PL236068B1 - Koło pojazdu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest koło pojazdu, zwłaszcza koło wagonika kolejki typu roller-coaster.

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.

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.

Celem wynalazku jest zapewnienie koła pojazdu odpornego na drgania o wysokich częstotliwościach i niskich amplitudach, a także nieprzenoszące tych drgań na pojazd.

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.

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.

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.

Korzystnie, przynajmniej jeden pierwszy otwór w grzbiecie tulei wewnętrznej lub przynajmniej jeden drugi otwór w grzbiecie obręczy zewnętrznej jest gwintowany.

Korzystnie, tuleja elastyczna mieści się całkowicie pomiędzy litą częścią łącznika lewego i litą częścią łącznika prawego.

Korzystnie, łączniki lewy i prawy są wykonane ze stali, alternatywnie z tytanu.

Korzystnie, stanowiąca bieżnię zewnętrzna powierzchnia obręczy zewnętrznej pokryta jest powłoką, przy czym materiał powłoki stanowi tworzywo polimerowe.

Korzystnie, łukowe listki w łącznikach lewym i prawym mają przynajmniej na jednej z krawędzi garb i łukowe podcięcie.

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,

PL 236 068 B1 natomiast zaopatrzenie listków w garb i podcięcie łukowe minimalizuje efekt karbu i zwiększa wytrzymałość zmęczeniową oraz elastyczność tychże listków.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Obręcz zewnętrzna 2 jest pokryta powłoką 5 stanowiącą bieżnię o kształcie dostosowanym do toru.

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.

Claims (10)

Zastrzeżenia patentowe

1. Koło pojazdu wyposażone w tuleję wewnętrzną (1) z łożyskami (4) oraz obręcz zewnętrzną (2), znamienne tym, że zawiera łącznik lewy (3a) i łącznik prawy (3b) usytuowane pomiędzy tuleją wewnętrzną (1) a obręczą zewnętrzną (2), wykonane z materiału sprężystego, które to

PL 236 068 B1 łączniki (3a) i (3b) przynajmniej na części swojej powierzchni zaopatrzone są w łukowe listki (3c), rozmieszczone promieniście i ukośne względem swojego promienia wodzącego (R).

2. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że tuleja wewnętrzna (1) jest zaopatrzona w grzbiet (1a) rozciągający się ku obręczy zewnętrznej (2), zaś obręcz zewnętrzna (2) jest zaopatrzona w grzbiet (2a) rozciągający się ku tulei wewnętrznej (1), przy czym grzbiet (1a) tulei (1) jest oddzielony od grzbietu (2a) obręczy zewnętrznej (2) tuleją elastyczną (6), natomiast łącznik lewy (3a) i łącznik prawy (3b) są zamocowane po przeciwnych stronach do grzbietu (1a) tulei (1) i do grzbietu (2a) obręczy zewnętrznej (2).

3. Koło według zastrz. 2, znamienne tym, że łącznik lewy (3a) i łącznik prawy (3b) są zamocowane do grzbietu (1 a) tulei wewnętrznej (1) pierwszymi śrubami (7a) przechodzącymi przez pierwsze otwory w grzbiecie (1a) tulei (1), oraz są zamocowane do grzbietu (2a) obręczy zewnętrznej (2) drugimi śrubami (7b) przechodzącymi przez drugie otwory w grzbiecie (2a) obręczy (2).

4. Koło według zastrz. 3, znamienne tym, że przynajmniej jeden pierwszy otwór w grzbiecie (1 a) lub przynajmniej jeden drugi otwór w grzbiecie (2a) jest gwintowany.

5. Koło według zastrz. 2, znamienne tym, że tuleja elastyczna (6) mieści się całkowicie pomiędzy litą częścią łącznika lewego (3a) i litą częścią łącznika prawego (3b).

6. Koło według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że łączniki (3a) i (3b) są wykonane ze stali.

7. Koło według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienne tym, że łączniki (3a) i (3b) są wykonane z tytanu.

8. Koło według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że stanowiąca bieżnię zewnętrzna powierzchnia obręczy zewnętrznej (2) pokryta jest powłoką (5).

9. Koło według zastrz. 8, znamienne tym, że materiał powłoki (5) stanowi tworzywo polimerowe.

10. Koło według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 5 albo 6 albo 7, znamienne tym, że łukowe listki (3c) w łącznikach (3a) i (3b) mają przynajmniej na jednej z krawędzi garb (12) i łukowe podcięcie (10).