ES2317092T3 - Vehiculo, especialmente. vehiculo conducido sobre carriles, con cajas de vagon unidas de modo articulado. - Google Patents

Abstract

Vehículo, especialmente, vehículo conducido sobre carriles, que consiste en, al menos, tres cajas de vagón unidas entre sí de modo articulado, de las cuales, al menos una caja de vagón central (MWK) no se apoya en uno o múltiples rodajes sino, a través de articulaciones de caja de vagón, sobre ambas cajas de vagón de rodaje vecinas (LWK), que, a su vez, se apoyan cada una en, al menos un rodaje, caracterizado porque ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central (MWK) permiten los movimientos de balanceo alrededor de un eje longitudinal (eje x) de las cajas de vagón unidas a cada articulación entre sí, porque los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones, están acoplados entre sí de tal modo que el primer ángulo de balanceo psi1 de las cajas de vagón ente sí, en una articulación de pivote y balanceo (SWG*), y el segundo ángulo de balanceo psi2 de las cajas de vagón entre sí, en la otra articulación de pivote, cabeceo y balanceo (SNWG*), se encuentran en una relación funcional psi1 = fpsi(psi 2), y porque la caja de vagón central (MWK) se apoya a través de ambas articulaciones, sobre ambas cajas de vagón de rodaje (LWK), en lo que respecta al balanceo, asimismo, el primer momento de apoyo de balanceo MW1 en una de las articulaciones (SWG*) y el segundo momento de apoyo de balanceo MW2 en la otra articulación (SNWG*) se encuentran en una relación funcional MW1 = fM (MW2).

Description

Vehículo, especialmente, vehículo conducido sobre carriles, con cajas de vagón unidas de modo articulado.

La invención comprende un vehículo, especialmente, un vehículo conducido sobre carriles, que consiste en, al menos, tres cajas de vagón unidas entre sí de modo articulado, de las cuales, al menos, una caja de vagón central (MWK) no se apoya en uno o múltiples rodajes sino, a través de articulaciones de caja de vagón, sobre ambas cajas de vagón de rodaje vecinas (LWK), que, a su vez, se apoyan cada una en, al menos, un rodaje.

Tal vehículo, con una caja de vagón central, que no presenta ningún rodaje y se apoya en una caja de vagón de rodaje, se conoce por Rudolf Sommer "Integral - ein Gliederzugsystem für den Vollbahnbetrieb" (Integral, un sistema de tren articulado para el funcionamiento de tren completo) en ZEV + DET Glas. Ann. 123 (1999), páginas 73 - 84.

La memoria JP 2003-048539 A describe un vehículo similar, con dispositivos de unión para las cajas de vagón que permiten, respectivamente, sólo una dirección de movimiento.

En tales vehículos están dispuestas, al menos, entre dos rodajes vecinos, dos articulaciones de cajas de vagón. De este modo, es posible configurar de modo relativamente grande la distancia entre estos rodajes vecinos, dado que, a través de sus articulaciones de caja de vagón, el vehículo se puede adaptar, de manera óptima, a un perfil de envoltura predeterminado. Pero esta gran distancia de rodaje, por lo demás tan ventajosa, también trae consigo una desventaja. Ésta se presenta, al transitar una torsión de la vía del tren, por ejemplo, al transitar una rampa de elevación al comienzo o al final de una curva de trayecto elevada. Por un lado, se generan mayores exigencias a las cajas de vagón en cuanto a la torsión alrededor del eje longitudinal (eje x) y, por otro lado, se producen mayores redistribuciones de las fuerzas de apoyo de las ruedas. Esto último puede ser especialmente crítico para vehículos conducidos por carriles, si las ruedas portadoras tienen, al mismo tiempo, las funciones de guía, como es el caso, precisamente, de los vehículos sobre carriles. En el caso de una gran disminución de las fuerzas de apoyo de las ruedas ya no se puede garantizar una conducción segura por los carriles. En el caso de vehículos sobre carriles, por ejemplo, se habla de que ya no está dada la seguridad contra descarrilamientos en torsiones.

La situación descrita anteriormente se agudiza aún más si, para lograr una gran longitud de vehículo, se disponen en hilera múltiples cajas de vagón de rodaje y cajas de vagón central. De este modo, se obtienen los denominados vehículos multiarticulados, como se encuentran frecuentemente en la actualidad en coches de tranvía de plataforma baja. Se incrementan notablemente la exigencia de torsión de las cajas de vagón y la redistribución de las fuerzas de apoyo de las ruedas y, las disminuciones de las fuerzas de apoyo de las ruedas que traen consigo en torsiones de la vía.

