A presente invenção refere-se em geral a um revestimento do conjunto de chapa central condutivo para um carro de estrada de ferro, e, mais particularmente, a um revestimento do conjunto de chapa central con- dutivo para colocá-lo entre uma chapa central do chassi/caixa de vagão e uma câmara receptora de travessa do vagão em um carro de estrada de fer- ro, em que o revestimento inclui uma porção de mancai de carga resistente ao desgaste e uma pluralidade de membros resilientes condutivos compres- síveis que proporcionam a condutividade elétrica entre a chapa central do chassi do carro e a câmara receptora de travessa de vagão do conjunto de chapa central.
Os carros de estrada de ferro de carga convencionais são ge- ralmente construídos com um chassi tendo estrado inferior incluindo um par de chapas centrais espaçadas - separadas. As chapas centrais apóiam-se em e são rotativas ou giratoriamente recebidas por um par de vagões espa- çados - separados. Os vagões suportam de modo rolante o carro ao longo das trilhas de estrada de ferro convencionais. Cada chassi é giratória ou ro- tativamente recebido por uma travessa do vagão por um conjunto de chapa central convencional que inclui uma chapa central do chassi provida no es- trado inferior, uma câmara receptora de travessa do vagão provida no vagão e um revestimento, mancai ou elemento de desgaste posicionado entre a chapa central e a câmara receptora. Um pino mestre convencional se esten- de através da chapa central do chassi e a câmara receptora da travessa do vagão. Os revestimentos têm geralmente sido em formato horizontal ou dis- cóide, formato de taça ou forma côncavo.
Tais revestimentos devem proporcionar a continuidade ou con- dutividade elétrica entre a chapa central do chassi e a câmara receptora de travessa do vagão. Esta continuidade ou condutividade elétrica proporciona uma base para o chassi do carro de ferrovia que elimina ou reduz a forma- ção de eletricidade estática no chassi. A continuidade ou condutividade elé- trica também proporciona a capacidade de obter sinais através dos trajetos ou trilhos de ferrovia.
Os revestimentos de aço manganês eram usados como elemen- tos de desgaste nos conjuntos de chapa central por muitos anos na indústria de ferrovia. Os revestimentos de aço proporcionavam a continuidade elétrica entre a chapa central do chassi e a câmara receptora de travessa do vagão.
Todavia, os revestimentos de aço não reduziam significativamente o desgas- te na chapa central ou na câmara receptora e a lubrificação periódica era requerida.
Para solucionar este problema, certos tipos de revestimentos de desgaste do conjunto de chapa central de plástico têm sido usados entre a chapa centra! do chassi e a câmara receptora de travessa do vagão para reduzir o desgaste naquelas partes eliminando o contato de metal com meta! que ocorria com os revestimentos de aço. Estes revestimentos de plástico são autolubrificantes e assim reduzem o desgaste nestas partes. Os reves- timentos de plástico, todavia, não proporcionam a continuidade elétrica ne- cessária entre a chapa central de chassi e a câmara receptora de travessa do vagão.
Para solucionar este problema, prisioneiros ou pinos de latão sólido, cobre ou outro metal eletricamente condutivo têm sido colocados nes- tes revestimentos de plástico para proporcionar o contato de metal contra metal entre a chapa central e a câmara receptora para criar a continuidade elétrica. Estes prisioneiros ou pinos engatam ambos, chapa central e câmara receptora, para proporcionar a continuidade elétrica. Todavia, estes prisio- neiros ou pinos de metal aumentam substancialmente a fricção entre a cha- pa central e a câmara receptora. Além disso, as cabeças destes prisioneiros ou pinos de metal tendem a sofrer ruptura ou desgaste e então tornam-se menos eficazes e possivelmente absolutamente não eficazes na provisão de continuidade elétrica entre a chapa central do carro e a câmara receptora de travessa do vagão.
Para solucionar este problema, certos revestimentos de plástico têm sido fabricados com anéis condutivos internos como descrito nas Paten- tes U.S. N°s 5.908.001, 6.136.240 e 6.041.714. Todavia, um problema po- tencial com tais revestimentos é uma falha de condutividade entre a chapa central do chassi e a câmara receptora da travessa do vagão devido ao as- sentamento não uniforme da chapa central na câmara receptora, à formação de graxa e sujeira e a superfícies irregulares da chapa central e da câmara receptora. Adicionalmente, uma vez que estes revestimentos têm sido co- mercialmente feitos de um polietileno de ultra-alto-peso ("UHMWPE’), eles estão potencialmente sujeitos ao fluxo do frio sob o peso do carro de frete suportado pelas chapas centrais do chassi. Não há atualmente nenhuma solução conhecida para estes problemas.
