ES2318683T3 - Dispositivo de enganche con elemento de proteccion contra sobrecargas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de enganche (1) para transmitir fuerzas de tracción y/o empuje entre dos cajas de vagón contiguas de un vehículo de varias unidades, en particular de un vehículo sobre carriles, con: - una barra de enganche (2) que en su primer tramo final (2a) presenta una cabeza de enganche (3) y que en su segundo tramo final (2b) está unida por medio de un caballete (4) con una primera caja de vagón, preferentemente de modo articulado, pasando el flujo de fuerza durante la transmisión de fuerzas de tracción/empuje de la primera caja de vagón a una segunda caja de vagón contigua a través de la barra de enganche (2); y con - al menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) que está situado al menos parcialmente en el flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2), y que está diseñado para activarse al rebasar una primera cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas (10), perdiendo este su función como elemento de transmisión de la fuerza, con lo cual la cabeza del enganche (3) y la primera caja del vagón se desplazan aproximándose entre sí, y la cabeza del enganche (3) se recoge desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón, caracterizado porque el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) presenta un cuerpo en forma de barra con una estructura con riesgo de pandeo, que está situado de tal modo en el dispositivo de enganche que el flujo de fuerza que pasa a través del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) transcurre esencialmente en la dirección longitudinal del cuerpo, pudiendo determinarse con exactitud la primera cantidad de energía para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas (10) mediante una elección adecuada de los valores característicos de geometría del cuerpo, es decir mediante una elección adecuada de los valores característicos de la sección o de los momentos de superficie del momento resistente y/o de la longitud del cuerpo, y que es independiente de las fluctuaciones de resistencia del material empleado para el cuerpo.

Description

Dispositivo de enganche con elemento de protección contra sobrecargas.

La presente invención se refiere a un dispositivo de enganche para transmitir fuerzas de tracción y/o de empuje entre dos cajas de vagón contiguas de un vehículo de varias unidades, en particular un vehículo sobre carriles, presentando el dispositivo de enganche una barra de enganche que en su primer tramo final presenta una cabeza de enganche y que en su segundo tramo final está unida a través de un caballete con una primera caja de vagón, preferentemente de modo articulado, transcurriendo el flujo de fuerza durante la transmisión de fuerzas de tracción y/o de empuje desde la primera caja del vagón a una segunda caja de vagón contigua esencialmente a través de la barra de enganche, presentando el dispositivo de enganche además por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas que está situada en el flujo de fuerza que se transmite a través de la barra de enganche, y que está realizado para activarse al rebasar una primera cantidad de energía transmitida con el flujo de fuerza que fluye a través del elemento de protección contra sobrecargas, perdiendo este su función como elemento de transmisión de la fuerza, con lo cual la cabeza del enganche y la primera caja del vagón se desplazan aproximándose entre sí, y recogiéndose la cabeza del enganche desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón.

La publicación WO 2005/023618 A1 se refiere a un sistema de enganche con protección anticolisión. En este sistema conocido se facilita la protección anticolisión por medio de tubos de deformación que en un caso de colisión se deforman plásticamente reduciéndose la sección y absorbiendo así energía.

La publicación FR 2 775 240 A1 describe otra protección antichoques conocida en la técnica de los vehículos sobre carriles, que se puede emplear principalmente en los amortiguadores laterales. Esta protección contra choques comprende un cuerpo de elastómero para absorber los choques que se producen durante el régimen de marcha normal. Además de esto está previsto un elemento consumidor de energía destructivo con estructura en forma de panal. La activación de este elemento consumidor de energía destructivo tiene lugar a través de una protección contra sobrecargas. La protección contra sobrecargas está realizada como tubo con forma de tronco de cono que va amarrado entre la cara frontal de la caja del vagón por un lado y la placa del cuerpo de elastómero del lado de la caja del vagón. Cuando se rebasa una energía admisible para el cuerpo de elastómero se activa la protección contra sobrecargas, de modo que el tubo con forma de tronco de cono se destruye de una forma no elástica e irreversible.

Por la publicación EP 1 371 539 A1 se conoce un sistema de enganche con un elemento de transmisión de la fuerza/consumidor de energía que está situado entre la cabeza del enganche y la caja del vagón y que sirve para transmitir fuerzas de tracción y/o de empuje. Para que este elemento de transmisión de la fuerza/consumidor de energía (realizado de modo regenerativo) se pueda activa y desactivar según necesidad, está previsto un elemento de bypass para facilitar el puenteo del flujo de fuerza a través del elemento consumidor de energía.

La publicación CH 452 586 A se refiere a un dispositivo de tracción y empuje en una subestructura de vehículo de un vehículo sobre carriles. Para conseguir un absorbedor de choques que al rebasar una determinada fuerza de compresión se active y absorba una parte de la energía transmitida, se ha dispuesto una pieza de compresión realizada como elemento destructivo entre la subestructura del vehículo y la barra de enganche, destruyéndose esta pieza de compresión por deformación bajo el efecto de una fuerza de compresión característica.

Los dispositivos de enganche de la clase citada inicialmente son por lo tanto conocidos por el estado de la técnica en cuanto a su principio, y se emplean por ejemplo en la técnica de los vehículos sobre carriles como absorbedores de choques. Por lo general un absorbedor de choques de esta clase se compone de una combinación de un dispositivo de tracción/empuje (aparato elástico) y un dispositivo consumidor de energía, donde el absorbedor de choques protege al vehículo especialmente en el caso de velocidades de alcance importantes. Para ello puede estar previsto por ejemplo que el dispositivo de tracción/empuje esté diseñado para soportar fuerzas de tracción y empuje hasta una magnitud definida, y retransmitir a la subestructura del vehículo aquellas fuerzas que rebasen esta magnitud. Si bien de este modo las fuerzas de tracción y empuje que durante el régimen de marcha normal surgen entre las distintas cajas de vagón, por ejemplo en un vehículo de varias unidades, se absorben en este absorbedor de choques realizado por lo general con carácter regenerativo, en cambio al rebasar la carga de trabajo del dispositivo de tracción/empuje, por ejemplo al chocar el vehículo contra un obstáculo o durante una frenada brusca del vehículo, se daña o posiblemente destruye el absorbedor de choques y la unión articulada prevista eventualmente entre las distintas cajas de vagón. En este caso el dispositivo de tracción/empuje no es suficiente para consumir la energía que se produce. Por este motivo, en un caso de colisión es preciso incorporar el absorbedor de choques en el concepto de consumo de energía del conjunto del vehículo, de modo que la energía de choque que se produce sea absorbida directamente en la subestructura del vehículo. En caso contrario, ésta será expuesta a estas cargas extremas y según las circunstancias quedará dañada o incluso destruida. En el caso de vehículos sobre carriles, en un caso de éstos, la caja del vagón corre el riesgo de descarrilar.

Con la finalidad de proteger la subestructura del vehículo contra daños en el caso de impactos fuertes de alcance, se utiliza con frecuencia un elemento consumidor de energía realizado de modo destructivo o regenerativo, que está diseñado por ejemplo de tal modo que solamente se activa después de haber agotado el consumo de trabajo del dispositivo de tracción/empuje, y de que se haya absorbido al menos en parte la energía transmitida a través del elemento consumidor de energía por el flujo de fuerza, y de este modo la degrade. Como elementos consumidores de energía, se emplean por ejemplo tubos de deformación en los cuales se transforma la energía de impacto en trabajo de deformación y calor de modo destructivo y mediante una deformación definida de al menos un tramo del tubo de deformación.

Un elemento consumidor de energía que está basado en el principio de un tubo de deformación, se caracteriza por presentar una fuerza de respuesta definida sin puntas de fuerza. Sin embargo también se conocen por el estado de la técnica elementos consumidores de energía de tipo regenerativo. Un ejemplo de esto son los amortiguadores hidráulicos de gas con una forma de trabajo regenerativa o auto-restauradora. Los elementos consumidores de energía basados en una forma de trabajo hidráulica de gas presentan por lo general una fuerza de respuesta y una tensión previa reducida, y reaccionan en función de la velocidad, a diferencia de un tubo de deformación.

