Тележка с составной рамой и узлом привода

Дата публикации и выдачи патента Номер заявки Объектом изобретения является тележка (1) для рельсовых транспортных средств с состоящим из двигателя, редуктора и сцепления узлом привода (9) с трубчатым валом на оси колесных пар (11) и составной рамой, выполненной из двух элементов. Каждый элемент рамы представляет собой Тобразное соединение поперечной балки (4) и продольной балки (5), причем продольная балка имеет на одном конце расположенную перпендикулярно к ней полку (20). На каждом элементе рамы на продольной балке предусмотрена опора двигателя (15), на полке упор против проворачивания (14) и на поперечной балке опора редуктора (13). Узел привода крепится посредством опоры редуктора и упора против проворачивания на одном элементе рамы и посредством опоры двигателя на другом элементе рамы.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ВЕКОН ТРЕЙДИНГ ЭНД ЭНДЖИНИРИНГ, АНДРЕАС ФИДЛЕР (DE) 015593 Объектом изобретения является тележка с составной рамой из двух элементов и узлом привода, состоящим из двигателя, редуктора и сцепления, для рельсовых транспортных средств с приводом с трубчатым валом, в частности для транспортных средств с пониженным уровнем пола. Составная рама выполнена из двух соединенных на шарнирах элементов рамы, каждый из которых имеет поперечную и продольную балку. Колесные пары находятся соответственно с одной стороны одного и с другой стороны второго элемента рамы. Тележка такого рода может быть сконструирована, к примеру, как ведущая моторная тележка с двумя колесными парами, каждая из которых приводится в движение посредством двигателя с редуктором и трубчатым валом. Под приводом с трубчатым валом понимается конструкция привода, при которой закрепленный на раме узел привода передает тяговый момент на трубчатый вал, охватывающий ось колесной пары. Перенос тягового момента на колесную пару осуществляется за счет соединительной муфты, способной компенсировать движения колесной пары. Колесная пара, состоящая из двух колес, которые жестко соединены друг с другом осью колесной пары, воспринимает нагрузку от рельсового транспортного средства и направляет его движение по рельсам и передает тяговое усилие и тормозную силу от транспортного средства на рельс. Колесные пары или соответственно колеса могут приводиться в движение различным образом. К существующему уровню техники относятся поворотные тележки с шарнирно сочлененной рамой,имеющие в качестве привода тяговые двигатели на раме, карданные валы и укрепленные на оси редукторы. Кроме того, известны приводы с трубчатым валом в сочетании с цельной рамой поворотной тележки. Различия заключаются, далее, в установке двигателя и редуктора на опорах или соответственно их шарнирном соединении с поворотной тележкой. В заявке DE 3130603 А 1 представлена моторная тележка с цельной рамой и узлами, состоящими из тягового двигателя и зубчатого редуктора, которые подвешиваются на раме тележки и на поворотной цапфе рамы транспортного средства. Способ подвешивания служит лучшему подрессориванию масс,размещенных на поворотной тележке. Ведущее зубчатое колесо узла, состоящего из тягового двигателя и зубчатого редуктора, передает тягу на колесную ось посредством трубчатого вала, имеющего шарниры. Двигатели монтируются на поворотной тележке посредством шарниров, оси которых расположены перпендикулярно к плоскости пути. Из заявки DE 2650035 С 2 следует модуль моторных тележек с рамами ведущих моторных тележек,каждая из которых имеет не менее одного электромотора. Двигатель, связанный для передачи крутящего момента с трансмиссионно-силовым агрегатом посредством промежуточной передачи и привода с трубчатым валом, подвешен на опорной раме поворотной тележки с цельной рамой не менее чем на трех гибко расположенных вертикальных маятниках. Моторные тележки с цельной рамой представлены также в заявках DE 2555031 А 1 и DE 3221755 С 2. В DE 2555031 А 1 описывается ведущая тележка с расположенным на тележке тяговым двигателем и соединенной с тележкой передачей на ось, имеющей трубчатый вал, охватывающий ведущую ось. Из DE 3221755 С 2 также следует ведущая тележка, включающая два электромотора, которые, будучи подвешенными на осях колес с одной стороны и соединенными с шаровыми шарнирами на кузове транспортного средства с другой стороны, передают тяговое усилие на оси посредством редуктора и полых валов,охватывающих колесные оси. Перечисленные моторные тележки с узлом из двигателя и редуктора и с приводом с трубчатым валом имеют цельную раму, так что изменение положения колес или соответственно колесных пар по отношению друг к другу или к рельсам, т.