СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ СОЕДИНЕНИЯ КУЗОВА ВАГОНА С ТЕЛЕЖКОЙ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
CONNECTING ELEMENT FOR ROTARY CONNECTION OF THE CAR BODY WITH THE RAIL VEHICLE CARRIAGE

Область техники
Изобретение касается соединительного элемента для вращающегося соединения кузова вагона с тележкой рельсового транспортного средства, причем этот соединительный элемент имеет ориентируемую к кузову вагона ограничительную поверхность, на которую по меньшей мере частично опирается кузов вагона в смонтированном состоянии соединительного элемента.
Такой соединительный элемент может быть выполнен в виде вставной цапфы или шкворня для монтажа на кузове вагона с целью передачи продольных и поперечных сил между тележкой и кузовом вагона, причем эта вставная цапфа или шкворень сужается вдоль своей продольной оси от широкого конца к узкому концу.
Вставная цапфа или шкворень сужается в направлении своей продольной оси, которая в смонтированном состоянии вставной цапфы или шкворня образует ось вращения, так что узкий конец вставной цапфы или шкворня образует собственно цапфу.
При этом чаще всего широкий конец вставной цапфы или шкворня крепится к кузову вагона, а узкий конец вставной цапфы или шкворня вдается в отверстие на тележке. С учетом того, что продольная ось представляет собой ось вращения, возможно также, чтобы размер вставной цапфы или шкворня в направлении продольной оси был меньше, чем перпендикулярно ей, то есть чтобы вставная цапфа или шкворень имел меньшую длину, чем ширину.
Вставная цапфа или шкворень обычным образом передает продольные силы, поперечные силы и вертикальные силы.
Вставные цапфы вращаются сами, но, в отличие от шкворней, не имеют круглой втулки или тому подобного, как в случае лемнискатного шарнирного соединения шкворней.
Но вместо вставной цапфы или шкворня или дополнительно к вставной цапфе или шкворню соединительный элемент может также включать в себя люльку или траверсу, то есть конструктивные элементы, которые, как правило, расположены поперек продольной оси кузова вагона (поперек направления движения).
Люлька служит для улучшения ходовых свойств тележек. При этом поперечина, соединенная подвижно и с помощью вторичных рессор своими концами с рамой тележки, воспринимает силы вагона. При этом обычно кузов вагона снаружи лежит на фрикционных планках, так что шкворень и подпятник передают только лишь продольные силы, и уже не должны нести вес.
Траверса или наклонная траверса представляет собой несущую структуру из сварных, кованых или фрезерованных конструктивных элементов из стали или алюминиевого сплава. У наклонной траверсы дополнительно интегрированы компоненты для функции активного (с помощью исполнительных элементов) или пассивного наклона. Для стабилизации движения в верхнем диапазоне скорости между рамой тележки и наклонной траверсой может быть установлено по демпферу качки.
Уровень техники
Вставные цапфы или шкворни разъемно закреплены на нижней стороне кузова вагона, например, путем привертывания к кузову вагона. Чтобы могли восприниматься также продольные удары, например, при аварии, вставные цапфы или шкворни обычным образом изготавливаются из пластичного материала, такого как сталь.
Вдоль кузова вагона, в частности рельсового транспортного средства, должны также располагаться кабельные жгуты. Прокладывание кабельных жгутов вдоль кузова вагона, создает конструктивные проблемы особенно в области соединения кузова вагона с тележкой, так как там имеется в распоряжении только очень ограниченное конструктивное пространство.
Кабельные жгуты рельсовых транспортных средств обычным образом ведутся вдоль основания кузовов вагонов в кабельных каналах или колодцах. В области связующих или соединительных элементов (вставные цапфы, шкворни, люльки, траверсы) кабельные каналы или колодцы или, соответственно, кабели могут вестись над соединительным элементом, напр., кабельный канал в этой области поворачивает вверх внутрь основания кузова вагона. Или кабельный ведется канал в области соединительного элемента сбоку вокруг соединительного элемента, то есть ведется с поворотом в сторону.
В DE 10 2010 011 568 A1 показано решение, где структура пола рельсового транспортного средства имеет каркас и плоские части структуры, и между каркасом и плоскими частями структуры расположены кабели. От каркаса структуры пола отходит направленный вниз шкворень. То есть, в соответствии с фиг.3 DE 10 2010 011 568 A1 кабели ведутся, в том числе, над соединительным элементом, здесь шкворнем, через кузов вагона.