Además de los elementos consumidores de energía basados en una forma de trabajo hidráulica de gas, se conocen también elementos consumidores de energía basados en una forma de trabajo hidrostática, y que tienen el mismo efecto regenerativo (auto-restaurador). Los elementos consumidores de energía que trabajan por un procedimiento hidrostático presentan una fuerza de respuesta y una tensión previa elevadas, a diferencia de los elementos consumidores de energía que trabajan de forma hidráulica por gas.

Por el estado de la técnica se conocen por ejemplo dispositivos de enganche con dispositivos consumidores de energía integrados, en los que se emplea un tubo de deformación. Esta clase de dispositivos consumidores de energía presentan por ejemplo un primer elemento de transmisión de la fuerza y un segundo elemento de transmisión de la fuerza que están unidos entre sí por un ajuste de fuerza mediante un elemento consumidor de energía (tubo de deformación), que se pueden transmitir fuerzas de tracción y de empuje en la dirección longitudinal del dispositivo de enganche. Al transmitir las fuerzas de tracción y de empuje, el flujo de fuerza pasa del primer elemento de transmisión de la fuerza al segundo elemento de transmisión de la fuerza esencialmente de forma íntegra a través del tubo de deformación realizado como elemento consumidor de energía. El tubo de deformación propiamente dicho está realizado de tal modo que al rebasar una magnitud de energía transmitida por el flujo de fuerza a través del tubo de deformación tiene lugar la deformación plástica del elemento, de modo que los elementos transmisores de la fuerza se desplazan el uno respecto al otro en la dirección longitudinal del dispositivo consumidor de energía, con lo cual y debido a la deformación destructiva del tubo de deformación el elemento absorbedor de energía absorbe al menos una parte del valor de la energía transmitida, y ésta se transforma en trabajo de deformación y en calor y con ello se degrada. Al desplazarse los elementos de transmisión de la fuerza entre sí en la dirección longitudinal del dispositivo consumidor de energía, puede aparecer además un acortamiento de la barra de enganche utilizada en el dispositivo de enganche. En este caso, después de activarse los elementos consumidores de energía, la cabeza de enganche dispuesta en el extremo de cabeza de la barra de enganche se recogería desde su posición normal en sentido hacia la caja del vagón. Se entiende aquí bajo el concepto de "posición normal" de la cabeza del enganche, la posición de la cabeza del enganche con relación a la cara frontal de la correspondiente caja de vagón durante el régimen de marcha
normal.

Un dispositivo consumidor de energía de esta clase presenta una curva característica con un trazado esencialmente rectangular, con lo cual después de activarse el elemento consumidor de energía está asegurada una absorción máxima de energía.

Ahora bien, no es posible adaptar a determinadas aplicaciones con gran exactitud un dispositivo de enganche con dispositivo consumidor de energía en el cual se utilice un elemento consumidor de energía (por ejemplo un tubo de deformación) de tipo destructivo, y que por lo tanto presenta una curva característica por lo general rectangular predeterminada por el elemento consumidor de energía, en particular con vistas al comportamiento de respuesta del dispositivo consumidor de energía. Para ello es necesario diseñar correspondientemente la curva característica de refuerzo-recorrido del dispositivo consumidor de energía para hacer posible un consumo de energía definido y previsible.

Pero con frecuencia tampoco son adecuados para muchas aplicaciones los dispositivos consumidores de energía en los cuales se utilice un elemento consumidor de energía de funcionamiento hidrostático y que por lo tanto presentan una características de aumento considerablemente más lineal, ya que por su naturaleza el consumo máximo de energía de los correspondientes elementos consumidores de energía a menudo es demasiado reducido.

En muchas aplicaciones existe en particular una necesidad de utilizar en los dispositivos de enganche un dispositivo consumidor de energía que se caracterice por una parte por una absorción máxima de energía, y por otra por una fuerza de respuesta que se pueda predeterminar con exactitud o por una cantidad de energía transmitida que se pueda determinar con exactitud (según la magnitud de energía), y permitir de este modo un consumo de energía predictible y bien definido especialmente en un caso de colisión. Así se desea a menudo que el dispositivo consumidor de energía solamente se active para una fuerza de respuesta superior, es decir que absorba por lo menos una parte de la energía transmitida por el flujo de fuerza a través del dispositivo de enganche, en cuyo caso sin embargo se puede predeterminar de forma sencilla la respuesta del dispositivo consumidor de energía.

Para resolver este problema cabría imaginar el prever en un dispositivo de enganche un dispositivo consumidor de energía en el cual esté integrado un elemento consumidor de energía realizado de forma convencional, en particular que trabaje con carácter destructivo, y que debido a la curva característica rectangular típica de tales elementos destructores de energía se caracteriza por un consumo de energía máximo, estando previstos además unos elementos de protección contra sobrecargas dispuestos transversalmente respecto a la dirección de la fuerza, en forma de unos elementos de ruptura que al rebasar una energía característica transmitida por los elementos de protección contra sobrecargas o elementos de ruptura y característicos de la activación de los elementos de protección contra sobrecargas (primera cantidad de energía), permitan la activación de los elementos consumidores de energía.

Aquí hay que entender bajo el concepto de "segunda cantidad de energía" en principio la energía característica transmitida a través del dispositivo de enganche que se produce por las fuerzas de tracción o empuje, para la cual el elemento consumidor de energía se activa y absorbe al menos en parte la energía producida. En este punto hay que señalar que en el conjunto de enganche conforme a la invención el elemento consumidor de energía no tiene por qué actuar necesariamente como elemento de transmisión de la fuerza antes de que se produzca su activación, que después de rebasar la segunda cantidad de energía pierde su función de transmisión de la fuerza, sino que más bien cabe imaginar que el elemento consumidor de energía no realiza antes de su activación ninguna clase de función de transmisión de la fuerza. Esto sucedería por ejemplo si el elemento consumidor de energía está dispuesto en el conjunto de enganche sin estar sometido a fuerzas y/o con holgura.

Igualmente hay que entender en principio por el concepto "primera cantidad de energía" la energía característica producida por las fuerzas de tracción o empuje que se transmiten a través del dispositivo de enganche, para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas o los elementos de protección contra sobrecargas, perdiendo de este modo la función como elemento transmisor de la fuerza e iniciando la activación del elemento consumidor de energía.

Las soluciones convencionales en las cuales los elementos de ruptura se emplean como elementos de protección contra sobrecargas para el fin de iniciar la activación de un elemento consumidor de energía, presentan además el inconveniente de que la fuerza o energía característica del fallo de los elementos de ruptura que se utilicen depende en primer lugar de la característica de resistencia del material empleado para los elementos de ruptura. La resistencia es una característica del material que describe la resistencia mecánica que un material opone a una variación de forma. Ahora bien, la resistencia de un material depende en particular del estado del material, de la temperatura, de la carga y del historial de la carga. En cuanto al comportamiento de respuesta de los elementos de ruptura, esto significa que puede sufrir variación la fuerza o energía característica para ello.

También por este motivo solamente se puede determinar con cierta incertidumbre la respuesta de un elemento consumidor de energía iniciada por el fallo de los elementos de ruptura, de modo que no se puede predecir con exactitud el desarrollo del comportamiento del consumidor de energía al rebasar la carga de trabajo.

Basándose en la problemática descrita, la presente invención tiene como objetivo perfeccionar un dispositivo de enganche de la clase citada inicialmente, de tal modo que se pueda predeterminar con la mayor exactitud posible la respuesta del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas que se utilice, y por lo tanto también se pueda predecir con la mayor precisión posible el desarrollo del comportamiento del consumidor de energía al rebasar la carga de trabajo.

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo de enganche conforme a la reivindicación 1.

