CS195832B1

CS195832B1 - Joint for elastic connection of the details on the undercarriage,particularly the railway vehicles

Info

Publication number: CS195832B1
Application number: CS55775A
Authority: CS
Inventors: Karl-Heinz Bengs; Peter Kohlmann
Original assignee: Bengs Karl Heinz; Peter Kohlmann
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1975-01-28
Publication date: 1980-02-29
Also published as: DD115296A3

Description

Vynález se týká kloubu pro pružné přikloubení součástí na podvozku, zejména u kolejových vozidel, přičemž na nosném čepu a v hlavě kloubu je upevněno pružné pouzdro, které je jednodílné nebo ve směru svojí podélné osy vícedílné.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a joint for resiliently articulating components on a bogie, in particular for rail vehicles, wherein a flexible bushing, which is one-piece or multi-part in the direction of its longitudinal axis, is mounted on the support pin and in the joint head.

U známého provedení otočného podvozku pro rychlá kolejová vozidla, zejména vozy pro osobní vlaky, viz patentový spis NDR č. 58 107, jsou podélná vodítka kolébky upevněna jak na rámu otočného podvozku, tak i na kolébce prostřednictvím pryžových prvků v kloubech, čímž se mimo jiné v podélném směru vozidla, tedy například v radiálním směru k pryžovému prvku ve tvaru pouzdra, přenášejí síly, které jsou při výkyvném kmitání rámu podvozku jen malé, avšak při brzdění jsou značné.In the known articulated bogie for fast rail vehicles, in particular passenger coaches, see GDR patent 58 107, the longitudinal cradle guides are fixed to both the bogie frame and the cradle by means of rubber elements in the joints, thereby inter alia in the longitudinal direction of the vehicle, i.e. in the radial direction to the bush-shaped rubber element, for example, they transmit forces which are only small when the bogie frame oscillates, but which is considerable when braking.

Hlavní nevýhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že velká konstanta pružení pryžového prvku, která odpovídá velkým silám a má jen nepatrně progresivní průběh, je prakticky k dispozici již při malých posunech výkyvných kmitů rámu otočného podvozku, a tak vytváří větší síly, kterými se vybuzují zejména u moderních dlouhých a hospodárných vozových skříní lehké konstrukce svislé ohybové kmity o vysoké frekvenci, které v případě rezonací mohou vést ke značnému obtěžování cestujících nebo k poškození přepravovaného materiálu.The main disadvantage of this arrangement is that the large spring constant of the rubber element, which corresponds to high forces and has only a slightly progressive course, is practically available even at small shifts of the swinging frame of the bogie chassis, thus generating greater forces exerted in modern long and economical light-weight vehicle bodies, high-frequency vertical bending oscillations, which in the case of resonations, can lead to considerable passenger annoyance or damage to the transported material.

Při velké konstantě pružení pružného pouzdra může dojít k vybuzení bočních ohybových kmitů o vysoké frekvenci i u vozové skříně, opřené na bočních smýkadlech kolébky, a to tím, že podélné závěsy kolébky přenášejí na kolébku a odtud třením bočních smýkadel na skříň vozu větší síly, vyvolané bočním najížděním kol na nerovnou kolej.With a large spring constant of the flexible bushing, high frequency side bending oscillations can also be excited even on the car body supported on the side cradles of the cradle by transmitting the longitudinal hinges of the cradle to the cradle and from there rubbing the side slides to the car body. driving the wheels on an uneven track.

U známého uspořádání hydraulického tlumiče viz patentový spis NSR č. 1 011 912, mají na svém vnějším konci jak těleso válce, tak i pístnice oko, ve kterém je prostřednictvím vloženého pružného prstence s vnitřní nosnou objímkou uložen čep, který tvoří část jednoho z prvků, které se mohou navzájem přesouvat.In the known hydraulic damper arrangement, see German Patent No. 1 011 912, both the cylinder body and the piston rod have an eye at their outer end, in which a pin is formed by an inserted elastic ring with an inner support sleeve, which forms part of one of the elements. that can move each other.

