ПОВОРОТНАЯ ТЕЛЕЖКА, ИМЕЮЩАЯ ПРИВОД КОЛЕСНОЙ ПАРЫ, ОПЕРТЫЙ НА ОПОРНЫЕ УЗЛЫ
PIVOTING BOGIE HAVING RESTING AGAINST THE SUPPORT ASSEMBLIES WHEEL PAIR DRIVE

Настоящее изобретение касается поворотной тележки,
- при этом поворотная тележка имеет раму ходовой части,
- при этом рама ходовой части посредством первого рессорного устройства подрессоренным образом оперта на опорные узлы,
- при этом в опорных узлах оперта ось колесной пары,
- при этом привод колесной пары концентрически окружает ось колесной пары и действует на ось колесной пары.
Такого рода поворотная тележка известна, например, из EP 0 918 676 B1. У этой поворотной тележки привод колесной пары оперт непосредственно на ось колесной пары. На отвернутой от механизма передачи стороне реализован упругий опорный узел. На обращенной к механизму передачи стороне реализовано соединение с помощью муфты, которая, со своей стороны, посредством упругих элементов оперта на ось колесной пары.
Приводы для рельсовых транспортных средств известны в самых разных вариантах осуществления. Так, например, известен непосредственный привод под названием INTRA ICE, у которого привод колесной пары концентрически окружает ось колесной пары и действует непосредственно на ось колесной пары. Кроме того, например, для трамваев и тому подобного известен привод ступицы колеса, имеющий интегрированную планетарную передачу, у которого привод интегрирован непосредственно в ходовое колесо рельсового транспортного средства.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы выполнить поворотную тележку вышеназванного рода так, чтобы получилась поворотная тележка, привод которой действует на ось колесной пары посредством простой, надежной, практически не требующей технического обслуживания и удобной в монтаже конструкции, и при этом, тем не менее, неподрессоренные массы являются низкими.
Эта задача решается с помощью поворотной тележки с признаками п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления предлагаемой изобретением поворотной тележки являются предметом зависимых пунктов 2-9 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением поворотная тележка вышеназванного рода выполняется таким образом,
- что привод колесной пары посредством второго рессорного устройства, оригинальным образом предусмотренного для привода колесной пары, подрессоренным образом оперт на опорные узлы, и
- что между приводом колесной пары и осью колесной пары расположена двухуровневая муфта.
Предпочтительно двухуровневая муфта выполнена в виде муфты с двойными зубьями. Благодаря этому место, занимаемое двухуровневой муфтой, может быть минимальным.
На удаленных друг от друга концах оси колесной пары расположены ходовые колеса колесной пары. Занимаемое поворотной тележкой пространство может также минимизироваться за счет того, что опорные узлы расположены между колесами колесной пары.
Второе рессорное устройство может быть выполнено в виде группы буферных элементов из материала, длительно сохраняющего упругость («резиновый буфер»). Этот вариант осуществления является особенно экономичным и не требующим большого технического обслуживания. Альтернативно второе рессорное устройство может быть выполнено в виде группы винтовых пружин. Посредством таких рессорных устройств может, в частности, простым образом реализовываться большой ход рессоры. Дополнительно к подрессориванию предпочтительно также реализовано демпфирование. Возможно, чтобы второе рессорное устройство само уже оказывало демпфирующее действие. Альтернативно могут иметься самостоятельные демпфирующие элементы.
Возможно, чтобы привод колесной пары действовал на ось колесной пары без промежуточного расположения механизма передачи. Альтернативно может иметься механизм передачи. В этом случае привод колесной пары действует на ось колесной пары через механизм передачи. Механизм передачи в этом случае расположен между приводом колесной пары и двухуровневой муфтой.
Механизм передачи в случае его наличия может быть выполнен в соответствии с потребностью. На практике оказалось предпочтительным, если механизм передачи выполнен в виде планетарной передачи. В этом случае планетарная передача может, в частности, иметь солнечное колесо, установленное без возможности вращения на валу ротора привода колесной пары. Ось колесной пары в этом случае предпочтительно через двухуровневую муфту соединено без возможности вращения с водилом планетарной передачи.