La solución conforme a la invención se caracteriza especialmente por el hecho de que por ejemplo para iniciar la activación de un elemento consumidor de energía previsto en el dispositivo de enganche o para iniciar la recogida de la cabeza del enganche desde su posición normal en sentido hacia la correspondiente caja de vagón, se utiliza un elemento de protección contra sobrecargas que es casi independiente del valor de la resistencia del material empleado para el elemento de protección contra sobrecargas. La activación selectiva controlada por la fuerza del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas en el dispositivo de enganche conforme a la invención, se puede determinar por lo tanto de antemano mediante una elección adecuada de las dimensiones geométricas del elemento de protección contra sobrecargas o de los valores característicos de la geometría del elemento, con lo cual se puede determinar de antemano con gran exactitud la cantidad de energía (primera cantidad de energía) característica para la activación de elemento de protección contra sobrecargas. La primera cantidad de energía depende en mucho menor grado que para otras soluciones del estado del material, de la temperatura, de la carga, del historial de cargas del material empleado para el elemento consumidor de energía. La primera cantidad de energía, para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas, es también especialmente en menor grado dependiente de las fluctuaciones de resistencia del material empleado. De este modo resulta posible ajustar con mayor precisión la fuerza de activación del elemento de protección contra sobrecargas.

Bajo el concepto aquí empleado de "valor característico de la geometría" deben entenderse de forma general los momentos de superficie de grado n (n = 0, 1, 2, ...) condicionados por la geometría. El valor característico de la geometría del elemento de protección contra sobrecargas no se trata en particular de un valor característico del material conocido por la técnica de materiales, tal como por ejemplo el módulo de elasticidad, que describe la relación entre la tensión y el alargamiento durante la deformación de un cuerpo sólido que tenga comportamiento elástico. El valor característico de la geometría es más bien un valor independiente del valor característico del material. Como valor característico de la geometría se consideran en particular los valores característicos de la sección o momentos de superficie, el momento resistente y/o la longitud del elemento de protección.

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Los momentos de superficie de grado n están caracterizados en general por la siguiente ecuación:

(Ecuación 1),\int_{A} y^{n-i} z^{i} dA

\hskip0.5cm

siendo

\;

0 \leq i \leq n

siendo A el área de la sección del elemento de protección contra sobrecargas, siendo y la coordenada en dirección y, y siendo z la coordenada en dirección z. De forma similar, el momento de la superficie de grado 0 corresponde al área de la superficie, mientras que el momento de la superficie de grado 1 se designa como "momento estático" y el momento de la superficie de segundo grado como "momento de inercia de la superficie".

Dicho de otra manera, esto significa que la primera cantidad de energía característica de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas de la solución conforme a la invención se puede determinar de antemano con exactitud mediante la elección adecuada del área de la superficie (momento de la superficie de grado 0), del momento estático (momento de la superficie de grado 1), y/o por la elección adecuado del momento de inercia de la superficie (momento de la superficie de segundo grado).

En cambio el momento resistente da la medida del carácter general en que un cuerpo es solicitado por una carga exterior. El momento resistente tiene estrecha relación con el momento de superficie de segundo grado (momento de inercia de la superficie), que a su vez relaciona la resistencia a la flexión debida a una carga exterior y la geometría del área de la sección. En el momento resistente se tiene además en cuenta que la carga produce también tensiones internas en el cuerpo.

Dado que el momento resistente de un cuerpo se define de forma general por la relación entre el momento de inercia de la superficie y la distancia a la llamada "fibra neutra" del cuerpo, existe la posibilidad de determinar de antemano, mediante una elección adecuada del elemento de protección contra sobrecargas y por lo tanto mediante un posicionamiento adecuado de la fibra neutra en el cuerpo del elemento de protección contra sobrecargas, el momento resistente del elemento de protección contra sobrecargas y por lo tanto la primera cantidad de energía característica para el elemento de protección contra sobrecargas. La fibra neutra corresponde a la línea en la que no hay tensiones mecánicas dentro del elemento de protección contra sobrecargas.

El momento resistente se puede descomponer en un componente axial, biaxial y polar. El momento resistente axial da la medida de la solicitación del cuerpo al estar sometido a una carga de flexión. El momento resistente biaxial da la medida de la solicitación del cuerpo sometido a una carga aplicada fuera de su eje de simetría y que bajo carga además se torsiona. En cambio el momento resistente polar da la medida de la solicitación del cuerpo que se produce durante una carga de torsión.

Unos perfeccionamientos ventajosos se describen en las reivindicaciones subordinadas.

En un perfeccionamiento especialmente preferido del dispositivo de enganche conforme a la invención está previsto que después de activarse el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas, la barra de enganche se saque al menos parcialmente del flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas. Mediante el empleo de la protección contra sobrecargas para iniciar la recogida de la cabeza del enganche desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón al rebasar la carga de trabajo del dispositivo de enganche se puede conseguir que por ejemplo en un caso de colisión la cabeza del enganche y la barra del enganche sean empujados al menos parcialmente fuera del flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas, pudiendo emplearse entonces por ejemplo elementos de absorción de energía previstos por el lado de la caja del vagón para degradar con seguridad la energía de impacto transmitida. Con esto se consigue un consumo de energía máximo alcanzable y en particular calculable en el caso de un desarrollo previsible de un incidente. Por el hecho de que conforme a la invención la protección contra sobrecargas esté integrada en el dispositivo de enganche, ya no es necesario utilizar unos elementos de cizalladura exteriores.

Cabría imaginar, por ejemplo, que en una placa atornillada de la caja del vagón en la que está articulada el caballete o segundo tramo final de la barra de enganche, exista un orificio a través del cual y después de activarse la protección contra sobrecargas se pueda empujar al menos parcialmente la barra de enganche o la barra de enganche junto con el caballete, retirándola así fuera del flujo de fuerza. Mediante el orificio previsto eventualmente en el caballete o en la placa atornillada se consigue que al recogerse la cabeza del enganche desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón, la barra del enganche se pueda mover hacia atrás a un espacio situado fuera del plano del enganche, y de esta manera se retire fuera del flujo de fuerza. Por otra parte, cabría también imaginar naturalmente que la misma barra de enganche tuviera una estructura telescópica, donde los distintos elementos contra sobrecarga mantienen durante el régimen de funcionamiento normal esta barra de enganche de estructura telescópica en su estado extendido. En este caso, la activación de la protección contra sobrecargas provoca que la barra de enganche telescópica se recoja debido a las fuerzas de impacto que actúan, y en consecuencia la cabeza del enganche y la primera caja del vagón se desplazan aproximándose entre sí, y la cabeza del enganche se puede recoger desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón.

En un perfeccionamiento preferido de la última forma de realización citada, en la que la barra del enganche se retira al menos parcialmente fuera del flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas, está previsto que el dispositivo de enganche presente además un elemento consumidor de energía o elemento de absorción de energía dispuesto por el lado de la caja del vagón, a través del cual se transmita al menos parcialmente el flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas después la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas.

En esta solución, entra en acción el por lo menos un elemento consumidor de energía, que preferentemente está realizado en la forma de un elemento amortiguador lateral dispuesto del lado de la caja del vagón, después de la activación de la protección contra sobrecargas, de modo que se pueda degradar con seguridad la energía de impacto transmitida, teniendo lugar al mismo tiempo el consumo de energía en un desarrollo de incidente previsible, provocado por el por lo menos un elemento consumidor de energía al iniciarse la recogida de la cabeza del enganche en sentido hacia la primera caja del vagón, ya que toda la energía se transmite preferentemente a través del por lo menos un elemento consumidor de energía.

