PL236068B1

PL236068B1 - A vehicle wheel

Info

Publication number: PL236068B1
Application number: PL420895A
Authority: PL
Inventors: Marek Goczał; Radosław Sitek; Daniel PRUSAK; Daniel Prusak; Grzegorz KARPIEL; Grzegorz Karpiel
Original assignee: Energy 2000 Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Energylandia Spolka Komandytowa
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2020-11-30
Also published as: PL420895A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest koło pojazdu, zwłaszcza koło wagonika kolejki typu roller-coaster.The invention relates to a vehicle wheel, in particular a roller-coaster wheel.

Pojazdy wykorzystywane w kolejkach typu roller-coaster są zaopatrzone w koła współpracujące z torem kolejki. Znane ze stanu techniki konstrukcje kół, przykładowo z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US20140117691, obejmują rolkę zawierającą obręcz zewnętrzną zamocowaną na dysku zaopatrzonym w łożysko.Vehicles used in roller-coaster railways are equipped with wheels cooperating with the rail track. Prior art wheel designs, for example from US Patent Application No. US20140117691, include a roller having an outer rim mounted on a disc having a bearing.

Rozwiązania ze stanu techniki, często proste i łatwe w montażu, wykazują tendencję do szybkiego zużywania się na skutek drgań o wysokich częstotliwościach i niewielkich amplitudach, które generowane są wskutek nierówności toru oraz rozpraszania energii ruchu pojazdu. Niepożądanym skutkiem ubocznym występowania tego typu drgań jest szybkie zużywanie się rolek, łożysk, powierzchni bieżni i toru, ale także ich niekorzystny wpływ na poruszających się pasażerów. Wymiany rolek są częste, czasochłonne, kosztowne i mogą powodować przestoje podczas eksploatacji urządzeń. Najbardziej na drgania narażone są główne rolki nośne, w drugiej kolejności rolki boczne utrzymujące tor jazdy, a na końcu rolki spodnie zabezpieczające wózek przed niekontrolowanym wysunięciem się z toru.Prior art solutions, often simple and easy to install, tend to wear quickly due to the high frequency and low amplitude vibrations generated by track unevenness and energy dissipation of vehicle motion. An undesirable side effect of this type of vibration is the rapid wear of the rollers, bearings, raceway surfaces and track, but also their adverse effect on moving passengers. Roller changes are frequent, time-consuming, costly, and can result in downtime during the operation of the equipment. The main support rollers are most exposed to vibrations, secondly, the side rollers that maintain the track, and finally the rollers of trousers protecting the trolley against uncontrolled sliding out of the track.

Celem wynalazku jest zapewnienie koła pojazdu odpornego na drgania o wysokich częstotliwościach i niskich amplitudach, a także nieprzenoszące tych drgań na pojazd.The object of the invention is to provide a vehicle wheel that is resistant to vibrations of high frequencies and low amplitudes, and also not to transmit these vibrations to the vehicle.

Koło pojazdu wyposażone w tuleję wewnętrzną z łożyskami oraz obręcz zewnętrzną zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że zawiera łącznik lewy i łącznik prawy usytuowane pomiędzy tuleją wewnętrzną a obręczą zewnętrzną, wykonane z materiału sprężystego, które to łączniki przynajmniej na części swojej powierzchni zaopatrzone są w łukowe listki, rozmieszczone promieniście i ukośne względem swojego promienia wodzącego.A vehicle wheel equipped with an inner sleeve with bearings and an outer rim, according to the invention, is characterized in that it comprises a left link and a right link between the inside sleeve and the outer rim, made of elastic material, which links are provided with arcuate at least part of their surface. leaflets, arranged radially and oblique to their guiding radius.

Korzystnie, tuleja wewnętrzna jest zaopatrzona w grzbiet rozciągający się ku obręczy zewnętrznej, zaś obręcz zewnętrzna jest zaopatrzona w grzbiet rozciągający się ku tulei wewnętrznej, przy czym grzbiet tulei wewnętrznej jest oddzielony od grzbietu obręczy zewnętrznej tuleją elastyczną, natomiast łącznik lewy i łącznik prawy są zamocowane po przeciwnych stronach do grzbietu tulei i do grzbietu obręczy zewnętrznej.Preferably, the inner sleeve is provided with a ridge extending towards the outer rim, and the outer rim is provided with a ridge extending towards the inner sleeve, the ridge of the inner sleeve being separated from the ridge of the outer rim by a flexible sleeve, and the left and right connectors are secured by the opposite sides to the back of the sleeve and to the back of the outer rim.