Conseqüentemente, embora tenha havido uma progressão cons- tante de aperfeiçoamentos dos revestimentos para os conjuntos de chapa central dos carros ferroviários, existe ainda uma necessidade de um reves- timento de conjunto de chapa central ferroviário aperfeiçoado que assegure melhor condutividade do que os revestimentos conhecidos e que seja mais resistente ao fluxo de frio do que os revestimentos conhecidos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção supera os problemas acima pela provisão de um revestimento de conjunto de chapa central do carro de estrada de ferro, que assegura melhor condutividade do que os revestimentos conheci- dos e é mais resistente ao fluxo de calor do que os revestimentos conheci- dos. O revestimento de uma concretização da presente invenção inclui uma porção de porta-carga autolubrificante que suporta abrasão e substancial- mente resiste ao fluxo de calor. O revestimento inclui pelo menos um e de preferência uma pluralidade de membros resilientes condutivos compressí- veis, simetricamente dispostos de modo espaçado-separado, posicionados na dita porção de porta-carga. Cada um dos membros resilientes condutivos estendem-se de modo ligeiramente transversal acima e abaixo dos planos das superfícies do topo e do fundo, respectivamente, da porção de porta- carga do revestimento para facilitar a condutividade elétrica entre a câmara receptora de travessa de vagão e chapa central do chassi. Como descrito em maiores detalhes abaixo, os membros condutivos são feitos de um mate- rial resiliente que possibilite a provisão contínua de uma continuidade elétri- ca mesmo quando eles estão comprimidos, deformados ou esmagados sob o peso do carro ferroviário.
Em uma concretização da presente invenção, o corpo do reves- timento incluindo uma porção de porta- carga do revestimento é feito de uma uretana e em uma concretização preferida é feito de um uretano car- regado de vidro. Nesta concretização, o vidro reforça a porção de porta- carga. O vidro pode ser em grânulos, fibras ou outras formas apropriadas. A palavra "partícula" usada aqui compreende incluir grânulos e/ou fibras de qualquer tipo apropriado e de tais outras formas apropriadas, A porção de porta-carga de uretano carregado de vidro substancialmente resiste ao flu- xo frio do peso do carro. O corpo do revestimento é de preferência moldado a injeção.
Em uma concretização preferida da presente invenção, os mem- bros resilientes condutivos do revestimento são feitos de um uretano para resistirem ao fluxo frio e para serem suficientemente compressíveis ou resili- entes. Os membros condutivos incluem as partículas condutivas tais como partículas de negro-de-fumo que tornam estes membros condutivos. Os membros condutivos de uretano são de preferência não carregados exceto com as partículas condutivas porque o uretano possui uma característica de memória maior que proporciona suficiente resiliência aos membros e possi- bilita que os mesmos funcionem em uma maneira similar a mola para manter o contato com a chapa central e câmara receptora e também para compen- sar as superfícies irregulares da chapa central e câmara receptora. Em ou- tras palavras, os membros condutivos têm uma característica similar à bor- racha e são resilientes o bastante para empurrar ascendente e descenden- temente em uma maneira similar a uma mola helicoidal. Isto é substancial- mente diferente do que os prisioneiros de metal previamente conhecidos que tendem a se romper porque eles não têm resiliência relativa. Os membros condutivos são de preferência membros moldados a injeção preformados.
Deverá ser apreciado que os membros condutivos podiam alternativamente ser parcialmente carregados com um material reforçador tal como partículas de vidro para conferir uma quantidade desejada de resistência aos mem- bros; todavia, tal resistência adicional reduziria o efeito de memória dos membros condutivos compressiveis. É portanto uma vantagem da presente invenção proporcionar um revestimento de conjunto de chapa central para colocar em um conjunto de placa central entre a chapa central do chassi e a câmara receptora de tra- vessa do vagão de um carro de estradas de ferro, em que o revestimento inclui um corpo tendo uma porção de porta-carga autolubrificante altamente resistente ao fluxo frio e pelo menos um e de preferência uma pluralidade de membros resilientes condutivos compressiveis resistentes ao fluxo de frio e para proporcionar a continuidade elétrica entre a travessa do vagão e o chassi.
Outros objetivos, aspectos e vantagens da invenção serão tor- nados evidentes a partir da seguinte descrição detalhada, tomada em con- junção com as folhas anexas de desenhos, em que os similares números referem-se a similares partes, elementos, componentes, etapas e processos.
Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista seccional transversal diagramática toma- da substancialmente através do estrado inferior de um carro para estradas de ferro geralmente ilustrando um conjunto de chapa central em uma traves- sa do chassi e uma travessa de vagão de um carro de ferrovia e ilustrando as rodas de vagão e eixo em linha imaginária e tendo as armações do lado do vagão omitidas para fins de clareza. A Figura 2 é uma vista em perspectiva do topo de uma concreti- zação do revestimento do conjunto de chapa central da presente invenção. A Figura 3 é uma vista em perspectiva do fundo do revestimento da Figura 2. A Figura 4 é uma vista seccional transversal tomada substanci- almente através do conjunto de chapa central e ilustrando o revestimento das Figuras 2 e 3 disposto entre a chapa central do chassi e a câmara re- ceptora de travessa do vagão. A Figura 5 é uma vista em perspectiva do topo de uma concreti- zação alternativa da presente invenção que é de formato discóide. A Figura 6 é uma vista seccional ampliada fragmentar tomada substancialmente ao longo da linha 6 - 6 da Figura 5. A Figura 7 é uma vista em perspectiva do topo do membro con- dutivo de uma concretização da presente invenção. A Figura 8 é uma vista em pianta do membro condutivo da Figu- ra 7. A Figura 9 é uma vista em elevação lateral do membro condutivo da Figura 7. A Figura 10 é uma vista seccional transversal do membro condu- tivo da Figura 7 tomada substancialmente ao longo da linha 10 -10 da Figu- ra 9.
Descrição da Invenção Com referência, a seguir, aos desenhos e particularmente à Fi- gura 1, um estrado inferior do carro de estrada de ferro 10 inclui uma traves- sa de chassi convencional 12 disposta em e girável e rotativamente recebida por uma travessa de vagão convencional 14 de um vagão do carro 16. O vagão 16 inclui rodas 18 montadas em um eixo 19 (mostrado em linha ima- ginária).
As rodas são adaptadas para engatar trilhos de ferrovia padrão (não mostrados). O vagão 16 é provido na travessa de vagão 14 e também incluiria as armações laterais que têm sido omitidas para propósitos de cla- reza.
Um conjunto de chapa central convencional 22 é posicionado entre a travessa de vagão e a travessa de chassi. Como ilustrado mais parti- cularmente na Figura 4, o conjunto de chapa central 22 inclui uma câmara receptora de travessa de vagão 24 apropriadamente provida em ou inte- gralmente formada com a travessa de vagão 14 (ver Figura I) e uma chapa central de chassi 34 apropriadamente provida em uma carga central 35 (ver Figura 1) que por sua vez é apropriadamente provida na travessa do chassi 12 (ver Figura 1) em uma maneira convencional. A câmara receptora da travessa de vagão 24 está na forma côn- cava tendo geralmente uma suave parede da base do piso ou fundo 36 cir- cular horizontalmente disposta e geralmente uma suave parede lateral ereta 38 circum-ambiente verticalmente disposta como ilustrada na Figura 4. A câmara receptora da travessa do vagão 24 pode incluir um sulco J anular 39 convencional na extremidade superior da superfície interna da parede lateral 38 que foi previamente usada para soldagem de material para soldar um revestimento de aço na câmara receptora de travessa do vagão. A chapa central do chassi 34 define ou inclui um furo central posicionado centralmen- te 42 dimensionado para receber um pino mestre ou parafuso mestre 41. A câmara receptora de travessa de vagão 24 define ou inclui uma abertura ou furo cego circular centralmente posicionado 40 dimensionado para receber a extremidade inferior do pino mestre ou parafuso mestre 41. A chapa central do chassi 34 inclui uma parede de base ou fundo 44 circular horizontalmente disposta conectada à parede perimetral ereta 46 circum-ambiente em geral verticalmente disposta e a uma parede tubular que se estende verticalmente 48 que especificamente define o furo 42 que recebe o pino mestre 41. O pi- no mestre 41 define a inter-relação rotacional entre a chapa central e a câ- mara receptora do conjunto de chapa central.
Em uma concretização, o revestimento 50 da presente inven- ção é similarmente em forma côncavo como ilustrado nas Figuras 2 e 3 {removidas do conjunto de chapa central) e dimensionado como ilustrado na Figura 4 para ser posicionado entre a chapa central 34 do chassi e a câmara receptora de travessa do vagão 24. O revestimento 50 inclui em geral um corpo em forma côncavo tendo um fundo ou parede do fundo cir- cular que inclui uma porção de porta-carga 52 e pelo menos um e de prefe- rência uma pluralidade de membros resilientes condutivos 54 de preferên- cia integralmente montados em e ligeiramente estendendo-se transversal- mente (isto é, verticalmente ou acima e abaixo) dos lados ou superfícies opostas (isto é, as superfícies do topo e do fundo) da porção de porta- carga como descrito em maiores detalhes abaixo. A porção de porta-carga 52 de preferência constitui a maior parte do fundo do revestimento 50 para suportar o chassi do carro de estrada de ferro. Os membros resilientes condutivos 54 são descritos em maiores detalhes abaixo em conjunção com as Figuras 6 a 10.