En el caso de vehículos de este tipo se conocen cuatro ejecuciones principales de articulaciones en lo que respecta a su funcionamiento:

1. Las articulaciones entre las cajas de vagón posibilitan, en primer lugar, los siguientes movimientos de giro de las cajas de vagón vecinas, entre sí:

\bullet

un movimiento de pivote alrededor de un eje vertical (eje z) y

\bullet

un movimiento de cabeceo alrededor de un eje transversal (eje y).

Este tipo de articulación de caja de vagón puede denominarse articulación de pivote y cabeceo SNG. Cuenta con dos grados de libertad y bloquea cuatro grados de libertad. Mediante la articulación de pivote y cabeceo, se unen los desplazamientos de las cajas de vagón entre sí en las tres direcciones de coordenadas, y los movimientos de balanceo entre sí alrededor de un eje longitudinal (eje x). En la figura 1 se representa esquemáticamente un modo de ejecución que se encuentra, frecuentemente, también para este tipo de articulación de pivote y cabeceo SNG. En este caso, en el área del piso de las cajas de vagón está dispuesto un cojinete esférico 1. Este cojinete, en general configurado como articulación esférica axial, bloquea tres grados de libertad. Impide el desplazamiento de las cajas de vagón entre sí en las tres direcciones de coordenadas. Sin embargo, mediante este tipo de cojinete no se impiden los movimientos de giro de las cajas de vagón entre sí, alrededor de cualquier eje. Para ello, en este modo de ejecución se requieren otros elementos constructivos para una articulación de pivote y cabeceo SNG. Para impedir el movimiento de pivote de las cajas de vagón entre sí, en este caso se puede, por ejemplo, montar entre las cajas de vagón, en el área del techo, una barra de acople transversal 2. Existen otros modos de ejecución conocidos para articulaciones de pivote y cabeceo SNG. Se puede prever, por ejemplo, en el área de la base de las cajas de vagón, una corona de rodadura con bolas horizontal que bloquea los cinco grados de libertad. Sólo permite movimientos de pivote alrededor de su eje de giro vertical (eje z). Para realizar, en este caso, una articulación de pivote y cabeceo SNG, se apoya una caja de vagón de modo articulado en una corona de rodadura con bolas. Este apoyo articulado en la corona de rodadura con bolas permite un movimiento de giro alrededor de un eje transversal (eje y) y, con ello, movimientos de cabeceo de las cajas de vagón entre sí. En la aplicación de las articulaciones de pivote y cabeceo SNG descritas, una caja de vagón central MWK sin rodajes está más que suficientemente apoyada en sus dos extremos en las cajas de vagón de rodaje vecinas LWK. En lo que respecta a su apoyo de balanceo, se presenta una redundancia estática, dado que este apoyo se lleva a cabo, al mismo tiempo, a través de dos articulaciones de caja de vagón. Aquí también hallamos el motivo por el cual, al transitar las torsiones de la vía del tren, se producen redistribuciones de las fuerzas de apoyo de las ruedas y se crean notables exigencias de torsión alrededor del eje longitudinal en la caja de vagón.

2. Otra ejecución principal de articulación sólo permite un movimiento de pivote alrededor de un eje vertical (eje z) de las cajas de vagón entre sí. Este tipo de articulación puede denominarse articulación de pivote SG. Se la requiere siempre, en un extremo de una caja de vagón de rodajes LWK, como unión articulada con una caja de vagón central MWK, si la caja de vagón de rodajes LWK sólo se apoya en un rodaje que no puede garantizar, por sí sólo, un apoyo de cabeceo suficiente y tampoco se lleva a cabo otro apoyo de la caja de vagón de rodaje LWK a través de otra articulación, sobre una caja de vagón de rodajes LWK vecina. También para este tipo de articulación de pivote SG, en la figura 1 se representa esquemáticamente un modo de ejecución hallado frecuentemente. También en este caso, en el área de la base de las cajas de vagón está dispuesto un cojinete esférico 1, que sí evita, sólo, los desplazamientos de las cajas de vagón entre sí, pero no los movimientos de giro alrededor de cualquier eje. Para ello se prevé otro cojinete, en general, en el área del techo del vehículo. Para este cojinete en el techo 3 se puede utilizar, preferentemente, un cojinete esférico. Una articulación de cajas de vagón configurada de ese modo, ahora cuenta con sólo un grado de libertad. Las cajas de vagón acopladas mediante estas articulaciones sólo pueden realizar movimientos de pivote alrededor de un eje vertical (eje de pivote 4), asimismo, este eje de pivote 4 está representado por la línea de unión entre los puntos centrales de giro de ambos cojinetes 1 y 3, en el área del piso o en el área del techo. También para una articulación de pivote SG se conocen otros modos de ejecución. La corona de rodadura con bolas horizontal ya mencionada, por ejemplo, en el área del piso de las cajas de vagón, representa sólo un modo de ejecución posible para una articulación de pivote SG. Bloquea cinco grados de libertad y sólo permite movimientos de pivote alrededor de un eje vertical (eje z). Si se reemplazan una, o también ambas, articulaciones de pivote y cabeceo SNG en las cajas de vagón central MWK, por articulaciones de pivote SG, para sostener las cajas de vagón de rodaje LWK vecinas en lo que respecta a su cabeceo, no se modifica nada en la redundancia estática, en lo que respecta al apoyo de balanceo de la caja de vagón central MWK. La redistribución de las fuerzas de apoyo de las ruedas, y la exigencia de torsión de las cajas de vagón al circular por las torsiones de las vías del tren, permanecen invariables. El bloqueo de grados de libertad adicionales en las articulaciones de cajas de vagón sólo tiene importancia para el apoyo de cabeceo de las cajas de vagón de rodaje LWK.

