РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ГИБКИМ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ СОЕДИНЕНИЕМ КУЗОВА ВАГОНА И ХОДОВОГО МЕХАНИЗМА
RAIL-MOUNTED VEHICLE WITH FLEXIBLE JOINT BETWEEN CAR BODY AND RUNNING GEAR

Настоящее изобретение относится к транспортному средству, в частности  к рельсовому транспортному средству, с кузовом вагона и с ходовым механизмом, на который опирается кузов вагона, причем кузов вагона и ходовой механизм определяют продольное направление транспортного средства, поперечное направление транспортного средства и вертикальное направление транспортного средства. Между кузовом вагона и ходовым механизмом расположено наклонное устройство, которое предназначено для того, чтобы сообщать кузову вагона при поперечном смещении в поперечном направлении транспортного средства поперечное колебательное движение вокруг параллельной продольной оси транспортного средства оси поперечных колебаний.
У рельсовых транспортных средств - а также и у других транспортных средств - кузов вагона, как правило, установлен с амортизацией относительно колесных блоков (к примеру, отдельных колес, колесных пар или наборов колес), за счет использования одной или нескольких амортизационных ступеней. Не в последнюю очередь, в силу постоянно растущих требований в отношении надежности транспортных средств, комфорта для пассажиров, а также провозной способности и срока службы транспортных средств, возникает множество проблем в связи с динамикой движения.
Так, возникающее при движении по дуговой траектории, действующее перпендикулярно траектории движения и, тем самым, перпендикулярно продольной оси транспортного средства, центробежное ускорение, из-за сравнительно высоко расположенного центра тяжести кузова вагона, обуславливает тенденцию к наклону кузова вагона относительно колесных блоков в направлении к внешней стороне дуги, и тем самым, к осуществлению поперечных колебательных движений вокруг параллельной продольной оси транспортного средства оси поперечных колебаний.
Такие поперечные колебательные движения выше определенных пограничных значений, во-первых, неприятны в плане комфортабельности езды. Во-вторых, они влекут за собой опасность нарушения допустимого габарита приближения строений, а также в плане устойчивости против опрокидывания, а, тем самым, и надежности схода с рельсов несут в себе опасность недопустимой односторонней разгрузки колеса. Для предотвращения такой ситуации в современных рельсовых транспортных средствах зачастую используются стабилизаторы поперечных колебаний, а также активные или пассивные наклонные системы, которые противодействуют чрезмерным поперечным колебательным движениям или наклонным движениям, а также настраивают угол поперечных колебаний или угол наклона и ось поперечных колебаний транспортного средства на согласованное с соответствующим режимом движения, максимально оптимизированное значение. Такая концепция известна, к примеру, из документа ЕР 1 190 925 А1 (общее раскрытие которого включено в описание в качестве ссылки).
Упомянутые стабилизаторы поперечных колебаний известны в различного рода гидравлических и чисто механических вариантах выполнения. Зачастую используется торсионный вал, расположенный перпендикулярно продольному направлению транспортного средства. На этом торсионном валу, с обоих концов продольной оси транспортного средства, без возможности вращения располагаются рычаги, проходящие в продольном направлении транспортного средства. Эти рычаги, в свою очередь, соединены с поводками или с аналогичными конструктивными элементами, которые кинематически расположены параллельно упругим элементам транспортного средства. При прогибе упругих элементов транспортного средства, установленные на торсионном валу рычаги посредством соединенных с ними поводков переводятся во вращательное движение.
В известном из документа ЕР 1190925 А1 рельсовом транспортном средстве верхние концы обоих поводков стабилизатора поперечных колебаний (в проходящей перпендикулярно продольной оси транспортного средства плоскости) смещены к центру транспортного средства. Таким образом, кузов вагона при отклонении в поперечном направлении транспортного средства (что обуславливается, к примеру, центробежным ускорением при прохождении по изогнутому участку пути) направляется таким образом, что противодействует поперечным колебательным движениям кузова вагона в направлении к внешней стороне дуги, и ему сообщается ориентированное внутрь дуги поперечное колебательное движение.
Такое встречное поперечное колебательное движение внутрь дуги служит, в том числе, для того, чтобы повысить так называемый комфорт для пассажиров при наклоне транспортного средства. Под высокой степенью комфорта при наклоне при этом понимается обычно то обстоятельство, что пассажиры при прохождении дугообразного участка пути ощущают максимально низкое поперечное ускорение в поперечном направлении своей системы координат, которая, как правило, определена конструктивными элементами кузова вагона (полом, стенками, сидениями и т.д.). За счет образующегося вследствие поперечного колебательного движения наклона кузова вагона внутрь дуги, пассажиры воспринимают (в зависимости от степени наклона), по меньшей мере, часть фактически действующего в системе координат Земли поперечного ускорения лишь как увеличение ускорения в направлении пола транспортного средства, что, как правило, воспринимается с меньшим дискомфортом и неприятными ощущениями.
Максимально допустимые значения действующего в системе координат пассажиров поперечного ускорения (и вытекающие из этого номинальные значения угла наклона кузова вагона) задаются, как правило, эксплуатационными службами рельсового транспортного средства. Исходные данные определяются национальными и международными нормами (к примеру, EN 12299).
При этом у известного из документа ЕР 1190925 А1 транспортного средства возможно реализовать чисто пассивную систему, при которой компоненты подвески и стабилизаторов поперечных колебаний согласованы друг с другом таким образом, что желаемый наклон кузова вагона достигается только лишь посредством действующего при прохождении дугообразного участка пути поперечного ускорения.