е. вращение в горизонтальной плоскости, невозможно. Тележки для рельсовых транспортных средств с пониженным уровнем пола следуют из заявки DE 69817494 Т 2. Здесь виды привода для транспортных средств с пониженным уровнем пола подразделяются на тележки с четырьмя моторами, причем каждый мотор приводит в движение одно колесо, тележки с двумя моторами, причем один мотор приводит в движение колеса с одной стороны тележки, и тележки с моторами, которые приводят в движение колесную ось с двумя колесами. Первая конструкция имеет преимущество индивидуального привода с независимым вращением колес, но является высокозатратной. Размещение мотора для привода колес с одной стороны тележки требует наличия очень большой площади в продольном направлении тележки. К тому же обе конструкции не позволяют воспользоваться преимуществом самостабилизации оси. Привод, описанный в DE 69817494 Т 2, с одной стороны, не имеет осей колесных пар и, с другой стороны, мотор размещается за пределами тележки, что оказывается весьма неудачным решением. Из уровня техники известны наряду с тележками с цельной рамой также тележки с многоэлементной или составной рамой. Составные рамы тележек с элементами рамы, соединенными на шарнирах, имеют по сравнению с цельной монолитной рамой то преимущество, что нагрузки, возникающие из-за перекосов рельсового пути и неравномерно переносимые на колеса и, таким образом, на рамы, не ведут к деформации структуры рамы. Прохождение участков перекоса пути в случае транспортных средств с составными рамами тележек в противоположность транспортным средствам с цельными рамами не ведет или ведет лишь к небольшим изменениям нагрузок на колеса, которые, в свою очередь, могут быть причиной схода с рель-1 015593 сов. Следовательно, конструкция тележки с составной рамой предпочтительно используется при плохом положении рельсового пути, например при рельсовом пути с перекосами. Из уровня техники известны составные рамы тележек из двух элементов, которые состоят из двух полурам, соединенных шарнирами с резиновым элементом, и способны хорошо приспосабливаться к неровностям перегона. Два их мотора размещены в продольном направлении тележки и соединены с редуктором посредством карданных валов. Существенным недостатком является большая площадь, занимаемая тележкой, что затрудняет ее применение в сфере транспортных средств с пониженным уровнем пола. Кроме того, невыгодное размещение шарниров с точки зрения вторичной опоры и общая конструкция тележки ведет к неравномерным статическим нагрузкам на колеса, что является недостатком. Известные из уровня техники тележки имеют части, неподвижные по отношению друг к другу в горизонтальных осях тележек, в частности перпендикулярно к направлению движения, так что компенсирование перекосов пути может быть осуществлено лишь в недостаточной степени. Известные рамы тележек из двух элементов, допускающие такое движение, с одной стороны, занимают большую площадь и, с другой, имеют неапробированные технологии привода с трубчатым валом. Задачей настоящего изобретения является изготовление тележки с составной рамой и приводом, состоящим из мотора, редуктора и трубчатого вала с муфтами сцепления. Конструкция должна занимать меньшую площадь по сравнению с тележками с составной рамой тележки из двух элементов, относящимися к известному уровню техники. В данном изобретении задача решается в виде тележки с состоящим из мотора, редуктора и сцепления узлом привода с трубчатым валом для колесных пар и составной рамы, состоящей из двух элементов рамы с перечисленными далее характеристиками. Каждый элемент рамы представляет собой Т-образное соединение поперечной и продольной