Залізничне колесо і відповідний амортизатор

Реферат: Залізничне колесо (10) для транспортного засобу містить вісь (11ʹ) обертання і опорний диск (11), виконаний з можливістю закріплення або прикріплення іншим способом на валу по вказаній осі (11ʹ) обертання. Опорний диск (11) може бути з'єднаний з ободом (13) колеса, призначеним для кочення по рейці. Колесо (10) має засоби (20) демпфірування обода (13) колеса щодо опорного диска (11), які містять безліч еластичних елементів (25), розташованих між опорним диском (11) і ободом (13) колеса, з боку від середньої площини (10ʹ) колеса. Кожен еластичний елемент (25) має свою власну геометричну вісь (26) і містить першу зовнішню поверхню (25а), направлену до середньої площини (10ʹ) колеса (10), і другу зовнішню поверхню (25b), розташовану навпроти першої зовнішньої поверхні (25а) і направлену в протилежну від середньої площини (10ʹ) колеса сторону так, щоб еластичний елемент (25) проходив по своїй ширині між цими двома зовнішніми поверхнями (25а, 25b). Перша зовнішня поверхня (25а) і друга зовнішня поверхня (25b) кожного еластичного елемента (25), якщо розглядати їх у поперечному розрізі в будь-якій площині, що містить зазначену геометричну вісь (26), мають однакову угнутість або однакову опуклість. Еластичні елементи (25) призначені для отримання ефективного демпфірування будь якого навантаження, спричиненого рухом колеса по рейці, і для збільшення терміну служби самого еластичного елемента (25). UA 113992 C2 (12) UA 113992 C2 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Область техніки, якої стосується винахід Даний винахід стосується області легких залізничних транспортних засобів, наприклад, трамваїв і вагонів метрополітену, зокрема, він відноситься залізничного колеса для залізничного елемента кочення. Крім того, даний винахід стосується амортизатора для вищезгаданого залізничного колеса. Рівень техніки Як добре відомо, конструкція залізничного колеса залізничного транспортного засобу складається з двох основних елементів: центрального опорного диска, що також називається колісним центром, і обода колеса. Обід колеса зазвичай закріплюють на опорному диску шпонкою так, щоб він покривав диск по колу і був елементом, що контактує з рейкою. Зокрема колеса однієї і тієї ж осі жорстко з'єднують один з одним на відповідних центральних опорних дисках за допомогою вала, щоб утворити так звану колісну пару. Колісні пари залізничних транспортних засобів зазвичай амортизують, тобто між валом і відповідним візком передбачають амортизатори, призначені для демпфірування коливань, викликаних нерівностями шляху. Амортизатори мають великі розміри, тому між візками та відповідними колісними парами необхідно передбачати відповідні опорні гнізда, внаслідок чого зазвичай кліренс між рейками і візками значний. Однак при деяких обставинах цей кліренс необхідно мінімізувати, тобто необхідно розташувати візки якомога ближче до ґрунту, щоб полегшити вхід і вихід пасажирів, у тому числі з пішохідних платформ. Це може мати місце, наприклад, у випадку вагонів метрополітену та трамваїв. У тих областях, в яких передбачено низьку посадку візків, опорні гнізда амортизаторів були зменшені до мінімуму. Амортизатори, які застосовуються при таких обставинах, часто мають занижені розміри, а транспортний засіб забезпечують додатковими демпфірувальними системами. Одне з відомих рішень полягає в постачанні тих же самих коліс демпфірувальними системами. Наприклад, під терміном "еластичне колесо" розуміють залізничне колесо, що містить відповідні засоби демпфірування між опорним диском і ободом колеса. Такі засоби зазвичай є еластичним елементом, наприклад, виготовленим з твердої гуми, який призначений для поглинання коливань, створюваних при коченні по рейці. Зокрема еластичний елемент встановлюють між опорним диском і ободом колеса, щоб створити стик, що гасить діюче на нього навантаження. Добре відома технічна проблема, пов'язана з такими рішеннями, полягає в швидкому зносі еластичного елементу. З часом надмірний знос погіршує правильну і надійну роботу цього елемента і викликає незадовільну опору обода колеса щодо центрального опорного диска. Таким чином, цей недолік впливає на знос самого колеса або ободу та інших компонентів колеса. У свою чергу необхідно повністю запобігти надмірному зносу обода колеса, так як він може поставити під загрозу правильну взаємодію між колесом і рейкою. Зрозуміло, що передчасне зняття і заміна обода колеса негативно впливає на витрати пов'язані з технічним обслуговуванням і ремонтом транспортного засобу. Зокрема відомі різні форми еластичного елементу. Наприклад, у патентному документі GB 374 819 запропоновано залізничне колесо, що містить еластичний елемент круглої форми, призначений по суті тільки для демпфірування навантажень стискання. Інші приклади еластичних коліс описані також в патентних документах US 1067628 і EP 1362715. У цій конфігурації еластичний елемент піддається тертю, що, викликає його перегрів. З плином часу гума втрачає свої механічні властивості, тобто вона мнеться і вже не виконує своєї функції