УСТРОЙСТВО СЦЕПЛЕНИЯ ДЛЯ ОПИРАЮЩИХСЯ НА ОБЩУЮ ХОДОВУЮ ТЕЛЕЖКУ КУЗОВОВ ВАГОНА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к устройству сцепления, согласно ограничительной части пункта 1 формулы полезной модели.
В соответствии с этим известно устройство сцепления для соединения двух кузовов вагонов с соединительной тягой для передачи продольных усилий между двумя кузовами вагонов, причем соединительная тяга своими концами закреплена соответственно в подвижном шарнире на обоих кузовах вагонов.
Такое устройство сцепления известно, например, по конструктивному ряду 403/406 (ICE3) эксплуатирующего предприятия DB AG, причем кузова вагонов опираются на независимые друг от друга ходовые тележки.
Известно устройство сцепления для соединения двух опирающихся на общую ходовую тележку кузовов вагонов с единственным сферически подвижным шарниром для передачи усилий между двумя кузовами вагонов во всех направлениях.
Такое устройство сцепления известно, например, по конструктивным рядам 424/425/426 эксплуатирующего предприятия DB AG,
Многосекционные рельсовые транспортные средства нуждаются в механических устройствах сцепления для передачи продольных усилий между отдельными кузовами вагонов. Если ходовые тележки соседних кузовов вагонов разделяются для установки или движения по рельсам, может требоваться также передача усилий в вертикальном - и/или поперечном направлении.
Для поглощения энергии при реверсивном сцеплении двух соседних кузовов вагонов и при соударениях продольная подвижность при заданном усилии является преимуществом В зависимости от осуществления ходовых тележек, которые совместно используются соседними кузовами вагонов, в частности, в поперечном направлении, вместо практически жесткого соединения кузовов вагонов предпочтительным может быть соединение с заданной податливостью.
Рельсовые транспортные средства с общими ходовыми тележками соседних кузовов вагонов обычно соединены с помощью находящегося над центром ходовой тележки, подвижного сферического шарнира. К тому же существуют варианты исполнения с интегрированным в опорные кронштейны шарниров, нереверсивным поглощением энергии для восприятия энергии соударения. Реверсивные потери энергии в случае настоящих шарниров вообще не существуют и при упругих (ненастоящих) шарнирах ограничены только очень незначительными величинами (около 5 мм хода). Интеграция дополнительного хода для реверсивного поглощения энергии вне подвижного сферически шарнира (сферический подшипник) затрудняется тем, что эта подвижность должна также передавать соответствующие требованиям вертикальные- и/поперечные усилия. Установка соответствующей направляющей, которая в противоположность нереверсивному поглощению энергии при соударениях пригодна для более частого перемещения, в существующих установочных пространствах известных устройств сцепления вряд ли возможна.
Исходя из этого в основу полезной модели положена задача дальнейшего усовершенствования устройства сцепления однажды названного вида таким образом, что будет возможна соответствующая передача продольных- да и вертикальных- и/или поперечных усилий, в котором может реализоваться также, по меньшей мере, одно реверсивное поглощение энергии.
Эта задача решается с помощью устройства сцепления, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы полезной модели. В соответствии с этим упомянутое устройство сцепления характеризуется тем, что устройство сцепления включает шарнирный механизм, который образован независимо от соединительной тяги и для передачи вертикальных- и/или поперечных усилий между обоими кузовами вагонов, так что соединительная тяга нагружена исключительно в своем продольном направлении.
Нагруженная только в продольном направлении соединительная тяга позволяет использование хорошо зарекомендовавших себя упругих элементов стандартных механизмов сцепления для транспортных средств с отдельными ходовыми тележками, в частности, для реверсивного и нереверсивного поглощения энергии. При этом может выбираться сообразно с требованиями ход реверсивного поглощения энергии. При более длинных секциях мотор-вагонных поездов может таким образом эффективно разгружаться передняя сцепка. Соответствующее исполнение шарнирного механизма делает возможным боковое перемещение кузовов вагонов. Таким образом, может лучше использоваться, например, габарит подвижного состава при проезде S-кривой железнодорожного пути.
Предпочтительно кузова вагонов опираются на общей ходовой тележке. В этой форме осуществления полезная модель особенно предпочтительна.
Подвижные подшипники для соединительной тяги, которые могут быть образованы сферически или по типу кардана, преимущественно имеют соответственно упругие/реверсивные элементы, которые допускают перемещение соединительной тяги в продольном направлении обоих кузовов вагонов. Таким образом, например, в случае столкновения становится возможным реверсивное поглощение энергии с помощью упругих элементов.