Для такого пассивного решения, во-первых, ось поперечных колебаний или мгновенный центр вращения при поперечном колебательном движении должны располагаться выше центра тяжести кузова вагона. Во-вторых, подвеска в поперечном направлении должна быть выполнена относительно гибкой, чтобы только лишь посредством действующей центробежной силы добиться желаемых отклонений. Такая гибкая в поперечном направлении подвеска также позитивно воздействует на так называемый комфорт при колебательных движениях в поперечном направлении, так как удары в поперечном направлении могут восприниматься и демпфироваться гибкой подвеской.
Такие пассивные решения имеют, однако, недостаток в том, что вследствие гибкой в поперечном направлении подвески и высоко расположенного мгновенного центра вращения в режиме нормальной работы, однако, в неплановых ситуациях (к примеру, при непредвиденной остановке транспортного средства на закругленном участке пути с сильным возвышением наружного рельса) в поперечном направлении возникают сравнительно большие поперечные отклонения, в результате чего либо повреждается обычно заданный ограничительный профиль, либо (для предотвращения этого) могут быть использованы лишь сравнительно тонкие кузова вагонов со сниженной провозной способностью.
Итак, проблема больших отклонений для получения определенного угла поперечных колебаний может быть уменьшена за счет перемещения оси поперечных колебании или мгновенного центра вращения в направлении плоскости контакта колеса, так что мгновенный центр вращения перемещается достаточно близко к центру тяжести (на расстояние примерно от 0,3 до 1 мм). Тем самым, однако, пассивным образом могут быть получены лишь еще меньшие углы поперечных колебаний. Благодаря этому, системе, таким образом, дополнительно придается жесткость в поперечном направлении (так как в системе стабилизации поперченных колебаний, как правило, все опоры и так уже выполнены очень жесткими), так что необходимо преодолевать не только дискомфорт при наклоне, но и дискомфорт при колебательных движениях.
К тому же, данная кинематика предусматривает соединение обоих ходовых механизмов вагона таким образом, что при поперечных колебаниях кузова вагона относительно ходового механизма (то есть при движении отклонения от курса вокруг параллельной вертикальному направлению транспортного средства нормальной оси) возникают перекашивания транспортного средства, которые приводят к разгрузке колес и могут негативным образом воздействовать на надежность схода с рельсов транспортного средства. В двухэтажных транспортных средствах мгновенный центр вращения может располагаться, к тому же, очень близко к верхнему этажу транспортного средства, что существенно ухудшает комфортность на верхнем этаже.
Согласованное с кривизной фактически проходимого закругленного участка железнодорожного пути и с фактической скоростью движения (и, таким образом, с фактически имеющим место в результате этого поперечным ускорением) поперечное колебательное движение транспортного средства из документа ЕР 1190925 А1 может также активно изменяться или регулироваться посредством подключенного между кузовом вагона и рамой ходового механизма исполнительного органа. При этом на основании фактической кривизны железнодорожного пути и фактической скорости движения определяется номинальное значение угла поперечных колебаний кузова вагона, которое используется затем для регулировки угла поперечных колебаний посредством исполнительного органа.
Этот вариант открывает, таким образом, возможность для образования жестких в поперечном направлении систем с небольшим поперечным отклонением. Недостатком данного варианта является, однако, то, что имеет место дискомфорт при колебательном движении вследствие создаваемой исполнительным органом поперечной жесткости, так что, к примеру, поперечные удары о ходовой механизм (к примеру, при проезде стрелочных переводов или дефектов железнодорожного пути) с меньшим демпфированием передаются на кузов вагона.
Чтобы компенсировать, по меньшей мере, недостатки дискомфорта при колебательных движениях за счет жесткой в поперечном направлении подвески, в WO 90/03906 А1 для пассивной системы предлагается кинематически последовательно с устройством компенсации наклона или компенсации поперечных колебании установить гибкую в поперечном направлении дополнительную амортизационную ступень. Недостатком данного решения является, однако, то, что оно, с одной стороны, вследствие наличия дополнительных компонентов, увеличивается необходимое конструктивное пространство. С другой стороны, и здесь имеют место вышеперечисленные проблемы касательно больших поперечных отклонений или уменьшенной провозной способности.
Поэтому в основе предложенного на рассмотрение изобретения лежит задача создания исполнительного органа и, соответственно, транспортного средства ранее указанного типа, которые или которое не имеет вышеперечисленных недостатков или имеет их, по меньшей мере, в небольших количествах и, в частности, простым и надежным способом, при компактном исполнении, позволяет обеспечить высокий уровень комфортности для пассажиров.
Предложенное на рассмотрение изобретение решает данную задачу на основе транспортного средства в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, посредством указанных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения признаков.
В основе предложенного на рассмотрение изобретения лежит технический тезис о том, что простым и надежным способом, при компактном выполнении, можно обеспечить высокий уровень комфортности для пассажиров, если в наклонное устройство интегрировать поперечное стыковочное устройство, которое способствует уменьшению поперечной жесткости наклонного устройства (то есть, таким образом, снижает сопротивление наклонного устройства против чистого отклонения кузова вагона в поперечном направлении транспортного средства). Выявило себя то обстоятельство, что при соответствующем выполнении компонентов наклонного устройства или установки их на непосредственно граничащие со стороны ходового механизма компоненты (то есть, к примеру, на раму ходового механизма) или на непосредственно граничащие со стороны кузова вагона компоненты (то есть, к примеру, на кузов вагона или - если имеется - на соединенную с кузовом вагона траверсу кузова вагона), можно добиться очень компактного варианта выполнения, который, по сравнению с известными вариантами выполнения без такого поперечного стыковочного устройства, не требует никакого сколь либо значимого дополнительного конструктивного пространства.
