DK163722B - Skinnekoeretoej med tvaerhaeldningsindretning - Google Patents

Description

DK 163722 B

Opfindelsen angår et skinnekøretøj med tværhældningsindret-nlng, ved hvilken der imellem vognkassen og bogien er anbragt et fjedersystem, som understøtter vognkassen i forhold til bogien, samt en i tværretni ngen forløbende mellembærer, som er 5 således forbundet med vognkassen via penduler, som hælder ind imod hinanden og imod vognens langsgående midterplan, at der åbnes mulighed for en tværhældning af vognkassen i forhold til mel lembæreren, 10 Hastigheden af et skinnekøretøj, som transporterer personer, er ved kørslen igennem en banebue begrænset som følge af, at den centrifugalkraft, som påvirker de rejsende, ikke skal overskride en bestemt værdi. For den centrifugalacceleration, som ikke udlignes, og som måles parallelt med vogngulvet, er 15 der fastsat grænseværdier, som alt efter jernbaneselskabet ligger imellem 0,65 og 1 m/sek.2. Disse grænseværdier bestemmer den tilladelige buehastighed. Andre grænseværdier med hensyn til overbygningsbelastningen og kørselssikkerheden nås først ved større buehastigheder.

20

Der er derfor udviklet indretninger, som hælder vognkasserne ind imod buens indre i kurverne. Herved opnås en hældning, som helt eller delvis kompenserer for den inden i vognkassen virkende centrifugalaccelerati on, så at der åbnes mulighed for en 25 højere buehastighed set i forhold til et normalt køretøj.

Der kendes forskellige systemer af indretninger til opnåelsen af en tværhældning af vognkassen (se f.eks. tysk offentliggørelsesskrift nr. 21 45 738, tysk fremlæggelsesskrift nr. 21 45 30 747.

1. Bærende systemer med hældende penduler.

Ved disse systemer forstøtter vognkassen sig via et fje-35 dersystem oven på en mellembærer, som selv er ophængt i bogierammen ved hjælp af penduler. Pendulerne er anbragt således hældende i forhold til lodret, at forlængelserne

DK 163722 B

2 af deres midteriinier ved opretstående vogn skærer hinanden i køretøjets langsgående midterplan omtrent i højde med vognens tyngdepunkt. En hældning af vognkassen, opnås ved en drivkraft, som forskyder mellembæreren sideværts 5 i forhold til bogierammen. Derved reduceres hældningen af pendulerne på den ene bogieside, medens den forøges på den anden side. De pendulender, som er tilsluttet mellembæreren, ændrer deres højdeniveau, og mellembæreren indstiller sig med en tilsvarende hældning.

10

For at hele indretningen er stabil, skal der anvendes hængende penduler. Indretningen til tværhældningen skal, da vognkassen forstøtter sig på mellembæreren, bære vægten af den ene vognende, hvorfor den må gøres tilsvarende kraf-15 tig.

En yderligere ulempe ligger i at der ved hjælp af de hængende penduler sker en vending af kraftstrømmen, da pendulenderne ved bogiesiden ligger øverst og ved vognkasse-20 siden ligger nederst. Endelig har dette system en meget høj egenstabilitet. Dette betyder, at der kræves en stor kraft til at styre mellembæreren ud af dens midterposition, hvilket kræver en tilsvarende kraftig drivkraft. Som følge heraf kan et sådant system heller ikke anvendes som et pas-25 sivt system uden egen drivkraft.

2. Bærende system med ruller.

Ved dette system til opnåelsen af en tværhældning af vogn-30 kassen anvendes ligeledes en mellembærer, som dog forstøt ter sig oven på ruller inden i bogien.

På mellembæreren er der anbragt rullebaner, for det meste i form af cirkelsegmenter, hvis midterpunkt ligger i vogn-35 midten omtrent i højde med vognens tyngdepunkt, så at der ved tværforskydning af mellembæreren i forhold til bogien opstår en drejebevægelse omkring vognens længdeakse.

