ES2221331T3 - Bogie con travesaños compuestos. - Google Patents

Abstract

Bogie (1) adaptado para ser solidarizado apoyado sobre unas ruedas (5), y que comprende por lo menos dos ejes de ruedas, por lo menos un larguero (6) que va de los ejes a una parte por lo menos aproximadamente central de la longitud del bogie, y unas cajas de eje (4) en las que los ejes quedan montados giratorios, comprendiendo el larguero (6) por lo menos una lámina elástica que constituye una suspensión primaria, de material compuesto a base de fibras ocluidas en una resina, caracterizado por el hecho de que la lámina que constituye el larguero es intercambiable de manera que la suspensión primaria es ajustable en parámetros, y por el hecho de que una región (61) de cada extremo del larguero queda alojado en un manguito (8) de larguero que reposa sobre una caja de eje respectiva a través por lo menos de un elemento interpuesto (9).

Description

Bogie con travesaños compuestos.

La invención se refiere a un bogie o carro articulado, especialmente para vehículo ferroviario, destinado a soportar una carga tal como la caja del vehículo o un conjunto motor, apoyado sobre varias ruedas repartidas sobre ejes.

Teniendo en cuenta la masa soportada y la velocidad de desplazamiento, son importantes los esfuerzos debidos a las aceleraciones, especialmente durante los cambios de dirección, y por esta razón es usual realizar los bogies en forma de piezas macizas de acero o de estructuras mecánicas soldadas. Estas piezas y estas estructuras son pesadas (generalmente entre 1300 y 1900 kg) y rígidas y deben ir equipadas con sistemas de suspensión y de amortiguación, para asegurar el confort de los pasajeros del vehículo y la absorción de las vibraciones debidas a las irregularidades de la vía férrea sobre la que circula el vehículo; como resultado de ello, teniendo en cuenta las cargas admitidas en el eje, la carga susceptible de ser embarcada en la caja, necesariamente debe ser notablemente limitada.

Por la solicitud de patente europea 0 031 008, se conoce un bogie de vehículo ferroviario, que comprende partes de bastidor en forma de H realizadas de material compuesto; dichas partes de bastidor no permiten ni absorber eficazmente los esfuerzos debidos a las aceleraciones verticales y transversales de las piezas en movimiento, ni montar elementos accesorios o de seguridad, tales como un motor, un sistema de frenado o un sistema de control, ya que, para resistir eficazmente a las tensiones dinámicas engendradas, los mismos deberían tener una sección transversal importante, lo que acarrearía un consumo importante de material compuesto, aumentaría el precio de coste de los bogies y plantearía problemas técnicos de moldeo; además, con dicha concepción, es difícil obtener un bastidor que presente unas características de flexibilidad idénticas a uno y otro lado del plano medio longitudinal del bogie.

La invención tiene por objeto solventar dichos inconvenientes y crear un bogie que presente una estructura tal que los largueros participan eficazmente en la suspensión del vehículo, a la vez que conservan una geometría simple y un coste atractivo, mejorando las prestaciones económicas globales del bogie.

Con tal finalidad, la invención se refiere a un bogie que presenta las características de la reivindicación 1.

Por ejemplo, y preferentemente, el larguero está constituido por una lámina única que, al ser elástica e intercambiable, constituye una suspensión primaria de parámetros ajustables, y está fabricada de material compuesto.

Gracias a dichas características, el larguero, que asegura a la vez las funciones de soporte del vehículo entre los ejes, de suspensión primaria del vehículo, de amortiguación de las vibraciones entre los ejes y el vehículo, y de guía lateral de los ejes, contribuye a aligerar al bogie con relación a las estructuras clásicas de acero, lo que permite aumentar la carga embarcada sobre el vehículo. La flexibilidad del material compuesto, por ejemplo a base de fibras de vidrio, de carbón o de aramida ocluidas en una resina epoxídica u otra, le permite realizar una amortiguación eficaz a las frecuencias vibratorias lo más a menudo activas en un bogie. Además, la geometría del larguero puede escogerse de manera que su fabricación sea simple. El elemento interpuesto, que puede desplazarse longitudinalmente con relación al manguito de larguero y a la caja de eje, permite absorber las separaciones unidas a la carga del vehículo y amortiguar el fenómeno de galope del bogie.