Привод колесной пары подключается к электрическому питанию посредством выпрямителей тягового тока. В уровне техники выпрямители тягового тока обычно расположены на крыше кузова вагона рельсового транспортного средства. В некоторых случаях они расположены под полом между поворотными тележками рельсового транспортного средства. Вследствие компактной конструкции привода колесной пары поворотной тележки настоящего изобретения возможно, чтобы соответствующие выпрямители тягового тока были расположены на самой поворотной тележке. Тем самым достигается, что выпрямители тягового тока становятся частью компактной, автономной поворотной тележки, имеющей простое место стыковки с кузовом вагона.
В простейшем случае выпрямители тягового тока расположены непосредственно на раме ходовой части. В этом случае они подрессорены исключительно посредством первого рессорного устройства (так называемое первичное подрессоривание). Из-за этого при эксплуатации они подвержены действию повышенных вибрационных и ударных нагрузок. Чтобы устранить такие повышенные вибрационные и ударные нагрузки на раму ходовой части, как правило, на раму ходовой части оперта несущая балка кузова вагона, подрессоренная относительно рамы ходовой части посредством третьего рессорного устройства. Это подрессоривание на практике чаще всего называется вторичным подрессориванием. Посредством несущей балки кузова вагона сам кузов вагона соединен с поворотной тележкой. В одном из предпочтительных вариантов осуществления выпрямители тягового тока расположены на нижней стороне несущей балки кузова вагона. Благодаря этому поворотная тележка (включая расположенные на поворотной тележке выпрямители тока) также может быть компактной и автономной. Также может сохраняться простое место стыковки с кузовом вагона. Однако благодаря расположению выпрямителей тока на несущей балке кузова вагона вибрационные и ударные нагрузки снижаются до той величины (или ниже), которой они подвергались бы также при традиционном расположении, т.е. на крыше рельсового транспортного средства или под полом между поворотными тележками.
Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ их достижения становятся яснее и отчетливее понятны в контексте последующего описания примеров осуществления, которые поясняются подробнее со ссылкой на чертежи. При этом в схематичном изображении показано:
фиг. 1: рельсовое транспортное средство;
фиг. 2: поворотная тележка сбоку;
фиг. 3: поворотная тележка с фиг. 2 сверху;
фиг. 4: сечение поворотной тележки фиг. 2 и 3 по линии, обозначенной IV-IV на фиг. 2;
фиг. 5: вариант осуществления, альтернативный фиг. 4, и
фиг. 6: сечение поворотной тележки с фиг. 2 и 3 по линии, обозначенной VI-VI на фиг. 2 и 3.
В соответствии с фиг. 1 рельсовое транспортное средство 1 катится колесами 2 по рельсам 3. Рельсовое транспортное средство 1 снабжено электрическим приводом. Оно забирает электрический ток из воздушного контактного провода 4 посредством токоприемника 5. Альтернативно возможно, например, питание посредством третьего рельса, расположенного на рельсовом транспортном средстве 1 аккумулятора энергии или расположенного на рельсовом транспортном средстве 1 двигателя внутреннего сгорания.
Рельсовое транспортное средство 1 имеет несколько, как правило, две, поворотные тележки 6. Исполнение поворотных тележек 6 является предметом настоящего изобретения. Ниже со ссылкой на фиг. 2-4 подробнее поясняется исполнение одной из поворотных тележек 6. Другие поворотные тележки 6 могут быть выполнены точно так же.
В соответствии с фиг. 2-4 поворотная тележка 6 имеет раму 7 ходовой части. Рама 7 ходовой части посредством первого рессорного устройства 7a (первичное подрессоривание) подрессоренным образом оперта на опорные узлы 7b. В опорных узлах 7b оперта ось 8 колесной пары. Колесная пара, как общепринято, состоит из оси 8 колесной пары и двух колес 2, соединенных без возможности вращения с осью 8 колесной пары на двух концах оси 8 колесной пары. Предпочтительно соответственно изображению на фиг. 2-4 опорные узлы 7b расположены между колесами 2 колесной пары. Чаще всего на поворотной тележке 6 оперты несколько колесных пар, например, две или в отдельных случаях даже три колесные пары. Но количество колесных пар на одну поворотную тележку 6 имеет второстепенное значение.