Преимущественно шарнирный механизм имеет, по меньшей мере, степень свободы в продольном направлении, которая соответствует, по меньшей мере, номинальному ходу упругих элементов при установке соединительной тяги. Благодаря этому становится возможным, что шарнирный механизм может сохранять свою функцию передачи вертикальных- и/или поперечных усилий также при продольном нагружении упругих элементов подвижных подшипников для соединительной тяги.
Предпочтительно шарнирный механизм выполнен в виде соединительной рамы, которая с помощью первого и второго, соответственно подвижного шарнира установлена на подшипниках вокруг, по меньшей мере, двух параллельных, отстоящих друг от друга на расстоянии в поперечном- и/или вертикальном направлении осей, причем первый шарнир предназначен одному и второй шарнир другому из обоих кузовов вагонов. Таким образом, возможны относительные вертикальные- и/или поперечные перемещения между обоими кузовами вагонов. Оси первого и второго шарнира при ненагруженном устройстве сцепления лежат в их продольном направлении. Первый шарнир существует в качестве «настоящего» шарнира, в то время как второй шарнир может иметь, например конструкцию типа упругих (резиновых-) шарниров.
Первый и второй шарнир для установки соединительной рамы могут быть закреплены соответственно в предназначенном кронштейне подшипника своего предназначенного кузова вагона. Таким образом, силовой поток при возникновении поперечных- и/или вертикальных усилий между обоими кузовами вагонов проходит от первого кронштейна подшипника одного кузова вагона через первый шарнир к соединительной раме, вслед за этим через второй шарнир к кронштейну подшипника другого кузова вагона. В качестве альтернативы также возможно, что первый и второй шарнир для установки соединительной рамы закреплены соответственно непосредственно на своем предназначенном кузове вагона. В этом случае имеющиеся на двух кузовах вагонов кронштейны подшипников не задействованы в передаче вертикальных- и/или поперечных усилий, а служат, например, исключительно для установки концов соединительной тяги.
Первый шарнир для установки соединительной рамы может иметь степень свободы в части вращения вокруг вертикальной оси, так что возможен горизонтальный изгиб устройства сцепления в горизонтальном закруглении железнодорожного пути. Таким образом, первый шарнир может идентифицироваться в качестве «шарнира изгиба». Первый шарнир для установки соединительной рамы может иметь еще дополнительную степень свободы в части вращения вокруг соединительной оси между двумя кузовами вагонов, так что возможна боковая качка кузовов вагонов друг к другу. В этом случае первый шарнир образован в качестве шарнира для изгиба и поперечной качки и может быть образован, например, сферически подвижно.
Для второго шарнира для установки соединительной рамы, который может идентифицироваться в качестве «соединительного шарнира», может быть предусмотрено, что он выполнен в виде двух отстоящих друг от друга на расстоянии в поперечном направлении устройства сцепления отдельных шарниров. Это делает возможной компоновку устройства сцепления, требующую мало места. При этом, в частности, соединительная рама может быть расположена вертикально и иметь сквозное отверстие для пропуска соединительной тяги. Соединительный шарнир должен допускать, по меньшей мере, вращение вокруг поперечной оси, а именно, в такой мере, что соединительная рама может следовать за перемещением упругих элементов.
Отдельные шарниры другого шарнира для установки соединительной рамы могут иметь заданную упругость, так что может настраиваться характеристика соединения между обоими кузовами вагонов в поперечном направлении.
К тому же устройство сцепления может быть выполнена с возможностью разъема в своем продольном направлении. В этом случае соединительная тяга предпочтительно имеет две части тяги, которые с помощью разъемной соединительной муфты соединены друг с другом, и шарнирный механизм для своего разделения может иметь разъемные вкладыши подшипника, которые могут принадлежать к двум отдельным шарнирам, из которых может состоять конструкция второго шарнира.
Дополнительно возможно, что устройство сцепления имеет нереверсивный поглотитель энергии, который, например, может быть интегрирован в соединительной тяге или в одном из предусмотренных кронштейнов подшипников. Подвижность соединительной рамы в первом и втором шарнире в части размеров может в этом случае определяться таким образом, что перекрывается также нереверсивный ход поглотителя энергии. Если подвижность соединительной рамы не перекрывает весь ход упругих элементов для установки соединительной тяги и нереверсивного поглотителя энергии, в шарнирном механизме может быть реализована дополнительная податливость. При этом речь идет об обоих кронштейнах подшипников, первом и втором шарнире, а также собственно соединительной раме. Дополнительная податливость может осуществляться, в частности, также за счет разрывания вкладышей подшипников второго шарнира, в частности, за счет разрушения их резьбового соединения.