За счет такой дополнительной поперечной упругости наклонного устройства улучшается, в частности, комфортность при колебательных движениях. К тому же, поперечные колебания кузова вагона относительно ходового механизма могут восприниматься поперечным стыковочным устройством без дополнительного перекашивания. Дополнительно посредством активных систем можно лучше регулировать комфортность и параметры колебательного движения на верхнем этаже транспортного средства. Это является, в частности, преимуществом для двухэтажных транспортных средств.
Поэтому в соответствии с первым аспектом, предложенное на рассмотрение изобретение относится к транспортному средству, в частности, к рельсовому транспортному средству, с кузовом вагона и ходовым механизмом, на который опирается кузов вагона, причем кузов вагона и ходовой механизм определяют продольное направление транспортного средства, поперечное направление транспортного средства и вертикальное направление транспортного средства. Между кузовом вагона и ходовым механизмом расположено наклонное устройство, которое предназначено для того, чтобы сообщать кузову вагона при поперечном смещении в поперечном направлении транспортного средства поперечное колебательное движение вокруг параллельной продольной оси транспортного средства оси поперечных колебаний. Наклонное устройство включает в себя поперечное стыковочное устройство, причем поперечное стыковочное устройство снижает жесткость наклонного устройства против чистого поперечного смещения кузова вагона относительно ходового механизма.
Для достижения желаемого комфорта полученное за счет использования поперечного стыковочного устройства снижение поперечной жесткости наклонного устройства может быть выбрано, в принципе, любой величины. В принципе, необходимое снижение поперечной жесткости направлено на повышение комфортности, а также поперечной жесткости системы без использования поперечного стыковочного устройства. В предпочтительном варианте выполнения поперечное стыковочное устройство обеспечивает наклонному устройству возможность осуществления поперечного перемещения кузова вагона относительно ходового механизма в поперечном направлении транспортного средства, причем наклонное устройство при беспрепятственном поперечном перемещении поперечного стыковочного устройства в поперечном направлении транспортного средства имеет первую поперечную жесткость, а наклонное устройство при сдерживаемом поперечном перемещении поперечного стыковочного устройства в поперечном направлении транспортного средства имеет вторую поперечную жесткость. Значение первой поперечной жесткости составляет при этом максимум 95% от второй поперечной жесткости. В предпочтительном варианте выполнения значение первой поперечной жесткости составляет максимум 85% от второй поперечной жесткости, и далее предпочтительно максимум 60% от второй поперечной жесткости. В предпочтительном варианте выполнения значение первой поперечной жесткости еще ниже данных значений. В предпочтительных вариантах выполнения изобретения значение первой поперечной жесткости составляет максимум 20% от второй поперечной жесткости. Тем самым, могут быть получены особо благоприятные свойства в отношении комфорта при колебательных движениях.
В других предпочтительных вариантах выполнения изобретения с особо благоприятными свойствами в отношении комфорта при колебательных движениях поперечное стыковочное устройство в поперечном направлении транспортного средства имеет поперечную жесткость максимум до 20 кН/мм. В предпочтительном варианте значение поперечной жесткости составляет максимум до 10 кН/мм, и далее предпочтительно максимум до 2 кН/мм.
Поперечное стыковочное устройство, в принципе, любым подходящим образом и в любом подходящем месте может быть интегрировано в наклонное устройство. В предпочтительном варианте выполнения поперечного стыковочного устройства имеет, по меньшей мере, один поперечный стыковочный модуль, расположенный в зоне присоединения наклонного устройства к ходовому механизму. Тем самым, могут быть реализованы особенно компактные варианты выполнения. Так, поперечный стыковочный модуль, к примеру, особо компактным образом может быть интегрирован непосредственно в (выполненную, как правило, в виде поворотной опоры) опору наклонного устройства на ходовом механизме.
Дополнительно или в качестве альтернативы поперечный стыковочный модуль может быть расположен в зоне присоединения наклонного устройства к кузову вагона. И в этом месте возможно осуществление особо компактных вариантов выполнения, которые не увеличивают сколь-либо значительным образом конструктивное пространство, по сравнению с традиционными транспортными средствами (если вообще увеличивают). Так, поперечный стыковочный модуль, к примеру, особо компактным способом может быть интегрирован непосредственно в (выполненную, как правило, в виде поворотной опоры) опору наклонного устройства на кузове вагона или - если имеется - соединенной с кузовом вагона траверсе кузова вагона.
В других, реализуемых особо просто и, по меньшей мере, почти без использования дополнительного конструктивного пространства, вариантах выполнения изобретения поперечный стыковочный модуль дополнительно или в альтернативном варианте расположен между двумя компонентами наклонного устройства. К примеру, один или несколько компонентов наклонного устройства (к примеру, расположенные на торсионном валу касающихся рычагов опоры против поперечных колебаний) могут быть выполнены, соответственно, упругими в поперечном направлении, для осуществления поперечной стыковки.