Jestliže se uvedený nebo jiný tlumič rázů, například třecí tlumič, upevní tímto způsobem svisle, například jak je to obvyklé mezi kolébku a částmi na rámu otočného podvozku, může rovněž dojít k již uvedenému nedostatku, totiž k vybuzení svislých ohybových kmitů a vysokou frekvencí u skříně vozu, protože se přenášejí kmity o větší frekvenci vznikající odvalováním kol po kolejnici, která ani ve svislém směru není nikdy dokonale hladká, a to tím, že pružný prs195632 tenec má velkou tuhost, potřebnou pro větší amplitudy výkyvu.If said or other shock absorber, for example a friction damper, is fixed in this way vertically, for example, as is customary between the cradle and the parts on the bogie frame, the above mentioned deficiency can also occur, namely the excitation of vertical bending oscillations and high frequency at the housing car because the higher frequency oscillations arising from rolling wheels on the rail, which even in the vertical direction is never perfectly smooth, because the elastic breast 195632 thinner has the great rigidity needed for greater amplitude oscillations.

U známého vedení soukolí kolejového vozidla viz vyložená přihláška vynálezu NSR č. 1 011 912, je uloženo svisle uspořádané vodítko prostřednictvím oka s vloženým pružným pouzdrem s vnější nosnou objímkou výkyvné ve svislém směru na příčném čepu rámu vozidla.In the known rail vehicle wheel guidance, see the above-mentioned German Patent Application No. 1 011 912, a vertically disposed guide is mounted by means of an eye with an inserted flexible bush with an outer support sleeve pivotable vertically on the transverse pin of the vehicle frame.

Hlavní nevýhoda tohoto uspořádání s listovím vodítkem spočívá v tom, že při použití u podvozku rychlých kolejových vozidel má pružné pouzdro v radiálním směru rovněž značně velkou a jen velmi málo progresivní konstantu pružení, se kterou nelze v každém případě dosáhnout požadovanou větší pružnost v podélném směru listového vedení. Použití pružného materiálu a/nebo zvětšení tloušťky materiálu pružného pouzdra pro zvýšení této pružnosti nepřináší zpravidla požadovaný průběh konstanty pružení a bez dalších opatření není přípustné, protože se tím rovněž zvětšuje pružnost pružsil.The main disadvantage of this leaf guide arrangement is that, when used on a fast rail vehicle chassis, the flexible housing also has a very large and very little progressive spring constant in the radial direction, with which the desired greater flexibility in the longitudinal direction of the leaf knowledge. The use of a resilient material and / or an increase in the thickness of the resilient bushing material to increase this resilience does not generally produce the desired course of the resilience constant and is not permissible without further action as this also increases the resilience of the resilient springs.

Další známý, ve všech směrech pružný kloubový spoj pro závěsy náprav nebo podobně, zejména u kolejových vozidel, viz patentový spis NSR č. 942 931, má vícedílné pružné pouzdro, které je tvořeno větším počtem axiálně uspořádaných pružných prstenců z pryže nebo podobně, mezi které je vložen vždy jeden ocelový kotouč. Toto pružné pouzdro je předpjato prstencovou maticí, zašroubovanou v osovém směru do hlavy vodítka, a to tak, že ulpívá v hlavě vodítka a na čepu dík tření, čímž se zabraňuje navulkanizování.Another known articulated joint for axle suspension or the like in all directions, especially in rail vehicles, see German Patent 942 931, has a multi-piece elastic sleeve consisting of a plurality of axially disposed elastic rings of rubber or the like between which one steel disc is always inserted. This resilient bushing is biased by an annular nut screwed axially into the guide head by adhering to the guide head and the pin due to friction, thereby preventing vulcanization.