3. Para reducir la redistribución de la fuerza de apoyo de las ruedas y la torsión de la caja de vagón, como consecuencia de la redundancia estática, en lo que respecta al apoyo de balanceo de las cajas de vagón central MWK, es adecuada y conocida la posibilidad de permitir movimientos de balanceo entre las cajas de vagón en una de las articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK en cajas de vagón de rodaje LWK. Esta articulación bloquea entonces un grado de libertad menos. La caja de vagón central MWK se sostiene entonces, en lo que respecta al balanceo, sólo en una de las dos cajas de vagón vecinas, a través de la otra articulación, es decir, determinada estáticamente. La articulación de pivote y cabeceo SNG mencionada se modifica entonces, correspondientemente, en su funcionamiento. Los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí están ahora permitidos, y tal articulación se puede denominar articulación de pivote, cabeceo y balanceo SNWG. Ahora bloquea realmente sólo tres grados de libertad, a saber, tres posibles direcciones de desplazamiento de las cajas de vagón entre sí. En la articulación de pivote, cabeceo y balanceo SNWG, se pueden ejecutar los movimientos de giro de las cajas de vagón alrededor de los tres ejes posibles. Como posible modo de ejecución, dicha articulación de pivote, cabeceo y balanceo SNWG se puede configurar fácilmente a partir de una articulación de pivote y balanceo SNG con cojinete esférico, en el área del piso. Para ello, se retira la barra de acople transversal 2 en el área del techo. Si, como otro modo de ejecución para la articulación de pivote, cabeceo y balanceo SNWG se desea implementar, por ejemplo, una corona de rodadura con bolas, en el área del piso, se la debería montar alojada en cardán entre ambas cajas de vagón.

4. La cuarta ejecución conocida principal de la articulación, en lo que respecta al funcionamiento, se desprende de la articulación de pivote SG. Para ello, también se le agrega un grado de libertad a esta ejecución de articulación. Ahora es posible que las cajas de vagón unidas a través de tal articulación no sólo puedan ejecutar movimientos de pivote alrededor de un eje vertical (eje z) entre sí sino también movimientos de balanceo alrededor de un eje longitudinal (eje x). Este tipo de articulación puede denominarse articulación de pivote y balanceo SWG. Los modos de ejecución posibles y conocidos para una articulación de pivote y balanceo SWG están representados esquemáticamente en las figuras 2 a 4, asimismo, aquí sólo se muestra como detalle la ejecución del cojinete en el área del techo. En el área del piso de las cajas de vagón, se conserva el cojinete esférico 1, como el utilizado en las articulaciones de vehículo correspondientes a la figura 1. En el modo de ejecución acorde a la figura 2 se logra el grado de libertad para el balanceo, disponiendo el cojinete en el techo 3 en una consola de alojamiento 6 desplazable lateralmente. Esta posibilidad de desplazamiento del cojinete en el techo 3 en una consola de alojamiento 6 se logra, en este caso, mediante el alojamiento de este cojinete en el techo 3, en un agujero alargado 5 dispuesto transversalmente. Otra posibilidad de ejecución se puede lograr mediante una consola de alojamiento 6 dispuesta desplazable transversalmente en la caja de vagón. Como se puede observar en la figura 3, la consola de alojamiento 6 para lograr el desplazamiento transversal en la caja de vagón está montada mediante ajustes móviles 7. La figura 4 muestra otro modo de ejecución para una articulación de pivote y balanceo SWG. El cojinete en el techo 3 usual hasta ahora, prácticamente se divide en dos cojinetes con cierta distancia longitudinal. Estos dos cojinetes se unen a través del brazo longitudinal 8. También mediante la corona de rodadura con bolas en el área del piso se puede obtener la articulación de pivote y balanceo SWG. Una de las dos cajas de vagón unidas a través de la articulación debería apoyarse de modo articulado en la corona de rodadura con bolas, asimismo, el eje de giro de este apoyo articulado debe extenderse en dirección longitudinal.