En otro perfeccionamiento preferente del dispositivo de enganche conforme a la invención, éste presenta por lo menos un elemento consumidor de energía integrado en el dispositivo de enganche, que al rebasar una segunda cantidad de energía transmitida por el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía se activa y con ello absorbe al menos una parte de la cantidad de energía transmitida por el elemento consumidor de energía, estando realizado el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas del dispositivo de enganche para que se active al rebasar la primera cantidad de energía transmitida por el flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas, y con ello incremente el flujo de fuerza que pasa a través del por lo menos un elemento consumidor de energía. En este perfeccionamiento preferente está previsto por lo tanto que después de la activación de la protección contra sobrecargas tenga lugar una desviación del flujo de fuerza a través del por lo menos un elemento consumidor de energía.

De forma ventajosa, el por lo menos un elemento consumidor de energía está realizado de modo que la segunda cantidad de energía característica para la activación del elemento consumidor de energía sea menor que la primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas. Durante el desvío del flujo de fuerza al elemento consumidor de energía iniciado por la activación de la protección contra sobrecargas, el elemento consumidor de energía cumple directamente la función de consumo de energía, debido a su realización adecuada en cuanto a la fuerza de activación característica, de modo que la energía que se produce se absorbe o consume al menos en parte inmediatamente o directamente después de la activación de la protección contra sobrecargas por el por lo menos un elemento consumidor de energía.

En una realización preferida de la última forma de realización citada, está previsto que el por lo menos un elemento consumidor de energía esté dispuesto de tal modo en el dispositivo de enganche que antes de activarse el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas no pase esencialmente ningún flujo de fuerza a través del elemento consumidor de energía. Esto se puede realizar por ejemplo mediante una instalación no sometida a esfuerzos y/o una instalación con una cierta holgura del por lo menos un elemento consumidor de energía en el dispositivo de enganche. Después de la activación de la protección contra sobrecargas se inicia, tal como se ha explicado anteriormente, el desvío del flujo de fuerza a través del por lo menos un elemento consumidor de energía, de modo que solamente entonces es cuando es posible que el flujo de fuerza pase a través del por lo menos un elemento consumidor de energía.

Aquí hay que señalar que bajo el concepto de "incremento del flujo de fuerza que pasa por el elemento consumidor de energía" se debe entender por principio cualquier incremento de un flujo de fuerza que pase por el elemento. En particular debe entenderse por tal también el caso en que antes de la activación de la protección contra sobrecargas no se transmite ningún flujo de fuerza a través del elemento consumidor de energía.

En una realización especialmente preferida del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas, está previsto que éste presente un cuerpo cilíndrico que esté dispuesto de tal modo en el dispositivo de enganche que el flujo de fuerza que pasa a través del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas transcurra esencialmente en la dirección longitudinal del cuerpo cilíndrico, pudiendo determinarse la primera cantidad de energía característica de la activación del elemento de protección contra sobrecargas ahora mediante una elección adecuada de los valores característicos de la geometría del cuerpo cilíndrico.

Para esto cabría imaginar, por ejemplo, que el cuerpo cilíndrico sea un cuerpo en forma de barra, donde la línea de actuación del flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas esté situada esencialmente en el eje geométrico del cuerpo en forma de barra. Como cuerpo en forma de barra se considera para esto cualquier cuerpo cilíndrico, pudiendo determinarse en particular la primera cantidad de energía característica para la activación del elemento de protección contra sobrecargas mediante una elección adecuada de la forma de la sección y/o de la longitud del cuerpo. Dado que el momento de inercia y el momento resistente del cuerpo en forma de barra depende en particular de la forma de la sección del cuerpo, se puede determinar de antemano con exactitud la primera cantidad de energía mediante una elección adecuada de aquélla.

Naturalmente cabe imaginar también que el elemento de protección contra sobrecargas presente varios cuerpos individuales a través de los cuales pasa el flujo de fuerza durante el régimen normal de marcha.

En una forma de realización en la que un cuerpo en forma de barra determina esencialmente el elemento de protección contra sobrecargas, es especialmente la llamada carga de pandeo del cuerpo la que define la primera cantidad de energía característica para la activación del elemento de protección contra sobrecargas. En particular cabría imaginar en este caso que al rebasar la (primera) cantidad de energía característica el por lo menos un cuerpo en forma de barra del elemento de protección contra sobrecargas, pierda su función de elemento transmisor de la fuerza debido a un proceso de pandeo, y permita por ejemplo la activación de un elemento consumidor de energía previsto en el dispositivo de enganche y/o una recogida de la cabeza del enganche desde su posición normal en sentido hacia la caja del vagón correspondiente al dispositivo de enganche. La recogida de la cabeza del enganche tiene en este caso lugar preferentemente de acuerdo con un desarrollo de incidente previamente determinable.

Se entiende en general por proceso de pandeo la pérdida de estabilidad de barras rectas o ligeramente curvadas por el efecto de fuerzas de compresión cuya línea de actuación está situada en el eje geométrico de la barra. La pérdida de estabilidad se manifiesta en una modificación de la forma de la barra que aumenta rápidamente con la carga, a partir de una determinada carga, que es la llamada carga de pandeo (es decir, a partir de una (primera) energía característica resultante de las fuerzas de tracción o de empuje y transmitida a través del cuerpo en forma de barra), donde por este motivo se produce la desviación lateral del eje geométrico de la barra (pandeo por flexión), la torsión de la sección de la barra (pandeo por torsión) o un desvío lateral del eje de la barra junto con una torsión de la sección de la barra (pandeo por torsión y flexión).

Si bien la carga de pandeo depende en cierto modo de las características del material del cuerpo en forma de barra empleado, sin embargo es despreciable la influencia de las fluctuaciones (por ejemplo condicionadas por la temperatura) de las propiedades del material de la barra en cuanto a la carga de pandeo. La carga de pandeo sin embargo depende en particular de los valores de la geometría del cuerpo en forma de barra, tales como la longitud de la barra. También juegan un papel importante en cuanto a la carga de pandeo la clase de solicitación, es decir el transcurso de las fuerzas normales y/o de los momentos de flexión a lo largo de la longitud de la barra, así como el amarre o apoyo o asiento del cuerpo en forma de barra.

De acuerdo con esto, mediante una elección adecuada de la longitud del cuerpo en forma de barra y mediante una elección adecuada del posicionamiento del eje geométrico del eje en forma de barra, se puede determinar con exactitud la activación del elemento de protección contra sobrecargas en cuanto al flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas. El amarre o apoyo del cuerpo en forma de barra determina para ello la forma en que responda el cuerpo en forma de barra al rebasarse la primera cantidad de energía, es decir si va a aparecer un pandeo por flexión, un pandeo por torsión o un pandeo por torsión con flexión.

Para esto cabría imaginar situar el cuerpo en forma de barra en el flujo de fuerza transmitido por la barra de enganche, de tal modo que la totalidad del flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche pase íntegramente de modo esencial en la dirección longitudinal del cuerpo en forma de barra a través de éste, estando el cuerpo en forma de barra firmemente empotrado por ambos lados o fijado de modo articulado por lo menos en uno de los lados.

En una realización alternativa del elemento de protección contra sobrecargas puede estar previsto además que éste presente como cuerpo cilíndrico un cuerpo especialmente cilíndrico hueco y preferentemente de forma tubular (cuerpo de abollamiento), encontrándose la línea de actuación del flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas en la superficie envolvente del cuerpo de forma hueca. La primera cantidad de energía característica para la activación del elemento de protección contra sobrecargas se puede determinar en esta forma de realización mediante la elección adecuada de la carga característica de abollamiento del cuerpo cilíndrico hueco. La carga de abollamiento, es decir la carga en la que comienza el abollamiento del cuerpo cilíndrico hueco da en este caso la medida de la primera cantidad de energía característica de la activación del elemento de protección contra sobrecargas.

Bajo el concepto de "abollamiento" se entiende aquí la desviación de las secciones del cuerpo cilíndrico hueco desde su plano predeterminado cuando en el plano de la sección se aplica una fuerza de compresión característica por lo menos en una dirección.