При применении устройства сцепления к тому же может предусматриваться сочленение ходовой тележки с одним из обоих кузовов вагонов. Для этого одни из описанных выше кронштейнов подшипников может включать участок сочленения для соединения с ходовой тележкой, который мог бы быть расположен ниже устройства сцепления.
Пример осуществления полезной модели ниже еще более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - вид в аксонометрии устройства сцепления для соединения двух опирающихся на общую ходовую тележку кузовов вагонов рельсового транспортного средства;
фиг. 2 - вертикальный продольный разрез устройства сцепления по фиг. 1;
фиг. 3 - вид в аксонометрии устройства сцепления по фиг. 1 в положении продольного изгиба;
фиг. 4 - горизонтальный вид продольного разреза устройства сцепления по фиг. 1 в положении продольного изгиба;
фиг. 5 - вертикальный вид продольного разреза устройства сцепления по фиг. 1 при уменьшенном горизонтальном расстоянии между двумя кузовами вагонов; и
фиг. 6 - вертикальный вид продольного разреза устройства сцепления по фиг. 1 при еще больше уменьшенном горизонтальном расстоянии между двумя кузовами вагонов.
Как можно видеть на фиг. 1, устройство сцепления для соединения двух кузовов вагонов рельсового транспортного средства, которые опираются на общую ходовую тележку (не представлено), имеет два кронштейна 1, 2 подшипников, которые предусмотрены соответственно для крепления на кузове вагона. В данном примере осуществления кронштейн 1 подшипника 1 также служит для того, чтобы сделать возможным сочленение с располагаемой ниже устройства сцепления ходовой тележкой. Для этого он имеет проходящий вертикально участок 3 для сочленения, который своим свободным концом может насаживаться, например, на шкворень ходовой тележки.
Для передачи продольных усилий устройство сцепления включает зафиксированную соответственно на конце с помощью гаек соединительную тягу 4, концы которой в отношении предназначенных кузовов вагонов закреплены в двух отстоящих друг от друга на расстоянии в продольном направлении подвижных сферически или по типу кардана подшипниках 5, 6.
Центральным элементом устройства сцепления является соединительная рама 7, которая имеет центральное сквозное отверстие 8 для пропуска соединительной тяги 4 и расположено вертикально в поперечном направлении. Размеры сквозного отверстия 8 подобраны так, что для заданных максимальных относительных перемещений кузовов вагонов имеется достаточное расстояние соединительной рамы 7 в отношении соединительной тяги 4.
Соединительная рама 7 посредством двух отдельных шарниров 9.1, 9.2, которые лежат в общей горизонтальной плоскости, соединены с кронштейном 2 подшипника, а именно, посредством соответствующих, в целом имеющих форму стержня, исходящих горизонтально из кронштейна 2 подшипника соединительных элементов 10.1, 10.2. Два отдельных шарнира 9.1, 9.2 расположены симметрично относительно вертикальной средней продольной плоскости устройства сцепления.
Как показано на фиг. 2, на верхнем конце участка 3 для сочленения кронштейна 1 подшипника предусмотрен шарнир 11 для соединительной рамы 7. В данном примере осуществления шарнир 11 выполнен в качестве так называемого сферического подшипника, который позволяет как перемещение при изгибе, так и боковую качку между обоими кузовами вагонов. Совместно с отдельными подшипниками 9,1, 9,2 поперечные- и/или вертикальные усилия передаются между обоими кузовами вагонов, в то время как соединительная тяга 4 служит исключительно для передачи продольных усилий между кузовами вагонов.
Ось шарнира 11 в ненагруженном состоянии устройства сцепления проходит параллельно к осям отдельных шарниров 9,1, 9.2, причем все оси лежат в продольном направлении устройства сцепления. При этом оси шарнира 10 с одной стороны и отдельных шарниров 9.1, 9.2 с другой стороны имеют горизонтальное расстояние друг к другу и также смещены друг к другу в поперечном направлении.
Соединительная тяга 4 установлена по отношению к кронштейну 2 подшипника с помощью предусмотренных здесь с обеих сторон упругих, реверсивных элементов 12. В кронштейн 1 подшипника, который расположен напротив кронштейна 2 подшипника, неподвижно установлено работающее нереверсивным образом устройство 13 для поглощения энергии. По обеим сторонам шарнира 5, у которого здесь задействован участок устройства 13 для поглощения энергии, который в этом месте имеет функцию кронштейна подшипника, точно также находятся упругие элементы12 для реверсивного поглощения энергии. При нагружении устройства сцепления на сжатие в продольном направлении сначала сжимаются упругие элементы 12. Если имеющий в их распоряжении ход полностью исчерпан, в непосредственный контакт вступают расположенные друг за другом в продольном направлении устройства сцепления компоненты, так что также сминается нереверсивное устройство 13 для поглощения энергии.