De acuerdo con una característica preferente de la invención, el elemento interpuesto es un medio amortiguador, por lo menos parcialmente elastómero, por ejemplo de caucho y, preferentemente, elastómero-metal, que es solicitado en función de las deformaciones elásticas de la lámina elástica del larguero, y permite amortiguar con la misma los movimientos del bogie.

De acuerdo con otra características ventajosa de la invención, el elemento interpuesto constituye una etapa suplementaria de suspensión primaria, con ajuste de parámetros de rigidez de suspensión.

De acuerdo con otra característica, como alternativa, el elemento interpuesto es una pieza, por ejemplo metálica, que frota sobre una pieza lisa, como elemento amortiguador, lo que permite equipar un bogie con un mejor coste, cuando no es preciso optimizar la eficacia de la suspensión.

De acuerdo todavía con otra característica opcional de la invención, el bogie presenta dos largueros, cada uno de los cuales comprende por lo menos una lámina elástica, preferentemente monolítica, unidas a un mismo travesaño de bogie; es posible prever que cada larguero está unido al travesaño por debajo del mismo, en la parte superior de la región central de la longitud de la lámina, lo que permite a dicho travesaño soportar el vehículo, quedando equipado con medios de suspensión secundaria.

Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la descripción que sigue a continuación de formas de realización de la invención, establecidas a título de ejemplos no limitativos y representados en los diseños adjuntos, en los que:

- La figura 1 es una vista esquemática lateral de un bogie de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de dos largueros y de una parte de un travesaño de bogie perteneciente a un bogie tal como el de la figura 1;

- la figura 3 es una sección esquemática que muestra el montaje de un larguero con relación a una caja de eje, en una primera forma de realización de la invención; y

- la figura 4 es una sección esquemática, que muestra el montaje de un larguero con relación a una caja de eje, en una segunda forma de realización de la invención.

El bogie o carretón 1 representado en la figura está destinado a soportar un vehículo ferroviario V, apoyado sobre raíles R, de los que únicamente uno es visible en la figura 1. Este bogie 1 comprende un travesaño 2, sobre el que queda dispuesto un conjunto de suspensión secundaria 3 intercalado entre el travesaño 2 y la caja del vehículo V. El travesaño 2 queda soportado por intermedio especialmente de cajas de eje 4 para por lo menos dos ejes que están montados giratorios, portadores de las ruedas 5. A tal fin, dos largueros 6 (de los que solamente es visible uno en la figura 1) están fijados al travesaño 2 y unidos a las cajas de eje 4 de una manera que será descrita más concretamente más adelante, para unir los ejes a una región por lo menos aproximadamente central de la longitud del bogie. Las cajas de eje 4 están unidas además al travesaño 2 por brazos longitudinales 7.

Cada uno de los largueros 6 comprende por lo menos una lámina elástica monolítica conformada de manera apropiada, preferentemente arqueada, que es de fibras de vidrio, de carbón o de aramida ocluidas en una matriz a base de resina epoxídica u otra; de esta manera se obtiene una estructura ligera y que presenta excelentes propiedades mecánicas para un precio de coste relativamente bajo; una región 61 de cada extremo de cada larguero 6 dispuesto con su región central baja, está alojado en un manguito 8 de larguero que reposa sobre una caja de eje 4 respectiva a través de por lo menos un elemento interpuesto 9 de que es portadora la caja de eje y que lleva el manguito de larguero (figuras 3 y 4). En este caso, cada larguero 6 está constituido por una única lámina elástica de material compuesto.

Las regiones 61 del larguero 6 de material compuesto están adheridas a los manguitos 8 de manera que llevas a cabo un acoplamiento capaz de apoyarse sobre las cajas de eje 4. El acoplamiento por adhesión es particularmente apto para un larguero de material compuesto, ya que la elección del adhesivo se lleva a cabo entonces en función de dicho material.