En las posibles realizaciones antes citadas del elemento de protección contra sobrecargas en forma de un cuerpo en forma de barra o en forma de un cuerpo de forma tubular, se puede determinar de antemano en principio la primera cantidad de energía característica de la activación del elemento de protección contra sobrecargas mediante una elección adecuada de los valores característicos de la geometría del elemento de protección contra sobrecargas, en cuyo caso la primera cantidad de energía no depende ya especialmente de las fluctuaciones de los valores característicos del material empleado para el elemento de protección contra sobrecargas.

Tal como se ha expuesto, mediante la elección adecuada del elemento de protección contra sobrecargas se puede ajustar la pérdida de estabilidad del elemento de protección contra sobrecargas en la primera cantidad de energía característica, especialmente por medio de la elección adecuada de la geometría del elemento de protección contra sobrecargas y mediante una disposición adecuada del elemento de protección contra sobrecargas en el flujo de fuerza transmitido por la barra de enganche. Por otra parte, también cabe naturalmente imaginar que de modo alternativo o adicional, la primera cantidad de energía para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas y pierde su función como elemento de transmisión de la fuerza, se ajusta de antemano mediante la inclusión controlada de imperfecciones, en particular mediante la inclusión de predeformaciones del eje de la barra del elemento de protección contra sobrecargas y/o mediante la introducción de irregularidades en el material del elemento de protección contra sobrecargas.

Bajo el concepto de "imperfección" debe entenderse una desviación respecto a la forma ideal del componente empleado como elemento de protección contra sobrecargas, introducida de modo selectivo. En un caso, si como elemento de protección contra sobrecargas se emplea un cuerpo en forma de barra, cabría imaginar por ejemplo introducir previamente en el material de cuerpo en forma de barra unas deformaciones previas que puedan influir esencialmente según su realización en la clase de solicitación, y en particular en la activación del elemento de protección contra sobrecargas. En el cuerpo en forma de barra aparecen debido a las imperfecciones y adicionalmente a las fuerzas de compresión unos momentos de flexión que pueden influir de modo determinante en la resistencia que el cuerpo en forma de barra ofrece contra el pandeo. Mediante la introducción selectiva de imperfecciones se tiene por lo tanto la posibilidad de determinar de antemano con exactitud para qué cantidad de energía el cuerpo en forma de barra empleado como elemento de protección contra sobrecargas pierde su función como elemento de transmisión de la fuerza, debido al
pandeo y de este modo incrementa por ejemplo el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía.

Ahora bien, también cabría imaginar que en el caso de un cuerpo en forma de barra que se utilice como elemento de protección contra sobrecargas, éste esté dispuesto inclinado intencionadamente con relación a la dirección del flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas. Esta posición inclinada del cuerpo en forma de barra influye también en la clase de solicitación del elemento de protección contra sobrecargas.

En cambio si se emplea como elemento de protección contra sobrecargas un cuerpo cilíndrico hueco, preferentemente de forma tubular (que aquí también se denomina como "tubo de abolladura"), se pueden conseguir efectos similares si la forma cilíndrica hueca del cuerpo difiere de modo selectivo de la forma ideal. Por otra parte cabe naturalmente imaginar introducir faltas de homogeneidad del material en el material empleado para el elemento de protección contra sobrecargas.

De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención en la que el dispositivo de enganche presenta además del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas también por lo menos un elemento consumidor de energía, está previsto que en el dispositivo de enganche el por lo menos un elemento consumidor de energía y el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas tengan una interacción tal entre sí que al rebasar la (primera) cantidad de energía característica de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas se aumente el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía. Tal como se explicó anteriormente, esto puede suceder por ejemplo porque al rebasar la primera cantidad de energía característica, el elemento de protección contra sobrecargas se pandea (en el caso de un cuerpo en forma de barra) o se recalca (en el caso de un cuerpo de forma tubular, por ejemplo un tubo de abollamiento), de modo que en este caso el elemento de protección contra sobrecargas se saca del flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche y por lo tanto pierde su función como elemento transmisor de la fuerza. En este caso, el por lo menos un elemento consumidor de energía está dispuesto preferentemente, con vistas al flujo de fuerzas transmitido a través de la barra de enganche y con vistas al por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas, de tal modo que antes de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas éste suministre, si es que lo hace, sólo una contribución reducida a la transmisión de la fuerza.

Por otra parte, en el caso de que en el conjunto de enganche conforme a la invención esté previsto por lo menos un elemento consumidor de energía, el por lo menos un elemento consumidor de energía debe estar dispuesto y diseñado de tal modo que después de activarse el seguro contra sobrecargas, ésta se incorpore en el flujo de fuerza transmitido por la barra de enganche, asumiendo la función de elemento transmisor de la fuerza.

De forma ventajosa, la segunda cantidad de energía característica para la activación del elemento consumidor de energía es menor que la primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas. Y es que en un caso así, el elemento consumidor de energía asume inmediatamente la función de consumidor de energía en cuanto se activa la protección contra sobrecargas, si debido a la activación de la protección contra sobrecargas se incrementa correspondientemente el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía. El elemento consumidor de energía debería estar dispuesto preferentemente de tal modo en el dispositivo de enganche que, después de la activación de la protección contra sobrecargas, el flujo de fuerza que originalmente pasaba a través del elemento de protección contra sobrecargas se desvíe de tal modo que después de activarse la protección contra sobrecargas éste pase esencialmente en su totalidad a través del elemento consumidor de energía. Ahora bien, por principio la cantidad de energía que puede degradar en total el por lo menos un elemento consumidor de energía debería ser suficiente para la aplicación respectiva.

En el diseño y disposición preferente antes citado del elemento consumidor de energía en el dispositivo de enganche, se puede realizar de forma ventajosa la división de funciones del elemento consumidor de energía. Y es que en este caso el por lo menos un elemento consumidor de energía situado en el dispositivo de enganche, no contribuye, o lo hace sólo en muy pequeña medida, a transmitir las fuerzas de tracción y empuje que surgen durante el régimen de marcha normal, de modo que durante el funcionamiento normal el elemento consumidor de energía casi no ejerce ninguna función como elemento de transmisión de la fuerza. Durante el régimen normal de marcha es el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas el que asume más bien la función de la transmisión de la fuerza.

En este punto hay que señalar que naturalmente el flujo de fuerza que se ha de transmitir durante el régimen normal de marcha, no tiene porqué transmitirse únicamente a través del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas; naturalmente cabría imaginar también que una parte del flujo de fuerza se transmite a través de otros componentes.

En el dispositivo de enganche conforme a la invención la protección contra sobrecargas está diseñada preferentemente de tal modo que al rebasar la carga de trabajo del dispositivo de enganche, por ejemplo durante el impacto del vehículo contra un obstáculo, aumenta el flujo de fuerza que pasa a través de la protección contra sobrecargas rebasando la primera cantidad de energía característica de la activación de la protección contra sobrecargas. En este caso, el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas previsto en la protección contra sobrecargas pierde (debido a su instalación preferentemente sin holgura) inmediatamente su función como elemento de transmisión de la fuerza, y en consecuencia el flujo de fuerza que hasta entonces pasaba a través del elemento de protección contra sobrecargas de desvía por ejemplo a través del elemento consumidor de energía. Es en cambio este elemento consumidor de energía el que cumple la función de consumidor de energía, ya que la segunda cantidad de energía característica de la activación del elemento consumidor de energía es preferentemente menor que la primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas, de modo que la energía producida se consume o absorbe al menos en parte.

Mediante la división de funciones antes descrita entre el elemento consumidor de energía y la protección contra sobrecargas, se tiene por lo tanto por una parte la posibilidad de iniciar mediante la activación definida de la protección contra sobrecargas, también la activación del elemento consumidor de energía para un flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche previamente determinable con exactitud, y por otra parte asegurar mediante el correspondiente diseño del elemento consumidor de energía el máximo consumo de energía al rebasar la carga de servicio.