Соединительная тяга 4 выполнена с возможностью разделения. Для этого она имеет два участка 4.1, 4.2 тяги, которые с помощью соединительной муфты 14 соединены друг с другом. Способность разделяться шарнирного механизма обеспечивается за счет съемных вкладышей 9.3 подшипников отдельных шарниров 9.1, 9.2.
На соответственно внешних, по отношению к шарнирам 5, 6, сторонах реверсивных элементов 12 для поглощения энергии находятся пластины 15 для прилегания, так что упругие элементы 12 находятся на одной стороне устройства сцепления между поверхностями прилегания кронштейна 2 подшипника и пластинами 15 для прилегания и на другой стороне устройства сцепления находятся между поверхностями прилегания нереверсивного устройства 13 для поглощения энергии и пластинами 15 для прилегания. При этом расстояния выбраны так, что упругие элементы при ненагруженной соединительной тяге непосредственно не испытывают силового воздействия.
Фиг. 3 показывает устройство сцепления в положении продольного изгиба кузовов вагонов, при котором кронштейны подшипников 1, 2 находятся под острым углом друг к другу. Как следует из фиг. 4, в таком положении продольного изгиба упругие элементы 12 частично смяты. Соединительная тяга 4 соответственно развернута по отношению к кронштейнам 1, 2 подшипников. Соединительная рама 7 следует главным образом за перемещением кронштейна 2 подшипника и поэтому находится под примерно таким же углом к кронштейну 1 подшипника, что и кронштейн 2 подшипника. Шарнир 11 между соединительной рамой 7 и присоединительным участком 3 кронштейна 1 подшипника позволяет поворотное движение соединительной рамы 7 по отношению к кронштейну 1 подшипника, в то время как у отдельных шарниров 9.1, 9.2 во всяком случае можно наблюдать небольшое развертывание. Определенное подразделение способности в части подвижности функционально не требуется. Представленный пример осуществления, однако, использует большую способность к угловому смещению шарнирного сочленения 11, чем у настоящего шарнира, так что соединительные шарниры 9.1, 9.2, которые более чувствительны к частому большому развертыванию, чем шарниры с упругим резиновым элементом, должны перекрывать только продольную упругую деформацию соединительной тяги.
Фиг. 5 и 6 показывают два положения устройства сцепления с различно выраженным уменьшенным горизонтальным расстоянием между кузовами вагонов. На фиг. 5 расстояние между кузовами вагонов незначительно уменьшено по сравнению с положением устройства сцепления на фиг. 1. Видно, что угловое положение соединительной тяги 4 неизменно, однако, находящиеся соответственно в направлении соединительной рамы 7 упругие элементы 12 сминаются, в то время как находящиеся снаружи упругие элементы 12 удалены от своих поверхностей прилегания в отношении кронштейна 2 подшипника или соответствующего участка нереверсивного устройства 13 для поглощения энергии. Возникающий ход в области упругих элементов 12 продолжается в обеспеченном благодаря шарниру 11 поворотном движении соединительной рамы 7 по отношению к кронштейну 1 подшипника.
Положение устройства сцепления на фигуре 6 отличается от положения на фиг. 5 только тем, что оба кузова вагонов еще ближе находятся друг к другу.
Подвижность соединительной рамы 7 в подшипниках 11 и 9.1, 9.2 в части размера определена так, что перекрыт ход упругих элементов 12. Насколько осуществимо также должен быть перекрыт нереверсивный ход устройства 13 для поглощения энергии, Если подвижность соединительной рамы 7 не должна перекрывать сумму из хода реверсивного элемента 12 для поглощения энергии и устройства 13 для поглощения энергии, то в соединяющих элементах может предусматриваться дополнительная податливость. В случае соединяющих элементов речь идет о цепочке передачи усилий от кронштейна 1 подшипника (нереверсивное устройство 13 для поглощения энергии), включающей шарнир 10, соединительную раму 7, отдельные шарниры 9.1, 9.2 и кронштейн 2 подшипника.
Соединительная рама 7 и ее подшипники 9.1, 9.2, 10 позволяют как способность бокового перемещения, то есть поперечное перемещение кузовов вагонов друг к другу, так и продольный изгиб и боковую качку кузовов вагонов относительно друг друга.