ES2321646T3 - Acoplamiento articulado para una caja de coche de un vehiculo de multiples secciones. - Google Patents
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Abstract
Acoplamiento articulado para una caja de coche de un vehículo de múltiples secciones, en particular de un vehículo ferroviario, con un bloque de soporte (10) fijado en lo esencial de forma rígida en un lado frontal de la caja de coche (W) y una disposición de articulación (30), que presenta un apoyo esférico (31) y un perno de giro (32) que discurre en lo esencial de forma vertical, para unir de forma articulada una barra de acoplamiento (20) con el bloque de soporte (10), estando unida la sección terminal (21) de la barra de acoplamiento (20) en el lado de la caja de coche con el bloque de soporte (10) de tal manera por medio de la disposición de articulación (30) que en condiciones de circulación normal se facilita por lo menos en parte un movimiento horizontal y vertical de la barra de acoplamiento (20) relativo al bloque de soporte (30), estando integrado en la disposición de articulación (30) un dispositivo de absorción de energía (33) con una carrera de desplazamiento longitudinal (H) máxima especificada, de modo que se facilita hasta una fuerza de choque máxima transmitida de la barra de acoplamiento (20) al bloque de soporte (10) un desplazamiento longitudinal de la barra de acoplamiento (20) relativo al bloque de soporte (10) en dirección de la fuerza de choque transmitida, pasando todo el flujo de fuerza, originado durante la transmisión de fuerzas de choque, de la barra de acoplamiento (20) al bloque de soporte (10), a través de la disposición de articulación (30) y el dispositivo de absorción de energía (33) integrado en la misma antes de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal (H) máxima, caracterizado porque tanto el bloque de soporte (10) como también la barra de acoplamiento (20) presentan un respectivo tope (15, 25) con por lo menos una superficie de tope (15'', 15"; 25'', 25") dispuesta encima y por lo menos una dispuesta debajo del plano de acoplamiento horizontal (K), formando los dos topes (15, 25) uno con otro una unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma después de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima (H) del dispositivo de absorción de energía (33), por lo que una parte especificable del flujo de fuerza originado durante la transmisión de fuerzas de choque pasa de la barra de acoplamiento (20) al bloque de soporte (10) a través de la disposición de articulación (30) y la parte excedente del flujo de fuerza pasa a través de los topes (15, 25).
Description
Acoplamiento articulado para una caja de coche
de un vehículo de múltiples secciones.
La presente invención se refiere a un
acoplamiento articulado para una caja de coche de un vehículo de
múltiples secciones, en particular de un vehículo ferroviario, con
un bloque de soporte fijado en lo esencial de forma rígida en un
lado frontal de la caja de coche y con una disposición de
articulación, que presenta un apoyo esférico y un perno de giro que
discurre en lo esencial de forma vertical, para unir de forma
articulada una barra de acoplamiento con el bloque de soporte,
estando unida la sección terminal de la barra de acoplamiento en el
lado de la caja de coche con el bloque de soporte de tal manera por
medio de la disposición de articulación que en condiciones de
circulación normal se facilita por lo menos en parte un movimiento
horizontal y vertical de la barra de acoplamiento relativo al
bloque de soporte, estando integrado en la disposición de
articulación un dispositivo de absorción de energía con una carrera
de desplazamiento longitudinal máxima especificada, de modo que
hasta una fuerza de choque máxima transmitida de la barra de
acoplamiento al bloque de soporte se facilita un desplazamiento
longitudinal de la barra de acoplamiento relativo al bloque de
soporte en dirección de la fuerza de choque transmitida, pasando
antes de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima todo el flujo de fuerza originado durante la transmisión de
fuerzas de choque de la barra de acoplamiento al bloque de soporte
a través de la disposición de articulación y el dispositivo de
absorción de energía integrado en la misma.
Un acoplamiento articulado con las
características definidas en el preámbulo de la reivindicación 1 se
conoce por el documento DE-A-10 153
460.
Un acoplamiento articulado de este tipo se
conoce básicamente por ejemplo de la técnica de vehículos
ferroviarios para acoplamientos automáticos y acoplamientos cortos
de vehículos ferroviarios. Este sirve por un lado para establecer
una unión en arrastre de fuerza entre la barra de acoplamiento de la
disposición de acoplamiento y la caja de coche. Para que la barra
de acoplamiento pueda realizar también movimientos de giro, que
aparecen por ejemplo durante la circulación de un vehículo de
múltiples secciones por una curva, la unión articulada de la barra
de acoplamiento en el bloque de soporte rígidamente unido con el
lado frontal de la caja de coche está realizada de tal manera que
se facilite un giro horizontal y vertical así como un giro axial de
la barra de acoplamiento.
El acoplamiento articulado, en el cual está
integrado un dispositivo de absorción de energía, asume por otro
lado también una función de seguridad de tracción y/o de seguridad
contra choques, ya que el dispositivo de absorción de energía puede
absorber las fuerzas de tracción y de choque transmitidas hasta una
magnitud definida, por lo que las fuerzas se transmiten de forma
amortiguada a través del bloque de soporte al bastidor de vehículo.
El dispositivo de absorción de energía está previsto regularmente
para la absorción de fuerzas de tracción y de choque que aparecen
durante el modo de circulación y acoplamiento normal por ejemplo
entre las cajas de coche individuales de una composición de
vehículo de múltiples secciones. Regularmente, el apoyo esférico
está realizado en forma de un llamado apoyo esférico elástico que
absorbe las fuerzas longitudinales, transversales y verticales que
aparecen entre las cajas de coche colindantes durante la circulación
del vehículo de múltiples secciones.
Expresado de forma general, el dispositivo de
absorción de energía integrado en el acoplamiento articulado sirve
preferentemente para la absorción elástica de fuerzas de tracción y
de choque hasta una magnitud definida, absorbiéndose la energía de
choque mediante la deformación elástica del dispositivo de absorción
de energía para evitar una sobrecarga del bastidor.
De la técnica de vehículos ferroviarios es
conocido además usar una absorción de energía en varias etapas para
la seguridad de tracción y/o la seguridad contra choques de la caja
de coche. Adicionalmente al dispositivo de absorción de energía
primario, realizado preferentemente de forma reversible, que puede
estar integrado en el acoplamiento articulado o también por ejemplo
como resorte de acoplamiento en la barra de acoplamiento del
acoplamiento de tope central y está dimensionado para absorber las
fuerzas de choque que aparecen en los modos de circulación, de
maniobra y de acoplamiento, en el concepto de absorción de energía
de la caja de coche está previsto usualmente un dispositivo de
absorción de energía secundario que sirve para absorber la energía
de choque originada por impactos más fuertes. Este dispositivo
secundario de absorción de energía puede estar dispuesto por
ejemplo en forma de dos topes laterales en el borde exterior del
lado frontal de la respectiva caja de coche. Los dispositivos de
absorción de energía primario y secundario están configurados
preferentemente de tal forma que la absorción de la energía de
impacto resultante de accidentes de maniobra se lleve a cabo en dos
etapas funcionales que pasan una a otra, estando la primera etapa
integrada en el acoplamiento articulado y la segunda etapa
intercalada delante de la estructura portante de la caja de
coche.
En la figura 1 se muestra un acoplamiento
articulado del tipo inicialmente mencionado y conocido del estado
de la técnica. Este acoplamiento articulado está provisto de una
disposición de articulación 300 en forma de una articulación de
resorte de elastómero y de un perno de giro 320 que discurre
verticalmente. Asimismo, el acoplamiento articulado mostrado en la
figura 1 presenta un bloque de soporte 100 que puede fijarse en un
lado frontal de una caja de coche (no representada de forma
explícita), sirviendo la disposición de articulación 300 para la
unión articulada de una barra de acoplamiento 200 con el bloque de
soporte 100. La sección terminal 210 de la barra de acoplamiento
200 en el lado de la caja de coche está unida de tal manera con el
bloque de soporte 100 a través de la disposición de articulación
300 que en condiciones de circulación normales se facilita por lo
menos en parte un movimiento horizontal y vertical de la barra de
acoplamiento 200 relativo al bloque de soporte 300.