балки. Продольная балка имеет на одном конце расположенную перпендикулярно к продольной балке полку. Т-образное соединение балок в предпочтительной конструктивной форме изобретения выполняется под прямым углом. Согласно концепции изобретения каждый элемент рамы имеет на продольной балке опору двигателя и на полке упор против проворачивания, а также на поперечной балке опору редуктора, посредством которых узел привода, состоящий из двигателя, редуктора и сцепления, соединен с рамой тележки. При этом узел привода, состоящий из двигателя, редуктора и сцепления, крепится с одной стороны посредством опоры редуктора и упора против проворачивания на одном элементе рамы и на другой стороне посредством опоры двигателя на другом элементе рамы. Как соединение опоры редуктора и упора против проворачивания с узлом привода, так и соединение опоры двигателя с узлом привода выполнены на шарнирах. Моторная тележка в предпочтительном варианте имеет две или несколько колесных пар, каждая из которых имеет отдельный привод. Следовательно, с каждой колесной парой сопряжен узел привода, состоящий из двигателя, редуктора и сцепления, соединенный с элементами рамы поворотной тележки. В соответствии с предпочтительной конструкцией изобретения каждый узел привода состоит из тягового двигателя, в частности, электромотора, редуктора и муфты привода. Приводная муфта соединена с трубчатым валом, который имеет на своем втором конце муфту отбора мощности, связанную с осью колесной пары. Тяговый двигатель узла привода предпочтительно размещается перпендикулярно к направлению движения между поперечной балкой и осью колесной пары. Посредством двух шарниров рамы, каждый из которых соединяет свободный конец поперечной балки одного элемента рамы с подвеской продольной балки другого элемента рамы, элементы рамы подвижно связаны друг с другом так, что шарнирные соединения допускают кручение элементов рамы навстречу друг другу перпендикулярно к направлению движения. Поскольку соединенные осями колесные пары расположены на концах продольных балок элементов рамы, кручение элементов рамы вызывает наклон осей колесных пар, что при неподвижном полом вале может привести к столкновению между осью колесной пары и трубчатым валом. По этой причине расположение точек крепления узла привода на раме тележки выбрано с тем преимуществом, что привод с трубчатым валом следует за движениями полурамы. При этом узел привода таким образом шарнирно соединен с рамой, что привод посредством трубчатого вала возможен при пространственном движении элементов рамы относительно друг друга. Особым преимуществом является то, что требуемое пространство между осью колесной пары и трубчатым валом меньше, чем при традиционном, известном на наличном уровне техники размещении точек крепления, что позволяет уменьшить диаметр трубчатого вала. Это, в свою очередь, имеет то большое преимущество, что может быть уменьшена высота транспортного средства от пола. Дополнительно и в качестве альтернативы несущая структура кузова вагона может быть упрощена конструктивно, поскольку поворотная тележка занимает меньшую площадь. Меньшая занимаемая площадь дает, с одной стороны, значительное преимущество меньшего расхода материала вследствие меньшего диаметра трубчатого вала. С другой стороны, предлагаемая в изобретении конструкция с минимизированной занимаемой площадью отвечает требованиям, предъявляемым к использованию тележек для транспортных средств с пониженным уровнем пола.-2 015593 Обобщая, следует констатировать, что предлагаемые в рамках настоящего изобретения тележки демонстрируют преимущественно чистое качение как при проезде закруглений железнодорожного пути,так и при переезде через перекосы путей и происходит успешное приспособление направления движения тележки или соответственно колес к направлению рельсов. При этом соединения узла привода, состоящего из двигателя, редуктора и сцепления, с элементами рамы составной тележки выполнены с тем преимуществом, что, несмотря на скручивание элементов рамы и тем самым на изменение положения колесных пар относительно друг друга и горизонтальной плоскости тележки, трубчатый вал и ось колесной пары не