демпфірування. В інших конфігураціях еластичний елемент призначений майже виключно для демпфірування згинальних напружень. Наприклад, у патентному документі GB 888 004 описується колесо, еластичні елементи якого мають по суті плоску форму і спрямовані по дотичній щодо опорного диска. У ще одній типології еластичний елемент призначений для демпфірування дотичних напружень. Наприклад, у патентному документі US 2555023 описується колесо, що має еластичні елементи, виконані у вигляді радіальних шарів. Таким чином, у вищезазначених рішеннях еластичний елемент виконує специфічну функцію демпфірування для певної типології навантаження: стиснення, вигину або зсуву. Тому еластичний елемент може швидко зношуватися в напрямках навантаження, що відрізняються від тих напрямків, для яких був розрахований еластичний елемент. 1 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крім того, були запропоновані колеса з еластичними елементами, здатні демпфірувати різні навантаження. Один із прикладів описується в патентному документі EP 745493. Еластичний елемент по суті виконаний у вигляді корду, що має ввігнуту форму і охоплює внутрішню кромку обода колеса, звернену до опорного диску. Це рішення робить можливим демпфірування навантаження стискання так і зрушення, але воно виявляється складним. Зокрема незручний монтаж і заміна еластичних елементів такої форми. Ще один приклад описується в патентному документі EP 5183306. З іншого боку, інші колеса, відомі в даній області і мають різні демпфіруючі системи, передбачають застосування еластичного елемента, що містить кілька шарнірних "механізмів", див. наприклад, патентний документ DE 3245775. Однак такі рішення є складними. У документі DE 845961 описується залізничне колесо, що містить опорний диск, який може бути прикріплений до валу по осі обертання колеса, і обід колеса, який може бути з'єднаний з опорним диском по відповідній окружній поверхні, причому обід колеса призначений для кочення по рейці. Опорний диск розділений на дві різні частини (на кресленнях - номер позиції 3 і 4), між якими для забезпечення демпфіруючої опори розташовані еластичні елементи (номер позиції 8). У напрямку по колу еластичні елементи розташовані на деякій відстані один від одного, при цьому кожен елемент має два гумових кільця, розташованих навпроти один одного відносно середньої площини залізничного колеса. Головна геометрична вісь гумових кілець паралельна осі обертання колеса. При розгляді будь-якого розрізу, одержуваного в результаті уявного розрізу цих еластичних елементів по площині, що проходить через відповідну головну геометричну вісь, тобто при розгляді розрізу, показаного на фіг. 1 в документі DE 845961, кожне гумове кільце містить дві протилежні бічні поверхні, кожна з яких звернена всередину самого кільця (поверхні 19 і відповідні протилежні поверхні, а також поверхні 20 і відповідні протилежні поверхні). Іншими словами, одна з бічних поверхонь кожного гумового кільця має ввігнуту, а інша - опуклу форму так, щоб вони були звернені всередину кільця. Рішення, аналогічне попередньому рішенню, описано в патентному документі US 2,511,279. У цьому випадку еластичні елементи (номер позиції 1 на фіг. 1) також містять гумові диски (номер позиції 1 і 2), розташовані навпроти один одного відносно середньої площини колеса. У свою чергу кожен гумовий диск має дві протилежні бічні поверхні (номера позиції 3 і 4), кожна з яких вигнута всередину диска, а саме одна поверхня має ввігнуту, а інша - опуклу форму. У документі FR 2150532 описується рішення, в якому еластичні елементи в кожному випадку містять два гумових диска, розташованих навпроти один одного відносно середньої площини залізничного колеса. Ці диски закріплені на одній і тій же головній осі, паралельній осі обертання залізничного колеса. Поверхня кожного гумового диска гофрована, щоб сам диск міг стискатися і розтягуватися, як пружина, щоб поглинати, наскільки це можливо, сили, що діють на обід залізничного колеса, а не передавати їх на опорний диск. Фіг. 2 і 3 ілюструють відповідно стислу і розтягнуту конфігурацію одного з гумових дисків. При стислій конфігурації бічні поверхні (номер позиції 8) кожного гумового диска сходяться до головної осі. У цьому рішенні ввігнутість бічних поверхонь гумових дисків може не прийматися до уваги, оскільки вони навмисно є гофрованими поверхнями, функція яких, полягає в тому, щоб сприяти стисненню і розтягуванню самого диска, який з даної причини слід розглядати як такий, що має по суті плоскі бічні поверхні, як показано в початковому положенні на фіг. 1. У документі US 2,911,252 описується стандартне еластичне колесо, в якому між опорним диском і ободом залізничного колеса розміщено один еластичний елемент, а не кілька окремих еластичних елементів, розташованих по колу на деякій відстані один від одного. В цілому, існує необхідність у створенні коліс, оснащених еластичними елементами, які здатні витримувати різні навантаження без надмірного зносу, і які в той же час можна без зусиль виготовляти, встановлювати і при необхідності замінювати. Розкриття винаходу З урахуванням