Los largueros 6 pueden estar fijados por cualquier medio apropiado, por ejemplo mediante unos estribos 10 (figura 2), en unas ranuras del travesaño 2, de tal manera que la misma y los largueros 6 constituyan un acoplamiento rígido en la parte central de la longitud del bogie 1.

Los largueros 6 son modelados en forma de vigas arqueadas encastradas en este caso en las ranuras y mantenidas al nivel de los estribos 10, sometidas a esfuerzos verticales al nivel de las regiones 61 arqueadas de los extremos; de acuerdo con la invención, la flexibilidad de las láminas, debida a la naturaleza del material escogido, se aprovecha para hacerles asegurar una función de suspensión primaria, como consecuencia de su deformación elástica a lo largo de su zona de movimiento; de esta forma, los largueros contribuyen ampliamente a obtener una amortiguación eficaz de las eventuales vibraciones que aparecen entre las cajas de eje 4 y el travesaño 2, y ello por un elemento interpuesto, como se verá en cuanto sigue.

La elección de un dispositivo de fijación desmontable de manera simple, permite el intercambio de los largueros 6, de tal manera que los mismos constituyen una suspensión primaria para ajuste de parámetros; además, los largueros pueden ser fácilmente emparejados, de tal manera que el bastidor presenta unas características de flexibilidad idénticas a uno y otro lado del plano medio longitudinal del bogie; igualmente, es posible realizar fácilmente bogies de diferentes longitudes, simplemente por elección de la longitud de sus largueros.

Gracias a la geometría del bogie, es posible fijar sobre el travesaño 2 elementos anexos, tales como un sistema de frenado 11 o un dispositivo de control electrónico; igualmente, en el caso de un bogie motor, el travesaño 2 puede soportar un motor de accionamiento de las ruedas 5; al presentar la estructura general simple del bogie de acuerdo con la invención un travesaño 2 y dos largueros 6, de acuerdo con la representación de la figura 2, permite conseguir un precio de coste particularmente atractivo, especialmente para un bogie parcialmente de fibras de vidrio y resina epóxido.

En las formas de realización representadas, respectivamente, en las figuras 3 y 4, los elementos que se corresponden llevan referencias idénticas.

Como se ha podido ver precedentemente, las regiones 61 de los extremos de los largueros 6 de material compuesto, están alojados cada uno en un manguito 8 de que es portadora la caja de eje 4 a través, como mínimo de un elemento interpuesto 9 que reposa apoyado sobre la caja de eje; por otra parte, las cajas de eje están unidas al travesaño 2 del bogie por los brazos 7, preferentemente igual de material compuesto, que pueden moverse libremente bajo los esfuerzos verticales (dirección Z de la figura 2).

En las dos formas de realización, las cajas de eje 4 y los ejes están montados concéntricamente a través de rodamientos, y las cajas de ejes comprenden una parte que presenta, en sección por un plano radial con relación a las ruedas, una sección en U cuyas ramas definen entre sí un espacio en que queda alojado por lo menos parcialmente el elemento interpuesto 9. El manguito 8 presenta igualmente una sección en U, dispuesta invertida con relación a la U de la caja de eje y cuyas ramas definen entre sí un espacio en que queda alojado parcialmente el elemento interpuesto 9; naturalmente, la U del manguito 8 tiene un alma cuya sección presenta unas dimensiones suficientemente grandes parea que una región 61 de un extremo del larguero puede quedar alojada en una cavidad formada al efecto.

