СОЕДИНЕНИЕ ДВУХ ШАРНИРНО СОЧЛЕНЕННЫХ СЕКЦИЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, НАПРИМЕР СОЧЛЕНЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, В СОСТАВ КОТОРОГО ВХОДИТ УЗЕЛ СОЧЛЕНЕНИЯ
COUPLING OF TWO ARTICULATED SECTIONS OF TRANSPORT FACILITY, FOR EXAMPLE, ARTICULATED TRANSPORT FACILITY WITH COUPLING ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к соединению двух шарнирно-сочлененных секций транспортного средства, например сочлененного транспортного средства, в состав которого входит узел сочленения.
Известно сочлененное транспортное средство, которое может состоять из нескольких секций. Секции такого сочлененного транспортного средства соединены между собой с помощью узла сочленения. Узел сочленения снабжен гибким гофрированным ограждением, переход пассажиров из одной секции транспортного средства в другую осуществляется по проходу.
Известно, что сочлененные поезда или сочлененные транспортные средства подвержены несоизмеримо большим смещениям. Такое сочленение должно быть способно поглощать смещение при крене, продольные смещения и смещения при изгибе. В данном случае под термином сочленение понимается шарнирное соединение двух секций транспортного средства. Под креном понимается смещение, при котором две секции транспортного средства поворачиваются относительно друг друга и относительно продольной оси. Смещение при изгибе происходит, когда две секции сочлененного транспортного средства вписываются в кривую при повороте, а продольное смещение происходит, когда такой сочлененный поезд движется по буграм и ямам.
Для того чтобы вписываться в кривые при повороте и, например, для того, чтобы переезжать ямы, известный узел сочленения секций транспортного средства включает шарнирное сочленение и сочленение горизонтальной осью. Сочленение горизонтальной осью обеспечивает смещение двух шарнирно-сочлененных секций транспортного средства относительно друг друга и относительно оси, проходящей поперек продольной оси транспортного средства. Обычно подшипники с горизонтальной осью, предусмотренные для этой цели, выполняются из металла с резиновыми вкладками.
До настоящего времени предполагалось, что ввиду внутренне присущей упругости ходовой части соответствующих секций транспортного средства крен гасится самой ходовой частью. Отчасти это справедливо, потому что угол крена составляет не более 3°. Однако было выяснено, что даже с такими весьма маленькими углами крена крутящие моменты, которые действуют на шарнир и/или на ходовую часть, составляют до 35 кНм. Таким образом, нельзя исключить повреждения ходовой части и/или сочленения. В частности, узел сочленения, который позволяет сочлененному поезду вписываться в кривую при повороте, воспринимает большие нагрузки. Это нашло свое отражение в том, что в области узла сочленения устанавливаются подшипники качения значительных размеров, при этом данные подшипники, в конце концов, не только передают нагрузку, приходящуюся на седло, на секции вагонов, но могут передавать и усилия, возникающие во время уже нашедших объяснение кренов.
Таким образом, в документе DE 102006050210.8 описывается способ соединения узла сочленения, который является составной секцией шарнира, с одной секцией транспортного средства, чтобы передавать крен и продольное смещение. Это означает, что шарнир включает два шарнирных элемента, а именно узел сочленения и один дополнительный шарнирный элемент, которые передают крен и продольное смещение. Так как такой шарнирный узел позволяет передавать продольное смещение и крен, то можно исключить нагрузки, как на ходовую часть обеих секций транспортного средства, так и на сам шарнир. Это объясняется тем, что через узел сочленения должна передаваться только нагрузка на седло и растягивающая сила, а также небольшой вращающий момент, вызванный креном, составляющий менее 10 кНм. До сих пор узел сочленения включал подшипники качения значительных размеров. Учитывая, что использование шарнирной конструкции незначительно снижает силы, действующие на шарнирную опору, могут использоваться другие подшипники, которые намного дешевле подшипников качения очень больших размеров, используемых до настоящего времени.
Кроме того, из документа DE 1133749 известна шарнирная опора с двумя наложенными друг на друга вилками, при этом между вилок располагается несущая пластина другой части узла сочленения. Для соединения соответствующей вилки с несущей пластиной предусмотрены болты со сквозной резьбой. Между ногами одной из двух вилок расположена несущая пластина, которая используется в качестве регулирующей шайбы, действующей как упорная шайба. При упоре в упорные шайбы ноги сочленения растягиваются. В результате упорные шайбы нагружаются неравномерно, так как ноги вилки немного сужаются при растяжении резьбовым болтом, так как вилки изготавливаются неразъемными и состоят из одной части. Это приводит к тому, что края вдавливаются в упорные шайбы, что приводит к быстрому износу подшипников.