Но когда кабели ведутся над соединительным элементом, в несущих структурах кузова вагона при этом часто должны создаваться проемы.
Изложение изобретения
Поэтому задачей настоящего изобретения является предложить соединительный элемент, который позволит вести кабели без создания проемов в несущих структурах кузова вагона и, по возможности, без удлинения путей кабелей вследствие обхода вставной цапфы или шкворня сбоку.
Эта задача решается с помощью соединительного элемента с признаками п.1 формулы изобретения, причем этот соединительный элемент имеет ориентируемую к кузову вагона ограничительную поверхность, на которую по меньшей мере частично опирается кузов вагона в смонтированном состоянии соединительного элемента. Эта ограничительная поверхность может, но не должна быть плоской.
При этом в соответствии с изобретением предусмотрено, что соединительный элемент в ориентируемой к кузову вагона ограничительной поверхности имеет по меньшей мере одну желобчатую выемку, которая распространяется по всей ограничительной поверхности.
В соответствии с изобретением сплошная желобчатая выемка в смонтированном состоянии образует тоннель сквозь соединительный элемент, и через эту желобчатую выемку в соединительном элементе могут вестись кабели или другие магистрали, так что нет необходимости предусматривать проемы в несущей структуре кузова вагона. Кабели, которые проходят вдоль кузова вагона на его нижней стороне, при смонтированном соединительном элементе могут вестись вдоль выемки, напр., по прямой линии, через выемку, то есть проходить там также по нижней стороне кузова вагона.
Так как выемка вследствие ее желобчатой формы является открытой, соединительный элемент может также, в принципе, монтироваться на кузове вагона и демонтироваться без демонтажа кабелей или магистралей.
Выемка может быть прямой, что требует коротких длин кабелей или других магистралей. Но было бы возможно также, чтобы выемка проходила изогнуто, например, для изменения направления какой-либо магистрали внутри соединительного элемента на некоторый угол (напр., с направления вдоль кузова вагона на направление поперек продольного направления кузова вагона).
Может быть предусмотрена ровно одна выемка, в частности тогда, когда ее размер позволяет помещаться всем кабелям или магистралям, и они проходят одинаково. Разумеется, могут также предусматриваться несколько выемок, которые либо проходят параллельно друг другу, либо имеют отличающиеся друг от друга траектории.
Выемка может быть выполнена так, чтобы в смонтированном состоянии соединительного элемента она могла ориентироваться в продольном направлении кузова вагона. Однако возможно также, чтобы выемка в смонтированном состоянии соединительного элемента проходила, напр., поперек кузова вагона, для ведения через соединительный элемент магистралей, проходящих в поперечном направлении.
Чаще всего желобчатая выемка по своей длине будет иметь одинаковую высоту, но было бы возможно также, чтобы эта высота изменялась, то есть выемка на одной стороне «закапывалась» в соединительный элемент глубже, чем на другой стороне соединительного элемента. Чаще всего выемка у вставной цапфы или шкворня будет проходить перпендикулярно его продольной оси.
Чтобы, несмотря на выемку, придать соединительному элементу, в частности вставной цапфе или шкворню, наибольшую возможную устойчивость, может быть предусмотрено, чтобы выемка образовывала свод, то есть, например, в случае вставной цапфы или шкворня образовывала свод в направлении узкого конца вставной цапфы или шкворня. Свод в смысле плавной кривой, аналогично ограничительной поверхности тоннеля, не имеет углов, так что предполагаемые напряжения в соединительном элементе равномерно распределяются вокруг выемки. В ином случае для выемки могло бы также использоваться прямоугольное поперечное сечение, которое также является общепринятым для кабельных каналов или колодцев.
В частности, когда предусмотрена только одна выемка в соединительном элементе, части соединительного элемента, которые окружают выемку, могут образовывать открытую треугольную структуру, при этом две стороны треугольника крепятся своими концами к кузову вагона и тем самым придают соединительному элементу его устойчивость. Так, в смонтированном состоянии, открытая сверху вставная цапфа или шкворень может образовывать форму буквы «Y», при этом верхняя часть буквы «Y» образует две полки треугольника и выемку внутри себя. Нижняя часть буквы «Y» образует собственно цапфу, которая вставляется в тележку. Только когда обе стороны буквы «Y» (или, соответственно, в общем случае треугольника) своими свободными концами соединяются с кузовом вагона, получается устойчивая закрытая треугольная структура.