Pero permitir los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en una articulación que sostiene la caja de vagón central MWK, tiene ciertas desventajas importantes. La caja de vagón central MWK sólo puede apoyarse en la respectiva siguiente articulación en la caja de vagón de rodaje LWK, en lo que respecta al balanceo. Por ello, las fuerzas de reacción conformadas por la fuerza centrífuga, la carga originada por el viento, y la dinámica de balanceo, son notablemente mayores en esta caja de vagón de rodaje LWK que si la caja de vagón central MWK se apoyara en ambas cajas de vagón de rodaje LWK vecinas. En lo que respecta a la dinámica de balanceo, la implementación de un amortiguador de balanceo de articulación 16 en la articulación de la caja de vagón, que posibilita los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí, es una resolución conocida para manejar mejor la problemática. Un amortiguador de balanceo de articulación 16 de este tipo puede ser ejecutado como amortiguador hidráulico que, en la articulación de caja de vagón, une entre sí ambas cajas de vagón vecinas en el área del techo. Pero al transitar torsiones de la vía de tren, dicho amortiguador, dependiendo de la velocidad de marcha y de la inclinación de la torsión de la vía, genera, a su vez, exigencias de torsión en la estructura de la caja de vagón y provoca una redistribución de las fuerzas de apoyo de las ruedas.

Al transitar torsiones de vías de tren, debería ser absorbido por una articulación todo el ángulo de torsión que se genera en toda la extensión longitudinal de ambas bases de apoyo de las cajas de vagón de rodajes LWK que sostienen la caja de vagón central MWK, en el caso de que no se produzcan exigencias de torsión, a partir de la torsión de la vía de tren de la estructura de caja de vagón ni redistribución de la fuerza de apoyo de las ruedas. Pero este ángulo de torsión frecuentemente es mayor que el posible ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí en una articulación. La capacidad de posibilitar movimientos de empuje del fuelle implementado en el paso de caja de vagón, generalmente actúa de modo limitador. También las posibles ejecuciones de la configuración del piso, en el área de la articulación de la caja de vagón, frecuentemente establecen límites ajustados en cuanto al ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí. Por ello, como regla general se debe limitar el ángulo de balanceo de las cajas de vagón vecinas entre sí en la articulación de cajas de vagón mediante medidas adecuadas. Dichas medidas pueden ser, por ejemplo, amortiguadores que limiten el balanceo y/o topes en la articulación de cajas de vagón. También el amortiguador de balanceo de articulación 16, mencionado anteriormente, puede actuar restringiendo el ángulo de balanceo, si su avance es dimensionado correspondientemente. Pero si el ángulo de balanceo de la articulación se limita, se presenta nuevamente una exigencia de torsión de la estructura de caja de vagón y una redistribución de la fuerza de apoyo de las ruedas, tan pronto como el ángulo de torsión sea mayor al ángulo permitido de balanceo de la articulación.

La invención tiene como objetivo, por ello, salvar las desventajas mencionadas, que se generan si ninguna, o sólo una de las dos articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK, permite o permiten movimientos de balanceo de las cajas de vagón vecinas entre sí. Se desea configurar un vehículo de este tipo de modo tal que pueda transitar por las torsiones de la vía de tren sin generar exigencias de torsión de la estructura de la caja de vagón ni redistribuciones de la carga de rueda sobre una caja de vagón central MWK, y que posibilite el apoyo de la caja de vagón central MWK, en lo que respecta al balanceo, a través de las dos cajas de vagón de rodaje LWK vecinas en una distribución deseada.

Este objetivo se alcanza, acorde a la invención, a través de las características de la reivindicación 1.

A través del acople de los movimientos de balanceo en ambas articulaciones, se puede lograr que la caja de vagón central MWK se apoye en ambas cajas de vagón de rodaje LWK vecinas, en lo que respecta al balanceo.