Como ya se ha indicado, se prefiere que el por lo menos un elemento consumidor de energía eventualmente existente y el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas estén diseñados cada uno o dispuestos en el dispositivo de enganche de tal modo que el por lo menos un elemento consumidor de energía solamente se sitúe dentro del flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche cuando se active el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas. Por otra parte, cabría naturalmente imaginar también que durante el régimen normal de marcha una parte de las fuerzas de tracción y empuje que se transmiten se pueden conducir a través del elemento consumidor de energía. Ahora bien, esta proporción de la transmisión de fuerza provocada durante el régimen normal de marcha mediante el elemento consumidor de energía, debería ser preferentemente menor en comparación con la proporción de la transmisión de fuerzas provocada por la protección contra sobrecargas, con el fin de posibilitar o facilitar en la práctica la división de funciones antes descrita.

Por otra parte se prefiere especialmente que el por lo menos un elemento consumidor de energía eventualmente existente se active lo más inmediatamente posible al rebasarse la carga de servicio, permitiendo el consumo de energía. Por este motivo debe tenderse a una disposición prácticamente sin holgura del por lo menos un elemento consumidor de energía en el dispositivo de enganche.

La solución conforme a la invención no está limitada a determinadas disposiciones del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas y del eventualmente existente elemento de consumo de energía entre sí y con vistas al sentido del flujo de fuerza transmitido a través de las barras de enganche. Así por ejemplo cabe imaginar que el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas esté dispuesto en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche, paralelo a la barra de enganche (o al émbolo de la barra de enganche). Alternativamente también puede considerarse una solución en la que el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas esté dispuesto en serie con la barra de enganche (o con el émbolo de la barra de enganche), con respecto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche.

En cuanto a la disposición del elemento consumidor de energía eventualmente existente, está previsto en una realización especialmente preferida que éste esté situado paralelo a la barra de enganche (o al émbolo de la barra de enganche) en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche, por lo menos después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas. Como alternativa a esto también se considera una solución en la que el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas está situado en serie con la barra de enganche (o con el émbolo de la barra de enganche) en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche.

En cuanto a la disposición del elemento consumidor de energía habitualmente existente se ha previsto en una realización especialmente preferida que éste esté situado paralelo a la barra de enganche en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche, al menos después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas. Como alternativa para esto cabría imaginar naturalmente también que el por lo menos un elemento consumidor de energía esté dispuesto en serie con la barra de enganche, en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche, al menos después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas.

Aunque anteriormente se ha descrito que la segunda cantidad de energía característica para la activación del por lo menos un elemento consumidor de energía debería ser ventajosamente inferior a la primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas, la invención no está limitada a esta realización preferente de las respectivas cantidades de energía. Naturalmente cabría imaginar también que la primera cantidad de energía y la segunda cantidad de energía sean esencialmente iguales. Por otra parte, la segunda cantidad de energía podría naturalmente ser mayor que la primera cantidad de energía; esto es especialmente ventajoso en un caso en el que, cuando aumenta el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía eventualmente existente, por ejemplo después de la activación de la protección contra sobrecargas de tal modo que la energía transmitida mediante este mayor flujo de fuerza rebasa la (segunda) cantidad de energía característica para la activación del por lo menos un elemento consumidor de energía.

A continuación se describen con mayor detalle mediante los dibujos unas formas de realización preferentes de la solución conforme a la invención, en las que el dispositivo de enganche presenta además del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas, también elementos consumidores de energía.

Los dibujos muestran:

Figura 1 una primera forma de realización preferente del dispositivo de enganche conforme a la invención durante el régimen normal de marcha;

Figura 2 el dispositivo de enganche según la Figura 1 después de rebasar la carga de servicio del dispositivo de enganche;

Figura 3 una segunda forma de realización preferente del dispositivo de enganche conforme a la invención durante el régimen normal de marcha;

Figura 4 el dispositivo de enganche según la Figura 3 después de rebasar la carga de servicio del dispositivo de enganche;

Figura 5 una tercera forma de realización preferente del dispositivo de enganche conforme a la invención durante el régimen normal de marcha; y

Figura 6 el dispositivo de enganche según la Figura 5 después de rebasar la carga de servicio del dispositivo de enganche.

En la Figura 1 está representada una primera forma de realización preferente del dispositivo de enganche 1 conforme a la invención durante su estado de funcionamiento normal; la Figura 2 muestra el dispositivo de enganche 1 conforme a la primera forma de realización preferente después de rebasar la carga de servicio y después de activar no sólo la protección contra sobrecargas 10 sino también el elemento consumidor de energía 5.

El dispositivo de enganche 1 conforme a la invención sirve para transmitir fuerzas de tracción y de empuje entre dos cajas de vagón contiguas (no representadas explícitamente) de un vehículo de varias unidades, en particular de un vehículo sobre carriles. El dispositivo de enganche 1 presenta en particular una barra de enganche 2, que en su primer tramo final 2a presenta una cabeza de enganche 3, y que en su segundo tramo final 2b está unida de forma articulada a través de un caballete 4 con la primera caja de vagón (no representada explícitamente), para asegurar de este modo una transmisión de fuerzas. En este caso está previsto que durante una transmisión de fuerzas de tracción y de empuje el flujo de fuerza pase desde la primera caja de vagón a la segunda caja de vagón contigua, al menos parcialmente a través de la barra de enganche 2.

Tal como está representado en la Figura 1, la barra de enganche 2 presenta un émbolo de la barra de enganche 6 y una carcasa de la barra de enganche 7. Dentro de la carcasa de la barra de enganche 7 está situado un elemento consumidor de energía 5 realizado preferentemente de carácter destructivo. Como elemento consumidor de energía 5 se considera por ejemplo un tubo de deformación u otro cuerpo que esté realizado para absorber mediante deformación plástica la energía transmitida durante un impacto. Naturalmente pueden utilizarse aquí también elementos consumidores de energía de carácter regenerativo.

Durante el régimen de marcha normal (Figura 1), el émbolo de la barra de enganche 6 asienta con su superficie de émbolo 6a del lado del elemento consumidor de energía en el elemento consumidor de energía 5 situado en la carcasa de la barra de enganche 7. Por otra parte puede haber, pero no tiene porqué serlo, una separación entre la superficie del émbolo 6a del lado del elemento consumidor de energía, del émbolo de la barra de enganche 6 y el elemento consumidor de energía 5 previsto en la carcasa de la barra de enganche 7, de modo que el elemento consumidor de energía 5 está situado o amarrado con una cierta holgura entre la superficie frontal 6a del lado del elemento consumidor de energía del émbolo de la barra de enganche 6 y la pared interior 7a del lado de la cabeza del enganche de la carcasa de la barra de enganche 7. En la Figura 1 se ha previsto esta holgura entre la superficie frontal 6a del émbolo de la barra de enganche 6 y el elemento consumidor de energía 5.

El dispositivo de enganche 1 conforme a la primera forma de realización preferente muestra además una protección contra sobrecargas en forma de dos elementos de protección contra sobrecargas 10, que están formados cada uno por un cuerpo en forma de barra. Ambos elementos de protección contra sobrecargas 10 están amarrados sin holgura entre un primer elemento de amarre 11 del lado de la caja del vagón o una primera superficie de amarre 11 del lado de la caja del vagón y un segundo elemento de amarre o superficie de amarre 12 del lado de la cabeza del enganche.

En conjunto, el dispositivo de enganche 1 conforme a la primera forma de realización preferente está realizado de tal modo que al transmitir fuerzas de tracción y de empuje entre las cajas de vagón contiguos se subdivide el flujo de fuerza en el caballete 4, conduciéndose una primera parte (menor) del flujo de fuerza a través del émbolo de la barra de enganche 6, y donde una segunda parte (mayor) del flujo de fuerza se conduce a través del elemento de amarre 11 del lado de la caja del vagón y de los respectivos elementos de protección contra sobrecargas 10. Estas dos partes del flujo de fuerza se vuelven a reunir a continuación de nuevo en el elemento de amarre 12 del lado de la cabeza del enganche, y transcurren entonces esencialmente en su totalidad a través de la carcasa de la barra de enganche 7 hacia la cabeza del enganche 3. En esta disposición, el elemento consumidor de energía 5 no sirve en particular como elemento de transmisión de la fuerza.