Соединительный элемент может быть выполнен в виде вставной цапфы или шкворня с целью передачи продольных и поперечных сил между тележкой и кузовом вагона, при этом вставная цапфа или шкворень сужается вдоль своей продольной оси от широкого конца к узкому концу, при этом желобчатая выемка открыта в направлении широкого конца.
В одном из вариантов осуществления вставная цапфа или шкворень имеет ровно одну выемку, которая проходит через продольную ось вставной цапфы или шкворня. Благодаря этому в смонтированном состоянии вставной цапфы или шкворня кабели или, соответственно, кабельные каналы, которые расположены в середине на кузове вагона и вдоль него, могут вестись прямо через вставную цапфу или шкворень.
Выемка на широком конце вставной цапфы или шкворня может иметь ширину 10-90%, в частности от половины до одной трети ширины широкого конца, измеренной в том же направлении, что и ширина выемки. Это гарантирует достаточную устойчивость вставной цапфы или шкворня.
Если ширина выемки на широком конце вставной цапфы или шкворня является максимальной шириной выемки, и ширина выемки не увеличивается в направлении узкого конца вставной цапфы или шкворня (а только остается такой же и не уменьшается), то гарантировано, что вставная цапфа или шкворень может сниматься с кузова вагона без необходимости демонтажа также находящихся в выемке встроенных элементов (кабелей, кабельных каналов или колодцев).
Выемка, в зависимости от площади, которая требуется для магистралей, и в зависимости от необходимой устойчивости соединительного элемента, может иметь высоту 10-90% высоты соединительного элемента. Высота соединительного элемента может находиться в пределах от 0,5 до 2,5 м. В принципе, можно было бы также допустить очень малую высоту в несколько мм, которая была бы достаточна для тонкого кабеля. Но чаще всего, независимо от абсолютной высоты соединительного элемента, предусматривается высота по меньшей мере в один сантиметр, при этом также возможны были бы малые высоты 2-5 см.
Изобретение включает в себя также кузов вагона, имеющий смонтированный на нем предлагаемый изобретением соединительный элемент, при этом кузов вагона по меньшей мере частично опирается на ограничительную поверхность, которая имеет желобчатую выемку. Тогда через эту выемку проходят по меньшей мере один кабельный канал и/или по меньшей мере один кабель или другая магистраль, такая как пневматический трубопровод.
Благодаря предлагаемому изобретением соединительному элементу, например, вставной цапфе или шкворню, конструктивное пространство в области под полом вокруг соединительного элемента не занимается кабельными жгутами. Высота пола кузова вагона остается низкой, потому что не должна предусматриваться высота для предполагаемых проемов для кабельных жгутов. Наконец, благодаря прямому прокладыванию кабелей через соединительный элемент длины кабелей могут уменьшаться по сравнению с ведением кабелей сбоку или сверху вокруг соединительного элемента.
Краткое описание фигур
Для дальнейшего пояснения изобретения в последующей части описания делается ссылка на фигуры, на которых содержатся другие предпочтительные варианты осуществления, подробности и усовершенствования изобретения. Показано:
фиг.1: закрепленная на рельсовом транспортном средстве предлагаемая изобретением вставная цапфа на виде сбоку (если смотреть в продольном направлении рельсового транспортного средства);
фиг.2: вставная цапфа с фиг.1 на другом виде сбоку (если смотреть в поперечном направлении рельсового транспортного средства).
Осуществление изобретения
На фиг.1 предлагаемая изобретением вставная цапфа 1 показана таким образом, что вверху находится широкий конец 2, а внизу узкий конец 3 вставной цапфы. Вставная цапфа 1 имеет примерную форму четырехсторонней усеченной пирамиды, которая в направлении узкого конца 3 переходит в прямоугольный параллелепипед. Размер (высота) вставной цапфы 1 в изображенной форме в направлении продольной оси 4, в зависимости от вида рельсового транспортного средства, составляет от 0,5 до 2,5 метров. Так как продольная ось 4 вставной цапфы 1 в рабочем состоянии вставной цапфы 1 является ее осью вращения, возможно также, чтобы размер вставной цапфы 1 в направлении продольной оси 4 был меньше, чем перпендикулярно ей, то есть, чтобы вставная цапфа имела меньшую длину, чем ширину. В данном случае это не так.