U dalšího známého uložení otočného čepu pro kolejová vozidla viz vyložená přihláška vynálezu NSR č. 1187 662, je tvořeno vícedílné pružné pouzdro dvěma pryžokovovými bloky s vnitřním a vnějším pouzdrem, která jsou držena v rozpěrné vzdálenosti vždy jedním mezi nimi na pouzdru otočného čepu a na tělese uložení otočného čepu vedeným vnitřním, případně vnějším prstencem. Vnější a vnitřní prstenec slouží současně pro uložení příložek, které jsou při značně velkém namáhání pružných pouzder spoluunášeny Tyto úpravy však nezpůsobují ovlivnění konstanty pružení.In another known mounting of a pivot pin for rail vehicles, see German Patent Application Laid-Open No. 1187 662, a multi-part elastic sleeve consists of two rubber-metal blocks with an inner and an outer sleeve, which are held at a spacing between them on the pivot sleeve and the housing. mounting of the pivot pin through an inner or outer ring. The outer and inner rings are used simultaneously to accommodate the shims, which are co-deposited when the elastic bushings are subjected to considerable stress. However, these modifications do not affect the spring constant.

Hlavní nevýhoda obou naposledy uvedených uspořádání spočívá v tom, že maximálním silám odpovídající a pouze progresivně procházející velká konstanta pružení pružného pouzdra je prakticky k dispozici již při malých působících silách.The main disadvantage of the latter two arrangements is that the maximum force corresponding to and only progressively passing through the large spring constant of the flexible bushing is practically available even at low applied forces.

Jak je patrno z britských patentových spisů č 1 134 688 a č. 1 332 954, je rovněž známé vytvářet u jednotlivých válcových tlačných pružm z pružn^óho materiálu progresivní charakteristiky pružení prostřednictvím obvodových drážek, uspořádaných v rovině kolmé na směr působící síly. Progresivita charakteristiky při vzrůstajícím zatížení vzmká kontinuálním přibíráním dalších průřezů do silového toku.As seen in British Patents Nos 1,134,688 and no. 1,332,954 it is also known to make the individual cylindrical springs strips of flexible material by ^O progressive spring characteristics by means of circumferential grooves arranged in a plane perpendicular to the direction of applied force. The progressiveness of the characteristic as the load increases is due to the continuous addition of further cross-sections to the force flow.

Tlačné pružiny tohoto typu nejsou vhodné pro výrobu pružných kloubů, protože tyto klouby se stávají potřebným přibíráním dalších průřezů při propružení příliš objemnými a mimoto nemohou mimo podélných sil zachycovat žádné jiné podstatnější síly a momenty.Compression springs of this type are not suitable for the production of elastic joints, since these joints become too bulky by the need for additional cross-sectional cross-sections and, moreover, cannot absorb any other significant forces and moments beyond longitudinal forces.

Účelem vynálezu je odstranit uvedené nedostatky známého stavu techniky, případně je zmenšit, a tak zdokonalit jízdní vlastnosti kolejových vozidel, zejména odstraněním nebo zmenšením škodlivých ohybových kmitů skříně vozu o vysoké frekvenci a u rychle se pohybujících kolejových vozidel s tak zvaným stabilním chováním za jízdy umožnit, aby se jednoduchým způsobem dalo vytvořit vhodné, podélně pružné vedení náprav, které v případě potřeby může být v ostatních směrech působících sil jen nepatrně pružné.The purpose of the invention is to eliminate or reduce these shortcomings of the prior art, and thus to improve the running characteristics of rail vehicles, in particular by eliminating or reducing the harmful bending oscillations of the high frequency vehicle body and to enable fast moving rail vehicles with so-called stable driving behavior. In a simple manner, it was possible to provide a suitable longitudinally flexible axle guide which, if necessary, can be only slightly resilient in the other directions of the applied forces.

Vynález si klade za úkol vytvořit klouby s pružným pouzdrem v úvodu zmíněného typu tak, aby měly v radiálním směru k pružnému pouzdru pro menší působící síly menší konstantu pružení a pro velké síly v podstatě stejně velkou konstantu pružení, jakou mají obvyklá pružná pouzdra, a tak aby touto úpravou zůstala konstanta pružení v ostatních směrech působících sil prakticky nezměněna.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a flexible bushing joint of the aforementioned type so that, in the radial direction of the elastic bushing, a smaller spring constant for smaller forces is applied and a substantially constant spring spring for high forces. so that the spring constant in the other directions of the applied forces remains practically unchanged.