DK 163722 B

3

De ved hjælp af ruller og rullebaner arbejdende systemer har i forhold til pendulsystemerne den fordel, at egenstabiliteten kan påvirkes inden for brede grænser ved hjælp af rullebanernes geometri. Således kan f.eks. midterpunktet 5 af cirkelsegmenterne, hvorpå rullebanerne er anbragt læg ges i en højde, der tydeligt befinder sig over vognens tyngdepunkt, således at der opnås et passsivt tværhældningssystem, dvs. et system som under indflydelsen af centrifugalkraften automatisk hælder sig i retning af buens 10 indre.

En ulempe ved dette system ligger i at vognens vægt også her må bæres af indretningen til tværhældningen.

15 Da stotterullerne på grund af den begrænsede plads inden i bogieområdet må tildannes forholdsvis små, opstår der en meget høj presning imellem rullerne og løbebanen. Der må derfor anvendes hærdede materialer. For at der ikke skal opstå kantpresning imellem rullerne og løbebanerne, er det 20 nødvendigt med en stiv konstruktion af de bærende dele og en særlig præcis fremstilling.

Tværhældningsindretn i ngerne ifølge dette system er altså kraftige og dyre.

25 3. Systemer med i tagområdet forstøttede vognkasser (se f.eks. "Elektrische Bahnen", årgang 83, hæfte 5/1985, side 160-162). 1 2 3 4 5 6

Ved disse systemer er fjedersystemet (luftfjedrene) anbragt 2 inden for køretøjets tagområde. Dette medfører, at vognens 3 tyngdepunkt kommer til tydeligt at ligge under forstøtnin- 4 gen, således at vognkasserne under centrifugalkraftens 5 indvirken uden yderligere drivkraft automatisk anbri nger 6 sig med en hældning i mod buens indre. Det drejer sig altså her om et passivt system.

DK 163722 B

4

En ulempe ved dette system ligger i, at det i alt væsentligt kun kan anvendes til leddelte tog, hvor der imellem vognenderne, som fælles forstøtter sig på et drivværk, er plads til fjedringens støtter.

5

Opfindelsen er baseret på et skinnekøretøj med tværhældningsindretning af den indledningsvis og i krav l’s indledning angivne art, således som den f.eks. er beskrevet i tysk offentliggørelsesskrift nr. 21 45 738. Ved dette kendte system for-10 støtter mellembæreren sig på bogien via fjedersystemet og vognkassen er ophængt i mellembæreren via pendulerne. Denne indretning falder således i princippet ind under de ovenfor under 1 beskrevne systemer.

15 Formålet med opfindelsen ligger i at tildanne et sådant skinnekøretøj med tværhældningsindretning på en sådan måde, at indretningen med henblik på opnåelsen af vognkassens tværhældning både er konstruktivt enkelt opbygget og undgår en høj vægt og høje omkostninger, samtidig med at den åbner mulighed for 20 en høj fleksibilitet, idet den både kan tildannes som aktivt og passivt system og let lader sig realisere både i forbindelse med skinnekøretøjer uden vuggebærere og skinnekøretøjer med vuggebærere.

25 Dette opnås ved, at skinnekøretøjet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at vognkassen forstøtter sig oven på bogien via fjedersystemet eventuelt under mellemkobling af en vuggebærer, og at mellembæreren er frit ophængt på vognkassen eller ind imellem den øvre ende af fjedersystemet og vognkassen anbragte 30 vuggebærere via pendulerne og er forbundet med bogien eller en imellem den nedre ende af fjedersystemet og bogien anbragt vuggebærer via rokkestøtter samt i tværretningen virkende fjedre.

35 Til opnåelsen af et aktivt system er det herved en fordel, hvis pendulerne er således anbragt, at deres midterlinier i det mindste tilnærmelsesvis skærer hinanden i højde med vognens

DK 163722 B

5 tyngdepunkt, og at vognkassens tværhældning i forhold til mellembæreren lader sig gennemtvinge ved hjælp af en reguleret drivkraft.