вищесказаного, завдання даного винаходу полягає в тому, щоб створити залізничне колесо, що має амортизатори, які можуть ефективно витримувати різні навантаження, тобто демпфірувати навантаження, яким піддається візок внаслідок їзди по рейках, які забезпечують максимальну зносостійкість і простоту виготовлення і заміни. Крім того, завдання даного винаходу полягає в тому, щоб створити залізничне колесо, що має демпфіруючі еластичні елементи і дозволяє отримати рівномірний розподіл навантажень відповідно до напруженнями, випробовуються колесом. Ще одне завдання даного винаходу полягає в тому, щоб створити таку конструкцію залізничного колеса, яка забезпечує можливість регулювання або коригування параметрів жорсткості залежно від застосування і типу транспортного засобу, для якого призначене колесо. 2 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завданням даного винаходу також є створення такої конструкції залізничного колеса, яка легко розбирається і збирається, наприклад, з метою технічного обслуговування і ремонту. Ще одне завдання даного винаходу полягає в тому, щоб створити таку конструкцію залізничного колеса, яка забезпечує можливість зменшення акустичної емісії в залізничному або трамвайному транспортному засобі. Ще одне завдання даного винаходу полягає в тому, щоб створити такий амортизатор, призначений для установки в вищезгадану конструкцію колеса, який швидко не зношується і дозволяє знизити акустичну емісію і коливання колеса. Ці та інші завдання досягаються за допомогою залізничного колеса, що містить: вісь обертання; опорний диск, виконаний з можливістю закріплення на валу на вищезгаданій осі обертання; обід колеса, виконаний з можливістю з'єднання з опорним диском по відповідній окружній поверхні і призначений для кочення по рейці; засоби демпфірування колеса відносно опорного диска; причому засоби демпфірування містять безліч еластичних елементів, розташованих між опорним диском і ободом колеса, збоку від середньої площини залізничного колеса. Кожен еластичний елемент має геометричну вісь і містить першу зовнішню поверхню, направлену до середньої площини колеса, і другу зовнішню поверхню, розташовану навпроти першої зовнішньої поверхні і направлену в протилежну від середньої площини колеса сторону, так що еластичний елемент проходить по своїй ширині між двома зовнішніми поверхнями. Перша зовнішня поверхня і друга зовнішня поверхня кожного еластичного елемента, якщо розглядати їх у поперечному розрізі в будь-якій площині, що містить вищезазначену геометричну вісь, мають однакову угнутість або однакову опуклість. Іншими словами, зазначені дві зовнішні поверхні еластичних елементів, відповідні бічним поверхням описаних вище рішень, виконаних у відповідності з рівнем техніки, мають не протилежні одна одній ввігнутості, як передбачено відповідно до рівня техніки, а мають однакову ввігнутість або однакову опуклість. Переважно геометрична вісь по суті паралельна осі обертання, або ж альтернативно геометрична вісь може бути постійно нахилена відносно осі обертання. Більш переважно геометрична вісь є віссю симетрії еластичного елементу. Іншими словами, кожен еластичний елемент проходить за специфічною геометрією, призначеною для отримання ефективного демпфірування навантажень стискання, вигину або зсуву і їх відповідних комбінацій. Така геометрія забезпечує симетрію відносно геометричної осі або осі симетрії, як вона називається нижче, розташованої паралельно осі обертання колеса. Розглядаючи групу площин, що містять вісь симетрії еластичного елемента, і беручи до уваги розріз еластичних елементів кожної з цих площин, у всіх розрізах еластичний елемент має ввігнуту або опуклу форму. Наприклад, в одному з варіантів здійснення еластичний елемент має форму дзвіноподібного ковпака. Ефективне демпфірування сил, яке може бути отримане за допомогою описаної конфігурації, дозволяє знизити шум і коливання, щоб зробити рух по рейці колеса і, отже, залізничного або трамвайного транспортного засобу більш комфортним. Крім того, така форма дозволяє збільшити термін служби кожного еластичного елемента і, отже, самого колеса, зокрема обода колеса, що, відповідно, зменшує витрати і планові роботи з технічного обслуговування. Крім того, описана форма еластичного елемента дозволяє об'єднувати безліч еластичних елементів у відповідності з конкретними переважними компонуваннями. Еластичні елементи розташовані на відстані один від одного і є незалежними. Переважно еластичні елементи розподілені по колу навколо опорного диска або всередині обода колеса, більш переважно крок між еластичними елементами постійний. Еластичні елементи виготовлені з пружного матеріалу, наприклад, з гуми. Переважно вони виготовлені з етиленпропіленового каучуку. Переважно, шляхом зміни кривизни і товщини еластичних елементів, або шляхом застосування матеріалів, що характеризуються різними модулями пружності, відповідним чином змінюють жорсткість колеса. Таким чином, колесо можна пристосувати до конкретної області застосування, для якої воно призначене. Переважно кожен еластичний елемент вісесиметричний відносно геометричної осі. На практиці обидві зовнішні поверхні можуть бути ввігнутими, або обидві вони можуть бути опуклими, тобто напрямок ввігнутості обох зовнішніх поверхонь однаковий. В інших варіантах здійснення одна з зовнішніх поверхонь має ввігнуту або опуклу форму, а інша має здебільшого по суті плоску форму. 