Por lo demás y con vistas a la transmisión de la fuerza, durante el régimen normal la influencia del émbolo de la barra de enganche 6 en comparación con la influencia de los respectivos elementos de protección contra sobrecargas 10 es relativamente reducida. Dicho de otra manera, esto significa que durante el régimen de marcha normal los elementos de protección contra sobrecargas 10 en colaboración con la carcasa de la barra de enganche 7 permiten esencialmente la transmisión de las fuerzas de tracción y de empuje entre las cajas de vagón contiguas.

Si ahora la proporción de la cantidad de energía debida al flujo de fuerza que fluye durante la transmisión a través de la protección contra sobrecargas 10 rebasa una primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas 10, lo que sucede cuando se rebasa la carga de servicio del dispositivo de enganche 1, se activan los elementos de protección contra sobrecargas 10 de la protección contra sobrecargas y pierden de este modo su función como elemento de transmisión de la fuerza. En la Figura 2 se muestra este estado.

Tal como está representado en la Figura 2, el hecho de rebasar la primera cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través de la protección contra sobrecargas ha dado lugar a un pandeo selectivo de los distintos elementos de protección contra sobrecargas 10. Mediante la activación de la protección contra sobrecargas 10 se han sacado los elementos de protección contra sobrecargas fuera del sistema de transmisión de la fuerza del dispositivo de enganche 1, y como consecuencia de lo cual se incrementa el flujo de fuerza que pasa a través del émbolo de la barra de enganche 6 y del elemento consumidor de energía 5 en la cantidad que durante el régimen de marcha normal se transmite a través de la protección contra sobrecargas 10. La energía que durante la transmisión del mayor flujo de fuerza que pasa a través del émbolo de la barra de enganche 6 y del elemento consumidor de energía 5 corresponde de modo ventajoso al menos a una segunda cantidad de energía característica para la activación del elemento consumidor de energía 5, de modo que inmediatamente después de activarse la protección contra sobrecargas 10 se activa también el elemento consumidor de energía 5, y la energía resultante es absorbida al menos en parte por deformación plástica o se transforma en energía de deformación.

También se puede deducir de las Figuras 1 y 2 que únicamente mediante la activación de la protección contra sobrecargas 10 se inicia la recogida de la cabeza del enganche 3 desde su posición normal representada en la Figura 1, en sentido hacia la primera caja de vagón. En particular, al mismo tiempo que se activa la protección contra sobrecargas 10, tiene lugar un movimiento de la cabeza del enganche 3 en sentido hacia la primera caja de vagón. En la forma de realización representada la barra de enganche 2 tiene para esto estructura telescópica, donde en el estado representado en la Figura 1 la barra de enganche telescópica 2 se mantiene en su posición extendida con ayuda de los distintos elementos de protección contra sobrecargas 10. En cambio en la Figura 2 se muestra un caso en el que el conjunto telescópico de la barra de enganche 2 está al menos parcialmente recogido, lo que provoca la recogida de la cabeza del enganche 3 en sentido hacia la primera caja de vagón.

En la primera forma de realización preferente del dispositivo de enganche 1 conforme a la invención, la protección contra sobrecargas está formada por dos elementos de protección contra sobrecargas 10 en forma de barras. Naturalmente cabe imaginar también el empleo de otra cantidad de elementos de protección contra sobrecargas 10. Alternativamente se puede emplear también en lugar de los elementos de protección contra sobrecargas en forma de barras 10 un así denominado elemento de abollamiento, que comprende por ejemplo un cuerpo de abollamiento cilíndrico hueco, estando el émbolo de la barra de enganche 6 rodeado por la superficie envolvente de este cuerpo de abollamiento. En esta variante, el extremo anterior y el extremo posterior del cuerpo de abollamiento están amarrados entre el primer y el segundo elemento de amarre 11, 12 respectivamente. Al rebasar la primera cantidad de energía característica para la activación del elemento de abollamiento, que se produce en el flujo de fuerza que pasa a través del elemento de abollamiento, se recalcaría o abollaría entonces el elemento de abollamiento, de modo que pierde su función como elemento de transmisión de la fuerza. La subsiguiente activación del elemento consumidor de energía 5 tiene lugar de forma análoga a lo antedicho.

En la Figura 3 se muestra una representación esquemática de una segunda forma de realización preferente del dispositivo de enganche 1 conforme a la invención. A diferencia de la primera forma de realización representada en la Figura 1, el elemento de protección contra sobrecargas 10 no está dispuesto paralelo al émbolo de la barra de enganche 6 sino en serie con éste. Como elemento de protección contra sobrecargas 10 vuelve a emplearse un cuerpo en forma de barra que se pandea al rebasar una carga característica, o también un cuerpo cilíndrico hueco que se recalca correspondientemente al producirse la activación.

En la segunda forma de realización preferente se muestra esta utilización de un elemento de protección contra sobrecargas 10 en forma de barra como protección contra sobrecargas. Igualmente se puede ver que en esta forma de realización hay dispuestos varios (en este caso dos) elementos consumidores de energía 5, paralelos al flujo de fuerza que pasa a través del émbolo de la barra de enganche 6.

Puesto que en este caso el elemento de protección contra sobrecargas 10 está dispuesto en serie con el émbolo de la barra de enganche 6, al transmitir fuerzas de tracción y de empuje se conduce la totalidad del flujo de fuerza a través del elemento de protección contra sobrecargas 10. En un caso en el que debido a la transmisión del flujo de fuerza la energía resultante a través del elemento de protección contra sobrecargas 10 rebasa la primera cantidad de energía característica para la protección contra sobrecargas, se activa la protección contra sobrecargas y se retira esencialmente en su totalidad el dispositivo de enganche 1 fuera del sistema de transmisión de la fuerza. Este estado está representado en la Figura 4.

Después de la activación de la protección contra sobrecargas 10 se acorta la distancia relativa entre la superficie de amarre 12 del lado de la cabeza del enganche y la superficie de amarre 11 del lado de la caja de vagón, entre las cuales está amarrado el elemento de protección contra sobrecargas 10. Al mismo tiempo se utilizan para la transmisión de la fuerza los elementos consumidores de energía 5, ya que ahora el flujo de fuerza se conduce al menos parcialmente a través de estos elementos consumidores de energía 5. Cuando la energía debida a la transmisión del superior flujo de fuerza que pasa a través de los elementos consumidores de energía 5 rebasa, tal como se ha explicado anteriormente, la segunda cantidad de energía característica para la activación de los elementos consumidores de energía 5, se produce la deformación plástica de los elementos consumidores de energía 5, y en consecuencia se absorbe o degrada al menos parcialmente la energía transmitida.

La Figura 5 muestra en una vista esquemática una tercera forma de realización preferente del dispositivo de enganche 1 conforme a la invención. En esta forma de realización la barra de enganche 2 no se compone de una carcasa de barra de enganche 7 y de un émbolo de barra de enganche 6 que se recoge dentro de la carcasa de la barra de enganche 7 cuando se rebasa la carga de servicio, tal como se había expuesto anteriormente con relación a las Figuras 1 a 4, sino de una disposición esencialmente rígida.

Como se indica en la Figura 5, en esta tercera forma de realización preferente del dispositivo de enganche 1 conforme a la invención, el flujo de fuerza que se produce y se ha de transmitir durante el régimen de marcha normal pasa íntegramente a través de la barra de enganche 2. En cambio, por el extremo 2b de la barra de enganche 2 del lado de la caja del vagón puede tener lugar una subdivisión al menos parcial del flujo de fuerza. Una primera parte del flujo de fuerza se conduce para ello a través de la protección contra sobrecargas 10, que en la forma de realización representada vuelve a estar formada por varios elementos de protección contra sobrecargas 10 a modo de barras. Alternativamente también sería posible naturalmente utilizar en lugar de o además de estos elementos de protección contra sobrecargas en forma de barra 10, unos tubos de abollamiento.