5 Ved et passivt system er pendulerne hensigtsmæssigt anbragt således, at deres midterlinier skærer hinanden i en højde over vognens tyngdepunkt.

Opfindelsen er baseret på den grundtanke, at de, ved de kendte 20 systemer, optrædende vanskeligheder kan undgås, når der drages omsorg for, at vognkassens forstøtning på bogien foregår via fjedersystemet og ikke via mellembæreren. Dette medfører, at indretningen til opnåelsen af vognkassens tværhældning ikke belastes af vognkassens vægt.

15

Ved et skinnekøretøj uden vuggebærer betyder dette, at vognkassen ved en normal bogie forstøtter sig direkte på denne via fjedersystemet. Fjedersystemets eftergive!ighed i lodret og vandret retning muliggør vognens hældning omkring en drejnings-2o pol, som bestemmes ved hjælp af den nu parallelt med fjedringen liggende hældningsindretning.

Ved et skinnekøretøj med en vuggebærer er dette grundprincip anvendeligt på lignende måde. Derved kan vuggebæreren på kendt 25 måde være anbragt enten under fjedersystemet på bogien eller over fjedersystemet på vognkassen. I første tilfælde er vuggebæreren drejeligt lejret i forhold til bogierammen omkring en lodret akse. Bogierammen kan altså dreje ud uden derved at deformere fjedersystemet. I det andet tilfælde er vuggebæreren 30 drejeligt lejret omkring en lodret akse i forhold til vognkassens understel, således at vognkassen kan dreje ud, uden at fjedersystemet deformeres. 1 begge tilfælde tjener vuggebæreren kun til at muliggøre 35 uddrejningen af bogien uafhængigt af fjedersystemet. Den har imidlertid ingen indflydelse på indretningens funktion til tværhældningen af vognkassen.

6

DK 163722B

I det følgende beskrives en foretrukken udførel sesform for et skinnekøretøj med tværhældningsindretning ifølge opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor 5 fig. 1 skematisk viser et tværsnit af et skinnekøretøj efter linien A-A i fig. 2, og fig. 2 skematisk det i fig. 1 viste skinnekøretøj set fra siden inden for området af en bogie.

10

Af det i fig. 1 og 2 viste skinnekøretøj, som f.eks. er en jernbanevogn, er der kun vist de dele, der har interesse i sammenhængen med indretningen til tværhældni ngen af vognkassen i en banebue.

15

Det drejer sig om et skinnekøretøj med en vuggebærerfri bogie, ved hvilken vognkassen 1 forstøtter sig direkte oven på bogien 3 ved hjælp af et fjedersystem 2. Ved denne bogiekonstruktion er fjedringen også eftergivelig i den vandrette langsgående 20 retning, således at der er mulighed for en uddrejning af bogien 3 omkring den lodrette akse i forhold til vognkassen 1. Derudover muliggør fjedersystemets 2 eftergive!ighed i lodret og vandret retning at vognkassen 1 kan hælde omkring en omdrejningspol P, som bestemmes af en parallelt med fjedersy-25 stemet 2 liggende hældningsindretning.

Denne hældningsi ndretning omfatter to indbyrdes og i retning af vognens langsgående midterplan hældende penduler 4, hvis øvre ender er fastgjort til vognkassen 1, og hvis nedre ender 30 er fastgjort på en mellembærer 5. Pendulets 4 hældning er således valgt, at forlængelserne af deres midterlinier ved opretstående vogn skærer hinanden i højde med tyngdepunktet S eller over denne højde.

35 Mellembæreren 5 holdes ved hjælp af en i og for sig kendt rokkestøtte 6 tilnærmelsesvis parallelt med bogierammens 3 vandrette xy-plan, og føres ved hjælp af en tværfjedring 7 i tværgående retning.

7

DK 163722 B

Den oven for beskrevne indretning til hældningen af vognkassen i tværgående retning kan være tildannet som aktivt eller som passivt system.