сталкиваются, а также уменьшена площадь, занимаемая тележкой, по сравнению с традиционными тележками, что ведет к уменьшению расхода материала и тем самым снижению издержек и позволяет применять тележки в транспортных средствах с пониженным уровнем пола. Прочие детали, отличительные черты и преимущества изобретения следуют из последующего описания с отсылкой к соответствующим чертежам, где на фиг. 1 показана составная рама тележки из двух элементов и изогнутый элемент рамы; на фиг. 2 - фрагмент состоящей из двух элементов рамы тележки а) в горизонтальной проекции, b) в горизонтальной проекции перпендикулярно к направлению движения; на фиг. 3 - узел привода, состоящий из двигателя, редуктора и сцепления, с традиционно расположенной опорой двигателя для крепления на цельной раме поворотной тележки; на фиг. 4 - узел привода,состоящий из двигателя, редуктора и сцепления, с измененной позицией опоры двигателя для крепления на состоящей из двух элементов раме тележки; на фиг. 5 - тележка в собранном виде. На фиг. 1 представлена рама тележки из двух элементов, в которой элемент рамы 2 и второй элемент 3 расположены друг к другу в отношении зеркальной симметрии, ось которой перпендикулярна к направлению движения. Каждый элемент рамы 2, 3 включает при этом поперечную балку 4 и продольную балку 5, соединенные в форме буквы Т. Поперечные балки 4 обоих элементов рамы 2, 3 ориентированы перпендикулярно к направлению движения параллельно друг к другу, а продольные балки 5 обоих элементов рамы 2, 3 ориентированы в направлении движения параллельно друг к другу. На одном конце продольных балок 5 имеется полка 20, расположенная перпендикулярно к продольной балке 5. Ось х соответствует продольной оси в направлении движения, а ось у соответствует поперечной оси, т.е. перпендикулярной к направлению движения. Как ось х, так и ось у представляют собой оси в горизонтальной плоскости поворотной тележки 1. Ось в направлении z является вертикальной осью поворотной тележки 1 и ориентирована перпендикулярно к плоскости пути. Элементы рамы 2, 3 подвижно соединены друг с другом двумя шарнирами рамы 6 таким образом,что возможно вращение в пространстве или кручение элементов рамы 2, 3 вокруг оси у, то есть перпендикулярно к направлению движения. При этом каждый из шарниров рамы 6 соединяет свободный конец поперечной балки 7 одного элемента рамы 2, 3 с подвеской продольной балки 8 другого элемента рамы 2, 3. Кручение элементов рамы 2, 3 вызывает относительное движение концов продольных балок 5 к горизонтальной плоскости по отношению как к самому элементу рамы 2, 3, так и к соответствующему другому элементу рамы 2, 3. При условии, что на концах продольных балок 5 расположены соединенные осями колесные пары, кручение элементов рамы 2, 3 вызывает небольшой наклон осей колесных пар 19. При этом колеса колесной пары смещаются по отношению друг к другу по высоте, то есть по оси z, и в направлении движения, то есть по оси х. Согласно изобретению каждый элемент рамы включает на продольной балке 5 опору двигателя 15 и на полке 20 продольной балки 5 упор против проворачивания 14, а также на поперечной балке 4 опору редуктора 13, посредством которых состоящий из двигателя, редуктора и сцепления узел привода 9 крепится на раме тележки. При этом состоящий из двигателя, редуктора и сцепления узел привода 9 с одной стороны подвижно соединен посредством опоры редуктора 13 и упора против проворачивания 14 с одним элементом рамы 2, 3 под осью 19 колесной пары 11 и с другой стороны посредством опоры двигателя 15 с другим элементом рамы 2, 3. Опора двигателя, находящаяся над осью 19 колесной пары 11 и также выше узла привода 9, соединена с тяговым двигателем 10 таким образом, что она фиксирует тяговый двигатель 10 сверху. Фиг. 2 а показывает фрагмент состоящей из двух элементов рамы тележки в горизонтальной проекции. Шарниры рамы 6, каждый из которых соединяет свободный конец поперечной балки 7 одного элемента рамы 2, 3 с подвеской продольной балки 8 другого элемента рамы 2, 3, размещены со смещением по отношению друг к другу в направлении движения, то есть по оси х. При этом подвески продольных балок 8 