Поперечное стыковочное устройство может быть осуществлено, в принципе, любым подходящим способом, чтобы сообщить наклонному устройству желаемую дополнительную поперечную упругость. В предпочтительном варианте поперечное стыковочное устройство имеет, по меньшей мере, один поперечный стыковочный модуль, который включает в себя элемент подшипника и упругий соединительный элемент. На элементе подшипника компонент наклонного устройства в поперечном направлении транспортного средства устанавливается с возможностью перемещения, в частности, с возможностью свободного перемещения, в то время как соединительный элемент противопоставляет отклонению установленного посредством элемента подшипника компонента наклонного устройства в поперечном направлении транспортного средства сопротивление. Характеристика сопротивления против поперечного отклонения может быть выбрана, в принципе, любым подходящим образом. Так, характеристика сопротивления может быть выполнена, по меньшей мере, частично (по меньшей мере, почти) постоянной, по меньшей мере, частично возрастающей, а также, по меньшей мере, частично уменьшающейся.
В предпочтительном варианте выполнения сопротивление против отклонения в поперечном направлении транспортного средства с увеличением отклонения возрастает, предпочтительно прогрессивно возрастает. Тем самым, можно добиться особо благоприятных характеристик поперечной жесткости наклонного устройства в отношении комфорта при колебательных движениях, при которых значительное сопротивление противопоставляется лишь с увеличением отклонения, так что может быть предотвращен, к примеру, резкий разгон вследствие механического удара или нечто подобного.
С целью достижения желаемого комфорта полученное за счет использования соединительного элемента снижение поперечной жесткости наклонного устройства может быть выбрано, в принципе, любой величины. В предпочтительном варианте соединительный элемент в поперечном направлении транспортного средства имеет третью поперечную жесткость, в то время как элемент подшипника в направлении перпендикулярно поперечному направлению транспортного средства имеет четвертую поперечную жесткость, причем третья поперечная жесткость меньше, в частности, явно меньше, чем четвертая поперечная жесткость. Так, может быть предусмотрено, к примеру, что значение третьей поперечной жесткости составляет максимум 95% от четвертой поперечной жесткости. В предпочтительном варианте выполнения значение третьей поперечной жесткости составляет максимум 85% от четвертой поперечной жесткости, и далее предпочтительно максимум 60% от четвертой поперечной жесткости. В особо предпочтительных вариантах выполнения изобретения значение третьей поперечной жесткости явно ниже данных значений и составляет, к примеру, максимум 20% от четвертой поперечной жесткости. Тем самым, могут быть достигнуты особо благоприятные свойства в отношении комфорта при колебательных движениях.
Элемент подшипника и упругий соединительный элемент могут быть расположены пространственно отдельно друг от друга, то есть, тем самым, воздействуют на различные компоненты наклонного устройства или на различные участки одного из компонентов наклонного устройства. В других вариантах выполнения изобретения может быть также предусмотрено, что элемент подшипника и упругий компонент интегрированы в общий конструктивный блок, а, в случае необходимости, образованы посредством одного элемента, который выполняет обе функции (расположение с возможностью поперечного смещения и сопротивление против поперечного отклонения).
В предпочтительных вариантах выполнения транспортного средства в соответствии с изобретением предусмотрено, что поперечное стыковочное устройство имеет, по меньшей мере, один в поперечном направлении транспортного средства упругий и/или демпфирующий модуль, чтобы в предпочтительном варианте добиться благоприятной характеристики поперечной жесткости наклонного устройства. Упругий или демпфирующий в поперечном направлении транспортного средства модуль может быть выполнен при этом, в принципе, любым подходящим способом. В частности, он может работать в соответствии с любым принципом действия. Так могут быть предусмотрены, к примеру, гидравлический, пневматический или механический принципы действия, а также любые комбинации данных вариантов.
Вследствие особо простого и надежного выполнения, упругий и/или демпфирующий модуль включает в себя в предпочтительном варианте, по меньшей мере, один элемент из синтетического материала, в частности, резиновый элемент. В частности, упругий и/или демпфирующий модуль может включать в себя, в частности, по меньшей мере, одну резиновую листовую пружину, так как, тем самым, можно добиться особо благоприятных характеристик жесткости с высокой степенью жесткости в направлении слоев и небольшой степенью жесткости перпендикулярно направлению слоев.
Наклонное устройство, не считая поперечного стыковочного устройства, может быть осуществлено любым подходящим способом. Так, могут быть известным образом предусмотрены, к примеру, два совместно действующих гидравлических цилиндра с подсоединенными в противоположных направлениях рабочими зонами, места шарнирного соединения которых со стороны кузова вагона (в плоскости, проходящей перпендикулярно продольной оси транспортного средства) смещены к центру транспортного средства. В особо предпочтительных, ввиду простой и надежной конструкции, вариантах выполнения транспортного средства в соответствии с изобретением наклонное устройство предусмотрено по типу традиционной опоры против поперечных колебаний с наклоненными к центру транспортного средства поводками. Поэтому наклонное устройство включает в себя в предпочтительном варианте, по меньшей мере, торсионный элемент, два качающихся рычага, а также два поводка, причем торсионный элемент располагается в поперечном направлении транспортного средства, оба качающихся рычага на расстоянии друг от друга, в частности, в зоне обоих концов торсионного элемента, закреплены на торсионном элементе, и каждый поводок шарнирно соединен со свободным концом одного из касающихся рычагов. Оба поводка на своих обращенных к кузову вагона концах, по сравнению со своим обращенным к ходовому механизму концами, расположены со смещением к продольной центральной плоскости транспортного средства.