В соответствии с настоящим изобретением в состав узла сочленения входят два звена, которые соединены вместе с возможностью поворота вокруг затяжного устройства, действующего в качестве вертикальной оси, при этом в состав первого звена сочленения входит U-образное подобное зеву отверстие для захвата другого, второго звена сочленения в области вертикальной оси, при этом предусмотрены устройства скольжения, действующие между звеньями сочленения, по крайней мере, в осевом направлении (имеется в виду направление оси сочленения), при этом в состав затяжного устройства входит средство обеспечения смещения звена сочленения, в состав одного звена сочленения входят два элемента звена сочленения, которые по отдельности с помощью винтов крепятся к раме секции транспортного средства. Устройства скольжения предусмотрены для обеспечения перемещения двух звеньев узла сочленения относительно друг друга. Для обеспечения длительной эксплуатации подвижных устройств необходимо, чтобы звенья сочленения, между которыми расположены устройства скольжения, перемещались относительно друг друга с нулевым зазором. Это означает, что при независимом креплении элементов звена сочленения можно регулировать положение устройств скольжения и обеспечивать нулевой зазор. С другой стороны, при независимом креплении элементов звена сочленения к раме, снижается риск перетянуть элементы одного звена сочленения относительно другого звена сочленения. Причина состоит в том, что первое и второе звенья сочленения соединены вместе и связаны с соответствующими секциями транспортного средства. Наличие длинных отверстий на раме транспортных средств обеспечивает определенную вариабельность.
В соответствии с настоящим изобретением для обеспечения нулевого зазора в состав затяжного устройства входит средство обеспечения смещения звена сочленения. Ясно, что даже если устройства скольжения со временем изнашиваются, то с помощью смещения постоянно обеспечивается посадка с нулевым зазором.
В частности, для выполнения смещения в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения предусматривается, что в состав затяжного устройства входит осевая втулка и контргайка, при этом упомянутая осевая втулка соединяется с контргайкой предпочтительно посредством болта, и два звена сочленения смещаются вдоль одного резьбового болта под действием пружины. Осевая втулка действует в качестве оси узла сочленения, вокруг которой относительно друг друга перемещаются два звена сочленения. В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения для оказания соответствующего давления на звенья сочленения в осевом направлении на осевой втулке выполнен буртик, действующий на одно первое звено сочленения, и гайка с буртиком, который действует с другой стороны на это первое звено сочленения.
В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения на внутренней поверхности осевой втулки выполнен буртик, в который упирается головка резьбового болта. В результате затяжное устройство выполнено заподлицо с поверхностью первого звена сочленения.
В соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения сверху и снизу второго звена сочленения, в области расположения затяжного устройства выполнена кольцевая проточка под упорную шайбу, при этом упомянутая упорная шайба поджимается к первому звену сочленения, по крайней мере, одним, а в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения тремя (для обеспечения баланса) пружинными системами, которые равномерно распределены по окружности, а между упорной шайбой и первым звеном сочленения располагается устройство скольжения. В принципе два звена сочленения всегда составляют соединение посредством подпружиненной упорной шайбы, которая оказывает давление на устройство скольжения, например на кольцевую прокладку, изготовленную, например, из тефлона. То есть настоящее устройство является саморегулируемым, что означает, что износ кольцевой прокладки компенсируется затяжным устройством и, в частности, пружинной системой. Как уже объяснялось, кольцевая прокладка оказывает давление на первое звено сочленения с помощью пружинной системы. В этом случае в состав пружинной системы входит несколько распределенных по окружности сборок тарельчатых пружин, каждая из которых, в частности, направляется направляющим болтом. В результате кольцевая прокладка, выполняющая роль устройства скольжения, равномерно нагружается упорной шайбой и, таким образом, оказывает равномерное давление на первое звено сочленения. Сборка тарельчатых пружин размещается в полости, расположенной под упорной шайбой. Направляющий болт, расположенный в полости, служит направляющей для сборки тарельчатых пружин и предотвращает вращение упорной шайбы.
Устройство скольжения, изготовленное в виде кольцевой прокладки, передает усилие, действующее в направлении оси затяжного устройства. По существу, этими силами являются вращающие моменты, возникающие из-за нагрузки, приходящейся на седло, а также небольшие вращающие моменты, возникающие из-за крена. Для передачи сил торможения и ускорения между осевой втулкой и вторым подвижным звеном устанавливается втулка скольжения. Эта втулка скольжения может изготавливаться из того же самого материала, что и кольцевая прокладка, выполняющая роль устройства скольжения.