Korzystnie, łącznik lewy i łącznik prawy są zamocowane do grzbietu tulei wewnętrznej pierwszymi śrubami przechodzącymi przez pierwsze otwory w grzbiecie tulei wewnętrznej, oraz są zamocowane do grzbietu obręczy zewnętrznej drugimi śrubami przechodzącymi przez drugie otwory w grzbiecie obręczy zewnętrznej.Preferably, the left-hand fastener and the right-hand fastener are attached to the crest of the inner sleeve with first bolts passing through the first holes in the crest of the inner sleeve, and are attached to the crest of the outer rim by second bolts through the second holes in the crest of the outer rim.

Korzystnie, przynajmniej jeden pierwszy otwór w grzbiecie tulei wewnętrznej lub przynajmniej jeden drugi otwór w grzbiecie obręczy zewnętrznej jest gwintowany.Preferably, at least one first hole in the crest of the inner sleeve or at least one second hole in the crest of the outer rim is threaded.

Korzystnie, tuleja elastyczna mieści się całkowicie pomiędzy litą częścią łącznika lewego i litą częścią łącznika prawego.Preferably, the flexible sleeve fits completely between the solid part of the left fitting and the solid part of the right fitting.

Korzystnie, łączniki lewy i prawy są wykonane ze stali, alternatywnie z tytanu.Preferably, the left and right fasteners are made of steel, alternatively titanium.

Korzystnie, stanowiąca bieżnię zewnętrzna powierzchnia obręczy zewnętrznej pokryta jest powłoką, przy czym materiał powłoki stanowi tworzywo polimerowe.Preferably, the outer surface of the outer rim constituting the raceway is covered with a coating, the coating material being a polymeric material.

Korzystnie, łukowe listki w łącznikach lewym i prawym mają przynajmniej na jednej z krawędzi garb i łukowe podcięcie.Preferably, the arcuate leaves in the left and right connectors have a hump and an arcuate undercut on at least one edge.

Listki w kole według wynalazku uginają się nieznacznie pod wpływem drgań o niskich amplitudach i wysokich częstotliwościach, dzięki czemu tłumią je i zapobiegają ich przenoszeniu na łożyska i inne elementy pojazdu, a w konsekwencji zwiększają ich trwałość. Dzięki podziałowi łącznika na prawy i lewy, listki po przeciwnych stronach grzbietów tulei i obręczy są względem siebie ustawione skośnie, co zapewnia efekt analogiczny do przeplotu szprych roweru a w konsekwencji zwiększenie odporności samej konstrukcji. Efekt ten uzyskuje się również wówczas gdy łącznik prawy i łącznik lewy stanowią identyczne elementy. Na wytrzymałość konstrukcji przekłada się również zaopatrzenie obręczy zewnętrznej i tulei wewnętrznej w grzbiety oddzielone od siebie tylko elastyczną tuleją o niewielkiej grubości. Takie rozwiązanie zapewnia możliwość pracy listków w zakresie niewielkich amplitud drgań i sztywne przenoszenie obciążeń o wysokich amplitudach. Wygodę montażu zwiększa obecność pierwszych otworów w grzbiecie tulei wewnętrznej, oraz drugich otworów w grzbiecie obręczy zewnętrznej, zwłaszcza jeżeli przynajmniej jeden z tych otworów jest gwintowany. Najlepiej jednakże stosować co drugi otwór gwintowany i co drugi otwór gładki, ewentualnie można zastosować krótsze śruby i gwintowane otwory w grzbiecie tulei i grzbiecie obręczy. Oddzielająca grzbiet tulei wewnętrznej od grzbietu obręczy zewnętrznej tuleja elastyczna (usytuowana pomiędzy litą częścią łącznika lewego i litą częścią łącznika prawego) nawet w razie uszkodzenia lub wyłamania listków koła przenosi ciężar wagonika,The leaflets in the wheel according to the invention bend slightly under the influence of low amplitude and high frequency vibrations, thus they dampen them and prevent their transmission to the bearings and other vehicle components, and consequently increase their durability. Thanks to the division of the connector into right and left, the leaves on the opposite sides of the spines of the sleeve and the rim are positioned obliquely to each other, which provides an effect similar to the interlacing of the spokes of a bicycle, and consequently increases the resistance of the structure itself. This effect is also obtained when the right connector and the left connector are identical elements. The strength of the structure is also reflected in the provision of the outer rim and the inner sleeve with ridges separated from each other by a flexible, thin sleeve. This solution enables the leafs to work in the range of low vibration amplitudes and stiff transmission of loads with high amplitudes. The convenience of assembly is increased by the presence of first holes in the crest of the inner sleeve and second holes in the crest of the outer rim, especially if at least one of these holes is threaded. However, it is best to use every second threaded hole and every other plain hole, alternatively shorter bolts and threaded holes in the crest of the sleeve and the crest of the rim can be used. The flexible sleeve separating the ridge of the inner sleeve from the rim of the outer rim (located between the solid part of the left connector and the solid part of the right connector) carries the weight of the car even in the event of damage or breaking of the wheel leaves,