Tento úkol se řeší vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že pružné pouzdro má po celém obvodě nebo jen v oblasti radiálním zatížení zatížených stran alespoň jednu obvodovou drážku, která má takové rozměry a tvar, že je na tlačné straně pružného pouzdra při dosažení předem stanovené radiální složky síly vyplněna pružným materiálem, vytlačeným z pružného pouzdra.This object is achieved by the invention which consists in that the elastic sleeve has at least one circumferential groove along its entire circumference or only in the area of the radial load of the loaded sides, which is of such dimensions and shape that it is on the push side of the flexible sleeve a radial force component filled with a resilient material extruded from the resilient sleeve.

Hlavní výhoda řešení podle vynálezu spočívá v tom, že vzájemným vzrůstajícím omezováním jednotlivých pružících úseků pružného pouzdra na propružení se dosahuje progresivní charakteristiky pružení, aniž by k tomu bylo třeba dalších pryžových průřezů.The main advantage of the solution according to the invention is that by increasing the restriction of the individual spring sections of the spring sleeve, the progressive spring characteristic is achieved without the need for additional rubber cross-sections.

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na dvou příkladech provedení ve spojení s přiloženým výkresem, kde značí obr. 1 čelní pohled na kloub podélného vodítka kolébky s pružným pouzdrem, které má pouze zcela nebo z části po jeho obvodě uspořádanou drážku.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a front view of a longitudinal guide of a cradle with a flexible housing having only a whole or part of its groove disposed circumferentially.

obr. 2 pohled shora podle obr. 1 v řezu podle čáry A—A, a to v nezatíženém stavu, obr. 3 pohled shora podle obr. 1 v řezu podle čáry A—A, a to při radiálním zatížení kloubu podélného vodítka kolébky, obr. 4 diagram konstanty pružení kloubu podélného vodítka kolébky podle obr. 1 až obr. 3, obr. 5 pohled zepředu na kloub tlurmče rázů s vícedílným pružným pouzdrem se třemi zcela po jeho obvodě uspořádanými drážkami v řezu podle čáry B—B z obr. 6 a obr. 6 bokorys kloubu podle obr 5Fig. 2 is a cross-sectional view of Fig. 1, taken along line A-A, in the unloaded state; Fig. 3 is a cross-sectional view of Fig. 1, taken along line A-A, under radial loading of the longitudinal guide cradle; Fig. 4 is a diagram of the cantilever of the cradle of the longitudinal cradle of Figs. 1 to 3; 6 and 6 show a side view of the joint of FIG. 5

Kloub podélného vodítka kolébkv pnúie obr. 1 až obr. 4 je tvořen kulovým čepem 1, který je svými lichoběžníkovitými konci 2 upevněn v úložných koníkách 3 neznázorněné kolébky nebo rámu podvozku prostřednictvím šroubů 4 a zajišťovacích plechů 5. Koule kulového čepu 1 je uložena v pružném pouzdře 6 z pryže, které má na svém vnějším obvodu vytvořenou drážku 7 ve tvaru písmene V, která je bud' po celém obvodu, nebo pouze z části v oblasti zatížených stran, to je v oblasti tlačné strany 20 a tažené sraný 21. Další části tvoří hlava 9 táhla, dva vodicí prstence 10, 10‘, které z části objímají pružné pouzdro 6, a tlačný prstenec 11 se šrouby 12 a zajišťovacími plechy 13. Vodicí prstence 10, 10* jsou drženy na válcové vnitřní ploše 14 a vodicí prstenec 10 ještě na vnitřní ěelní ploše 15 hlavy 9 táhla. Pružné pouzdro 6 je zatlačeno prostřednictvím šroubů 12, tlačného prstence 11 a vodicího prstence 10* do hlavy 9 táhla, čímž se dosáhne jeho pevného uložení na vnější ploše 17 kulové části 8 kulového čepu 1 a na vnitřních plochách 18 vodicích prstenců 10, 10*, jakož i na vnitřní ploše 19 ve střední oblasti válcové vnitřní plochy 14 hlavy 9 táhla.The joint of the longitudinal guide of the cradles of Figs. 1 to 4 is formed by a spherical pin 1 which, with its trapezoidal ends 2, is fixed in the stowing legs 3 of the cradle (not shown) by bolts 4 and locking plates 5. a rubber sleeve 6 having a V-shaped groove 7 formed on its outer circumference, which is either circumferentially or only partially in the area of the load side, i.e. in the area of the push side 20 and the drawn seam 21. Other parts forming a rod head 9, two guide rings 10, 10 'which partially enclose the flexible bush 6, and a compression ring 11 with screws 12 and locking plates 13. The guide rings 10, 10' are held on the cylindrical inner surface 14 and the guide ring 10 still on the inner face 15 of the head 9. The spring sleeve 6 is pushed by means of screws 12, a compression ring 11 and a guide ring 10 * into the rod head 9, thereby achieving a firm fit on the outer surface 17 of the ball portion 8 of the ball pin 1 and on the inner surfaces 18 of the guide rings 10, 10 *. as well as on the inner surface 19 in the central region of the cylindrical inner surface 14 of the tie rod head 9.