В предпочтительном варианте поперечный стыковочный модуль включает в себя при этом, соответственно, по меньшей мере, один упругий в поперечном направлении транспортного средства участок качающегося рычага, причем упругий участок может быть образован посредством, по меньшей мере, одного выполненного по типу плоской пружины участка качающегося рычага. Таким образом, можно добиться особо компактной системы поперечной стыковки. Упругий участок образован далее в предпочтительном варианте выполнения посредством, по меньшей мере, двух расположенных по типу действующих в параллельном соединении в поперечном направлении транспортного средства элементов плоских пружин, причем между обоими элементами плоских пружин может быть расположен, по меньшей мере, один демпфирующий элемент, в частности, резиновый элемент, для получения особо благоприятной характеристики поперечной жесткости.
Предложенное на рассмотрение изобретение относится далее к наклонному устройству для размещения между ходовым механизмом и опирающимся на него кузовом вагона транспортного средства, в частности, рельсового транспортного средства, которое выполнено в виде наклонного устройства с поперечным стыковочным устройством с описанными выше признаками и преимуществами. Поэтому, в этом отношении ссылка дается на предыдущие варианты выполнения изобретения.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения выявляются на основании зависимых пунктов формулы изобретения или последующего описания предпочтительных вариантов выполнения изобретения. Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых показано следующее:
фиг.1 - схематичный разрез предпочтительного варианта выполнения транспортного средства в соответствии с изобретением с предпочтительным вариантом выполнения наклонного устройства в соответствии с изобретением;
фиг.2 - вид в перспективе наклонного устройства транспортного средства по фиг.
1;
фиг.3 - вид в перспективе другого предпочтительного варианта выполнения наклонного устройства в соответствии с изобретением;
фиг.4 - вид в перспективе следующего предпочтительного варианта выполнения наклонного устройства в соответствии с изобретением;
фиг.5 - вид в перспективе еще одного предпочтительного варианта выполнения наклонного устройства в соответствии с изобретением;
фиг.6 - разрез детали наклонного устройства по фиг.5.
Первый предпочтительный вариант выполнения изобретения
Далее со ссылкой на фиг.1 и 2 описывается первый предпочтительный вариант выполнения транспортного средства 101 в соответствии с изобретением в виде рельсового транспортного средства.
Транспортное средством 101 включает в себя кузов 102 вагона, который с зоне двух своих концов опирается, соответственно, на ходовой механизм в форме поворотной тележки 103. Следует учесть, что предложенное на рассмотрение изобретение может использоваться также в сочетании с другими конфигурациями, при которых кузов вагона опирается лишь на ходовой механизм.
Для лучшего понимания последующих пояснений на фигурах представлена (заданная посредством плоскости контакта колеса поворотной тележки 103) система координат х, у, z транспортного средства, в которой х-координата обозначает продольное направление транспортного средства 101, у-координата - поперечное направление транспортного средства 101 и z-координата - вертикальное направление транспортного средства 101.
Поворотная тележка 103 включает в себя два колесных модуля в форме колесных блоков 103.1, 103.2, на которые, соответственно, через первичную подвеску 103.3 опирается рама 103.4 поворотной тележки. Кузов 102 вагона опять же через вторичную подвеску 103.5 опирается на раму 103.4 поворотной тележки. Первичная подвеска 103.3 и вторичная подвеска 103.5 представлены на фиг.1 упрощенно в форме винтовых пружин. Следует учесть, что под первичной подвеской 103.3 и, соответственно, под вторичной подвеской 103.5 может пониматься любое подходящее пружинное устройство. В частности, под вторичной подвеской 103.5 в предпочтительном варианте понимается достаточно известная пневматическая подвеска или нечто подобное.
Фиг.2 демонстрирует в перспективном изображении в качестве детали транспортного средства 101 наклонное устройство 104, которое в зоне каждой поворотной тележки 103 кинематически параллельно вторичной подвеске 103.5 между рамой 103.4 поворотной тележки и соединенной с кузовом 102 вагона (не изображенной более детально) траверсой кузова вагона действует по описанному далее более детально принципу.
Как можно видеть, в частности, на фиг.2, наклонное устройство 104 включает в себя достаточно известную опору 105 против поперечных колебаний транспортного средства, которая, с одной стороны, соединена с рамой 103.4 поворотной тележки, а, с другой стороны, с кузовом 102 вагона.
Как можно видеть на фиг.2, опора 105 против поперечных колебаний транспортного средства включает в себя торсионный кронштейн в форме первого качающегося рычага 105.1 и второй торсионный кронштейн в форме второго качающегося рычага 105.2. Оба рычага 105.1 и 105.2 располагаются с обеих сторон продольной центральной плоскости (xz-плоскости) транспортного средства 101, соответственно, без возможности вращения, на концах торсионного вала 105.3 опоры 105 против поперечных колебаний транспортного средства. Торсионный вал 105.3 располагается в поперечном направлении (у-направлении) транспортного средства 101 и с возможностью вращения установлен в блоках 105.4 подшипников, которые, со своей стороны, соединены с рамой 103.2 поворотной тележки. Со свободным концом первого рычага 105.1 шарнирно сочленен первый поводок 105.5, в то время как со свободным концом второго рычага 105.2 шарнирно сочленен второй поводок 105.6. Через оба поводка 105.5, 105.6 опора 105 против поперечных колебаний транспортного средства шарнирно соединена с траверсой кузова 102 вагона.