En la figura 2 se muestra el acoplamiento
articulado según la figura 1 en una vista lateral en corte. En esta
figura se puede apreciar que la articulación de resorte empleada en
el acoplamiento articulado representado presenta un dispositivo de
absorción de energía 330 dispuesto en el extremo 210 de la barra de
acoplamiento 200 dirigido a la caja de coche que comprende tres
resortes anulares de caucho. El dispositivo de absorción de energía
330 (resortes de caucho) está dispuesto en una carcasa 340 unida de
forma articulada a través del pivote giratorio 320 con el bloque de
soporte 100 de la respectiva caja de coche. Los resortes de caucho
del dispositivo de absorción de energía 330 se deslizan en
dirección del eje longitudinal sobre la barra de acoplamiento 200 y
se sujetan en la misma con ayuda de las respectivas ranuras anulares
280.
En detalle está previsto que el elemento
elástico de elastómero del dispositivo de absorción de energía 330
absorba hasta cierta magnitud definida las fuerzas de tracción y de
choque transmitidas de la barra de acoplamiento 200 al bloque de
soporte 100, por lo que se absorben las fuerzas de tracción y de
choque que aparecen durante la circulación normal entre las cajas
de coche individuales.
Además de las cargas que aparecen en servicio,
en el dimensionamiento de circulación dinámico de una unión
articulada de una barra de acoplamiento debe tenerse en cuenta
también el comportamiento en el caso de producirse un impacto. En
lo anteriormente expuesto debe observarse que el dispositivo de
absorción de energía previsto usualmente en la unión articulada (de
forma integrada) es un elemento de absorción de energía configurado
de forma regenerativa, en particular un elemento de elastómero, que
sirve principalmente para amortiguar las fuerzas de tracción y de
choque transmitidas en el modo de circulación normal a través de la
unión articulada de la barra de acoplamiento. Es conocido que este
elemento configurado de forma regenerativa absorbe fuerzas hasta
una determinada magnitud y transmite las fuerzas excedentes de forma
no amortiguada a través del bloque de soporte al bastidor de
vehículo o a la caja de coche. De esta manera se absorben en este
seguro regenerativo contra choques las fuerzas de tracción y de
choque que aparecen durante la circulación normal entre las cajas
de coche individuales, pero al superar la carga de servicio, por
ejemplo durante un impacto del vehículo en un obstáculo o durante
un frenado repentino del vehículo, este elemento de absorción de
energía integrado usualmente en el apoyo ya no es suficiente para
absorber toda la energía liberada. En el caso de producirse un
impacto es por lo tanto necesario incorporar en el concepto de
absorción de energía del vehículo completo otros seguros contra
choque, en particular en forma de elementos de absorción de energía
configurados de forma destructible, para que la energía de choque
liberada pueda absorberse directamente en la unión articulada o en
el bastidor de vehículo. De otra manera, la caja de vehículo estaría
expuesta a cargas extremas que eventualmente puedan dañar o incluso
destruir la misma. En vehículos ferroviarios se da en este caso el
peligro de un descarrilamiento de la caja de coche.
Para que en el acoplamiento articulado,
representado por ejemplo en la figura 2, la energía de choque
sobrante liberada en el caso de producirse un impacto, es decir la
parte de la energía de choque que debido al dimensionamiento del
dispositivo de absorción de energía integrado en la unión articulada
no se puede absorber en la misma, no se transmita directamente al
bastidor de vehículo exponiendo el mismo a cargas extremas es
concebible intercalar a continuación del dispositivo de absorción
de energía 330, integrado en la articulación según la figura 2,
otro elemento de absorción de energía secundario configurado
preferentemente de forma destructible. El elemento secundario de
absorción de energía debería activarse cuando se supera la fuerza de
choque crítica del dispositivo de absorción de energía prevista
para la disposición de articulación 300 para poder absorber por lo
menos parcialmente la energía excedente.
Elementos de absorción de energía configurados
de forma destructible pueden ser por ejemplo tubos deformables en
los cuales la energía de choque se transforma de manera destructiva
en trabajo de deformación y calor mediante una deformación definida
(deformación plástica) de por lo menos una sección del tubo
deformable.
La incorporación de un elemento secundario de
absorción de energía en el concepto de absorción de energía del
vehículo, es decir, un seguro contra choques, intercalado a
continuación del dispositivo primario de absorción de energía
integrado en la unión articulada de la barra de acoplamiento tiene
como requisito que en el caso de producirse un impacto, es decir
después de haberse agotado la absorción de energía en el dispositivo
primario de absorción de energía y al activarse el elemento
secundario de absorción de energía, las fuerzas de choque
transmitidas por la barra de acoplamiento se transfieran de forma lo
más completa posible al elemento de absorción de energía para
facilitar al activarse el elemento de absorción de energía que los
componentes se acuñen con una absorción de energía lo más alta
posible y de esta manera con un desarrollo previsible de la
incidencia. Esto sirve para favorecer la estabilidad del tren en el
caso de producirse un impacto por alcance del vehículo. Para
aumentar la seguridad de vehículos contra impactos, en particular es
preciso que los elementos de absorción de energía previstos puedan
absorber en la medida lo más alta posible la energía total
liberada.
Debido a que las carreras de desplazamiento
longitudinal disponibles de los elementos de absorción de energía
usados están normalmente limitadas por el tipo de construcción, es
preciso proporcionar la energía a absorber con una fuerza de
reacción apropiadamente alta a los elementos de absorción de energía
usados como seguro contra choques. No obstante, esta fuerza de
reacción puede provocar un movimiento de cabeceo de las cajas de
coche individuales cuando la posición del centro de gravedad es
desfavorable, lo que en caso extremo puede originar incluso una
elevación de los bogies delanteros o traseros de la caja de coche y
pone por lo tanto en peligro la seguridad contra
descarrilamiento.
\newpage
La magnitud del desplazamiento longitudinal
originado por una deformación plástica o por una deformación
regenerativa de un elemento de absorción de energía se denomina a
continuación también "carrera de desplazamiento longitudinal del
elemento de absorción de energía".
La presente invención se basa por lo tanto en el
problema de que un acoplamiento articulado para la unión articulada
de una barra de acoplamiento con un bloque de soporte montado de
forma rígida en el lado frontal de la caja de coche debe permitir
en el modo de circulación normal un movimiento relativo entre la
barra de acoplamiento y el bloque de soporte en dirección
horizontal, vertical y giratoria. Por otro lado, el acoplamiento
articulado debe estar dimensionado también de tal manera que, en el
caso de producirse un impacto, se evite por lo menos la desviación
vertical de la barra de acoplamiento hacia fuera del plano de
acoplamiento horizontal para proporcionar la energía a absorber a
los elementos de absorción de energía con una fuerza de reacción lo
suficientemente alta y para evitar un cabeceo de las cajas de coche
individuales y, de esta manera, un descarrilamiento de las
mismas.
Basándose en este problema, el objetivo de la
invención consiste en perfeccionar una unión articulada para un
acoplamiento de tope central del tipo inicialmente mencionado con
respecto a su seguridad contra descarrilamiento en el caso de
producirse un impacto. En particular debe especificarse una solución
con la que el acoplamiento de tope central pueda unirse de forma
articulada con un bloque de soporte, aplicándose después de exceder
la carga de servicio de la unión articulada en la barra de
acoplamiento un par de retroceso para reposicionar en particular la
desviación vertical de la barra de acoplamiento hacia fuera del
plano horizontal de acoplamiento.