5 Ved et aktivt system ligger skæringspunkterne af pendulernes 4 forlængelser ved opretstående vogn i det mindste tilnærmelsesvis i højde med vognkassens tyngdepunkt S. Vognkassens 1 hældning i forhold til mellembæreren 5 under kørsel igennem en banebue fremtvinges ved hjælp af en indstillingsdrivkraft.

20 Denne indstillingsdrivkraft kan f.eks. være en elektromotor som ved hjælp af et ikke-vist drev påvirker den i fig. 1 viste krumtapmekanisme 8. Den drivkraftfremkaldende indretning kan være forbundet med et reguleringssystem. Da sådanne drivkraftindretninger og reguleringssystemer er i og for sig kendte, er 25 de ikke belyst nærmere i det følgende.

Ved et passivt system ligger skæringspunktet for forlængelserne af pendulernes 4 midterlinier tydeligt over vognkassens 1 tyngdepunkt S. Under indflydelsen af centrifugalkraften som 20 virker i tyngdepunktet S tenderer vognkassen 1 i retning af, oven på det tværbløde fjedersystem 2 at drive ud imod det ydre af buen, men holdes tilbage ved hjælp af de skråtstående penduler 4, hvis virkningslinier ligger i højde med midterliniernes skæringspunkt over tyngdepunktet S. På denne måde opstår 25 der et moment, som får vognkassen 1 til at hælde ind imod buens indre.

Af det viste udførelseseksempel fremgår det, at ved dette system støtter vognkassens 1 vægt sig ikke på indretningen til 30 tilvejebringelsen af tværhældning. Denne indretning skal derfor kun overføre indsti11ingskræfter, som er meget mindre end vognkassens vægt, og indretningen kan derfor tildannes betydeligt lettere end ved kendte systemer. Det i fig. 1 og 2 viste system er også anvendelig i forbindelse med en vuggebærer.

Ved anbringelsen af vuggebæreren under fjedersystemet 2 forstøtter fjedrene 2 og rokkestøtterne 6 sig på denne vuggebæ- 35

DK 163722B

8 rer. Vuggebæreren føres via ved siderne anbragte hængselstæn-ger (en på hver vognside) imod vognkassen.

Ved anbringelse af vuggebæreren over fjedersystemet 2 føres 5 vuggebæreren imod bogierammen ved hjælp af ved siderne anbragte hængselstænger eller glideflader. I dette tilfælde er hældningsindretningens skråtstillede penduler 4 tilsluttet vuggebæreren og ikke vognkassen.

10

IS

20

2B

30 35

Claims (3)

1. Skinnekøretøj med tværhældningsindretning, ved hvilken der 5 imellem vognkassen og bogien er anbragt et fjedersystem, som understøtter vognkassen i forhold til bogien, samt en i tværretningen forløbende mellembærer, som er således forbundet med vognkassen via penduler, som hælder ind imod hinanden og imod vognens langsgående midterplan, at der åbnes mulighed for en 20 tværhældning af vognkassen i forhold til mellembæreren, kendetegnet ved, at vognkassen (1) forstøtter sig oven på bogien (3) via fjedersystemet og eventuelt under mellemkobling af en vuggebærer, og at mellembæreren (5) er frit ophængt på vognkassen (1) eller en imellem den øvre ende af 25 fjedersystemet og vognkassen anbragt vuggebærer via pendulerne og er forbundet med bogien (3) eller en imellem den nedre ende af fjedersystemet og bogien anbragt vuggebærer via rokkestøtter samt i tværretningen virkende fjedre (7).

2. Skinnekøretøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pendulerne (4) er således anbragt, at deres midter!i nier i det mindste tilnærmelsesvis skærer hinanden i højde med vognens tyngdepunkt (S), og at vognkassens tværhældning i forhold til mellembæreren (5) er gennemtvingelig ved hjælp af en re-25 guleret drivkraftfrembringende indretning (8).

3. Skinnekøretøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pendulerne (4) er således anbragt, at deres midter!i nier skærer hinanden i en højde over vognens tyngdepunkt (S). 30 35