На фиг.1 и 2 транспортное средство 101 представлено в нейтральном положении, которое имеет место при проходе транспортного средства по прямолинейному участку и не имеющему поворотов участку железнодорожной колеи 106. В таком нейтральном положении оба поводка 105.5, 105.6 в плоскости разреза фиг.1 (yz-плоскости) в предложенном на рассмотрение примере осуществления изобретения располагаются с наклоном к вертикальной оси (z-оси) транспортного средства 101 таким образом, что их верхние (шарнирно сочлененные с кузовом 102 вагона) концы смещены в сторону центра транспортного средства и их продольные оси пересекаются в точке MP, которая находится в продольной центральной плоскости (xz-плоскости) транспортного средства.
Посредством поводков 105.5, 105.6 достаточно известным способом определяется проходящая (в нейтральном положении) параллельно продольной оси 101.1 транспортного средства ось поперечных колебаний транспортного средства, которая проходит через точку MP. Точка MP пересечения продольных осей поводков 105.5, 105.6 образует, другими словами, мгновенный центр вращения при поперечных колебательных движениях кузова 102 вагона вокруг этой оси поперечных колебаний.
Опора 105 против поперечных колебаний транспортного средства позволяет достаточно известным способом осуществить с обеих сторон транспортного средства синхронный упругий прогиб вторичной подвески 103.5, в то время как она предотвращает чистое движение поперечных колебаний вокруг оси поперечных колебаний или мгновенного центра MP вращения. Далее, как можно видеть, в частности, на фиг.1, ввиду наклонного расположения поводков 105.5, 105.6 через опору 105 против поперечных колебаний транспортного средства задана кинематика с комбинированным движением, состоящим из движения поперечных колебаний транспортного средства вокруг оси поперечных колебаний или мгновенного центра MP вращения и из поперечного движения в направлении поперечной оси транспортного средства (у-оси) (как представлено на фиг.1 посредством пунктирного контура 106). При этом, точка MP пересечения и, тем самым, ось поперечных колебаний, в силу заданной поводками 105.5, 105.6 кинематики, при отклонении кузова 102 вагона из нейтрального положения, как правило, также перемещается в сторону.
Чтобы иметь возможность активно регулировать угол поперечных колебаний кузова 102 вагона вокруг оси поперечных колебаний или мгновенного центра MP вращения, транспортное средство 101 в предложенном на рассмотрение варианте выполнения изобретения может включать в себя исполнительный орган, чтобы обеспечить необходимые для этого установочные движения (как это пояснено на фиг.1 посредством пунктирного контура 107). Для этого исполнительный орган 107 затем закреплен на раме 103.4 поворотной тележки, а также на кузове 102 вагона.
Как можно видеть, в частности, на фиг.1, ось поперечных колебаний или мгновенный центр MP вращения располагается в вертикальном направлении сравнительно близко к центру SP тяжести кузова 102 вагона. Тем самым, системе в традиционных транспортных средствах придается жесткость в поперечном направлении, так что у таких традиционных транспортных средств, наряду с устранением дискомфорта при наклоне, прежде всего, должны быть нивелированы недостатки, связанные с дискомфортом при поперечных колебаниях транспортного средства.
К тому же, при такой жесткой в поперечном направлении транспортного средства кинематике у традиционных транспортных средств стыковка обоих ходовых механизмов вагона происходит таким образом, что при поперечных колебательных движениях кузова вагона относительно ходового механизма в кузове вагона возникают перекашивания, которые приводят к разгрузке колес и могут оказывать негативное воздействие на степень надежности схода с рельсов. У традиционных двухэтажных транспортных средств мгновенный центр MP вращения может располагаться, к тому же, очень близко к верхнему этажу транспортного средства, вследствие чего существенно ухудшатся комфортность именно на верхнем этаже.
Чтобы противодействовать этим недостаткам традиционных транспортных средств, опора 105 против поперечных колебаний транспортного средства наклонного устройства 104 включает в себя поперечное стыковочное устройство 105.7, которое расположено в зоне присоединения опоры 105 против поперечных колебаний к раме 103.4 поворотной тележки.
Поперечное стыковочное устройство 105.7 образовано из двух поперечных стыковочных модулей 105.8 блоков 105.4 подшипников. Поперечные стыковочные модули 105.8 включают в себя, соответственно, многослойную резиновую рессору 105.9, которая образует присоединенное к раме 103.4 поворотной тележки основание блоков 105.4 подшипников.
Многослойная резиновая рессора 105.9 установлена таким образом, что расположение ее слоев ориентировано в вертикальном направлении транспортного средства (z-направление). Вследствие этого, многослойная резиновая рессора 105.9 имеет в поперечном направлении транспортного средства сравнительно небольшую поперечную жесткость, в то время как, напротив, в вертикальном направлении транспортного средства она имеет сравнительно высокую степень жесткости. В представленном на рассмотрение варианте выполнения изобретения значение поперечной жесткости многослойной резиновой рессоры 105.9 составляет примерно 20% от ее жесткости в вертикальном направлении транспортного средства. При этом следует участь, что в других вариантах выполнения изобретения и уже упомянутые ранее, отличные от этого, соотношения между этими двумя значениями жесткости могут быть отрегулированы посредством свойств многослойных резиновых рессор 105.9.
В предложенном на рассмотрение варианте выполнения изобретения значение поперечной жесткости соответствующей многослойной резиновой рессоры 105.9 составляет примерно 1 кН/мм, так что общее значение поперечной жесткости поперечного стыковочного устройства 105.7 составляет примерно 2 кН/мм. Однако в других вариантах выполнения изобретения могут быть выбраны также любые другие значения поперечной жесткости. В частности, может быть предусмотрена также поперечная жесткость приблизительно в 0 кН/мм.