PL 236 068 B1 natomiast zaopatrzenie listków w garb i podcięcie łukowe minimalizuje efekt karbu i zwiększa wytrzymałość zmęczeniową oraz elastyczność tychże listków.On the other hand, providing the flaps with a hump and arc undercut minimizes the notch effect and increases the fatigue strength and flexibility of these flaps.

Przedmiot wynalazku został zilustrowany w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia koło według wynalazku w częściowym przekroju perspektywicznym, Fig. 2 przedstawia łącznik rolki w widoku z boku, Fig. 3 przedstawia ten łącznik w przekroju A-A, Fig. 4a przedstawia w powiększeniu detal A zaznaczony na Fig. 3, natomiast Fig. 4b przedstawia w powiększeniu detal B zaznaczony na Fig. 2.The subject of the invention has been illustrated in the examples of embodiments in the drawing, in which Fig. 1 shows the wheel according to the invention in a partial perspective view, Fig. 2 shows the roller connector in a side view, Fig. 3 shows this connector in section AA, Fig. 4a shows in detail A, selected in fig. 3, is enlarged, while fig. 4b shows detail B, selected in fig. 2, on an enlarged scale.

Przykładem wykonania koła według wynalazku jest koło wagonika kolejki typu roller-coaster, które zostało ukazane w częściowym przekroju perspektywicznym na Fig. 1. Koło jest podzielone na dwie niezależne części: tuleję wewnętrzną 1, w której są osadzone łożyska 4, oraz obręcz zewnętrzną 2 przeznaczoną do toczenia się po torze. Obręcz zewnętrzna 2 jest połączona z tuleją wewnętrzną 1 za pomocą lewego łącznika 3a i prawego łącznika 3b, które są identyczne (p. Fig. 2) i mają postać dysków. Przedmiotowe dyski są lite w części środkowej 3d i w części obwodowej 3e, zaś pomiędzy tymi częściami 3d i 3e znajduje się ażurowy pierścień wypełniony sprężystymi łukowymi listkami 3c, które stanowią układ elastycznych przegubów przenoszących obciążenie robocze od obręczy 2 do tulei 1 i amortyzujących drgania o niskich amplitudach i wysokich częstotliwościach, zabezpieczając tym samym przed zniszczeniem łożyska 4 osadzone w tulei wewnętrznej 1. Kluczowe jest to, że każdy listek 3c jest ustawiony pod kątem do promienia wodzącego R, dzięki czemu może działać jak przegub, przy czym w normalnej pracy ugięcie listków nie przekracza 0,2 mm. W niniejszym przykładzie realizacji łączniki są wykonane ze stali sprężynowej, natomiast korzystniejsze właściwości mechaniczne można uzyskać stosując tytan, jednakże kosztem znacznie bardziej skomplikowanego procesu wytwarzania.An exemplary embodiment of a wheel according to the invention is a roller-coaster wheel, which is shown in the partial sectional view in Fig. 1. The wheel is divided into two independent parts: an inner sleeve 1 in which bearings 4 are mounted, and an outer rim 2 intended for for rolling on the track. The outer rim 2 is connected to the inner sleeve 1 by means of a left link 3a and a right link 3b which are identical (see Fig. 2) and are in the form of disks. The discs in question are solid in the middle part 3d and in the peripheral part 3e, and between these parts 3d and 3e there is an openwork ring filled with elastic arcuate leaves 3c, which constitute a system of flexible joints transferring the working load from the rim 2 to the sleeve 1 and absorbing low amplitude vibrations. and high frequencies, thus preventing damage to the bearing 4 embedded in the inner sleeve 1. The key is that each leaf 3c is positioned at an angle to the leading radius R, thanks to which it can act as a joint, while in normal operation the deflection of the leafs does not exceed 0.2 mm. In this embodiment, the fasteners are made of spring steel, while better mechanical properties can be obtained by using titanium, albeit at the cost of a much more complex manufacturing process.