En las figuras 5 y 10, está representado un modo de ejecución esquemático para el acople de los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en las articulaciones que sostienen una caja de vagón central MWK. En primer lugar, se permite el movimiento de balanceo de las respectivas cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones, gracias a la implementación de articulaciones de pivote y balanceo SWG o articulaciones de pivote, cabeceo y balanceo SNWG. Estas ya son conocidas como tales, por ejemplo, a partir de las figuras 2 y 3. Sin otras medidas, la caja de vagón central MWK no estaría sostenida en lo que respecta al balanceo. Se inclinaría lateralmente. Por ello, los respectivos movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí deben ser acoplados entre sí en las dos articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK. Acorde a las figuras 5 y 10, esto se puede llevar a cabo, por ejemplo, montando en cada caja de vagón de rodaje LWK una barra de acople transversal 2 de tipo conocido ya por la articulación de pivote y cabeceo SNG. Sin embargo, del lado de la caja de vagón central MWK, esta barra de acople transversal 2 no se monta directamente en la caja de vagón, sino que encastra en una palanca acodada 9, alojada, a su vez, en un alojamiento para palanca acodada 10 en la caja de vagón central MWK, de modo rotatorio alrededor de un eje vertical. Un movimiento de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en la articulación, produce, con ello, un movimiento de giro de la palanca acodada 9 alrededor de un eje vertical en el alojamiento de la palanca acodada 10. El ángulo de giro de la palanca acodada 9 es una medida para el ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí. Este ángulo de giro se determina, entre otros, debido a las longitudes l1 o l2 de la palanca acodada 9. Si las palancas acodadas 9 son acopladas en su movimiento de giro, entonces también están acoplados los ángulos de balanceo de las cajas de vagón entre sí en ambas articulaciones. Para este acople se utilizan elementos de acople 11. Si se utilizan palancas acodadas 9, como se representa en la figura 5, que en la dirección transversal al vehículo cuentan con dos travesaños que salen de sus alojamientos de las palancas acodadas 10, se pueden utilizar como elementos de acople 11, por ejemplo, cables 12 o barras de tracción, libres de fuerzas de presión. Esto puede ser muy ventajoso si ambas articulaciones por acoplar en el movimiento de balanceo se encuentran muy separadas entre sí y, con ello, el pandeo pudiera ser relevante para los elementos de acople 11. Por lo demás, naturalmente cada articulación sólo requiere de una palanca acodada 9 simple, unidas entre sí mediante una barra de presión y tracción, a modo de elemento de acople 11.

Se ha establecido entonces una relación funcional \varphi_{1} = f_{\varphi}(\varphi_{2}) entre el ángulo de balanceo \varphi_{1} de las cajas de vagón entre sí, en una articulación, y el ángulo de balanceo en la otra articulación. Dado que, a través de la estructura de la caja de vagón central MWK ya no se transmite ninguna exigencia de torsión alrededor de su eje longitudinal, de una caja de vagón de rodaje LWK que la sostiene a la otra caja de vagón de rodaje LWK que la sostiene, y con ello, la caja de vagón central MWK tampoco es rotada alrededor de su eje longitudinal, la suma de ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} en ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK arroja como resultado el ángulo de balanceo \varphi, que se ajusta, condicionado por la torsión de la vía, entre ambas cajas de vagón de rodaje LWK de soporte. Además de la relación funcional \varphi_{1} = f_{\varphi}(\varphi_{2}) se da una segunda ecuación \varphi= \varphi_{1} + \varphi_{2}, de modo que ambos ángulos se definen, en su dimensión, determinados estáticamente.

Sobre la caja de vagón central MWK actúan, durante el funcionamiento, fuerzas transversales que, por ejemplo, se provocan en el tránsito de curvas y/o por las cargas originadas por el viento. Éstas deben ser transmitidas por las articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK, a las cajas de vagón de rodaje LWK. Esto se lleva a cabo, en primer lugar, a través de los elementos de cojinete dispuestos en el área del suelo (por ejemplo, el cojinete esférico 1). Pero dado que la línea de acción de las fuerzas transversales, como regla general, se encuentran por encima de estos elementos de cojinete, en la caja de vagón central MWK, se origina un momento de inclinación alrededor del eje longitudinal - el momento de balanceo M_{w}. Por ello, en las articulaciones se deben transmitir los correspondientes momentos de apoyo de balanceo, asimismo, la suma del momento de apoyo de balanceo M_{W1} en una articulación y el momento de apoyo de balanceo M_{W2} en la otra articulación, arroja como resultado el momento de balanceo M_{W} (M_{W} = M_{W1} + M_{W2}). El acople de balanceo de ambas articulaciones que sostienen a la caja de vagón central MWK no sólo genera una relación funcional para el ángulo de balanceo, que se presenta en la articulación, de las respectivas cajas de vagón entre sí, sino que también produce una relación funcional M_{W1} = f_{M} (M_{W2}) entre el momento de apoyo de balanceo M_{W1} en una articulación y el momento de apoyo de balanceo M_{W2} en la otra articulación. De manera análoga a los ángulos de balanceo, para ambos momentos de apoyo de balanceo también están dadas dos condiciones, de modo que también los momentos de apoyo de balanceo están definidos, determinados estáticamente. La relación funcional fM () para los momentos de apoyo de balanceo, representa la función inversa de la relación funcional f\varphi() para el ángulo de balanceo (f_{\varphi}() = f_{M}^{-1}()). Esto vale en tanto que no actúen otros elementos de acople de balanceo en las articulaciones, más allá de los elementos de acople aquí descritos, para el movimiento de balanceo de las cajas de vagón entre sí en las articulaciones, por ejemplo, amortiguadores, elementos tensores, tampones y/o topes.