Второй пример осуществления настоящего изобретения характеризуется тем, что на внутренней поверхности осевой втулки между резьбовым болтом и буртиком расположена пружинная система. Пружинная система, которая, в частности, выполнена в виде сборки тарельчатых пружин, постоянно поджата ко второму звену сочленения в области подобного зеву отверстия первого звена сочленения. В этом контексте необходимо отметить следующее.
Подобное зеву U-образное отверстие образуется при соединении верхнего и нижнего элементов первого звена сочленения. Эти два элемента звена сочленения крепятся к раме ходовой части, при этом сначала собирается подшипник. Это непосредственно приводит к тому, что для получения нулевого зазора между двумя звеньями сочленения как резьбовой болт, так и сборка тарельчатых пружин должны преодолевать собственную упругость первого звена сочленения, что является особенно трудной задачей, если шарнирное соединение с рамой, составляющей элементы первого звена сочленения, происходит посредством жесткого соединения. Это является преимуществом первого примера осуществления настоящего изобретения над вторым, так как жесткость первого звена сочленения никак не влияет на посадку с нулевым зазором.
В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, также как и в соответствии с первым, предусмотрены устройства скольжения, располагаемые между звеньями сочленения, выполненные в виде кольцевых прокладок, а между осевой втулкой и вторым звеном сочленения предусмотрена также и подвижная втулка.
В соответствии с третьим примером осуществления настоящего изобретения в качестве устройства скольжения предусмотрены две, так называемые, сферические опоры. Такая сферическая опора характеризуется тем, что она выполняется в виде скользящей опоры и включает два вкладыша с дугообразными поверхностями скольжения. Дугообразный контур вкладышей подшипников способствует поглощению сил как в радиальном, так и в осевом направлениях. Важно и то, что такая сферическая опора способна обеспечивать работу двух составляющих деталей при нулевом зазоре между ними.
Для обеспечения посадки с нулевым зазором два вкладыша двух подшипников скольжения, которые обращены навстречу друг другу в осевом направлении, воспринимают силы действия пружин так, что обеспечивается саморегулирование сферической опоры, то есть износ двух смежных вкладышей каждой сферической опоры компенсируется силой действия пружин.
Для обеспечения регулировки подшипник скольжения, который воспринимает силы действия пружин, установлен по свободной посадке, а другой подшипник скольжения установлен по плотной посадке. Для предотвращения поворота подшипника, установленного по свободной посадке, используется призматическая шпонка.
Предусмотрено также, что один вкладыш сферической опоры упирается в одно звено сочленения, а другой вкладыш сферической опоры упирается в другое звено сочленения. Тарельчатые пружины, которые, в частности, образуют сборку пружин, действуют на два вкладыша сферической опоры, при этом упомянутые вкладыши располагаются напротив друг друга по оси, то есть вдоль оси вращения, и таким образом давят на два ответных вкладыша сферической опоры; некоторые признаки износа во время эксплуатации компенсируются дугообразным профилем.
Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предотвращен поворот осевой втулки относительно первого звена сочленения, применяется также контргайка. Поворачиваться может только второе звено сочленения относительно первого звена сочленения.
С помощью прилагаемых ниже чертежей настоящее изобретение объяснено более подробно.
На фиг.1 представлен главный чертеж сочленения двух секций транспортного средства.
На фиг.2 представлен узел сочленения по первому примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 представлен узел сочленения по второму примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 представлен узел сочленения по третьему примеру осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 представлено сочленение 1 двух секций транспортного средства 2, 3. Сочленение 1 включает, в частности, узел сочленения 10 и подшипники продольного качения/крена 30, установленные между узлом сочленения и секцией 2 транспортного средства. Узел сочленения 10 связан с секцией 3 транспортного средства через раму 40, демпферы 50, установленные между узлом сочленения 10 и рамой 40. Узел сочленения поворачивается вокруг оси 60.
В настоящем изобретении предлагается узел сочленения 10. В двух вариантах, представленных на фиг.2 и 3, узел сочленения 10 включает первое звено сочленения 11 и второе звено сочленения 12. В первом звене сочленения 11 имеется U-образное подобное зеву отверстие 13, в которое вставляется другое, второе звено сочленения 12. В состав первого звена сочленения 11 входят два элемента звена сочленения 11a и 11b, каждый из которых крепится к раме 40 винтами (не показано).