Ось 8 колесной пары снабжена приводом 9 колесной пары, который, см. фиг. 4, концентрически окружает ось 8 колесной пары. Привод 9 колесной пары имеет вал 10 ротора, который оперт с возможностью вращения в приводе 9 колесной пары в подшипниках 11 привода. Вал 10 ротора в соответствии с фиг. 2-4 соединен без возможности вращения со входным валом 12 механизма 13 передачи. Выходной вал 14 механизма 13 передачи через двухуровневую муфту 15 действует на ось 8 колесной пары. Альтернативно механизм 13 передачи мог бы отсутствовать. В этом случае вал 10 ротора был бы непосредственно соединен с двухуровневой муфтой 15.
Привод 9 колесной пары как таковой может быть выполнен в соответствии с потребностью. Он может быть, например, выполнен в виде, в частности многополюсной, синхронной машины с возбуждением от постоянных магнитов и радиальным магнитным потоком. Однако альтернативно возможны и другие конфигурации, такие как, например, асинхронные машины, синхронные реактивные машины (с возбуждением от постоянных магнитов или без), а также другие. Охлаждение привода 9 колесной пары может быть выполнено в соответствии с потребностью в виде охлаждения посредством водяной рубашки, в виде воздушного охлаждения, в виде охлаждения встречным ветром и т.д.
Привод 9 колесной пары установлен относительно оси 8 колесной пары подвижно, как в осевом направлении, так и радиальном направлении. Возможно также угловое движение, то есть наклон привода 9 колесной пары относительно оси 8 колесной пары. Для этой цели привод 9 колесной пары подрессоренным образом оперт на опорные узлы 7b посредством второго рессорного устройства 16. Второе рессорное устройство 16 может быть, например, выполнено, соответственно изображению на фиг. 4, в виде группы буферных элементов 17, причем эти буферные элементы 17 состоят из материала, длительно сохраняющего упругость. Этот материал, длительно сохраняющий упругость, может, например, представлять собой металло-резиновую смесь. Альтернативно второе рессорное устройство 16 может быть выполнено, соответственно изображению на фиг. 5, в виде группы винтовых пружин 18.
Механизм 13 передачи может быть, например, выполнен в виде планетарной передачи. В этом случае механизм 13 передачи имеет солнечное колесо 19, несколько планетарных колес 20 и полое колесо 21. Солнечное колесо 19 предпочтительно просверлено и установлено на валу 10 ротора без возможности вращения. Солнечное колесо 19 соответствует входному валу 12. Полое колесо 21 предпочтительно установлено без возможности вращения на приводе 9 колесной пары. Планетарные колеса 20 установлены на водиле 22. Водило 22 соответствует предпочтительно выходному валу 14. Ось 8 колесной пары в случае этого варианта осуществления посредством двухуровневой муфты 15 соединено без возможности вращения с водилом 22 планетарной передачи 13.
Двухуровневая муфта 15 в состоянии компенсировать как радиальные смещения, так и осевые смещения, а также наклоны привода 9 колесной пары относительно оси 23 вращения оси 8 колесной пары. Предпочтительно для этой цели двухуровневая муфта 15 выполнена в виде муфты с двойными зубьями. Муфты с двойными зубьями как таковые известны специалистам и поэтому здесь не требуют более подробного пояснения.