Este objetivo se consigue con un acoplamiento
articulado del tipo inicialmente mencionado por el hecho de que
tanto el bloque de soporte como también la barra de acoplamiento
presentan un respectivo tope con por lo menos una superficie de
tope dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal y por lo
menos una debajo del plano de acoplamiento horizontal, formando los
dos topes uno con otro una unión en arrastre de fuerza y en
arrastre de forma después de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima predeterminada del dispositivo
de absorción de energía integrado en la disposición de articulación,
por lo que una parte especificable del flujo de fuerza originado
durante la transmisión de fuerzas de choque pasa de la barra de
acoplamiento a través de la unión articulada al bloque de soporte y
la parte excedente del flujo de fuerza pasa de la barra de
acoplamiento a través de los topes al bloque de soporte.
Son obvias las ventajas que se pueden conseguir
con la solución conforme a la invención: en particular mediante la
previsión de los respectivos topes por un lado en el bloque de
soporte y por otro lado en la barra de acoplamiento, que establecen
entre sí una unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma
después de haberse agotado la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima del dispositivo de absorción de energía
integrado en la disposición de articulación, puede conseguirse un
efecto de estabilización en particular en dirección vertical por lo
que aumenta la seguridad de la caja de coche contra
descarrilamiento. Debido a que las superficies de tope asignadas a
los respectivos topes están dispuestas encima y debajo del plano de
acoplamiento horizontal, una vez agotada la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción de
energía se ejerce un par de retroceso en la barra de acoplamiento
que actúa contra una desviación vertical eventualmente prevista de
la barra de acoplamiento hacia fuera del plano de acoplamiento
horizontal.
Los topes previstos por un lado en el bloque de
soporte y por otro lado en la barra de acoplamiento sirven por lo
tanto como dispositivo de retroceso vertical que depende en
particular de la fuerza de empuje longitudinal transmitida a través
de la barra de acoplamiento al bloque de soporte.
Debido a que por un lado el dispositivo de
absorción de energía integrado en la disposición de articulación
presenta una carrera de desplazamiento longitudinal máxima
predeterminada y facilita por lo tanto un desplazamiento
longitudinal de la barra de acoplamiento relativo al bloque de
soporte en dirección de la fuerza transmitida a través de la barra
de acoplamiento hasta una fuerza de choque máxima definida,
transmitida a través de la barra de acoplamiento y que, además,
después de rebasar esta fuerza de choque especificable existe una
unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma entre los
respectivos topes del bloque de soporte y de la barra de
acoplamiento, con la formación de esta unión en arrastre de fuerza y
en arrastre de forma entre los respectivos topes se genera un par
de retroceso en dirección vertical que actúa contra una desviación
vertical eventualmente prevista de la barra de acoplamiento hacia
fuera del plano de acoplamiento horizontal e intenta reducir un
ángulo de desviación vertical eventualmente existente entre la barra
de acoplamiento y el plano de acoplamiento horizontal.
Debido a que por otro lado un par de retroceso
de este tipo se genera únicamente cuando existe una unión en
arrastre de fuerza y en arrastre de forma entre los respectivos
topes previstos en el bloque de soporte y en la barra de
acoplamiento, en condiciones de circulación normales, es decir
cuando la carrera de desplazamiento longitudinal máxima prevista
del dispositivo de absorción de energía aún no está agotada, en el
acoplamiento articulado no se genera un par de retroceso. Por lo
tanto, los grados de libertad de la unión articulada de la barra de
acoplamiento en el bloque de soporte no se ven afectadas en
condiciones de circulación normales.
Además de la generación de un par de retroceso
en dirección vertical que depende de la fuerza de empuje
longitudinal que actúa en el acoplamiento articulado, el
acoplamiento articulado conforme a la invención tiene asimismo la
función de bloquear la desviación vertical de la barra de
acoplamiento relativa al plano de acoplamiento horizontal. En
detalle, tanto los topes previstos en el bloque de soporte como los
previstos en la barra de acoplamiento con sus superficies de tope
dispuestas encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal,
que después de agotar la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima del dispositivo de absorción de energía están acopladas
entre sí en arrastre de fuerza y en arrastre de forma, están
disponibles en el caso de producirse un impacto para un bloqueo de
la desviación vertical de la barra de acoplamiento relativa al plano
de acoplamiento horizontal. Una desviación vertical de la barra de
acoplamiento hacia fuera del plano de acoplamiento horizontal ya no
es posible debido al hecho de que, una vez agotada la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción de
energía, a través de los topes se establece una unión en arrastre de
fuerza y en arrastre de forma, por lo que sólo una parte
especificable del flujo de fuerza originado durante la transmisión
de fuerzas de choque pasa de la barra de acoplamiento a través de la
unión articulada al bloque de soporte y la parte excedente del
flujo de fuerza pasa de la barra de acoplamiento a través de los
topes al bloque de soporte.
Esto significa en otras palabras que según la
solución conforme a la invención sólo en el caso de producirse un
impacto, es decir cuando está agotada la carrera de desplazamiento
longitudinal máximo predeterminado del dispositivo de absorción de
energía integrado en el acoplamiento articulado, se ejerce por un
lado un par de retroceso vertical en la barra de acoplamiento y por
otro lado se efectúa un bloqueo intencionado de la desviación
vertical de la barra de acoplamiento hacia fuera del plano de
acoplamiento horizontal.
Finalmente, con la solución según la invención
puede conseguirse la ventaja adicional de que, después de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima del
dispositivo de absorción de energía, tiene lugar por lo menos
parcialmente una desviación del flujo de fuerza a través de los
topes o las superficies de tope correspondientes, respectivamente,
por lo que la disposición de articulación de la unión articulada del
acoplamiento, y en particular el apoyo esférico previsto en la
disposición de articulación así como el dispositivo de absorción de
energía integrado en la disposición de articulación, está protegida
contra energías de choque excesivamente altas.
En las reivindicaciones dependientes se indican
variantes ventajosas de la disposición de acoplamiento conforme a la
invención.
En una realización particularmente preferida
está previsto tanto respecto a los topes dispuestos en el bloque de
soporte como respecto a los topes dispuestos en la barra de
acoplamiento que las superficies de tope previstas encima y debajo
del plano de acoplamiento horizontal del tope asignado al bloque de
soporte se encuentren en un plano de tope en común que discurre
verticalmente, y que las superficies de tope, previstas encima y
debajo del plano de acoplamiento horizontal, del tope asignado a la
barra de acoplamiento se encuentren en un plano de tope en común
que discurre perpendicularmente a la dirección longitudinal de la
barra de acoplamiento, por lo que los dos topes se encuentran
conjuntamente en el plano de tope, que discurre verticalmente, del
tope asignado al bloque de soporte después de haberse agotado la
carrera de desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de
absorción de energía integrado en la disposición de articulación o
en la unión articulada del acoplamiento. Mediante la disposición de
las respectivas superficies de tope en un respectivo plano de tope
en común, que discurre verticalmente, se consigue que la función de
retroceso del acoplamiento articulado, es decir la generación de un
par de retroceso vertical cuando se supera la carga de servicio del
dispositivo de absorción de energía integrado en la disposición de
articulación, sea independiente del ángulo de desviación (vertical)
de la barra de acoplamiento respecto al plano de acoplamiento
horizontal.
Debido a que el bloque de soporte está dispuesto
en lo esencial de forma rígida en el lado frontal de la caja de
coche y la barra de acoplamiento está unida de forma articulada con
el bloque de soporte a través de la disposición de articulación, se
sobrentiende que después de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción de
energía, es decir después de exceder la carga de servicio de la
disposición de articulación, la unión en arrastre de fuerza y en
arrastre de forma entre los respectivos topes tanto del bloque de
soporte como también de la barra de acoplamiento se encuentran
conjuntamente en el plano de tope vertical, que discurre
verticalmente, del tope asignado al bloque de soporte.
Bajo el concepto "fijado en lo esencial de
forma rígida" usado en este contexto debe entenderse una fijación
del bloque de soporte exenta de holgura en el lado frontal de la
caja de coche.