Для соединения двух звеньев сочленения 11, 12 предусмотрено затяжное устройство 20, которое также образует ось вращения и сочленения. В состав затяжного устройства 20 входит осевая втулка 21 и контргайка 22, при этом упомянутая осевая втулка 21 связана с контргайкой 22 посредством резьбового болта 23. Как осевая втулка 21, так и контргайка 22 снабжены буртиками 21а, 22а, которые как у контргайки, так и у осевой втулки упираются в нижнюю и верхнюю стороны звена сочленения 11, как видно на фиг.2 и на фиг.3. Как осевая втулка 21, так и контргайка 22 неподвижно крепятся к звену сочленения 11 штифтами 21b, 22b, что гарантирует перемещение только двух звеньев сочленения 11, 12 относительно друг друга.
Для соединения резьбового болта 23 с контргайкой 22 на внутренней поверхности осевой втулки выполнен буртик 21с, в который упирается головка резьбового болта 23. Между передней стороной второго звена сочленения 12 и осевой втулкой 21 установлена втулка скольжения 24. Эта втулка скольжения 24 передает силы, возникающие при ускорении и торможении, когда транспортное средство трогается с места и тормозит.
Пример осуществления настоящего изобретения, представленный на фиг.2, обеспечивает как передачу нагрузки, приходящейся на седло, и небольшого вращающего момента, возникающего при крене, так и поворот двух звеньев сочленения 11, 12.
Во втором звене сочленения 12 выполнена кольцевая проточка 14. В эту кольцевую проточку 14 установлена упорная шайба 15. На упорную шайбу укладывается кольцевая прокладка 16, изготовленная, например, из тефлона, которая действует как устройство скольжения и которая закреплена на внутренней поверхности подобного зеву отверстия звена сочленения 11. Под упорной шайбой 15 установлено несколько распределенных по окружности углублений 17 под отдельные сборки тарельчатых пружин 18. Через эти сборки тарельчатых пружин 18, которые направляются направляющим болтом 19, упорная шайба 15 вместе с кольцевой прокладкой, лежащей на ней, поджимается к кольцевой 16 звена сочленения 11, как показано на фиг.2.
Таким образом, с помощью сборок тарельчатых пружин всегда обеспечивается посадка с нулевым зазором двух звеньев сочленения 11, 12, и эта посадка обеспечивает поворот двух звеньев сочленения относительно друг друга.
Устройство, выполненное в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, представленным на фиг.3, отличается от устройства, выполненного в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, представленным на фиг.2, тем, что смещение обеспечивается сборкой тарельчатых пружин 27, расположенных между головкой резьбового болта 23 и буртиком 21с.
В принципе, устройство, выполненное в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, представленным на фиг.4, отличается от устройства, выполненного в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, представленным на фиг.2 и 3, тем, что применяются две, так называемые, сферические опоры 25, которые накладываются друг на друга по оси шарнирной опоры, то есть в направлении оси вращения шарнирной опоры. Таким образом два звена сочленения 11 и 12 образуют шарнир, который поворачивается на двух сферических опорах 25. В частности, в звене сочленения 12 выполнено отверстие 35, в которое вставляется шарнирная опора. В области отверстия 35 звена сочленения 12 расположена кольцевая проточка 12а. Вкладыши 25a, 125a сферической опоры 25, 125 опираются на стенку проточки 12а. Соответствующие вкладыши 25b, 125b каждой из сферических опор 25, 125 опираются на другое звено сочленения 11, что ясно из фиг.4.
В шарнирном соединении двух звеньев сочленения 11 и 12 предусмотрен резьбовой болт 23, а также осевая втулка 21 и контргайка 22, при этом упомянутая осевая втулка 21 и упомянутая контргайка 22 скрепляются вместе резьбовым болтом 23. В области проточки 12а между осевой втулкой 21 и контргайкой 22 образуется пространство, называемое пружинной камерой 27, в которую в качестве пружинной системы помещается сборка тарельчатых пружин 37. Два вкладыша 125a, 125b установленной по свободной посадке сферической опоры 125 располагаются таким образом, что сборка тарельчатых пружин воздействует на вкладыш 125a, и вкладыш 125a постоянно давит на соответствующие вкладыши 125b под действием сборки тарельчатых пружин 37. В результате зазор, образуемый при износе на контактной поверхности двух вкладышей 125a и 125b, компенсируется. Установленная по свободной посадке сферическая опора 125 остается неподвижной, т.к. от поворота ее предотвращает призматическая шпонка 38.
На фиг.2, 3 и 4 одинаковые позиции обозначены одинаковыми номерами.