Использование многослойных резиновых рессор 105.9 обеспечивает преимущество в том, что они весьма экономичным способом с точки зрения использованного пространства образуют не только элемент опоры, но и элемент соединения в плане предложенного на рассмотрение изобретения. Так, они берут на себя не только функцию опоры и (в известных границах) направления, но и функцию гибкого соединения наклонного устройства 105.7 с рамой 103.4 поворотной тележки.
Многослойные резиновые рессоры 105.9 в представленном на рассмотрение варианте выполнения изобретения и в продольном направлении транспортного средства имеют, соответственно, незначительную жесткость. Однако в других вариантах выполнения транспортного средства в соответствии с изобретением может быть предусмотрено также, что, к примеру, посредством (передних и задних в продольном направлении транспортного средства) ограничителей хода может быть достигнуто соответствующее расположение, которое ограничивает движение в продольном направлении транспортного средства. Такое расположение может быть достигнуто также посредством V-образного исполнения многослойных резиновых рессор.
Многослойные резиновые рессоры 105.9 выполняют, к тому же, (благодаря внутреннему трению в синтетическом материале), еще и функцию демпфирующего устройства. Для этого они противопоставляют поперечному отклонению, в зависимости от варианта выполнения, постоянно или, в случае необходимости, даже прогрессивно нарастающее сопротивление, что положительно сказывается на комфортабельности езды, так как небольшие поперечные толчки (в виде толчков в поперечном направлении транспортного средства) могут восприниматься без инерции, в то время как более сильные поперечные толчки могут сопровождаться достаточно мягким торможением (чтобы, к примеру, не произошло жесткой реакции на удар или нечто подобного).
Посредством поперечного стыковочного устройства 105.7 наклонному устройству 104 придается возможность осуществления дополнительного поперечного смещения кузова 102 вагона относительно рамы 103 поворотной тележки. Общая поперечная жесткость наклонного устройства 104 при беспрепятственном поперечном сдвиге резиновых листовых пружин 105.9 пролегает в поперечном направлении транспортного средства при первой поперечной жесткости, в то время как в случае помех поперечному сдвигу резиновых листовых пружин 105.9 она пролегает в поперечном направлении транспортного средства при второй поперечной жесткости. В предложенном на рассмотрение варианте выполнения изобретения значение этой первой поперечной жесткости составляет менее 20% от второй поперечной жесткости, благодаря чему можно добиться особо благоприятных свойств в отношении комфорта при поперечных колебаниях. Однако в других вариантах выполнения изобретения могут быть настроены и уже упомянутые ранее, отличные от этих, соотношения между значениями первой и второй поперечной жесткости, с использованием свойств резиновых листовых пружин 105.9.
За счет данной, обеспеченной посредством поперечного стыковочного устройства 105.7 в наклонном устройстве 104, дополнительной упругости в поперечном направлении, с одной стороны, улучшается комфортность при поперечных колебаниях, по сравнению с традиционными транспортными средствами без такого рода поперечных стыковочных устройств. К тому же, раскачивание кузова 102 вагона относительно поворотной тележки 103 может быть воспринято поперечным стыковочным устройством 105.7 без дополнительного перекашивания в кузове 102 вагона. Далее, за счет этого, может быть улучшена комфортабельность и уменьшены поперечные колебания именно в верхней части кузова вагона, что, в частности, является преимуществом при использовании двухэтажных транспортных средств.
В данном варианте выполнения изобретения многослойная резиновая рессора 105.9 расположена на основании блоков 105.4 подшипников. Однако в других вариантах выполнения изобретения также может быть предусмотрено, что многослойная резиновая рессора 105.9 встроена в блоки 105.4 подшипников. Так, может быть, к примеру, предусмотрено, что между торсионным валом 105.3 и вкладышем подшипника соответствующего блока 105.4 подшипника помещена соответствующая, выполненная в виде цилиндра, многослойная резиновая рессора. Посредством этого можно добиться особенно компактного и малогабаритного варианта выполнения.
Второй предпочтительный вариант выполнения изобретения
Следующий предпочтительный вариант выполнения наклонного устройства 204 в соответствии с изобретением представлен на фиг. 3. Наклонное устройство 204 соответствует при этом в своем принципиальном исполнении и по принципу действия наклонному устройству 104 по фиг. 1 и 2, в частности, оно может быть использовано вместо наклонного устройства 104 на транспортном средстве 101, так что в данном случае следует детально остановиться лишь на различиях двух вариантов выполнения. В частности, предусмотрены идентичные компоненты с идентичными ссылочными позициями, в то время как однотипные компоненты обозначены ссылочными позициями, увеличенными на 100. Поскольку в дальнейшем не предлагается ничего принципиально нового, то во всем, что касается признаков, функциональности и преимуществ данных компонентов, ссылаются на вышеупомянутые варианты выполнения в связи с первым вариантом выполнения изобретения.
Различие с вариантом выполнения по фиг. 1 и 2 состоит в исполнении поперечного стыковочного устройства 205.7. Так, в данном варианте выполнения блоки 205.4 подшипников жестко соединены с рамой 103.4 поворотной тележки, в то время как торсионный вал 105.3 установлен в них в поперечном направлении транспортного средства (через достаточно большой промежуток) с возможностью свободного перемещения и, тем самым, образуют опорный элемент наклонного устройства 204 в плане предложенного на рассмотрение изобретения.