Listki 3c są uformowane poprzez wyfrezowanie w części powierzchni łącznika wycięć w kształcie „płetwy rekina”. Łącznik w przekroju A-A został zilustrowany na Fig. 3, natomiast zaznaczony na Fig. 3 detal A w powiększeniu na Fig. 4a, przy czym widoczne jest, że listki są pocienione podcięciem 11. Zaznaczony na Fig. 2 detal B został ukazany w powiększeniu na Fig. 4b, na której widać, że listki są zaopatrzone w podcięcia łukowe 10 oraz garby 12 zapewniające ich zwiększoną elastyczność.The leaves 3c are formed by milling "shark fin" cuts in a portion of the connector surface. The connector in section AA is shown in Fig. 3, while the detail A in Fig. 3 is enlarged in Fig. 4a, it being seen that the flaps are thinned by an undercut 11. The detail B in Fig. 2 is shown enlarged in Fig. Fig. 4b, which shows that the leaves are provided with undercuts 10 and humps 12 ensuring their increased flexibility.

Obręcz zewnętrzna 2 i tuleja wewnętrzna 1 są zaopatrzone w skierowane ku sobie grzbiety, odpowiednio, 1a i 2a. Odstęp pomiędzy grzbietami wypełnia elastyczna tuleja polimerowa 6 o grubości 3 mm. Tuleja ta może być wykonana również z innego materiału elastycznego, na przykład z gumy. Wielkość odstępu ma niewielkie znaczenie konstrukcyjne w typowych warunkach pracy koła, przy czym powinien być on możliwie mały lecz większy od maksymalnego ugięcia listków 3c w trakcie normalnej pracy.The outer rim 2 and the inner sleeve 1 are provided with ridges 1a and 2a, respectively, facing each other. The gap between the ridges is filled with a 3 mm thick flexible polymer sleeve 6. The sleeve can also be made of another flexible material, for example rubber. The size of the spacing is of minor design significance in typical wheel operating conditions, but it should be as small as possible, but greater than the maximum deflection of the leaves 3c during normal operation.

W grzbiecie 1a tulei wewnętrznej 1 znajduje się koncentryczny rząd otworów zapewniających możliwość zamocowania, śrubami 7a z nakrętkami, po przeciwnych stronach tego grzbietu obu łączników - prawego 3a i lewego 3b. Montaż koła można również uprościć stosując gwint w co drugim otworze. Równoległy, koncentryczny rząd otworów w grzbiecie 2a obręczy zewnętrznej 2 również umożliwia zamocowanie, śrubami 7b, po przeciwnych stronach tego grzbietu wspomnianych łączników 3a i 3b.In the ridge 1a of the inner sleeve 1 there is a concentric row of holes ensuring the possibility of fastening by screws 7a and nuts on opposite sides of this ridge of both connectors - right 3a and left 3b. Wheel assembly can also be simplified by applying a thread in every other hole. The parallel, concentric row of holes in the crest 2a of the outer rim 2 also allows the fastening, with screws 7b, of the said fasteners 3a and 3b on opposite sides of this ridge.