Esta concretização do revestimento inclui uma parede externa ereta 58, circum-ambiente ou cilíndrica conectada à porção de porta-carga 52 e que também se estende verticalmente entre a chapa central e câmara receptora. Nesta concretização, a extremidade superior da parede cilíndrica 58 inclui uma conta ou aro anular 60 que pode tomar outras formas a fim de se ajustar apropriadamente a uma câmara receptora de travessa de vagão.
Nesta concretização, a borda interna do aro 60 define uma superfície chan- frada 61 que auxilia para facilitar o deslizamento da chapa central do chassi 34 para o revestimento 50, quando a chapa central e a câmara receptora são trazidas juntas. A parede ereta 58 do revestimento em forma côncavo serve para proporcionar uma superfície portadora entre a parede lateral 38 da câmara receptora de travessa do vagão e a parede lateral 46 da chapa central do chassi 34.
Uma concretização do membro resiliente condutivo 54 é ilus- trado nas Figuras 6, 7, 8, 9 e 10. Esta concretização ilustrada do membro condutivo 54 inclui um corpo substancialmente cilíndrico 70 tendo áreas ou porções condutivas que se opõem 72 e 74 que pelo menos definem parci- almente as extensões que são adaptadas para engatar a superfície do fun- do da chapa central do chassi 34 e a superfície do topo da câmara recepto- ra de travessa do vagão 24 como ilustrado na Figura 4. Mais especifica- mente, o corpo possui uma espessura (isto é, altura) que é maior do que a espessura (isto é, altura) da porção de porta-carga 52 do revestimento 50.
Assim, como ilustrado na Figura 4 (e também como ilustrada na concreti- zação alternativa na Figura 6), o membro condutivo é de preferência posi- cionado centralmente em e provido na porção de porta-carga de tal modo que uma porção condutiva 72 do corpo 70 estende-se acima do plano da superfície do topo da porção de porta-carga 52 e uma porção condutiva 74 do corpo 70 estende-se abaixo do plano definido pela superfície do fundo da porção de porta-carga 52. Assim, deverá ser apreciado que os membros resilientes condutivos são de preferência dimensionados e conformados para produzir a continuidade elétrica confiável entre a chapa central do chassi e câmara receptora de travessa do vagão. Deverá ser apreciado que os membros condutivos não estão limitados a serem cilíndricos e po- dem ser em uma outra forma.
Em uma concretização, os membros condutivos, cada qual, in- cluem um ou mais flanges de fixação ou de montagem, rebordos ou mem- bros 78, de preferência estendendo-se transversalmente do corpo 70 e subs- tancialmente em torno da periferia toda do corpo. O flange de montagem facilita a fixação, acoplamento formador ou combinação do membro conduti- vo à porção de porta-carga. Em uma concretização alternativa, a estrutura podia ser invertida de tal modo que os membros condutivos, cada qual, in- cluiriam uma ou mais fendas de fixação ou de montagem dimensionadas para receber um flange de montagem formado ou que se estende da porção de porta-carga para a fenda de montagem. O flange de montagem que se estende do corpo 70 facilita um engate mecânico seguro e fixo entre o mem- bro condutivo e a porção de porta-carga como ilustrado na Figura 4 e ainda ilustrado na Figura 6. Outras construções mecânicas apropriadas estão den- tro do escopo da presente invenção. O corpo também define uma abertura interna 76 que se estende transversalmente através do corpo. Esta abertura é dimensionada para re- ceber um pino ou suporte no molde que mantém a posição relativa dos membros condutivos durante a moldagem da porção de porta-carga e o res- tante do revestimento 50 em torno dos membros resilientes condutivos como abaixo discutido. A abertura também facilita a ação da mola dos membros condutivos 54. Especificamente, se o membro condutivo for comprimido, de- formado ou esmagado sob o peso do carro, o material do membro tenderá a se mover ou esticar-se para o espaço da abertura. Isto é, em parte, permite a ação similar a mola dos membros condutivos.