Con respecto a la disposición del plano de tope,
que discurre verticalmente, de las superficies de tope previstas
encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal del tope
asignado al bloque de soporte está previsto preferentemente que
este plano de tope en común se encuentre en un plano que discurre en
paralelo al eje longitudinal central del perno de giro y tiene
desde el lado frontal de la caja de coche por lo menos la misma
distancia que el eje longitudinal central del perno de giro desde
el lado frontal de la caja de coche. Esto significa en otras
palabras que en esta variante preferida el plano de tope en común,
que discurre verticalmente, de las superficies de tope previstas
encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal del tope
asignado al bloque de soporte debería encontrarse por lo menos en
el plano por el cual discurre el eje horizontal de giro del perno
de giro. Esto es ventajoso en particular en la realización técnica
de los topes tanto en el bloque de soporte como en la barra de
acoplamiento. Naturalmente son posibles también otras
soluciones.
Como plano de acoplamiento horizontal debe
entenderse en la presente especificación el plano horizontal en el
cual se encuentra la barra de acoplamiento cuando no está desplazada
verticalmente. La barra de acoplamiento se encuentra en particular
en el plano de acoplamiento horizontal cuando la dirección
longitudinal de la barra de acoplamiento, es decir la dirección en
la que se extiende la barra de acoplamiento, es perpendicular al
eje central longitudinal vertical del perno de giro previsto en el
acoplamiento articulado.
En una realización particularmente preferida del
tope previsto en la barra de acoplamiento está previsto que este
tope esté configurado como reborde que discurre por lo menos
parcialmente alrededor de la barra de acoplamiento, sirviendo la
superficie lateral del reborde asignada a la caja de coche como
superficie de tope del tope asignado a la barra de acoplamiento.
Este reborde puede estar realizado como borde anular continuo, pero
naturalmente es concebible que sólo encima y debajo del plano de
acoplamiento horizontal o de la dirección longitudinal de la barra
de acoplamiento, respectivamente, estén realizadas superficies de
tope correspondientes.
En general es concebible (pero no forzosamente
necesario) que el tope asignado al bloque de soporte y/o el tope
asignado a la barra de acoplamiento con las superficies de tope
dispuestas encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal
estén configurados como una sola pieza con el bloque de soporte o
con la barra de acoplamiento, respectivamente. No obstante, los
respectivos topes con las superficies de tope dispuestas encima y
debajo del plano de acoplamiento horizontal deberían estar
realizados básicamente respecto al material usado y al
dimensionamiento seleccionado de tal manera que la presión
superficial, que aparece al establecerse la unión en arrastre de
fuerza y en arrastre de forma entre las respectivas superficies de
tope, no conlleve una deformación (excesiva) de los topes o de las
superficies de tope, respectivamente, con la que ya no puede
garantizarse la capacidad de funcionamiento anteriormente explicada
del acoplamiento articulado y con la que en particular ya no puede
garantizarse que la parte previamente especificable del flujo de
fuerza, que se origina durante la transmisión de fuerzas de choque
de la barra de acoplamiento al bloque de soporte, pase de la barra
de acoplamiento al bloque de soporte a través de la disposición de
articulación y la parte excedente del flujo de fuerza pase por los
topes.
En una realización técnica del acoplamiento
articulado conforme a la invención está previsto preferentemente
que la barra de acoplamiento presente un cabezal de acoplamiento en
su sección terminal opuesta a la sección terminal en el lado de la
caja de coche, estando preferentemente previsto con respecto al
posicionamiento del tope asignado a la barra de acoplamiento que
este se encuentre en un plano de tope que discurre
perpendicularmente a la dirección longitudinal de la barra de
acoplamiento entre la sección terminal en el lado de la caja de
coche y la sección terminal en el lado del cabezal de acoplamiento
de la barra de acoplamiento. En particular se prefiere que los
respectivos topes, con los cuales se establece una unión en arrastre
de fuerza y en arrastre de forma después de haberse agotado la
carrera de desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de
absorción de energía, se encuentren entre la sección terminal de la
barra de acoplamiento en el lado de la caja de coche, que actúa
conjuntamente con la disposición de articulación de la disposición
de acoplamiento, y la sección central de la barra de acoplamiento
para conseguir de esta manera que después de superar la carga de
servicio del dispositivo de absorción de energía integrado en la
disposición de articulación o después de haberse agotado la carrera
de desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción
de energía, respectivamente, sólo una parte especificable del flujo
de fuerza originado durante la transmisión de fuerzas de choque pase
de la barra de acoplamiento a través de la articulación al bloque
de soporte y la parte excedente del flujo de fuerza pase de la
barra de acoplamiento a través de los topes al bloque de soporte.
Naturalmente son posibles también otras soluciones en particular
para el posicionamiento del tope asignado a la barra de
acoplamiento.
En una variante preferida de las formas de
realización anteriormente mencionadas del acoplamiento articulado
conforme a la invención es concebible que la superficie de tope
dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal y la
superficie de tope dispuesta debajo del plano de acoplamiento
horizontal del tope asignado al bloque de soporte presente una
respectiva primera forma de sección transversal y que la superficie
de tope dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal y la
superficie de tope dispuesta debajo del plano de acoplamiento
horizontal del tope asignado a la barra de acoplamiento presente una
respectiva segunda forma de sección transversal configurada de
manera complementaria a la primera forma, por lo que las respectivas
superficies de tope pueden acoplarse entre sí de forma separable
después de superar la carga de servicio del dispositivo de
absorción de energía integrado en la disposición de articulación o
después de haberse agotado el recorrido de desplazamiento
longitudinal máximo del dispositivo de absorción de energía,
respectivamente.
Se trata de una solución con la que se puede
realizar de forma fácil y eficaz una unión en arrastre de forma
mediante el respectivo entrelazado de las superficies de tope
correspondientes del tope asignado al bloque de soporte y del tope
asignado a la barra de acoplamiento, transmitiéndose las fuerzas
originadas por la carga de servicio mediante esta unión en arrastre
de forma en dirección normal, es decir perpendicularmente a las dos
superficies de tope entrelazadas. En particular mediante la
configuración apropiada de la sección transversal de las
superficies de tope acoplables debe formarse una unión separable, lo
que se consigue por ejemplo cuando una superficie de tope está
configurada en forma de diente y la superficie de tope
correspondiente en forma de casquillo.
Respecto a las superficies de tope
correspondientes son concebibles naturalmente también otras formas
de la sección transversal. Tampoco es forzosamente necesario que
tanto las superficies de tope de los topes correspondientes
dispuestas encima del plano de acoplamiento horizontal como las
superficies de tope dispuestas debajo del mismo presenten una
configuración particular de la forma de su sección transversal.
Con respecto a la generación de un par de
retroceso, que sea por un lado en la medida de lo posible
independiente del ángulo de desviación vertical y que sea por otro
lado lo más grande posible cuando se rebasa o después de haberse
rebasado la carga de servicio del dispositivo de absorción de
energía integrado en la disposición de articulación, está previsto
de forma particularmente preferida que la superficie de tope
dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal y la
superficie de tope dispuesta debajo del plano de acoplamiento
horizontal del tope asignado al bloque de soporte presenten una
respectiva distancia idéntica desde el plano de acoplamiento
horizontal, siendo esta distancia preferentemente superior a la
mitad del diámetro de la sección terminal de la barra de
acoplamiento en el lado de la caja de coche.
Mediante el desplazamiento o la distancia entre
las superficies de tope y el plano de acoplamiento horizontal se
proporciona un brazo de palanca con el respectivo punto de giro
cuando existe una desviación vertical de la barra de acoplamiento
hacia fuera del plano de acoplamiento horizontal después de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima del
dispositivo de absorción de energía, por lo que se refuerza según
la ley de palanca el par de retroceso generado en el acoplamiento
articulado que contrarresta la desviación vertical de la barra de
acoplamiento.