размещены, отклоняясь от середины тележки 1 по оси длины или соответственно в направлении движения, то есть оси х, до середины и после нее. Свободные концы поперечных балок 7 выполнены L-образными, на конце их короткой стороны монтирован шарнир рамы 6. L-образные свободные концы поперечных балок 7 обоих элементов рамы 2,3 размещены в противоположном направлении друг к другу, так что расстояние между параллельными поперечными балками 4 в направлении движения больше, чем расстояние шарниров рамы 6. Опора редуктора 13, упор против проворачивания 14 и опора двигателя 15 имеют каждый по две точки крепления,в которых жестко закреплены шарниры, являющиеся элементами соединения с узлом привода 9. Соеди-3 015593 нения между шарнирами и опорой редуктора 13, упором против проворачивания 14, а также опорой двигателя 15 являются резьбовыми соединениями. В случае соединений между шарнирами и узлом привода 9 речь идет о прессовых соединениях. Шарнир между упором против проворачивания 14 и узлом привода 9 является по конструкции сдвоенным карданом. На фиг. 2b состоящая из двух элементов рама тележки представлена в горизонтальной проекции перпендикулярно к направлению движения. Опора двигателя 15 размещена напротив опоры редуктора 13 и упора против проворачивания 14, находящихся в одной и той же горизонтальной плоскости со смещением вверх по оси z. Фиг. 3 и 4 показывают целиком узел привода 9, состоящий из тягового двигателя 10 и редуктора 16,а также соединенной с редуктором 16 приводной муфты 18 с трубчатым валом 12 и муфтой отбора мощности 17. Картер редуктора 16 жестко прифланцован к картеру тягового двигателя 10. На фиг. 3 представлен состоящий из двигателя, редуктора и сцепления узел привода 9 с подвешиванием по традиционному принципу, относящемуся к наличному уровню техники, т.е. с опорой двигателя 15 для крепления на цельной раме тележки. В конструкции на фиг. 3 опора редуктора 13, упор против проворачивания 14 и опора двигателя 15 размещены в одной и той же горизонтальной плоскости, заданной осями х и у. Отличие от конструкции, предлагаемой согласно фиг. 4, состоит в положении опоры двигателя 15. Традиционное, выполненное в соответствии с наличным уровнем техники соединение узла привода 9 с составной рамой тележки из двух элементов требует большого диаметра трубчатого вала 12,чтобы избежать столкновения оси колесной пары 19 с трубчатым валом 12 при кручении элементов рамы 2, 3. В предлагаемой в изобретении конструкции согласно фиг. 4 положение точек крепления узла привода 9 на раме тележки выбрано с тем преимуществом, что привод с трубчатым валом следует за движениями полурамы. Это позволяет уменьшить диаметр трубчатого вала, благодаря чему поворотная тележка 1 занимает меньшую площадь. К тому же трубчатый вал 12 с большим диаметром требует большего расхода материала, что влечет за собой увеличение затрат. Таким образом, существенное отличие между традиционным вариантом крепления узла привода 9 на цельной раме тележки согласно фиг. 3 и предлагаемым в изобретении креплением на составной раме тележки из двух элементов согласно фиг. 4 состоит в положении опоры двигателя 15. Каждый из тяговых двигателей 10 размещен перпендикулярно к направлению движения между поперечной балкой 4 и осью 19 колесной пары 11. Опора двигателя 15 в традиционном, относящемся к наличному уровню техники варианте, изображенном на фиг. 3, находится на стороне, обращенной к центральной оси, перпендикулярной к направлению движения тележки, и нижней поверхности тягового двигателя 10. Преимущество предлагаемого в изобретении варианта опоры двигателя 15, изображенного на фиг. 4, состоит, напротив, в креплении на стороне, обращенной к оси колесной пары 19, и верхней поверхности тягового двигателя 10. Согласно концепции изобретения опора двигателя 15 размещается, таким образом, между тяговым двигателем 15 и трубчатым валом 12 или соответственно осью колесной пары 19. Предлагаемая в изобретении тележка 1 представлена в собранном виде на фиг. 5. Каждый из тяговых двигателей 10, относящихся к соответствующему узлу привода 9 и представляющих собой электромоторы, подвешен на опоре двигателя 15. Оси 19 колесных