На широком конце 2 вставной цапфы на двух противоположных сторонах основной части предусмотрено по участку 5 для привертывания, которым вставная цапфа 1 привернута к полу кузова 9 вагона. Тогда узкий конец 3 вдается вниз в не изображенную здесь тележку. Так открытая сверху вставная цапфа 1 образует форму буквы «Y», при этом верхняя часть буквы «Y» образует две стороны треугольника и выемку 6 внутри себя. Нижняя часть буквы «Y» образует собственно цапфу, которая вставляется в тележку. Только когда обе стороны буквы «Y» своими свободными концами посредством участков 5 для привертывания соединяются с кузовом 9 вагона, получается устойчивая закрытая треугольная структура.
На широком конце 2 вставной цапфы 1 предусмотрена прямая, примерно полукруглая выемка 6 через вставную цапфу 1, при этом продольная ось выемки 6 проходит перпендикулярно продольной оси (оси вращения) 4 вставной цапфы 1 и пересекает ее. Выемка 6 образует свод от плоской за ее исключением опорной поверхности, которой широкий конец 2 вставной цапфы 1 опирается на кузов 9 вагона и которая образует плоскую здесь ограничительную поверхность 11 вставной цапфы 1. Вставная цапфа 1 ориентирована относительно кузова 9 вагона так, что продольная ось выемки 6 (здесь проходящая перпендикулярно плоскости чертежа) проходит параллельно продольному направлению кузова 9 вагона. Было бы возможно также, чтобы вместо изображенной на чертеже выемки 6 или дополнительно к ней другая выемка проходила поперек кузова 9 вагона.
Выемка 6 имеет (измеренную на фиг.1 слева направо) ширину, которая составляет несколько меньше половины широкого конца 2 (измеренной в том же направлении) и одновременно является наибольшей шириной выемки 6, при этом ширина выемки 6 всегда измеряется перпендикулярно продольной оси 4. За счет свода выемки 6 она плавно сужается вдоль продольной оси 4 в направлении узкого конца 3. Наибольшая высота выемки 6 (измеренная в направлении продольной оси 4) несколько меньше, чем ее наибольшая ширина.
Через выемку 6 проведен открытый вверху или закрытый кабельный канал 7, имеющий примерно квадратное поперечное сечение, в котором продолжены несколько кабелей 8.
На фиг.2 видно, что кабельный канал 7 проходит прямо вдоль кузова 9 вагона на его нижней стороне и через выемку 6.
Вставная цапфа 1 может изготавливаться различным образом. Она может изготавливаться в виде отливки из стального или алюминиевого сплава, напр., также из серого чугуна. Но она может также свариваться, коваться, фрезероваться (в частности, фрезероваться из цельной заготовки) из стали или алюминия. Наряду с выемкой или выемками 6, она может также иметь полости, что снижает вес.
Вставная цапфа 1 на своем широком конце 2 в поперечном направлении кузова 9 вагона (при измерении на фиг.1 слева направо) имеет ширину примерно 0,5-2 м, при измерении в продольном направлении кузова 9 вагона (на фиг.2 слева направо) ширину примерно 0,3-0,8 м. Узкий конец 3 в поперечном направлении (при измерении на фиг.1 слева направо) имеет ширину примерно 0,2-0,7 м, при измерении в продольном направлении (на фиг.2 слева направо) ширину примерно 0,5-1 м. Наибольшая ширина выемки 6 составляет 0,2-0,5 м, наибольшая высота выемки 6 составляет 0,1-0,3 м.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Вставная цапфа (соединительный элемент)
2 Широкий конец вставной цапфы 1
3 Узкий конец вставной цапфы 1
4 Продольная ось вставной цапфы
5 Участок для привертывания
6 Желобчатая выемка
7 Кабельный канал
8 Кабель
9 Кузов вагона
10 Ограничительная поверхность выемки 6
11 Ограничительная поверхность вставной цапфы (соединительного элемента 1)