Expresado de forma general, esto significa que
el par de retroceso en dirección vertical es tanto mayor cuanto
mayor es la distancia entre las superficies de tope correspondientes
y el plano horizontal longitudinal central. Respecto al
dimensionamiento del acoplamiento articulado, en la práctica debe
considerarse cada caso individual, y en particular respecto a la
magnitud o al valor absoluto del par de retroceso a generar en el
acoplamiento articulado debería seleccionarse de manera apropiada
la distancia entre las superficies de tope del tope asignado al
bloque de soporte, dispuestas encima y debajo del plano de
acoplamiento horizontal, y el plano horizontal de acoplamiento.
Se sobrentiende que las medidas anteriormente
mencionadas relativas a la distancia desde el plano de acoplamiento
horizontal son válidas de manera análoga también para las
superficies de tope, dispuestas encima y debajo del plano de
acoplamiento horizontal, del tope asignado a la barra de
acoplamiento.
Finalmente, con respecto al dispositivo de
absorción de energía integrado en la disposición de articulación
está previsto preferentemente que este presente en la realización
práctica por lo menos un cuerpo de elastómero, en particular un
cuerpo anular de elastómero, por el cual pasa por lo menos
parcialmente la sección terminal de la barra de acoplamiento en el
lado de la caja de coche. El por lo menos un cuerpo de elastómero
está dispuesto preferentemente en una carcasa unida de forma
articulada con el bloque de soporte de la caja de coche por medio
del pivote de giro. En caso de que el dispositivo de absorción de
energía presente cuerpos anulares de elastómero sería posible
deslizar los cuerpos anulares en dirección longitudinal sobre la
sección terminal de la barra de acoplamiento en el lado de la caja
de coche y fijarlos en la misma por ejemplo mediante las ranuras
anulares correspondientes. No obstante, la invención no está
limitada a tales cuerpos anulares de elastómero.
Expresado de forma general, el dispositivo de
absorción de energía integrado en la disposición de articulación
debería estar configurado de forma regenerativa, para lo que se
ofrece por ejemplo un apoyo esférico elástico, es decir, un
dispositivo de absorción de energía integrado en el apoyo esférico y
configurado de forma regenerativa.
Para conseguir que en el modo de circulación
normal no se genere un par de retroceso vertical en el acoplamiento
articulado que actúa en la barra de acoplamiento y que en el modo de
circulación normal en particular tampoco se produzca un bloqueo de
la desviación vertical de la barra de acoplamiento, en una
realización preferida del dispositivo de absorción de energía
integrado en la disposición de articulación se prevé que esté
dimensionado de tal manera que la carrera de desplazamiento
longitudinal en el modo de circulación normal sea inferior a la
carrera de desplazamiento longitudinal máxima prevista del
dispositivo de absorción de energía. En particular debería ser
posible especificar de antemano la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima prevista y de esta manera las fuerzas de choque
máximas que se pueden absorber mediante el dispositivo de absorción
de energía para poder adaptar de manera óptima el acoplamiento
articulado a la respectiva aplicación.
Finalmente, respecto al concepto global de
absorción de energía se prefiere que esté previsto un elemento
adicional (secundario) de absorción de energía, intercalado a
continuación del dispositivo de absorción de energía integrado en
la disposición de articulación, que se active después de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima y esté
configurado preferentemente de forma destructible.
Es posible optimizar la capacidad de absorción
de energía de impacto, en el caso de producirse un impacto,
mediante la acción conjunta del elemento adicional de absorción de
energía, intercalado a continuación del dispositivo de absorción de
energía integrado en la disposición de articulación, con la solución
conforme a la invención según la cual se ejerce en la barra de
acoplamiento un par de retroceso en función de la fuerza de choque
transmitida por la barra de acoplamiento para poder contrarrestar
una desviación vertical eventualmente existente de la barra de
acoplamiento hacia fuera del plano de acoplamiento horizontal, y
según la cual se bloquea intencionadamente la desviación vertical
después de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima del dispositivo de absorción de energía integrado en la
disposición de articulación. En particular puede reducirse un
comportamiento de cabeceo mediante la generación de un par de
apoyo.
A continuación se describe una forma de
realización preferida de la invención con referencia a los dibujos
adjuntos.
En las figuras se muestran:
Fig. 1: Vista en perspectiva de un acoplamiento
articulado conocido del estado de la técnica para un acoplamiento de
tope central.
Fig. 2: Vista lateral en corte de la unión
articulada según la figura 1.
Fig. 3: Vista lateral en corte de un
acoplamiento articulado según una forma de realización preferida de
la presente invención antes de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción de
energía integrado en el acoplamiento articulado.
Fig. 4: Vista lateral en corte del acoplamiento
articulado según la figura 3 después de haberse agotado la carrera
de desplazamiento longitudinal máxima del dispositivo de absorción
de energía integrado en el acoplamiento articulado.
Fig. 5: Vista lateral en corte del acoplamiento
articulado según la figura 3 en un estado verticalmente desplazado
antes de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima del dispositivo de absorción de energía integrado en el
acoplamiento articulado.
Fig. 6: Vista lateral en corte del acoplamiento
articulado según la figura 5 en un estado inmediatamente después de
haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima del
dispositivo de absorción de energía integrado en el acoplamiento
articulado.
Fig. 7: Vista lateral en corte del acoplamiento
articulado según la figura 6 en un estado después de la generación
del par de retroceso.
En la figura 1 se muestra una vista en
perspectiva de un acoplamiento articulado conocido del estado de la
técnica en el cual la sección terminal 210 en el lado de la caja de
coche de una barra de acoplamiento 200 está conectada con la unión
articulada y unida de forma articulada y orientable en dirección
horizontal y vertical por medio del bloque de soporte 100 de la
unión articulada con la caja de coche (no representada) de un
vehículo ferroviario.
En la figura 2 se muestra la unión articulada
según la figura 1 en una vista lateral en corte. Tal como se
muestra, en la unión articulada está integrado un elemento de
resorte de elastómero como dispositivo de absorción de energía 330.
Este elemento de resorte está dimensionado de tal manera que las
fuerzas de tracción y de empuje se absorban hasta una magnitud fija
definida y que las fuerzas excedentes se transmitan al bastidor de
vehículo a través del bloque de soporte 100. La unión articulada
representada comprende la parte trasera de una disposición de
acoplamiento y sirve para unir la barra de acoplamiento 200 de forma
articulada y horizontal y verticalmente giratoria por medio del
bloque de soporte 100 con una placa de atornillado (no representada)
de la caja de coche.
En la figura 3 se muestra en vista lateral en
corte una forma de realización preferida del acoplamiento articulado
1 conforme a la invención en el modo de circulación normal, es
decir, en un estado en el cual la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima H predeterminada del dispositivo de absorción de
energía 33 integrado en acoplamiento articulado 1 aún no está
completamente agotada.
Tal como se muestra, el acoplamiento articulado
1 comprende según la forma de realización actualmente preferida un
bloque de soporte 10 fijado en lo esencial de forma rígida en un
lado frontal de una caja de coche W, así como una disposición de
articulación 30 que presenta un apoyo esférico 31 y un perno de giro
32 que discurre verticalmente. La disposición de articulación 30
sirve para unir de forma articulada una barra de acoplamiento 20
con el bloque de soporte 10, estando unida la sección terminal 21 en
el lado de la caja de coche de la barra de acoplamiento 20 por
medio de la disposición de articulación 30 de tal manera con el
bloque de soporte 10 que en condiciones de circulación normales
(véase la figura 3) se facilite por lo menos en parte un movimiento
horizontal y vertical de la barra de acoplamiento 20 en relación con
el bloque de soporte 30.