3 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Радіус кривизни обох зовнішніх поверхонь може бути однаковим або різним. У першому випадку товщина еластичного елемента по суті постійна. У другому випадку товщина еластичного елемента у відповідних окружних частинах зменшена або збільшена. Здебільшого еластичний елемент може мати по суті конічну форму. У переважному варіанті здійснення даного винаходу профіль кожного еластичного елемента, завжди розглядається в площині розрізу, що містить вісь симетрії, має еліптичну форму. В одному з варіантів здійснення еластичний елемент має додаткові частини, також плоскі, які проходять від зазначених зовнішніх поверхонь в радіальному напрямку. Переважно кожен еластичний елемент розташований між першим опорним елементом і другим опорним елементом, переважно виготовленими з металу і розташованими один проти одного вздовж осі симетрії еластичного елемента, щоб утворити демпфіруючу вставку. Переважно перший опорний елемент містить першу поверхню сполучення з першої зовнішньою поверхнею відповідного еластичного елементу. Щоб здійснити поєднання форм, перша поверхня сполучення має комплементарну форму щодо першої зовнішньої поверхні еластичного елементу. Аналогічно другий опорний елемент містить другу поверхню сполучення з другої зовнішньою поверхнею еластичного елементу. Друга поверхня сполучення має комплементарну форму щодо другої зовнішньої поверхні еластичного елементу. Переважно опорні елементи виготовлені із сталі. Переважно перша поверхня сполучення і друга поверхня сполучення безпосередньо контактують з відповідною першої зовнішньою поверхнею і другою зовнішньою поверхнею еластичного елементу. Більш переважно еластичний елемент виготовлений з каучуку, вулканізованого безпосередньо на опорних елементах. У переважному варіанті здійснення конструктивно кожна демпфіруюча вставка має по суті циліндричну форму. Зокрема переважно демпфіруюча вставка має пряму циліндричну форму, при цьому її висота становить від 15 до 40 мм, а радіус - від 10 до 40 мм, більш переважно її висота становить приблизно 25 мм, а радіус - приблизно 20 мм. Переважно крок між вставками мінімальний, тобто вставки розташовані по периметру опорного диска суміжно один з одним і з мінімальним зазором, так що центральний кут, утворений двома суміжними вставками, переважно становить від 12° до 20°. Переважно ця конфігурація забезпечує можливість рівномірного розподілу навантажень між усіма вставками. Наприклад, вертикальні, тобто навантаження стискання, що діють на колесо внаслідок ваги відповідного візки, рівномірно розподіляються по всіх вставкам незалежно від положення відносно осі обертання самого колеса. Те ж саме відноситься до навантажень вигинання і зрушень. Іншими словами, якщо n - число вставок в колесо, то навантаження стискання і/або згинання, і/або зсуву, що ефективно підтримується кожною вставкою, відповідає частці 1/n. Зокрема обід колеса містить направляючу кромку, що проходить в радіальному напрямку до осі обертання, тобто в напрямку окружної поверхні опорного диска. Демпфіруючі вставки встановлені щонайменше з одного боку направляючої кромки, переважно з обох сторін, тобто з боку, направленого до іншого колеса тієї ж колісної пари, і з боку, направленого до сторони залізничного транспортного засобу. Переважно вставки пов'язані з направляючою кромкою обода колеса і розташовані попарно з протилежних сторін самої направляючої кромки. Більш переважно вставки встановлені симетрично щодо середньої площини колеса. Переважно опорні елементи кожної вставки мають перший палець, що входить у відповідний наскрізний або глухий отвір, наявний в направляючій кромці обода колеса, і другий палець, розташований навпроти першого пальця вздовж осі симетрії вставки і що входить в відповідний наскрізний або глухий отвір, наявний в опорному диску. В альтернативному варіанті здійснення вставки, встановлені з боку направляючої кромки обода колеса, зміщені по кутовому положенню відносно вставок, встановлених з протилежного боку направляючої кромки. Переважно опорний диск містить першу частину і другу частину диска, наприклад, два напівдиска, які можуть бути з'єднані один з одним, наприклад, у середній площині, за допомогою знімних кріпильних засобів, зокрема, за допомогою гвинтів, штифтів, безпосереднього з'єднання за допомогою різьби і т.