В предложенном на рассмотрение примере упругий соединительный элемент, который определяет поперечную жесткость поперечного стыковочного устройства 205.7, и противопоставляет поперечному движению наклонного устройства 204 соответствующее сопротивление, образован посредством отдельной, присоединенной в зоне первого плеча 105.1 рычага, пружины 205.10, которая на другом своем конце соединена с рамой 103.4 поворотной тележки и, таким образом, подпирается ею.
Следует учесть, что в других вариантах выполнения изобретения может быть выбрано любое другое расположение соединительного элемента. В частности, он может располагаться в зоне блоков 205.4 подшипников и, в случае необходимости, опираться на них.
Третий предпочтительный вариант выполнения изобретения
Следующий предпочтительный вариант выполнения наклонного устройства 304 в соответствии с изобретением представлен на фиг. 4. Наклонное устройство 304 соответствует при этом в своем принципиальном выполнении и по принципу действия наклонному устройству 104 с фиг. 1 и 2, в частности, оно может быть использовано вместо наклонного устройства 104 на транспортном средстве 101, так что в данном случае следует детально остановиться лишь на различиях двух вариантов выполнения. В частности, предусмотрены идентичные компоненты с идентичными ссылочными позициями, в то время как однотипные компоненты снабжены ссылочными позициями, увеличенными на 200. Поскольку в дальнейшем не предлагается ничего принципиально нового, то в отношении признаков, функциональности и преимуществ данных компонентов, ссылаются на вышеупомянутые варианты выполнения в связи с первым вариантом выполнения изобретения.
Различие с вариантом выполнения в соответствии с фиг. 1 и 2 состоит лишь в расположении поперечного стыковочного устройства 305.7. Так, в данном варианте выполнения блоки 305.4 подшипников жестко соединены с рамой 103.4 поворотной тележки, причем они фиксируют торсионный вал 105.3 и в поперечном направлении транспортного средства. Поперечные стыковочные блоки 305.8 образованы посредством многослойных резиновых рессор 305.9, которые, с одной стороны, шарнирно соединены с траверсой кузова 102 вагона и с которыми, с другой стороны, шарнирно соединены поводки 105.5 и 105.6. Многослойные резиновые рессоры 305.9 выполнены идентично многослойным резиновым рессорам 105.9 из первого варианта выполнения, так что в отношении их свойств определенным образом ссылаются на вышеупомянутые варианты выполнения.
Четвертый предпочтительный вариант выполнения изобретения
Следующий предпочтительный вариант выполнения наклонного устройства 404 в соответствии с изобретением представлен на фиг. 5 и 6. Наклонное устройство 404 соответствует при этом в своем принципиальном исполнении и по принципу действия наклонному устройству 104 по фиг. 1 и 2, в частности, оно может быть использовано вместо наклонного устройства 104 на транспортном средстве 101, так что в данном случае следует детально остановиться только лишь на различиях двух вариантов выполнения. В частности, предусмотрены идентичные компоненты с идентичными ссылочными позициями, в то время как однотипные компоненты снабжены ссылочными позициями, увеличенными на 300. Поскольку в дальнейшем не предлагается ничего принципиально нового, то в отношении признаков, функциональности и преимуществ данных компонентов, ссылаются на вышеупомянутые варианты выполнения в связи с первым вариантом выполнения изобретения.
Различия с вариантом выполнения по фиг. 1 и 2 опять же состоит в исполнении поперечного стыковочного устройства 405.7. Так, в данном варианте выполнения блоки 305.4 подшипников опять же жестко соединены с рамой 103.4 поворотной тележки, причем они фиксируют торсионный вал 105.3 и в поперечном направлении транспортного средства. С другой стороны, поперечные стыковочные блоки образованы посредством упругих в поперечном направлении участков 405.8 (идентично исполненных) плеч 405.1 и 405.2 рычага, как будет описано далее на примере первого плеча 405.1 рычага.
Как можно видеть на фиг. 6, плечо 405.1 рычага включает в себя для этой цели два, расположенных в поперечном направлении транспортного средства на расстоянии друг от друга, выполненных в форме плоской пружины, участка 405.11, (расположенные, в основном, параллельно друг другу) плоскости основного пролегания которых (в представленном на фиг. 6 ненагруженном состоянии) располагаются перпендикулярно оси поворота торсионного вала 105.3. Вследствие этого, участки 405.11 могут передавать на торсионный вал 105.3, соответственно, большой крутящий момент, в силу того, что выполнены перпендикулярно плоскостям своего основного пролегания, то есть, выполнены упругими в поперечном направлении транспортного средства, и, тем самым, обеспечивать поперечную упругость поперечного стыковочного устройства 405.7.
Посредством параллельного расположения обеих плоских пружин 405.11 реализовано параллельное выполнение внутри плеча 405.1 рычага. Однако в других вариантах выполнения изобретения, в случае необходимости, может быть достаточно и лишь соответствующего, выполненного в форме плоской пружины, участка. Также может быть предусмотрено, однако, и более двух участков, выполненных в форме плоских пружин, как показано на фиг. 6 посредством пунктирного контура 408.
Для того, чтобы добиться дополнительного демпфирования, между обеими плоскими пружинами 405.11 может располагаться упругий демпфирующий элемент, к примеру, резиновый элемент или нечто подобное, как показано на фиг. 6 посредством двойного пунктирного контура 409.
Настоящее изобретение было описано выше лишь на основании предпочтительных вариантов для рельсовых транспортных средств. Следует учесть, что изобретение может быть использовано и для любых других транспортных средств.