En detalle se facilita un giro horizontal de la
barra de acoplamiento 20, es decir un giro de la barra de
acoplamiento 20 en el plano de acoplamiento horizontal K, mediante
previsión del perno de giro 32 que discurre verticalmente al plano
de acoplamiento horizontal K. A través del perno de giro 32 discurre
el eje vertical longitudinal central M que es perpendicular al
plano de acoplamiento horizontal K. El punto de intersección entre
el eje longitudinal central M y el plano de acoplamiento horizontal
K señala el punto de giro P alrededor del cual la barra de
acoplamiento 20 es giratoria de forma horizontal o vertical en
relación con el bloque de soporte 10 abridado de forma rígida o
fijado de otra manera en la caja de coche W.
En la disposición de articulación 30 de la forma
de realización representada en la figura 3 está previsto además un
dispositivo de absorción de energía 33 en forma de un cuerpo de
elastómero previsto en el apoyo esférico 31. Este dispositivo de
absorción de energía 33 sirve para amortiguar las fuerzas de choque
que aparecen en el modo de circulación normal y se transmiten de la
barra de acoplamiento 20 al bloque de soporte 10. El dispositivo de
absorción de energía 33 realizado de forma regenerativa, y en
particular de forma elástica, presenta la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima H anteriormente mencionada en la dirección de
una fuerza de choque transmitida de la barra de acoplamiento 20 a
la disposición de articulación 30 o al acoplamiento articulado 1,
estando determinada esta carrera de desplazamiento longitudinal
máxima H en lo esencial por los topes 15 y 25 que se describen a
continuación y por el comportamiento de reacción del dispositivo de
absorción de energía 33.
Mediante la previsión de esta carrera de
desplazamiento longitudinal máxima H se facilita hasta una fuerza
de choque máxima transmitida de la barra de acoplamiento 20 al
bloque de soporte 10 un desplazamiento longitudinal de la barra de
acoplamiento 20 relativo al bloque de soporte 10 en la dirección de
la fuerza de choque transmitida, tal como se desprende de la figura
4.
En la figura 4 se muestra el acoplamiento
articulado 1, descrito anteriormente con referencia a la figura 3,
según la forma de realización preferida de la presente invención en
un estado en el cual se ha agotado completamente la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima H proporcionada por el
dispositivo de absorción de energía 33 integrado en la disposición
de articulación 30. De la comparación entre la figura 3 y la figura
4 se desprende que, después de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima H del dispositivo de absorción
de energía 33, la barra de acoplamiento 20 se ha desplazado en una
distancia en dirección al bloque de soporte 10 que es idéntica con
la carrera de desplazamiento longitudinal H.
De la comparación de las dos figuras se
desprende además que en el estado reflejado en la figura 3 antes de
haberse agotado (completamente) la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima H del dispositivo de absorción de energía 33,
el flujo de fuerza completo originado durante la transmisión de
fuerzas de choque de la barra de acoplamiento 20 al bloque de
soporte 10 pasa por la disposición de articulación 30 y el
dispositivo de absorción de energía 33 integrado en la misma.
A diferencia de lo anteriormente expuesto, en el
estado representado en la figura 4, es decir después de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima H del
dispositivo de absorción de energía 33, sólo una parte
especificable del flujo de fuerza originado durante la transmisión
de fuerzas de choque se transmite de la barra de acoplamiento 20 a
través de la unión articulada 30 al bloque de soporte 10, pasando la
parte excedente del flujo de fuerza de la barra de acoplamiento 20
a través de los topes 15 y 25 anteriormente mencionados al bloque de
soporte 10.
Los topes 15 y 25 están asignados al bloque de
soporte 10 y a la barra de acoplamiento 20 y presentan cada uno por
lo menos una superficie de tope 15' 15'' dispuesta encima del plano
de acoplamiento horizontal K y por lo menos una superficie de tope
25', 25'' dispuesta debajo del plano horizontal de acoplamiento K.
Los topes 15 y 25 sirven para establecer una unión en arrastre de
fuerza y en arrastre de forma, tal como puede apreciarse en la
figura 4, después de haberse agotado la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima H del dispositivo de absorción de energía
33.
Debido a la desviación por lo menos parcial de
las fuerzas de choque transmitidas de la barra de acoplamiento 20
al bloque de soporte 10, por un lado es posible proteger la
disposición de articulación 30 contra daños. Por otro lado, las
superficies de tope 15' y 15'' del tope 15 asignado al bloque de
soporte 10 previstas encima y debajo del plano horizontal de
acoplamiento K y las superficies de tope 25' y 25'' del tope 25
asignado a la barra de acoplamiento 20 previstas encima y debajo
del plano horizontal de acoplamiento K sirven para un bloqueo
intencionado de una desviación vertical de la barra de acoplamiento
20 en relación con el plano de acoplamiento horizontal K.
En lo anteriormente expuesto se prefiere que las
superficies de tope 15' y 15'' del tope 15 asignado al bloque de
soporte 10, previstas encima y debajo del plano horizontal de
acoplamiento K, se encuentren en un plano de tope A1 en común que
discurre verticalmente, encontrándose por otro lado las superficies
de tope 25' y 25'', previstas encima y debajo del plano horizontal
de acoplamiento K, del tope 25 asignado a la barra de acoplamiento
20 en un plano de tope A2 que discurre perpendicularmente a la
dirección longitudinal L de la barra de acoplamiento. Después de
haberse establecido una unión en arrastre de fuerza y en arrastre de
forma entre los dos topes 15 y 25, es decir después de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima H del
dispositivo de absorción de energía 33, las superficies de tope 15',
15'' y 25', 25'' de los dos topes 15 y 25 se encuentran en el plano
de tope A1 en común, que discurre verticalmente, del tope 15
asignado al bloque de soporte 10, tal como puede apreciarse en la
figura 4.
La función de bloqueo y la función de reposición
de los topes 15 y 25 se describen más detalladamente con referencia
a las figuras 5 a 7.
En la figura 5 se muestra el acoplamiento
articulado 1 según la figura 3 en un estado en el cual la barra de
acoplamiento 20 está inclinada verticalmente en 5º (hacia arriba) en
relación con el plano de acoplamiento horizontal antes de haberse
agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima H del
dispositivo de absorción de energía 33. La capacidad de giro de la
barra de acoplamiento 20 en dirección vertical permite realizar la
desviación vertical necesaria de la barra de acoplamiento 20 también
al circular por hondonadas o elevaciones. En la figura 5 se muestra
una desviación vertical de 5º sólo a título de ejemplo, naturalmente
son concebibles también otros ángulos.
Tal como se muestra en la figura 5, en el modo
de circulación normal aún no se ha formado una unión en arrastre de
fuerza y en arrastre de forma entre el tope 15 asignado al bloque de
soporte 10 y el tope 25 asignado a la barra de acoplamiento 20. Más
bien existe un estado antes de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima H del dispositivo de absorción
de energía 33 en el cual el flujo de fuerza completo, originado
durante la transmisión de fuerzas de choque de la barra de
acoplamiento 20 al bloque de soporte 10, pasa por la disposición de
articulación 30 y el dispositivo de absorción de energía 33
integrado en la misma.
En la figura 6 se muestra un estado del
acoplamiento articulado 1 según la figura 5 con la barra de
acoplamiento 20 verticalmente desplazada en el cual está
completamente agotada, por ejemplo debido a un choque, la carrera
de desplazamiento longitudinal máxima H del dispositivo de absorción
de energía 33 integrado en la disposición de articulación 30 o en
el acoplamiento articulado 1. El acoplamiento articulado 1 según la
figura 5 se muestra en particular en la figura 6 en un estado
inmediatamente después de haberse agotado la carrera de
desplazamiento longitudinal máxima H prevista del dispositivo de
absorción de energía 33 integrado en el acoplamiento articulado
1.
Tal como se ha descrito anteriormente con
referencia a la figura 4, en este estado se establece una unión en
arrastre de fuerza y en arrastre de forma entre el tope 15 asignado
al bloque de soporte 10 y el tope 25 asignado a la barra de
acoplamiento 20. En la situación reflejada en la figura 6 existe en
detalle una unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma
entre las respectivas superficies de tope 15' y 25' previstas
encima del plano de acoplamiento horizontal K.