La otra parte del flujo de fuerza eventualmente subdividido por el extremo 2b de la barra de enganche 2 del lado de la caja del vagón se transmite a la primera caja del vagón a través del caballete 4, y eventualmente a través de un elemento consumidor de energía 5 previsto en la subestructura del vehículo.

Después de rebasar la carga de servicio, es decir cuando la energía resultante de la proporción de flujo de fuerza que durante la transmisión pasa a través de la protección contra sobrecargas 10 rebasa la primera cantidad de energía característica para la activación de la protección contra sobrecargas, la protección contra sobrecargas pierde su función como elemento de transmisión, y en consecuencia aumenta la proporción de flujo de fuerza que pasa a través del extremo 2b de la barra de enganche 2 del lado de la caja del vagón, del caballete 4 y del elemento consumidor de energía 5. Este aumento del flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía provoca, si el elemento consumidor de energía 5 está adecuadamente realizado, la activación inmediata de este elemento consumidor de energía, lo que da lugar a un consumo de energía. Además del elemento consumidor de energía 5 previsto en la subestructura del vehículo, puede haber otros elementos consumidores de energía 5' dispuestos en paralelo con la protección contra sobrecargas 10, tal como está representado en la Figura 6.

Es preciso señalar que la realización de la invención no está limitada a los ejemplos de realización descritos en las Figuras 1 a 6, sino que puede ser posible en una pluralidad de variantes. En particular, la clase y disposición de los elementos de protección contra sobrecargas 10 en el dispositivo de enganche 1 puede diferir de las disposiciones representadas. Dicho de una forma general, los elementos de protección contra sobrecargas 10 pueden estar situados en cualquier lugar dentro del flujo de fuerza de las fuerzas de tracción y empuje transmitidas por el dispositivo de enganche 1. Por lo tanto cabe imaginar también la disposición de los elementos de protección contra sobrecargas 10 en la cabeza del enganche 3 o en el caballete 4. Por otra parte también cabría imaginar que en una de las disposiciones anteriormente descritas, que se compone de la protección contra sobrecargas y del elemento consumidor de energía, se prevea también otro elemento consumidor de energía adicional, que esté dispuesto por ejemplo en serie antes de la protección contra sobrecargas, y que se active antes de la protección contra sobrecargas. En ese caso, estarían previstos entonces tres componentes (funcionalmente diferentes) que están conectados por ejemplo todos en serie o parcialmente en serie y parcialmente en paralelo.

Claims (16)

1. Dispositivo de enganche (1) para transmitir fuerzas de tracción y/o empuje entre dos cajas de vagón contiguas de un vehículo de varias unidades, en particular de un vehículo sobre carriles, con:

-

una barra de enganche (2) que en su primer tramo final (2a) presenta una cabeza de enganche (3) y que en su segundo tramo final (2b) está unida por medio de un caballete (4) con una primera caja de vagón, preferentemente de modo articulado, pasando el flujo de fuerza durante la transmisión de fuerzas de tracción/empuje de la primera caja de vagón a una segunda caja de vagón contigua a través de la barra de enganche (2); y con

-

al menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) que está situado al menos parcialmente en el flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2), y que está diseñado para activarse al rebasar una primera cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas (10), perdiendo este su función como elemento de transmisión de la fuerza, con lo cual la cabeza del enganche (3) y la primera caja del vagón se desplazan aproximándose entre sí, y la cabeza del enganche (3) se recoge desde su posición normal en sentido hacia la primera caja del vagón,

caracterizado porque

el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) presenta un cuerpo en forma de barra con una estructura con riesgo de pandeo, que está situado de tal modo en el dispositivo de enganche que el flujo de fuerza que pasa a través del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) transcurre esencialmente en la dirección longitudinal del cuerpo, pudiendo determinarse con exactitud la primera cantidad de energía para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas (10) mediante una elección adecuada de los valores característicos de geometría del cuerpo, es decir mediante una elección adecuada de los valores característicos de la sección o de los momentos de superficie del momento resistente y/o de la longitud del cuerpo, y que es independiente de las fluctuaciones de resistencia del material empleado para el cuerpo.

2. Dispositivo de enganche según la reivindicación 1, en el que después de activarse el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10), la barra de enganche (2) se saca al menos parcialmente fuera del flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas.

3. Dispositivo de enganche según la reivindicación 2, en el que está previsto además por lo menos un elemento consumidor de energía (5), preferentemente por lo menos un elemento amortiguador lateral, a través del cual y después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) se conduce al menos parcialmente el flujo de fuerza transmitido entre las cajas de vagón contiguas.

4. Dispositivo de enganche según la reivindicación 3, en el que el por lo menos un elemento consumidor de energía (5) está diseñado para absorber al menos parcialmente y degradar la cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía (5).

5. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta además por lo menos un elemento consumidor de energía (5) que está diseñado para activarse cuando se rebasa una segunda cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través del elemento consumidor de energía (5), y con ello absorber y por lo tanto degradar por lo menos una parte de la cantidad de energía transmitida a través del elemento consumidor de energía (5), donde el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) está diseñado para activarse cuando se rebase la primera cantidad de energía transmitida mediante el flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas (10), incrementando con ello el flujo de fuerza que pasa a través del por lo menos un elemento consumidor de energía (5).

6. Dispositivo de enganche según la reivindicación 5, en el que el por lo menos un elemento consumidor de energía (5) está dispuesto de tal modo en el dispositivo de enganche (1) que antes de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) no pase esencialmente ningún flujo de fuerza a través del elemento consumidor de energía (5).

7. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el por lo menos un elemento consumidor de energía (5) y el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) están diseñados cada uno de modo que el por lo menos un elemento consumidor de energía (5) solamente se incluye en el flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2), después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10).

8. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones 3 a 7, en el que el por lo menos un elemento consumidor de energía (5) está dispuesto en paralelo con la barra de enganche (2) con relación al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2), al menos después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10).

9. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones 3 a 7, en el que por lo menos un elemento consumidor de energía (5) está dispuesto en serie con la barra de enganche (2) en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2), al menos después de la activación del por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10).

10. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la línea de acción del flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas (10) está situado en el eje geométrico del cuerpo en forma de barra.

11. Dispositivo de enganche según la reivindicación 10, en el que la primera cantidad de energía se puede fijar mediante una elección adecuada de la carga de pandeo característica del cuerpo en forma de barra.

12. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo en forma de barra es un cuerpo cilíndrico hueco, preferentemente de forma tubular, y en el que la línea de acción del flujo de fuerza que pasa a través del elemento de protección contra sobrecargas (10) está situada en la superficie envolvente del cuerpo cilíndrico hueco.

13. Dispositivo de enganche según la reivindicación 12, en el que se puede determinar la primera cantidad de energía mediante la elección adecuada de la carga de abollamiento característica del cuerpo cilíndrico hueco.

14. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones 10 a 13, en el que se puede ajustar la primera cantidad de energía para la cual se activa el elemento de protección contra sobrecargas (10), además de antemano mediante la incorporación selectiva de imperfecciones, en particular mediante la incorporación de deformaciones previas del eje de la barra del elemento de protección contra sobrecargas (10) y/o mediante la incorporación de irregularidades en el material del elemento de protección contra sobrecargas.

15. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) está dispuesto en paralelo con la barra de enganche (2) en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2).

16. Dispositivo de enganche según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el por lo menos un elemento de protección contra sobrecargas (10) está dispuesto en serie con la barra de enganche (2) en cuanto al flujo de fuerza transmitido a través de la barra de enganche (2).