Com referência, a seguir, especificamente às Figuras 5 e 6, uma concretização alternativa do revestimento da presente invenção indicado por número 50a é ilustrada. O revestimento tem uma porção de porta-carga 52a e membros resilientes condutivos 54a. O revestimento 50a é formado sem a parede ereta ilustrada na concretização das Figuras 2 e 3. Deverá assim ser apreciado que o revestimento da presente invenção pode ser formado em formatos e formas apropriados alternativos.
Na concretização atualmente preferida do revestimento da pre- sente invenção, a porção de porta-carga é feita de um uretano carregado de vidro a aproximadamente 30% com um durômetro de dureza de 70D a 75D.
Este material é comercialmente disponível das numerosas fontes tais como RTP, Advance Polymer Compounding (APC),Noveon, Bayer, GE Plastics e Dow Chemical. Deverá ser apreciado que a porção de porta-carga do reves- timento é de preferência feita de um uretano carregado de vidro na faixa de aproximadamente 10% a 50%, mas que outras faixas são possíveis. Nas concretizações alternativas, a porção de porta-carga é feita de um uretano não carregado de vidro, mas de preferência é carregado com materiais de reforço ou um outro material apropriado.
Na concretização atualmente preferida, os membros resilientes condutivos são feitos de uma uretano carregado com aproximadamente 23% a 25% de partículas de negro-de-fumo. Este material é comercialmente dis- ponível das numerosas fontes tais como RTP, Advance Polymer Compoun- ding (APC), Noveon, Bayer, GE Plastics e Dow Chemical. Deverá ser apre- ciado que os membros resilientes condutivos são de preferência feitos de uma uretano carregado de negro-de-fumo na faixa de aproximadamente 10% a 50%, mas que outras faixas são possíveis. Os membros com as par- tículas condutivas de negro-de-fumo servem para assegurar a condutividade elétrica entre as superfícies superior e inferior do membro resiliente conduti- vo para conectar eletricamente a chapa central do chassi com a câmara re- ceptora de travessa do vagão que por sua vez provê o chassi com um me- canismo de ligação à terra para evitar a formação de eletricidade estática no carro e prover a capacidade de receber sinais do vagão da ferrovia. A resili- ência ou a característica da memória dos membros de uretano facilita esta condutividade.
Em uma concretização, o revestimento da presente invenção é feito pela moldagem à injeção ou de outro modo formando apropriadamente os membros resilientes condutivos e então por moldagem a injeção da por- ção de porta-carga e do resto do corpo ao redor e entre os membros resilien- tes condutivos. Mais especificamente, os membros resilientes condutivos são de preferência membros cilíndricos moldados a injeção preformados. Os membros resilientes condutivos são colocados em um molde de injeção em uma relação simétrica espaçada-separada e a porção de porta-carga é de preferência moldada por injeção em torno dos membros resilientes conduti- vos sob pressão e calor apropriados para formar o revestimento como uma estrutura monolítica. A porção de porta-carga e membros condutivos são assim fundidos juntos para formar um revestimento de uma peça. O membro de fixação ou montagem 78 também proporciona uma trava mecânica, enga- te ou acoplamento entre os membros resilientes condutivos e a porção de porta-carga.
Uma vez que os membros condutivos são uretana carregada de carbono, os membros condutivos terão menos desgaste que a porção de porta-carga de uretano carregado de vidro 52. Deverá ser apreciado que as porções condutivas do corpo 70 dos membros resilientes são adaptadas pa- ra serem comprimidas, deformadas ou esmagadas pelo peso do carro de ferrovia. Quando estas áreas são comprimidas, deformadas ou esmagadas, elas se expandirão para a abertura do membro condutivo e os membros condutivos elásticos manterão contato com e continuam a prover substancial continuidade elétrica entre as chapas centrais e a câmara receptora. Diferen- tes dos prisioneiros de metal previamente conhecidos, estes membros con- dutivos compressíveis elásticos ou resilientes não terão uma tendência à ruptura ou desgaste.
Em vista do acima, é particularmente apreciado que o revesti- mento da presente invenção satisfaça os critérios para carros de ferrovia que devem ter continuidade elétrica entre o chassi e o vagão a fim de evitar a formação de eletricidade estática e para sinalização, bem como prover um revestimento autolubrificante que é mais resistente ao fluxo de frio e que po- de suportar o abuso rigoroso entre o chassi e um vagão e reduzir os custos de manutenção.
Será entendido que as modificações e variações podem ser efe- tuadas sem se distanciar do escopo dos novos conceitos da presente inven- ção, porém é entendido que este pedido deve ser limitado apenas pelo es- copo das reivindicações apensas.