Debido a que la unión en arrastre de fuerza y en
arrastre de forma en la situación reflejada en la figura 6 se
establece a través de las superficies de tope 15' y 25', que están
distanciadas del plano de acoplamiento horizontal K o de la
dirección longitudinal L de la barra de acoplamiento, se origina un
par de retroceso en dirección vertical a través de un brazo de
palanca al punto de giro P que intenta reducir el ángulo existente
entre la barra de acoplamiento 20 y el plano de acoplamiento
horizontal K.
Esto significa en otras palabras que, debido a
la fuerza de choque transmitida de la barra de acoplamiento 20 al
bloque de soporte 10, la superficie de tope superior 25' del tope 25
asignado a la barra de acoplamiento 20 forma una unión en arrastre
de fuerza y en arrastre de forma con la superficie de tope superior
15' del tope 15 asignado al bloque de soporte 10. Ya que el lugar
en el cual se establece la unión en arrastre de fuerza y en
arrastre de forma tiene una distancia S del plano de acoplamiento
horizontal K en el cual se encuentra el punto de giro P, mediante
el contacto entre la superficie de tope superior 25' del tope 25
asignado a la barra de acoplamiento 20 con la superficie de tope
superior 15' del tope 15 asignado al bloque de soporte 10 se forma
un sistema mecánico de transmisión de fuerza en el cual la fuerza de
choque transmitida de la barra de acoplamiento 20 al bloque de
soporte 10 y el punto de giro P no se encuentran en una línea.
Mediante la distancia S, que actúa como palanca, se genera un par
de giro en el acoplamiento articulado 1 que actúa en contra de la
desviación vertical de la barra de acoplamiento 20, debido a que el
punto de giro o de apoyo de la palanca coincide con el punto de giro
P.
Este par de retroceso tiene como consecuencia
que la barra de acoplamiento 20 se mueve nuevamente de la posición
vertical desviada al plano de acoplamiento horizontal K y se
encuentra finalmente en un estado que se muestra en la figura
7.
Naturalmente, un sistema de transmisión de
fuerza de este tipo se forma también cuando, en vez de las
respectivas superficies de tope superiores 15' y 25', las
respectivas superficies de tope inferiores 15'' y 25'' de los dos
topes 15 y 25 establecen una unión en arrastre de fuerza y en
arrastre de forma inmediatamente después de haberse agotado la
carrera de desplazamiento longitudinal máxima H del dispositivo de
absorción de energía 33 integrado en el acoplamiento articulado
1.
Del funcionamiento anteriormente expuesto se
desprende que en el estado representado en la figura 7, cuando
tanto las superficies de tope superiores como las superficies
inferiores 15', 25' y 15'', 25'' de los dos topes 15 y 25
constituyen una respectiva unión en arrastre de fuerza y en arrastre
de forma, existe un estado de equilibrio en el cual la suma de los
pares de giro generados en el acoplamiento articulado 1 es cero, por
lo que se bloquea intencionadamente una posterior desviación de la
barra de acoplamiento 20 hacia fuera del plano de acoplamiento
horizontal K.
Los respectivos topes 15 y 25 previstos en el
bloque de soporte 10 y en la barra de acoplamiento 20 cumplen
además de la función de bloqueo una función de retroceso,
activándose ambas funciones sólo después de haberse agotado
completamente la carrera de desplazamiento longitudinal máxima H
prevista del dispositivo de absorción de energía 33 integrado en la
disposición de articulación.
Se puede apreciar que el par de retroceso
vertical generado en el acoplamiento articulado 1 es tanto mayor
cuanto mayor es la distancia S entre el lugar en el cual se
establece la unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma
entre dos superficie de tope correspondientes 15', 25' ó 15'' y 25''
y el plano de acoplamiento horizontal K en el cual se encuentra el
punto de giro o de apoyo P de la palanca formada en el sistema
mecánico de transmisión de fuerza.
En la forma de realización preferida
representada del acoplamiento articulado 1 conforme a la invención,
la superficie de tope 15' dispuesta encima del plano de
acoplamiento horizontal K y la superficie de tope 15'' dispuesta
debajo del plano de acoplamiento horizontal K del tope 15 asignado
al bloque de soporte 10 tienen la misma distancia del plano
horizontal de acoplamiento K, siendo esta distancia S superior a la
mitad del diámetro de la sección terminal 21 de la barra de
acoplamiento 20 en el lado de la caja de coche. Naturalmente son
posibles también otros valores de la distancia S.
De manera ventajosa, el dispositivo de absorción
de energía 33 está dimensionado de tal manera que la carrera de
desplazamiento longitudinal resultante de la absorción de fuerzas de
choque que aparecen en el modo de circulación normal sea inferior a
la carrera de desplazamiento longitudinal máxima H prevista. Por
otro lado, mediante el dimensionamiento de las superficies de tope,
y en particular mediante la determinación de la distancia entre los
planos de tope A1 y A2 cuando la barra de acoplamiento 20 se
encuentra en el plano de acoplamiento horizontal K, es posible
especificar de antemano la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima H y de esta manera también las fuerzas de choque máximas que
se pueden absorber en el dispositivo de absorción de energía.
En la forma de realización del acoplamiento
articulado según la invención, representada en las figuras 3 a 7,
en la barra de acoplamiento 20 está integrado además un elemento de
absorción de energía 40 (tubo deformable) configurado de forma
destructible que respecto a su comportamiento de activación está
intercalado a continuación del dispositivo de absorción de energía
33 integrado en la unión articulada 30, es decir, se activa después
de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima
H del dispositivo de absorción de energía 33 y absorbe por lo menos
parcialmente la energía excedente.
De las figuras se desprende además que el tope
25 asignado a la barra de acoplamiento 20 está configurado como
reborde que discurre por lo menos parcialmente alrededor de la barra
de acoplamiento 20. No obstante, la invención no está limitada a
esta realización técnica del tope 25.
Los dos topes 15 y 25 están configurados de tal
manera que las superficies de tope correspondientes estén ajustadas
una respecto a otra, habiéndose seleccionado el material de estas
superficies de tal modo que durante una presión superficial no se
produzca una deformación del material.
La invención no está limitada a la forma de
realización particularmente preferida y representada en las figuras
3 a 7, sino que puede realizarse en forma de multiplicidad de
variantes distintas. En particular es concebible también usar la
idea, en la que se basa la solución según la invención, para generar
un par de retroceso horizontal. Para esto sólo es preciso que tanto
el bloque de soporte 10 como la barra de acoplamiento 20 presenten
de forma adicional o alternativa a los topes 15 y 25 otro
respectivo tope con por lo menos una superficie de tope dispuesta a
la izquierda y por lo menos una superficie de tope dispuesta a la
derecha del plano de acoplamiento horizontal K, estableciendo los
dos topes adicionales una unión en arrastre de fuerza y en arrastre
de forma después de haberse agotado la carrera de desplazamiento
longitudinal máxima H del dispositivo de absorción de energía 33,
encontrándose en el plano de acoplamiento K las superficies de tope
dispuestas a la izquierda y a la derecha del plano de acoplamiento
K.