En la configuración de las relaciones funcionales para los ángulos de balanceo o los momentos de apoyo de balanceo, es ventajosa la elección de un recorrido estable de función. Las inestabilidades en los desarrollos de movimientos generan puntas de aceleración que, a su vez, conducen a un nivel de fuerza elevado. También se debería seleccionar, de modo adecuado, una función creciente continua. Un desarrollo descendente de función significaría que en una articulación se establezca un mayor ángulo de balanceo que el que se establece a causa de la torsión de la vía de tren entre ambas cajas de vagón de rodaje LWK que sostienen la caja de vagón central MWK. Estos dos momentos de apoyo de balanceo en ambas articulaciones actuarían de modo opuesto entre sí. Un desarrollo descendente constante para la relación funcional por establecer sería extremadamente inadecuado en lo que respecta al apoyo del balanceo de la caja de vagón central MWK. También aumentaría el perfil de envoltura del vehículo. Si, en el caso extremo, una relación funcional tan poco adecuada fuera igual a \varphi_{1} = -\varphi_{2}, entonces ya no se podría garantizar ningún apoyo de balanceo. La caja de vagón central MWK se caería. En lo que respecta a la construcción, tal modo de ejecución inadecuado sería imaginable, por ejemplo, si ambos elementos de acople 11 conducidos a través de la caja de vagón central MWK, representados como barras de tracción en al figura 5, se cruzaran y, en un caso extremo, ambas palancas acodadas 9 presentaran la misma longitud de travesaños l1 y l2.

Si en la figura 5 las longitudes de los travesaños de las palancas acodadas 9, y las longitudes de las barras de acople transversal 2, presentan un tamaño lo suficientemente grande en relación con los ángulos de giro que realizan las palancas acodadas 9 en sus alojamientos de las palancas acodadas 10, entonces se puede partir, con una buena aproximación, de una relación lineal para \varphi_{1} y \varphi_{2}. Ambos ángulos y ambos momentos de apoyo de balanceo son respectivamente proporcionales entre sí. En el ejemplo de ejecución acorde a la figura 5, las relaciones funcionales para los ángulos de balanceo se podrían representar con la ecuación

\varphi_{1} = \frac{l_{1}}{l_{2}} \varphi_{2}

y aquellas para los momentos de apoyo de balanceo, con la ecuación

M_{W1} = \frac{l_{2}}{l_{1}} M_{W2}

Si, por ejemplo, las relaciones de palanca en las palancas acodadas 9 son iguales en ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK (l1 = l2), se obtienen, en ambas articulaciones, los mismos ángulos de balanceo de las respectivas cajas de vagón entre sí, y los mismos momentos de apoyo de balanceo.

En la figura 6 se muestra otra posibilidad de configuración para la realización constructiva de las relaciones funcionales entre los ángulos de balanceo de las respectivas cajas de vagón entre sí y de los momentos de apoyo de balanceo en ambas articulaciones que sostienen una caja de vagón central MWK. Aquí se han unificado los brazos longitudinales conocidos por la figura 4 de una articulación de pivote y balanceo SWG y la palanca acodada 9 conocida por la figura 5 en un solo componente de construcción. Como elementos de acople 11 también pueden utilizarse nuevamente barras de tracción o barras de tracción y presión, o también, cables 12 en los cuales, eventualmente, también se puede considerar la implementación de rodillos guía 13 para desviar la dirección de los cables. Esto puede ser adecuado si, por ejemplo, la construcción del techo del vehículo dificulta una disposición simple lineal de los elementos de acople 11. Además, como podemos observar en la figura 7, en el caso de la utilización de cables 12 y de la implementación de rodillos guía 13 se podría prescindir de la barra de acople transversal 2 y de la palanca acodada 9. Finalmente, en lugar de los cables 12 y, eventualmente, de los rodillos guía 13, también se pueden implementar cables
Bowden.