пар 11 укреплены посредством букс на продольных балках 5 элементов рамы 2, 3 с возможностью вращения, так что колесные пары 11 могут выполнять вращательное движение вокруг оси оси колесной пары 19. При этом каждая колесная пара 11 соединена как с одним элементом рамы 2,так и с другим элементом рамы 3. Кручение элементов рамы 2, 3 навстречу друг другу перпендикулярно к направлению движения,вызывающее относительное движение концов продольных балок 5 к горизонтальной плоскости по отношению как к самому элементу рамы 2, 3, так и к соответствующему другому элементу рамы 2, 3, вызывает небольшой наклон осей колесных пар 19 или соответственно кручение вокруг оси х. Колеса колесной пары 11 смещаются по отношению друг к другу по высоте или по оси z и в направлении движения,или по оси х. Крутящий момент, производимый тяговым двигателем 10, передается посредством редуктора 16 и приводной муфты 18 на трубчатый вал 12, подвижно связанный через муфту отбора мощности 17 с осью колесной пары 19, так что имеется возможность качания оси колесной пары 19 по отношению к полому валу 12. Поскольку каждая из осей колесных пар 19 согласно конструкции охватывается трубчатым валом 12, существует опасность столкновения оси колесной пары 19 с трубчатым валом 12. Предлагаемое в изобретении крепление состоящего из двигателя, редуктора и сцепления узла привода 9 на раме тележки выбрано с тем преимуществом, что весь привод с трубчатым валом следует за движениями полурамы вследствие кручения элементов рамы, что увеличивает диапазон наклона оси колесной пары 19 по отношению к полому валу 12 и тем самым снижает опасность столкновения между осью колесной пары 19 и трубчатым валом 12. СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 1 - тележка; 2, 3 - элемент рамы; 4 - поперечная балка;-4 015593 5 - продольная балка; 6 - шарнир рамы; 7 - свободный конец поперечной балки; 8 - подвеска продольной балки; 9 - узел привода, состоящий из двигателя, редуктора и сцепления; 10 - тяговый двигатель; 11 - колесная пара; 12 - трубчатый вал; 13 - опора редуктора; 14 - упор против проворачивания; 15 - опора двигателя; 16 - редуктор; 17 - муфта отбора мощности; 18 - приводная муфта; 19 - ось колесной пары; 20 - полка; х - продольная ось - в направлении движения; у - поперечная ось - перпендикулярно к направлению движения;z - вертикальная ось - перпендикулярно к плоскости пути. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Тележка (1) для рельсовых транспортных средств с состоящим из двигателя, редуктора и сцепления узлом привода (9) с трубчатым валом на оси колесных пар (11) и составной рамой из двух элементов(2, 3), в которой каждый элемент рамы (2, 3) представляет собой Т-образное соединение поперечной балки (4) и продольной балки (5) и продольная балка (5) имеет на одном конце расположенную перпендикулярно к продольной балке (5) полку (20), каждый элемент рамы (2, 3) имеет на продольной балке (5) опору двигателя (15) и на полке (20) упор против проворачивания (14), каждый элемент рамы (2, 3) имеет на поперечной балке (4) опору редуктора (13) и узел привода (9) крепится посредством опоры редуктора(13) и упора против проворачивания (14) на одном элементе рамы (2, 3), а посредством опоры двигателя(15) на другом элементе рамы (2, 3). 2. Тележка (1) по п.1, отличающаяся тем, что соединения опоры редуктора (13), упора против проворачивания (14) и опоры двигателя (15) с узлом привода (9) выполнены на шарнирах. 3. Тележка (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соединение упора против проворачивания (14) с узлом привода (9) выполнено как сдвоенный кардан. 4. Тележка (1) по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что предусмотрены две или более колесных пар (11), выполненных с возможностью раздельного привода. 5. Тележка (1) по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что узел привода (9) состоит из тягового двигателя (10), редуктора (16), приводной муфты (18) и муфты отбора мощности (17). 6. Тележка (1) по п.5, отличающаяся тем, что тяговый двигатель (10) расположен перпендикулярно к направлению движения между поперечной балкой (4) и осью колесной пары (11).