- 1
- Acoplamiento articulado
- 10
- Bloque de soporte
- 15
- Tope del bloque de soporte
- 15', 15''
- Superficies de tope superior e inferior
- 20
- Barra de acoplamiento
- 21
- Sección terminal de la barra de acoplamiento en el lado de la caja de coche
- 22
- Sección terminal de la barra de acoplamiento en el lado del cabezal de acoplamiento
- 25
- Tope de la barra de acoplamiento
- 25', 25''
- Superficies de tope superior e inferior
- 30
- Disposición de articulación
- 31
- Apoyo esférico
- 32
- Perno de giro
- 33
- Dispositivo (primario) de absorción de energía
- 40
- Elemento (secundario) de absorción de energía
- 100
- Bloque de soporte (estado de la técnica)
- 200
- Barra de acoplamiento (estado de la técnica
- 210
- Sección terminal de la barra de acoplamiento en el lado de la caja de coche (estado de la técnica)
- 280
- Ranura anular
- 300
- Disposición de articulación (estado de la técnica)
- 320
- Perno de giro (estado de la técnica)
- 330
- Dispositivo (primario) de absorción de energía (estado de la técnica
- 340
- Carcasa
- A1, A2
- Plano de tope
- H
- Carrera máxima de desplazamiento longitudinal del dispositivo de absorción de energía
- K
- Plano de acoplamiento horizontal
- L
- Dirección longitudinal de la barra de acoplamiento
- M
- Eje longitudinal central del perno de giro
- P
- Punto de giro
- S
- Distancia entre la superficie de tope y el plano de acoplamiento horizontal
- W
- Caja de coche
Claims (11)
1. Acoplamiento articulado para una caja de
coche de un vehículo de múltiples secciones, en particular de un
vehículo ferroviario, con un bloque de soporte (10) fijado en lo
esencial de forma rígida en un lado frontal de la caja de coche (W)
y una disposición de articulación (30), que presenta un apoyo
esférico (31) y un perno de giro (32) que discurre en lo esencial
de forma vertical, para unir de forma articulada una barra de
acoplamiento (20) con el bloque de soporte (10), estando unida la
sección terminal (21) de la barra de acoplamiento (20) en el lado
de la caja de coche con el bloque de soporte (10) de tal manera por
medio de la disposición de articulación (30) que en condiciones de
circulación normal se facilita por lo menos en parte un movimiento
horizontal y vertical de la barra de acoplamiento (20) relativo al
bloque de soporte (30), estando integrado en la disposición de
articulación (30) un dispositivo de absorción de energía (33) con
una carrera de desplazamiento longitudinal (H) máxima especificada,
de modo que se facilita hasta una fuerza de choque máxima
transmitida de la barra de acoplamiento (20) al bloque de soporte
(10) un desplazamiento longitudinal de la barra de acoplamiento
(20) relativo al bloque de soporte (10) en dirección de la fuerza de
choque transmitida, pasando todo el flujo de fuerza, originado
durante la transmisión de fuerzas de choque, de la barra de
acoplamiento (20) al bloque de soporte (10), a través de la
disposición de articulación (30) y el dispositivo de absorción de
energía (33) integrado en la misma antes de haberse agotado la
carrera de desplazamiento longitudinal (H) máxima,
caracterizado porque
tanto el bloque de soporte (10) como también la
barra de acoplamiento (20) presentan un respectivo tope (15, 25)
con por lo menos una superficie de tope (15', 15''; 25', 25'')
dispuesta encima y por lo menos una dispuesta debajo del plano de
acoplamiento horizontal (K), formando los dos topes (15, 25) uno con
otro una unión en arrastre de fuerza y en arrastre de forma después
de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima
(H) del dispositivo de absorción de energía (33), por lo que una
parte especificable del flujo de fuerza originado durante la
transmisión de fuerzas de choque pasa de la barra de acoplamiento
(20) al bloque de soporte (10) a través de la disposición de
articulación (30) y la parte excedente del flujo de fuerza pasa a
través de los topes (15, 25).
2. Acoplamiento articulado de acuerdo con la
reivindicación 1, encontrándose las superficies de tope (15', 15'')
previstas encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal (K)
del tope (15) asignado al bloque de soporte (10) en un plano de
tope (A1) en común que discurre verticalmente, y encontrándose las
superficies de tope (25', 25''), previstas encima y debajo del
plano de acoplamiento horizontal (K), del tope (25) asignado a la
barra de acoplamiento (20) en un plano de tope (A2) en común que
discurre perpendicularmente a la dirección longitudinal (L) de la
barra de acoplamiento, encontrándose los dos topes (15, 25) después
de haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima
(H) del dispositivo de absorción de energía (33) conjuntamente en
el plano de tope (A1), que discurre verticalmente, del tope (15)
asignado al bloque de soporte (10).
3. Acoplamiento articulado de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, encontrándose el plano de tope (A1), que
discurre verticalmente y en el cual se encuentran conjuntamente las
superficies de tope (15', 15'') previstas encima y debajo del plano
de acoplamiento horizontal (K) del tope (15) asignado al bloque de
soporte (10), en un plano que discurre en paralelo al eje
longitudinal central (M) del perno de giro (32) y tiene desde el
lado frontal de la caja de coche (W) por lo menos la misma distancia
que el eje longitudinal central (M) del perno de giro (32) desde el
lado frontal de la caja de coche (W).
4. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, estando configurado el tope
(25) asignado a la barra de acoplamiento (20) como reborde que
discurre por lo menos parcialmente alrededor de la barra de
acoplamiento (20).
5. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, presentando la barra de
acoplamiento (20) un cabezal de acoplamiento en su sección terminal
(22) opuesta a la sección terminal (21) en el lado de la caja de
coche, y encontrándose las superficies de tope (25', 25''),
previstas encima y debajo del plano de acoplamiento horizontal (K),
del tope (25) asignado a la barra de acoplamiento (20) conjuntamente
en un plano de tope (A2) que discurre perpendicularmente a la
dirección longitudinal (L) de la barra de acoplamiento entre la
sección terminal (21) en el lado de la caja de coche y la sección
terminal (22) en el lado del cabezal de acoplamiento de la barra de
acoplamiento (20).
6. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, presentando la superficie de
tope (15') dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal (K)
y la superficie de tope (15'') dispuesta debajo del plano de
acoplamiento horizontal (K) del tope (15) asignado al bloque de
soporte (10) una respectiva primera forma de sección transversal, y
presentando la superficie de tope (25') dispuesta encima del plano
de acoplamiento horizontal (K) y la superficie de tope (25'')
dispuesta debajo del plano de acoplamiento horizontal (K) del tope
(25) asignado a la barra de acoplamiento (20) una respectiva segunda
forma de sección transversal configurada de manera complementaria a
la primera forma, por lo que las respectivas superficies de tope
(15', 15'', 25', 25'') pueden acoplarse entre sí de forma separable
después de haberse agotado el recorrido de desplazamiento
longitudinal máximo (H) del dispositivo de absorción de energía
(33).
7. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, presentando la superficie de
tope (15') dispuesta encima del plano de acoplamiento horizontal (K)
y la superficie de tope (15'') dispuesta debajo del plano de
acoplamiento horizontal (K) del tope (15) asignado al bloque de
soporte (10) una respectiva distancia idéntica desde el plano de
acoplamiento horizontal (K), siendo esta distancia (S)
preferentemente superior a la mitad del diámetro de la sección
terminal (21) de la barra de acoplamiento (20) en el lado de la
caja de coche.
8. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, presentando el dispositivo de
absorción de energía (33) por lo menos un cuerpo de elastómero, en
particular un cuerpo anular de elastómero, por el cual pasa por lo
menos parcialmente la sección terminal (21) de la barra de
acoplamiento (20) en el lado de la caja de coche.
9. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, estando dimensionado el
dispositivo de absorción de energía (33) de tal manera que la
carrera de desplazamiento longitudinal en el modo de circulación
normal es inferior a la carrera de desplazamiento longitudinal
máxima (H) predeterminada del dispositivo de absorción de energía
(33).
10. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores, siendo posible fijar previamente
la carrera de desplazamiento longitudinal máxima (H) predeterminada
y de esta manera la fuerza de choque máxima que puede absorber el
dispositivo de absorción de energía (33).
11. Acoplamiento articulado de acuerdo con una
de las reivindicaciones anteriores que presenta además por lo menos
un elemento adicional de absorción de energía (40), intercalado a
continuación del dispositivo de absorción de energía (33) integrado
en la disposición de articulación (30), que se activa después de
haberse agotado la carrera de desplazamiento longitudinal máxima
(H) prevista para el dispositivo de absorción de energía (33) y
está configurado preferentemente de forma destructible.
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