Además de los elementos de acción mecánica para generar las relaciones funcionales entre ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí y entre ambos momentos de apoyo de balanceo M_{W1} y M_{W2}, también pueden implementarse medios hidráulicos. Dicha posibilidad está representada en la figura 8. Un movimiento de balanceo de las cajas de vagón entre sí, es convertido en un movimiento de émbolo en un cilindro hidráulico 14. La cantidad de aceite que en ese caso es expulsada del cilindro hidráulico 14, es conducida mediante conductos hidráulicos 15 a otro cilindro hidráulico 14, asignado a la otra articulación de cajas de vagón de la caja de vagón central MWK. Posteriormente, en este cilindro hidráulico 14 se desencadena un movimiento de émbolo que, a su vez provoca un ángulo de balanceo de las cajas de vagón unidas a esta articulación. De este modo, se establecen las relaciones funcionales entre ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí, y entre ambos momentos de apoyo de balanceo M_{W1} y M_{W2}. En el acondicionamiento de la invención, con acción hidráulica, en la relación funcional se puede influir, no sólo a través de relaciones de palanca, sino también a través del tamaño de las superficies del émbolo del cilindro hidráulico 14. Preferentemente, para el cilindro hidráulico 14 se deberían utilizar cilindros sincronizados.

Los modos de ejecución descritos hasta ahora le permiten al vehículo seguir por completo cada torsión de la vía de tren. Por ello, las exigencias de torsión alrededor del eje longitudinal deben ser transmitidas desde la caja de vagón central MWK, no desde una caja de vagón de rodaje LWK a otra. Para poder procurar que, en el caso de determinados estados de la vía de tren, como por ejemplo, fallas en la altura en un solo lado de la vía, el vehículo no siga demasiado la vía fallada con movimientos de balanceo, puede ser adecuado amortiguar entre sí los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí en las articulaciones, mediante amortiguadores de balanceo de articulación 16. Las cajas de vagón de rodaje LWK se sostienen dinámicamente a través de la caja de vagón central MWK dispuesta entre ellas. Sin embargo, de este modo se origina, nuevamente, una exigencia de torsión correspondiente a la fuerza de amortiguación de la estructura de caja de vagón, así como una redistribución de las fuerzas de apoyo de las ruedas. Por otro lado, de este modo se brinda la posibilidad de amortiguar el comportamiento de balanceo del vehículo, al menos, hasta un determinado grado, sin influir en la amortiguación de la suspensión vertical. Además de la disposición usual en regla general, de un amortiguador de balanceo de articulación 16 hidráulico, en el área del techo, perpendicular, entre ambas cajas de vagón unidas entre sí mediante la articulación (por ejemplo, como el cilindro hidráulico 14 en la figura 8), existen múltiples posibilidades para la disposición de un amortiguador, en el caso de articulaciones de balanceo acopladas gracias a la presencia de elementos de acople. De este modo se pueden resolver con mayor facilidad los problemas del espacio constructivo. La fuerza de amortiguación puede incidir en cualquier componente de construcción integrante de las articulaciones de balanceo acopladas. Un amortiguador de balanceo de articulación 16 puede, por ejemplo, estar montado en una palanca acodada 9, como se muestra, esquemáticamente, en la figura 9. Debido a la relación funcional entre cada ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en las articulaciones de caja de vagón, sólo se requiere un único amortiguador para amortiguar los movimientos de balanceo en ambas articulaciones. En el ejemplo de ejecución acorde a la figura 8, en la cual las relaciones funcionales entre ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí y entre ambos momentos de apoyo de balanceo M_{W1} y M_{W2} se generan a través de medios hidráulicos, la amortiguación se puede integrar directamente en la hidráulica, previendo válvulas de estrangulación en los conductos hidráulicos 15 o, si estos conductos hidráulicos 15 mismos actúan a modo de amortiguadores, gracias a correspondientes selecciones del corte transversal, a partir de las resistencias de corriente definidas de ese modo.

