhají kuželové plochy obou dílčích ložisek 34a, 34b -z čistě geometrického hlediska- jak je jinak obvyklé protisměrně nakloněné, ale probíhají při pohledu v axiálním směru nakloněné ve stejném smyslu (zrcadlení působení síly). Při pohledu z vnitřní strany kola ve směru k vnější straně (na obrázcích 2 a 3 zprava doleva) se mohou kuželové plochy ložiskových kroužků buď podle obrázku 2 zužovat nebo podle obrázku 3 rozšiřovat. Volba mezi oběma alternativami závisí na silách vznikajících v daném případu použití. Zpravidla by se měla dát přednost provedení podle obrázku 2.

V následném se přednosti popisované nápravy volného kola shrnují takto :

(1) nezávisle na rozchodu koleje vždy stejné hnací komponenty (2) dlouhá životnost uložení kola optimálním uspořádáním obou dílčích ložisek nezávisle na rozchodu koleje (3) možné přizpůsobení na rozdílné rozchody kolejí při zachování pohonu pouze přizpůsobením hnacího vloženého hřídele a zavěšení kola (4) velká variabilita použití, rovněž pro nepoháněnou nápravu s koly brzděnými prostřednictvím hřídele kola.

• φ φ · · φ φ φ φ φ φ φφφφ φφ φφ

Φ Φ · · φ Φ ΦΦ

9 9 Φ Φ

Φ Φ Φ Φ

ΦΦ 99

Vynález není omezen pouze na znázorněné a popsané příklady provedení, ale obsahuje všechna ve smyslu vynálezu stejně působící provedení. Dále není vynález omezen pouze na v nároku 1 definované kombinace znaků, ale může býti definován každou jinou libovolnou kombinací určitých znaků všech celkem uvedených jednotlivých znaků. To znamená, že se může prakticky každý jednotlivý znak nároku 1 vynechat, případně nahradit minimálně jedním na jiném místě uvedeným jednotlivým znakem. Proto lze nárok 1 považovat pouze za první pokus o formulaci vynálezu.

Claims (10)

1. Náprava (1) volného kolaps jednotlivě uloženými koly (10)jpro podvozky kolejových vozidel, s nosným rámem(8) kol obepínajícím vně bočními nosnými rameny (12) kola (10), přičemž je každé kolo (10) na vnitřní straně příslušného nosného ramene (12) otočně uložené uložením (32) kola na čepu osy (36) nosného ramene (12), a přičemž je každé kolo (10) na své vnitřní straně spojeno pro přenos točivého momentu s hřídelem (16), který prochází otvory (11, 13) kola (10) a nosného ramene (12) směrem ven, vyznačující se tím, že uložení kola (32) je vytvořené z dvou dílčích ložisek (34a, 34b) a první dílčí ložisko (34a) je uspořádané uvnitř otvoru (11) kola (10) mezi kolem (10) a čepem (36) nápravy nosného ramene (12), zatímco druhé dílčí ložisko (34b) je uspořádané k prvnímu axiálně a radiálně přesazené uvnitř otvoru (13) nosného ramene (12) mezi nosným ramenem (12) a hřídelem (16).

2. Náprava volného kola podle nároku 1, vyznačující se tím, že první dílčí ložisko (34a) je opatřené s kolem (10) rotujícím vnějším kroužkem (40) a nerotujícím na čepu (36) nápravy usazeným vnitřním kroužkem (42).

3. Náprava volného kola podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhé dílčí ložisko (34b) je opatřené s hřídelem (16) rotujícím vnitřním kroužkem (44) a nerotujícím v otvoru (13) nosného ramene(12)usazeným vnějším kroužkem (46).

«9 »«

9 9 9 · • · 9

9 9 9

9 9 9 • •99 »·

9« 99

9 9 9 9

9 9 ·♦

9 ·9 9

9 9 9 9 • 9 9«

4. Náprava volného kola podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že obě dílčí ložiska (34a, 34b) jsou provedená jako kuželíková ložiska pro zachycení radiálních sil (F_rad) jakož obou axiálních protisměrně působících axiálních sil (+F_a, -F_a).

5. Náprava volného kola podle nároku 4, vyznačující se tím, že obě dílčí ložiska (34a, 34b) mají sklon kuželových ploch svých vnitřních a vnějších kroužků (40, 42;44, 46) provedený tak, že všechny kuželové plochy se při pohledu od vnitřní strany kola směrem k vnější straně radiálně zužuj í.

6. Náprava volného kola podle nároku 4, vyznačující se tím, že obě dílčí ložiska (34a, 34b) mají sklon kuželových ploch svých vnitřních a vnějších kroužků (40, 42;44, 46) provedený tak, že všechny kuželové plochy se při pohledu od vnitřní strany kola směrem k vnější straně radiálně rozšiřuj í.

7. Náprava volného kola podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že hřídel (16) končí přímo v na vnější straně nosného ramene (12) vytvořené rovině spojení (18).

»· #·

4 · » 9 • · · • · · · • · · «··» ·« ·« * · · • <·· • · » • 9 · ·« « « · ·· • · · • · ·

9 · · • · *«·

8. Náprava volného kola podle nároku Ί, vyznačující se tím, že hřídel (16) vytváří hnací vložený hřídel (20) a v rovině spojení (18) je spojen spojkou (22) s hnacím hřídelem (24) hnací jednotky (2) uspořádané na vnější podélné straně podvozku.

9. Náprava volného kola podle nároku 7, vyznačující se tím, že hřídel (16) vytváří brzdový hřídel a v rovině spojení (18) je spojen s brzdovým zařízením.

10. Náprava volného kola podle nároku 9, vyznačující se tím, že brzdové zařízení je provedené jako kotoučová brzda, přičemž je s brzdovým hřídelem spojen brzdový kotouč (38), který spolupůsobí s brzdovým sedlem opřeným o nosné rameno (12).

PF 200-1- 2eio