Kloub podélného vodítka kolébky pracuje bez opotřebení, protože pružně připouští pohyby ve všech směrech působících sil. Při radiálním zařízení kloubu podélného vodítka kolébky silou P propruží pružné pouzdro 6 podle obr. 3 o hodnotu f, čímž se na obvodu upravená drážka 7 na tlačené straně 20 pružného pouzdra 6 zcela nebo zčásti uzavře a na tažené straně 21 se rozšíří.The cradle longitudinal guide works without wear because it flexibly permits movements in all directions of the applied forces. With the radial device of the longitudinal guide of the cradle, the spring sleeve 6 according to FIG. 3 forces the value f by the force P, thereby completely or partially closing the groove 7 on the push side 20 of the spring sleeve 6 and widening on the pulling side 21.

Jak je to patrno z obr. 4, křivky a, má kloub podélného vodítka kolébky v radiálním směru při působících malých silách až do hodnoty Pi menší konstantu pružení, než při působících větších silách nad hodnotu Pi, takže menší síly, vytvářené klopným kmitáním rámu podvozku, nevybuzují žádné ohybové kmity skříně vozu o vysoké frekvenci, tedy například kmity o hodnotě 7 až 11 Hz u moderních osobních vozů, a velké síly, které vznikají při brzdění, se spolehlivě přenášejí, přičemž konstanta pružení pro velké síly podle křivky a v podstatě odpovídá křivce b, která je i dispozoci u pružného pouzdra 6 bez obvodové drážky 7, která by jej zcela nebo z části obklopovala.As can be seen in Fig. 4, curve a, the cradle longitudinal guide joint in the radial direction has a lower spring constant at low forces up to Pi than at greater forces above Pi, so that lower forces due to the tilting oscillation of the chassis frame , do not induce any bending oscillations of the high-frequency car body, such as 7 to 11 Hz oscillations in modern passenger cars, and the high braking forces are reliably transmitted, with the spring constant for high forces along the curve and essentially curve b, which is also disposed in the flexible bushing 6 without the circumferential groove 7, which would completely or partially surround it.

Průřez ve tvaru písmene V obvodové drážky 7 se neuzavírá při radiálním zatížení materiálem vytlačeným z pružného pouzdra 6 náhle, nýbrž pozvolna se vzrůstajícím zatížením, čímž se zabrání náhlému přechodu z malé na velkou konstantu pružení v oblasti síly o hodnotě Pl.The V-shaped cross-section of the circumferential groove 7 is not closed suddenly under a radial load by the material pushed out of the flexible bushing 6 but by a gradually increasing load, thus avoiding a sudden transition from a small to a large spring constant in the P1 force region.