Los fuelles implementados para el paso de una caja de vagón a otra, en el área de las articulaciones de cajas de vagón, frecuentemente sólo pueden ser sometidas a exigencias reducidas en lo que respecta a la deformación por empuje. También es frecuente que la ejecución del piso en el área de las articulaciones solo sea adecuada para ángulos de balanceo reducidos de las cajas de vagón entre sí, unidas en la articulación. Si por ello, o por otros motivos, se establecieran restricciones en lo que respecta al posible ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en una o en ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central MWK, puede ser adecuado realizar una limitación del ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí, unidas en la articulación. Esto puede llevarse a cabo de manera similar al caso de la disposición de amortiguadores de balanceo de articulación 16, también debido a que los elementos limitadores actúan a través de cualquier componente de construcción que integra el acople de balanceo de la articulación. En la figura 9 se representa, a modo de ejemplo, una posible disposición de amortiguadores 17 que limitan el ángulo de balanceo, que limitan los movimientos de la palanca acodada 9 y con ello, también limitan el ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí unidas en la articulación. Debido a la relación funcional entre cada ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí en ambas articulaciones de cajas de vagón de la caja de vagón central MWK, también aquí es suficiente ejecutar, una vez por caja de vagón central MWK, esta limitación del ángulo de balanceo. En lugar del amortiguador 17 representado en la figura 9, también pueden utilizarse topes o sujetadores con resorte. Los topes generan recorridos discontinuos de las curvas características y por ello, puntas de fuerza, y generalmente no son la solución óptima. Cada limitación del ángulo de balanceo produce, con su acción, nuevamente la generación de exigencias de torsión más allá de la estructura de la caja de vagón central MWK y, como consecuencia, también la redistribución de fuerzas de apoyo de las ruedas. Si por ejemplo, en lugar de los amortiguadores 17 mostrados en la figura 9, en la palanca acodada 9 encastran sujetadores con resortes, éstos también actúan ya en el caso de torsiones reducidas de la vía de tren y también en el caso de torsiones reducidas de la vía de tren generan, correspondientemente a su resistencia elástica, exigencias de torsión y una redistribución de la fuerza de apoyo de las ruedas.

Una limitación del ángulo de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones de cajas de vagón de la caja de vagón central MWK, también puede lograrse, en el caso de una disposición hidráulica, por ejemplo, acorde a la figura 8, limitando correspondientemente el avance del cilindro hidráulico 14, eventualmente, también a través de elementos de limitación del avance de efecto elástico.

Claims (9)

1. Vehículo, especialmente, vehículo conducido sobre carriles, que consiste en, al menos, tres cajas de vagón unidas entre sí de modo articulado, de las cuales, al menos una caja de vagón central (MWK) no se apoya en uno o múltiples rodajes sino, a través de articulaciones de caja de vagón, sobre ambas cajas de vagón de rodaje vecinas (LWK), que, a su vez, se apoyan cada una en, al menos un rodaje, caracterizado porque ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central (MWK) permiten los movimientos de balanceo alrededor de un eje longitudinal (eje x) de las cajas de vagón unidas a cada articulación entre sí, porque los movimientos de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones, están acoplados entre sí de tal modo que el primer ángulo de balanceo \varphi_{1} de las cajas de vagón ente sí, en una articulación de pivote y balanceo (SWG*), y el segundo ángulo de balanceo \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí, en la otra articulación de pivote, cabeceo y balanceo (SNWG*), se encuentran en una relación funcional \varphi_{1} = f\varphi(\varphi_{2}), y porque la caja de vagón central (MWK) se apoya a través de ambas articulaciones, sobre ambas cajas de vagón de rodaje (LWK), en lo que respecta al balanceo, asimismo, el primer momento de apoyo de balanceo M_{W1} en una de las articulaciones (SWG*) y el segundo momento de apoyo de balanceo M_{W2} en la otra articulación (SNWG*) se encuentran en una relación funcional M_{W1} = f_{M} (M_{W2}).

2. Vehículo acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la relación funcional fM () para los momentos de apoyo de balanceo representa la función inversa de la relación funcional f\varphi() para los ángulos de balanceo de las cajas de vagón entre sí (f_{\varphi}() = f_{M} ^{-1}()).

3. Vehículo acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la relación funcional \varphi_{1} = f_{\varphi}(\varphi_{2}) para ambos ángulos de balanceo de las cajas de vagón entre sí es una función creciente continua.

4. Vehículo acorde a la reivindicación 3, caracterizado porque la relación funcional \varphi_{1} = f_{\varphi}(\varphi_{2}) para ambos ángulos de balanceo de las cajas de vagón entre sí es una función lineal y, con ello, ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} entre las respectivas cajas de vagón, correspondiente a la ecuación \varphi_{1} = k *\varphi_{2} son proporcionales entre sí, y k es el factor de proporcionalidad.

5. Vehículo acorde a la reivindicación 4, caracterizado porque el factor de proporcionalidad adopta el valor k = 1.

6. Vehículo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las relaciones funcionales entre ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí, y entre ambos momentos de apoyo de balanceo M_{W1} y M_{W2}, son generados por medios mecánicos.

7. Vehículo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las relaciones funcionales entre ambos ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2} de las cajas de vagón entre sí, y entre ambos momentos de apoyo de balanceo M_{W1} y M_{W2}, son generados por medios hidráulicos.

8. Vehículo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el movimiento de balanceo de las cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central (MWK), están amortiguadas.

9. Vehículo acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los ángulos de balanceo \varphi_{1} y \varphi_{2}, de las cajas de vagón entre sí, en ambas articulaciones que sostienen la caja de vagón central (MWK), están limitados.