д. Дві з'єднані частини диска щонайменше частково охоплюють направляючу кромку обода колеса так, що між ними знаходяться демпфіруючі вставки. Завдяки цьому рішенню можлива нескладна заміна демпфіруючих вставок за допомогою простого видалення кріпильних засобів, що з'єднують дві частини опорного диска. Дійсно, 4 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розібравши опорний диск, можна отримати доступ до вставок, які при необхідності можна зняти і замінити окремо. Ще один незалежний аспект даного винаходи відноситься до еластичного елементу, який може бути встановлений між центральним опорним диском і ободом залізничного колеса. Цей еластичний елемент містить геометричну вісь, переважно вісь симетрії, по суті паралельну осі обертання відповідного колеса, і щонайменше одну частину, розріз якої в будь-якій площині, що містить вищевказану геометричну вісь, має ввігнуту або опуклу форму. Короткий опис креслень Додаткові ознаки і переваги даного винаходу стануть більш очевидними з аналізу опису наведеного нижче переважного, але не виняткового, варіанта його здійснення, який представлений тільки з метою ілюстрації та без обмежень за допомогою наступних креслень, на яких зображено наступне. Фіг. 1 є зображення в аксонометрії з частковим розрізом залізничного колеса, яке виконано відповідно до цього винаходу і містить безліч еластичних елементів, встановлених між опорним диском і ободом колеса. Фіг. 1A є вид спереду з частковим розрізом залізничного колеса з фіг. 1, який показує геометрію еластичного елементу, що має щонайменше одну ввігнуту або опуклу частину. Фіг. 1B є вид спереду з частковим розрізом варіанту залізничного колеса з фіг. 1, виконаного відповідно до даного винаходу. Фіг. 2-2F є схематичні розрізи інших можливих варіантів еластичного елементу. Фіг. 3 і 3A є детальний розріз демпфіруючої вставки, виконаної за даним винаходом. Фіг. 3B є вид зверху вставки, показаної на фіг. 3 і 3A. Фіг. 4 є покомпонентне зображення в аксонометрії залізничного колеса, показаного на фіг. 1. Здійснення винаходу На фіг. 1, 1A і 4 показано колесо 10 для залізничного транспортного засобу, зокрема для легкого транспортного засобу, наприклад, для транспортного засобу метрополітену, трамвайного транспортного засобу і т.д. Залізничне колесо 10 має вісь 11' обертання і опорний диск або колісний центр 11, який може бути закріплений на валу (на кресленні не показаний), наприклад, за допомогою шпонки, по осі 11' обертання. Зокрема опорний диск 11 має окружну поверхню 12 (фіг. 4), яка може бути з'єднана з ободом 13 колеса, що діє як елемент, що контактує з рейкою (не показаний), за яким він переміщається з обертовим рухом. Крім того, передбачені засоби 20 демпфірування обода 13 колеса щодо опорного диска 11. Зокрема засоби 20 демпфірування містять безліч еластичних елементів 25, розташованих між опорним диском 11 і ободом 13 колеса. На фіг. 1A кожен еластичний елемент 25 має геометричну вісь 26. Така геометрична вісь 26 по суті паралельна осі 11' обертання опорного диска 11. Альтернативно (на кресленні це не показано) геометрична вісь 26 може бути нахилена відносно осі 11' обертання. Зокрема, як краще показано на фіг. 1A, щонайменше одна частина 27 кожного еластичного елемента 25, наприклад, центральна частина, в розрізі в будь-якій площині, що містить геометричну вісь 26, наприклад, AA або BB (фіг. 3 і 3A) має зігнутий, ввігнутий або опуклий профіль. Іншими словами, кожен еластичний елемент 25 має щонайменше одну ввігнуту або опуклу частину 27, призначену для отримання ефективного демпфірування будь-якого напруження: стиснення, згинального, дотичного або їх відповідної комбінації. Переважно геометрична вісь 26 є віссю симетрії 26 вісесиметричної ввігнутої або опуклої частини 27. Іншими словами, якщо розглядати групу площин, що містять цю геометричну вісь 26, як показано на кресленнях, є віссю симетрії, і еластичний елемент 25, уявно розрізається кожною з цих площин, то вищезгадана частина 27 виявляється ввігнутою або опуклою у всіх розрізах. Наприклад, як переважно описано нижче, в переважному варіанті здійснення еластичний елемент 25 має форму напівсферичного дзвіноподібного ковпака (фіг. 3B) або по суті аналогічну форму. Крім того, як показано на фіг. 1 і 1A, еластичні елементи 25 розподілені по колу навколо опорного диска 11 або всередині обода 13 колеса, відокремлені і не залежать один від одного. Зокрема при кращому розподілі по колу еластичні елементи 25 розташовані на деякій відстані один від одного, відповідно сталого кроку P. Крім того, ця ж форма еластичного елемента 25 дозволяє об'єднувати безліч еластичних елементів у відповідності з конкретними переважними компонуваннями, як описано нижче з посиланням на фіг. 4. Переважно еластичні елементи 25 виготовлені з етиленпропіленового каучуку. 