En la forma de realización de la figura 3, las ramas de la U del manguito 8 quedan alojadas entre lasa ramas de la U de la caja de eje 4, a una distancia de las mismas que pueda ser ajustada, entra cada rama de la U de la caja de eje y la rama enfrentada más cercana del manguito, una plaquita 12 de material poliamida auto-lubrificada que tenga un escaso coeficiente de frotamiento, por ejemplo el material conocido comercialmente bajo el nombre de Railco o el conocido con el nombre de Ertalon; en cada forma de realización, el elemento interpuesto 9, que puede quedar entera o casi enteramente alojado en el volumen comprendido entre las ramas de la U de la caja de eje, es un bloque de elastómero (por ejemplo, caucho) o, preferentemente, un bloque constituido parcialmente por elastómero y parcialmente por otro material (por ejemplo, metal), que asegura la amortiguación de las vibraciones y de las deflexiones del larguero, provocadas por los movimientos del bogie, mientras que el larguero en sí asegura un posicionamiento siempre correcto en la dirección transversal (dirección Y en las figuras 2 a 4). Una elección apropiada del elemento interpuesto, que constituye en esta forma de realización, una etapa suplementaria de suspensión primaria, en función de su propia rigidez, permite ajustar los parámetros de la tensión vertical, es decir, la rigidez de la suspensión, lo que proporciona la posibilidad de utilizar este tipo de bastidor indiferentemente sobre un bogie motor o un bogie portador, para gran velocidad o no. El bloque 9 queda dispuesto preferentemente entre unos calzos en contacto, respectivamente, con el manguito 8 y la caja de eje 4, y puede observarse que dicho bloque y sus calzos no están ni fijados entre sí, ni fijados al manguito o/y a la caja de eje, pudiendo ser limitada solamente la amplitud de sus movimientos mediante topes.

En la forma de realización de la figura 4, las caras exteriores de las ramas de la U del manguito 8 están igualmente más cerca una de la otra que las caras interiores de las ramas de la U de la caja de eje 4, pero las ramas de la U del manguito, generalmente no quedan, o quedan solamente en una pequeña parte, en el volumen comprendido entre las ramas de la U de la caja de eje, como consecuencia de tensiones dimensionales debidas al montaje del elemento interpuesto 9 que frota sobre una pieza metálica lisa 13, por ejemplo de acero. En esta forma de realización, el elemento interpuesto 9, por ejemplo formado en sí por un bloque metálico, presenta una sección en T invertida, cuya rama horizontal queda alojada entre las ramas de la U de la caja de eje 4, a una distancia tal que pueda ser ajustada entre cada rama de la U de la caja 4 y la cara extrema enfrentada de la rama horizontal de la T invertida del bloque 9, una plaquita 14 de material de escaso coeficiente de frotamiento. Igualmente, el alma vertical de la T invertida queda alojada entre las ramas de la U del manguito 8, a una distancia tal que pueda ser ajustada entre cada rama de la U del manguito y la cara enfrentada de dicha alma, una plaquita 15 de material de escaso coeficiente de frotamiento. El alma de la T invertida está unida a las ramas de la U invertida del manguito por medio de un eje que constituye pivote que atraviesa el conjunto (comprendiendo incluso naturalmente las plaquitas 15) de parte a parte.

Claims (5)

1. Bogie (1) adaptado para ser solidarizado apoyado sobre unas ruedas (5), y que comprende por lo menos dos ejes de ruedas, por lo menos un larguero (6) que va de los ejes a una parte por lo menos aproximadamente central de la longitud del bogie, y unas cajas de eje (4) en las que los ejes quedan montados giratorios, comprendiendo el larguero (6) por lo menos una lámina elástica que constituye una suspensión primaria, de material compuesto a base de fibras ocluidas en una resina, caracterizado por el hecho de que la lámina que constituye el larguero es intercambiable de manera que la suspensión primaria es ajustable en parámetros, y por el hecho de que una región (61) de cada extremo del larguero queda alojado en un manguito (8) de larguero que reposa sobre una caja de eje respectiva a través por lo menos de un elemento interpuesto (9).

2. Bogie, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el elemento interpuesto (9) es un medio amortiguador, por lo menos parcialmente de elastómero, para amortiguar, con la lámina elástica, el movimiento del bogie (1).

3. Bogie, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el elemento interpuesto (9) es un medio amortiguador, que constituye una etapa suplementaria de suspensión primaria, para ajuste de los parámetros de rigidez de suspensión.

4. Bogie, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el elemento interpuesto (9) es una pieza metálica que frota sobre una pieza lisa (13) como elemento amortiguador.

5. Bogie, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que presenta dos largueros (6), cada uno de los cuales comprende por lo menos una lámina elástica y unidos a un mismo travesaño (2) de bogie.