Kloub tlumiče rázů podle obr. 5 a 6 je tvořen válcovým čepem 22, který je svými lichoběžníkovitými konci 23 upevněn v úložných koníkách 24 neznázorněné kolébky nebo rámu podvozku prostřednictvím šroubů 25 a zajišťovacích plechů 26. Dále má tento kloub dvoudílná pružná pouzdra 27, 27* z pryže s vnějšími nosnými objímkami 28, 28* a vnitřními nosnými objímkami 29, 29*, které jsou opatřeny vnějšími rameny 30, 30*. Vnější nosné objímky 28, 28* jsou uloženy pevně v hlavě 31 Válcového tlumiče 32 rázů a vnitřní nosné objímky 29, 29* na válcovém čepu 22. Pružné pouzdro 27, 27* je tedy mezi vnějšími nosnými objímkami 28, 28* a vnitřními objímkami 29, 29*.The shock absorber joint according to FIGS. 5 and 6 is formed by a cylindrical pin 22 which, with its trapezoidal ends 23, is fastened in the stowing legs 24 of a cradle or bogie (not shown) by bolts 25 and locking plates 26. of rubber with outer support sleeves 28, 28 * and inner support sleeves 29, 29 * provided with outer arms 30, 30 *. The outer support sleeves 28, 28 * are seated firmly in the head 31 of the shock absorber 32 and the inner support sleeves 29, 29 * on the pivot pin 22. The spring sleeve 27, 27 * is thus between the outer support sleeves 28, 28 * and the inner sleeves 29 , 29 *.

Pro pružné pouzdro 27, 27* jsou tedy k dispozici dvě vnější obvodové drážky 33, 33* s pravoúhlým průřezem mezi vnějšími rameny 30, 30* a pružným pouzdrem 27, 27* a střední obvodová drážka 34 s pravoúhlým průřezem, přičemž střední obvodová drážka 34 je vytvořena tím, že pružná pouzdra 27, 27* jsou přesazena nazad vzhledem ke sbíhajícím se koncům 35, 35* vnějších nosných objímekThus, two outer circumferential grooves 33, 33 * with a rectangular cross-section between the outer legs 30, 30 * and the elastic bushing 27, 27 * and a central circumferential groove 34 with a rectangular cross-section are provided for the flexible bush 27, 27 *, the central circumferential groove 34 is formed in that the spring sleeves 27, 27 * are offset backwards relative to the converging ends 35, 35 * of the outer support sleeves

28, 28* a 36, 36* vnitřních nosných objímek28, 28 * and 36, 36 * of the inner support sleeves

29, 29*.29, 29 *.

Při malých amplitudách vysokofrekvenčních kmitů jsou obvodové drážky 33, 33*, 34 na neznázorněné tlačné straně pružného pouzdra 27, 27* vyplňovány vytlačeným pružným materiálem. Tím má i toto provedení obdobný průběh konstanty pružení, avšak s okamžitým přechodem konstanty pružení na hodnotě Pi podle křivky a z obr. 4, čímž se zamezí vybuzování vysokofrekvenčích ohybových kmitů skříně vozu.At low amplitudes of high-frequency oscillations, the circumferential grooves 33, 33 *, 34 on the push side of the flexible housing 27, 27 * (not shown) are filled with the extruded elastic material. Thus, this embodiment also has a similar spring constant, but with an instantaneous transition of the spring constant to a value of Pi according to the curve and in FIG. 4, thereby avoiding the high-frequency bending oscillations of the car body.

Popsaný kloub je rovněž prakticky bez opotřebení, protože přenáší síly ve všech směrech pružně a lze jej případně použít pro uložení vodítka nápravy podvozků se stabilním chováním při jízdě, které je pružné v podélném směru.The described joint is also virtually wear-free, since it transmits forces in all directions elastically and can optionally be used to accommodate a bogie axle guide with stable driving behavior that is flexible in the longitudinal direction.

Claims

SUBJECT

Joint for resiliently articulating components on a bogie, particularly for rail vehicles, with a flexible bushing with a circumferential groove fixed to the support pin and to the hinge head, which is one-piece or multi-part in the direction of its longitudinal axis, 27, 27 *) has po

INVENTION the entire circumference or only in the region of the radially loaded sides, for example the pushed side (20) and the drawn side (21), of at least one circumferential groove (7, or 33, 33 ', 34) which has an average width of 5 to 25% and a depth of more than 40% of the wall thickness of the elastic material.

1 sheet of drawings