5 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Зокрема кожен еластичний елемент 25 проходить між першою зовнішньою поверхнею 25a, направленою до середньої площини 10' колеса, і другої зовнішньої площини 25b, протилежній першій зовнішній поверхні 25a. На практиці обидві зовнішні поверхні 25a, 25b можуть бути ввігнутими або опуклими, тобто напрямок ввігнутості обох зовнішніх поверхонь однаковий. Також альтернативно, як показано на фіг. 1B, еластичний елемент 25 встановлюють в протилежному напрямку щодо варіанту, зображеного на фіг. 1A, тобто друга зовнішня поверхня 25b направлена до середньої площини 10' колеса, а перша зовнішня поверхня 25a направлена в сторону, протилежну другій зовнішній поверхні 25b. Відповідно до різних варіантів здійснення еластичний елемент 25 може бути виконаний так, як схематично показано на фіг. 2-2F. У всіх вищезазначених варіантах здійснення еластичний елемент 25, як зазначено вище, вісесиметричний відносно власної осі 26 симетрії і представлений в розрізі, що визначений в будь-якій площині, що містить вісь 26 симетрії. У варіанті здійснення, зображеному на фіг. 2, еластичний елемент 25 має по суті криволінійний профіль обох зовнішніх поверхонь 25a, 25b, зокрема еліптичний профіль, який визначає ввігнуту або опуклу частину 27. Радіуси Ri і Re кривизни двох зовнішніх поверхонь 25a, 25b можуть бути однаковими або різними (фіг. 3). У першому випадку товщина еластичного елемента 25 по суті постійна. У другому випадку товщина еластичного елемента у відповідних радіальних окружних частинах зменшується. Альтернативно, як видно з фіг. 2A, еластичний елемент 25 має по суті полігональний, зокрема трапецеїдальний профіль, причому кожна зовнішня поверхня 25a, 25b має три відповідні лінійні ділянки 27a, 27b і 27c, які слідують один за одним і утворюють частину 27. У ще одному альтернативному варіанті, який показаний на фіг. 2B і отриманий з варіанту фіг. 2A, еластичний елемент 25 має трикутний профіль з зовнішніх поверхонь 25a, 25b, який містить першу лінійну протяжність 27a і другу лінійну протяжність 27c, нахилені відносно один одного так, щоб еластичний елемент 25 мав конічну конфігурацію. З іншого боку, на фіг. 2C еластичний елемент 25 має ввігнуту або опуклу частину 27 еліптичної форми, як на фіг. 2, скомбіновані з додатковими частинами 27d і 27E, також плоскими, які проходять в радіальному напрямку від ввігнутої або опуклої частини 27. У ще одному варіанті здійснення винаходу еластичний елемент 25 містить ввігнуту або опуклу частину 27 і додаткові ввігнуті або опуклі радіальні частини 27', що проходять від зазначеної центральної частини 27. Зазначений профіль по суті має профіль у вигляді подвійного S, при цьому він також вісесеметричний відносно осі 26 симетрії. На основі комбінації ввігнутої або опуклої частини 27 та інших еластичних частин можна розробити додаткові варіанти здійснення еластичного елемента 25 так, щоб в цілому мала місце осьова симетрія. Зокрема, як показано на фіг. 3 і 3A, кожен еластичний елемент 25 розміщений між першим опорним елементом 4 і другим опорним елементом 5, розташованими один проти одного уздовж осі 26 симетрії, щоб утворити демпфіруючу вставку 15. Зокрема перший опорний елемент 4 і другий опорний елемент 5 містять відповідно першу поверхню 6 сполучення з першою зовнішньою поверхнею 25a еластичного елемента 25 і другу поверхню 7 сполучення з другою зовнішньою поверхнею 25b еластичного елементу. Переважно перша поверхня 6 сполучення і друга поверхня 7 сполучення мають комплементарну форму відносно першої зовнішньої поверхні 25a і другої зовнішньої поверхні 25b еластичного елемента, щоб утворити пару форм. Таким чином, перша поверхня 6 сполучення і друга поверхня 7 сполучення безпосередньо контактують з відповідною першою зовнішньою поверхнею 25a і другою зовнішньою поверхнею 25b еластичного елемента 25. У вищезгаданій конфігурації опорні елементи 4, 5 переважно є металевими елементами, зокрема вони виготовлені з нержавіючої сталі, а еластичний елемент 25 виготовлений з каучуку, вулканізованого безпосередньо на поверхнях 6, 7 сполучення опорних елементів 4, 5. Крім того, еластичний елемент 25, розташований між першим опорним елементом 4 і другим опорним елементом 5, містить периферичну виїмку 32, призначену для поліпшення міцності на витривалість самого еластичного елемента в місці з'єднання з опорними елементами 4 і 5. Як детально зображено на фіг. 3C, периферична виїмка 32 з'єднана з опорними елементами 4 і 5 по асимптотам. Що стосується конструкції, то кожна демпфіруюча вставка 15 переважно має розмір по висоті від 15 до 40 мм і має циліндричну форму, при цьому її радіус становить від 10 до 40 мм. На кресленнях демпфіруюча вставка 15 має висоту приблизно 25 мм і радіус приблизно 20 мм. Переважний варіант здійснення колеса 10, зображений на фіг. 4, має безліч демпфіруючих вставок 15, розподілених по колу навколо опорного диска 11. 6 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Переважно крок P між демпфірувальними вставками 15 по суті дорівнює або трохи більше зовнішнього діаметра кожної вставки 15, так що кожна вставка по суті знаходиться в контакті або на мінімальній відстані від відповідної суміжної вставки 15. У показаному на кресленнях варіанті здійснення число пар вставок 15 дорівнює тридцяти, отже, крок P відповідає центральному куту між двома суміжними вставками 15, який дорівнює 12°. Переважно ця конфігурація, як пояснено вище, робить можливим рівномірний розподіл навантажень між усіма вставками 15. Обід 13 колеса містить направляючу кромку 14, що проходить в радіальному напрямку до осі 11' обертання колеса, тобто в напрямку окружної поверхні 12 опорного диска 11. Демпфіруючі вставки 15 з'єднані щонайменше з однією стороною направляючої кромки 14. У показаному на кресленнях варіанті здійснення демпфіруючи вставки 