Wypełniony elastyczną tuleją 6 odstęp pomiędzy grzbietem 1 a tulei wewnętrznej 1 i grzbietem 2a obręczy zewnętrznej 2 koła jest zamknięty pomiędzy litymi zewnętrznymi częściami prawego łącznika 3a i lewego łącznika 3b. Dzięki temu w razie uszkodzenia listków 3c - nawet wszystkich - koło nie rozpadnie się na części, co oznacza, że w razie awarii wózek bezpiecznie skończy bieg. Taką właściwość łatwo jest zapewnić jeżeli odstęp pomiędzy grzbietami 1 a i 2a jest niewielki.The gap between the ridge 1 and the inner sleeve 1 and the ridge 2a of the outer rim 2 of the wheel, filled with an elastic sleeve 6, is closed between the solid outer parts of the right connector 3a and the left connector 3b. Thanks to this, in the event of damage to the leaves 3c - even all of them - the wheel will not fall apart, which means that in the event of a failure, the trolley will safely stop running. This feature is easy to provide if the spacing between ridges 1 a and 2a is small.

Obręcz zewnętrzna 2 jest pokryta powłoką 5 stanowiącą bieżnię o kształcie dostosowanym do toru.The outer rim 2 is covered with a skin 5 constituting a raceway with a shape adapted to the track.

Rozwiązanie jest skalowalne i może być zastosowane do wszystkich rodzajów kół (rolek) używanych w kolejkach typu roller-coaster, szczególnie rolek nośnych, rolek bocznych utrzymujących tor jazdy oraz rolek spodnich zabezpieczających wózek przed niekontrolowanym wysunięciem się z toru, a także w innych pojazdach kołowych, w których występują szkodliwe drgania o wysokiej częstotliwości.The solution is scalable and can be applied to all types of wheels (rollers) used in roller-coaster railways, especially support rollers, side rollers that keep the track and bottom rollers protecting the trolley against uncontrolled sliding out of the track, as well as in other wheeled vehicles, where there are harmful high-frequency vibrations.

Claims

Patent claims

1.A vehicle wheel equipped with an inner sleeve (1) with bearings (4) and an outer rim (2), characterized by a left connector (3a) and a right connector (3b) located between the inner sleeve (1) and the outer rim ( 2), made of elastic material, which

The connectors (3a) and (3b) are provided, at least over a part of their surface, with arcuate flaps (3c) arranged radially and obliquely with respect to their guiding radius (R).

2. The wheel according to claim 3. The sleeve of claim 1, characterized in that the inner sleeve (1) is provided with a ridge (1a) extending towards the outer rim (2), and the outer rim (2) is provided with a ridge (2a) extending towards the inner sleeve (1), with where the spine (1a) of the sleeve (1) is separated from the spine (2a) of the outer rim (2) by a flexible sleeve (6), while the left connector (3a) and the right connector (3b) are attached on opposite sides to the spine (1a) of the sleeve (1) and to the ridge (2a) of the outer rim (2).

3. The wheel according to claim The connecting piece of claim 2, characterized in that the left link (3a) and the right link (3b) are attached to the crest (1 a) of the inner sleeve (1) by first screws (7a) passing through the first holes in the crest (1a) of the sleeve (1), and are attached to the crest (2a) of the outer rim (2) by second bolts (7b) passing through the second holes in the crest (2a) of the rim (2).

4. The wheel according to claim The device of claim 3, characterized in that at least one first hole in the crest (1a) or at least one second hole in the crest (2a) is threaded.

5. The wheel according to claim 2. The device of Claim 2, characterized in that the flexible sleeve (6) fits completely between the solid part of the left connector (3a) and the solid part of the right connector (3b).

6. The wheel according to p. 1 or 2 or 3 or 4 or 5, characterized in that the connectors (3a) and (3b) are made of steel.

7. The wheel according to claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5, characterized in that the connectors (3a) and (3b) are made of titanium.

8. The wheel according to p. 3. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the outer surface of the outer rim (2) which forms the raceway is covered with a coating (5).

9. The wheel according to claim 8. The process of claim 8, characterized in that the material of the shell (5) is a polymer material.

10. The wheel according to claim Any one of the preceding claims, characterized in that the arched leaves (3c) in the connectors (3a) and (3b) have a hump (12) and an arcuate undercut (10) on at least one of their edges.