Поясненная выше поворотная тележка 6 имеет очень компактную конструкцию. В частности, в описанном варианте осуществления, включающем в себя механизм 13 передачи, возможно, чтобы для механизма 13 передачи, если смотреть в направлении оси 23 вращения, необходимо было только прибл. от 20% прибл. до 35% всего конструктивного пространства, имеющегося в распоряжении для привода оси 8 колесной пары. При этом для самого привода 9 колесной пары имеются в распоряжении оставшиеся прибл. от 65% прибл. до 80% конструктивного пространства. Поэтому привод 9 колесной пары, в отличие от непосредственного привода, у которого нет механизма передачи, может развивать прибл. от 65% прибл. до 80% его крутящего момента. Однако посредством механизма 13 передачи достижимо относительно высокое редуцирование, например, прибл. 3:1. Поэтому необходимый, в частности, при разгоне эффективный крутящий момент может примерно составлять прибл. от 200% прибл. до 250% крутящего момента, который мог бы передаваться на ось 8 колесной пары посредством непосредственного привода, для которого необходимо такое же конструктивное пространство, что и для привода 9 колесной пары, включая механизм 13 передачи.
Кроме того, для привода 9 колесной пары предлагаемой изобретением поворотной тележки 6, если смотреть в направлении движения, также необходимо только относительно небольшое конструктивное пространство. Поэтому, в отличие от традиционных поворотных тележек 6, альтернативно возможно укорочение поворотной тележки 6 или использование не занятого конструктивного пространства для других целей. В частности, соответственно изображению на фиг. 6, возможно расположение в этом конструктивном пространстве и вместе с тем, в частности, на самой поворотной тележке 6 выпрямителей 25 тягового тока. Посредством выпрямителей 25 тягового тока привод 9 колесной пары при эксплуатации подключается к электрическому питанию, например, уже упомянутому воздушному контактному проводу 4.
В принципе, можно расположить выпрямители 25 тягового тока непосредственно на раме 7 ходовой части. В этом случае эти выпрямители 25 тягового тока были бы практически неподрессоренными или, соответственно, только первично подрессоренными. Однако на раме 7 ходовой части посредством третьего рессорного устройства 26 (вторичное подрессоривание) оперта несущая балка 27 кузова вагона. Эта несущая балка 27 кузова вагона при смонтированной на рельсовом транспортном средстве 1 поворотной тележке 6 жестко соединена с кузовом 28 вагона (см. фиг. 1) рельсового транспортного средства 1. Несущая балка 27 кузова вагона может быть выполнена, соответственно изображению на фиг. 3 и 6, например, в виде траверсы. Предпочтительно выпрямители 25 тягового тока, соответственно изображению на фиг. 6, расположены на нижней стороне 29 несущей балки 27 кузова вагона.
Настоящее изобретение имеет множество преимуществ. В частности, простым образом может реализовываться интегрированный, имеющий компактную конструкцию концентрический привод 9 колесной пары, имеющий или не имеющий механизм 13 передачи. Предлагаемая изобретением поворотная тележка 6 позволяет получить с помощью механизма передачи высокий крутящий момент разгона и торможения. Она особенно пригодна для рельсовых транспортных средств 1, которые часто должны разгоняться и останавливаться, таких как, например, рельсовые транспортные средства 1 в общественном пассажирском транспорте. Кроме того, можно также одновременно интегрировать в поворотную тележку 6 выпрямители 25 тягового тока. При этом варианте осуществления, кроме того, также освобождается пространство в области под полом, которое может использоваться иным образом.
Подводя итог, настоящее изобретение касается, таким образом, следующего содержания:
поворотная тележка 6 имеет раму 7 ходовой части. Рама 7 ходовой части посредством первого рессорного устройства 7a подрессоренным образом оперта на опорные узлы 7b. В опорных узлах 7b оперта ось 8 колесной пары. Привод 9 колесной пары концентрически окружает ось 8 колесной пары. Он действует на ось 8 колесной пары. Привод 9 колесной пары посредством второго рессорного устройства 16, оригинальным образом предусмотренного для привода 9 колесной пары, подрессоренным образом оперт на опорные узлы 7b. Между приводом 9 колесной пары и осью 8 колесной пары расположена двухуровневая муфта 15.
Хотя изобретение было подробно проиллюстрировано и описано в деталях на предпочтительном варианте осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты, без выхода из объема охраны изобретения.