15 з'єднані з обох сторін направляючої кромки 14, тобто з боку, направленого до іншого колеса тієї ж колісної пари, і з боку, направленого до сторони залізничного транспортного засобу. Іншими словами, позначений перший ряд і другий ряд демпфіруючих вставок 15. Переважно вставки 15 пов'язані з направляючою кромкою 14 обода 13 колеса і розташовані попарно з протилежних сторін самої направляючої кромки так, щоб вони мали спільну вісь 26 симетрії. Більш переважно вставки 15 встановлені симетрично щодо середньої площини 10' колеса 10. Зокрема, як краще показано на фіг. 3 і 3A, опорні елементи 4, 5 кожної вставки 15 мають перший палець 18, що входить у відповідний отвір 23, наявне в направляючій кромці 14 обода 13 колеса, і другий палець 19, розташований навпроти першого пальця 18 і входить у відповідне наскрізний або глухий отвір 23a, 23b, наявний в опорному диску 11. Крім того, така демпфіруюча вставка 15 може бути змонтована незалежно від двох протилежних напрямків, причому орієнтація опорного елемента 25 змінюється щодо направляючої кромки 14. Щоб зробити це, вставку можна перевернути так, щоб перший палець 18 вставлявся в отвір 23a, 23b опорного диска 11, а другий палець 19 вставлявся в отвір 23 направляючої кромки 14. Приклад вищеописаних конфігурацій показаний на фіг. 1A і 1B. Зокрема перший ряд 15a і другий ряд 15b демпфіруючих вставок забезпечують відповідні еластичні елементи 25, симетрично орієнтовані відносно середньої площини 10' колеса 10 (фіг. 1 і 1A). При додатковому можливому розташуванні, вставки 15 першого і другого рядів можуть бути зміщені по кутовому положенню відносно один одного на певний кут, наприклад, щоб отримати оптимальне балансування колеса 10. В цілому, весь периметр обода 13 колеса рівномірно спирається на демпфіруючі вставки 15, а демпфіруючий ефект збалансований. Крім того, як показано на фіг. 4, опорний диск 11 переважно містить першу частину 21 і другу частину 22, які можуть бути з'єднані за допомогою болтів 17. Альтернативно дві частини 21 і 22 диска можуть бути пригвинчені один до одного. Дві з'єднані частини 21 і 22 диска щонайменше частково охоплюють направляючу кромку 14 обода колеса так, щоб між ними залишався зазор, в якому встановлені демпфіруючі вставки 15. Зокрема перша частина диска 21 містить опорну частину 21', що проходить уздовж осі 11' колеса 10 і має певну довжину, так що вона по суті створює колісний центр, навколо якого змонтований обід 13 колеса. З іншого боку, друга частина диска, навпаки, є кільцеподібним фланцем 22, який з'єднується з вищезгаданою опорною частиною 21', щоб утворити опорний диск 11. Дві частини диска мають таку форму, що вони утримують демпфіруючі вставки 15 відносно один одного. Болти 17 розподілені по окружності на сполучній кромці кожної частини і розташовані під демпфірувальними вставками 15 (фіг. 1A). Завдяки цьому рішенню можлива нескладна заміна демпфіруючих вставок 15 за допомогою видалення болтів 17, що з'єднують дві частини 21, 22 опорного диска. Дійсно, розібравши опорний диск, можна отримати доступ до вставок 15, які при необхідності можна зняти і замінити окремо або змонтувати в перевернутому положенні. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Залізничне колесо (10), що містить: вісь (11') обертання; опорний диск (11), виконаний з можливістю закріплення на валу по вказаній осі (11') обертання; обід (13) колеса, виконаний з можливістю з'єднання з опорним диском (11) по відповідній окружній поверхні (12) і призначений для кочення по рейці; 7 UA 113992 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 засоби (20) демпфірування обода (13) колеса відносно опорного диска (11); при цьому зазначені засоби (20) демпфірування містять безліч еластичних елементів (25), розташованих між опорним диском (11) і ободом (13) колеса, з боку від середньої площини (10') колеса (10), причому кожен еластичний елемент (25) має геометричну вісь (26), кожен еластичний елемент (25) містить першу зовнішню поверхню (25а), направлену до середньої площини (10') колеса (10), і другу зовнішню поверхню (25b), розташовану навпроти першої зовнішньої поверхні (25а) і звернену в протилежну від середньої площини (10') колеса сторону, причому еластичний елемент (25) проходить по своїй ширині між цими двома зовнішніми поверхнями (25а, 25b), і перша зовнішня поверхня (25а) і друга зовнішня поверхня (25b) кожного еластичного елемента (25), якщо розглядати їх у поперечному розрізі в будь-якій площині, що містить зазначену геометричну вісь (26), мають однакову ввігнутість або однакову опуклість. 2. Залізничне колесо (10) за п. 1, яке відрізняється тим, що геометрична вісь (26) по суті паралельна осі (11') обертання або по суті нахилена відносно осі (11') обертання. 3. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1 і 2, яке відрізняється тим, що геометрична вісь (26) є віссю симетрії кожного еластичного елемента (25). 4. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-3, яке відрізняється тим, що еластичні елементи (25) відокремлені один від одного і взаємно незалежні. 5. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-4, яке відрізняється тим, що еластичні елементи (25) розподілені по колу навколо опорного диска (11) або всередині обода (13) колеса. 6. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-5, яке відрізняється тим, що еластичні елементи (25) виготовлені з пружного матеріалу. 7. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-6, яке відрізняється тим, що кожен еластичний елемент (25) вісесиметричний відносно геометричної осі (26). 8. Залізничне колесо (10) за п. 7, яке відрізняється тим, що радіус (Ri, Re) кривизни двох зовнішніх поверхонь (25а, 25b) кожного еластичного елемента (25) однаковий, а товщина еластичного елемента (25) по суті постійна або різна, причому товщина еластичного елемента (25) у відповідній радіально-окружній частині зменшується. 9. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 7-8, яке відрізняється тим, що еластичний елемент (25) має по суті конічну або дзвіноподібну, або напівсферичну форму. 10. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-9, яке відрізняється тим, що в розрізі по площині, що містить відповідну геометричну вісь (26), профіль кожного еластичного елемента (25) є частиною еліпса. 11. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-10, яке відрізняється тим, що кожен еластичний елемент (25) містить додаткові частини (27d, 27E; 27'), також плоскі, які проходять в радіальному напрямку від ввігнутих або опуклих зовнішніх поверхонь (25а, 25b). 12. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 1-11, яке відрізняється тим, що кожен еластичний елемент (25) розміщений між першим опорним елементом (4) і другим опорним елементом (5), розташованими один проти одного вздовж геометричної осі (26) еластичного елемента (25) так, щоб утворити демпфіруючу вставку (15). 13. Залізничне колесо (10) за п. 12, яке відрізняється тим, що перший опорний елемент (4) містить першу поверхню (6) сполучення з першою зовнішньою поверхнею (25а) відповідного еластичного елемента (25), причому перша поверхня (6) сполучення має комплементарну форму відносно першої зовнішньої поверхні (25а) еластичного елемента (25), щоб забезпечити поєднання форм, при цьому другий опорний елемент (5) містить другу поверхню (7) сполучення з другою зовнішньою поверхнею (25b) еластичного елемента (25), причому друга поверхня (7) сполучення має комплементарну форму щодо другої зовнішньої поверхні (25b) еластичного елемента (25). 14. Залізничне колесо (10) за п. 13, яке відрізняється тим, що еластичний елемент (25) виготовлений з каучуку, вулканізованого безпосередньо на поверхнях (6, 7) сполучення першого і другого опорних елементів (4, 5). 15. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 12-14, яке відрізняється тим, що кожна демпфіруюча вставка (15) має по суті циліндричну форму. 16. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 12-15, яке відрізняється тим, що крок (Р) між двома суміжними вставками (15) відповідає центральному куту, що становить від 12° до 20°. 17. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 12-16, яке відрізняється тим, що обід (13) колеса містить направляючу кромку (14), що проходить в радіальному напрямку до осі (11') обертання, при цьому демпфіруючі вставки (15) розташовані щонайменше з однієї сторони (14а), переважно з обох сторін (14а, 14b) направляючої кромки (14). 8 UA 113992 C2 5 10 15 18. Залізничне колесо (10) за п. 17, яке відрізняється тим, що демпфіруючі вставки (15) пов'язані з направляючою планкою (14) обода (13) колеса і розташовані попарно напроти з протилежних сторін самої направляючої кромки (14). 19. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 17-18, яке відрізняється тим, що опорні елементи (4, 5) кожної вставки мають перший палець (18), що входить у відповідний глухий або наскрізний отвір (23), наявний в направляючій кромці (14) обода (13) колеса, і другий палець (19), розташований навпроти першого пальця вздовж геометричної осі (26) вставки і входить у відповідний глухий або наскрізний отвір (23а, 23b), наявний в опорному диску (11). 20. Залізничне колесо (10) за будь-яким з пп. 17-19, яке відрізняється тим, що опорний диск (11) містить першу частину (21) диска і другу частину (22) диска, що виконані з можливістю з'єднання один з одним за допомогою знімних кріпильних засобів (17), при цьому дві з'єднані частини (21, 22) диска щонайменше частково охоплюють направляючу кромку (14) обода (13) колеса з розміщенням між ними демпфіруючих вставок (15). 21. Еластичний елемент (25), виконаний з можливістю розміщення між центральним опорним диском (11) і ободом (13) колеса залізничного колеса (10), при цьому зазначений еластичний елемент (25) характеризується наявністю геометричної осі (26) і проходить між першою зовнішньою поверхнею (25а) і другою зовнішньою поверхнею (25b), причому ці обидві зовнішні поверхні, якщо розглядати їх у розрізі або в будь-якій площині, що містить геометричну вісь (26), мають однакову угнутість або однакову опуклість. 9 UA 113992 C2 10 UA 113992 C2 11 UA 113992 C2 12 UA 113992 C2 13 UA 113992 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14