ES2641532T3

ES2641532T3 - Rueda de ferrocarril y elemento respectivo de amortiguación

Info

Publication number: ES2641532T3
Application number: ES13777128.3T
Authority: ES
Inventors: Steven Cervello; Dimitri Sala
Original assignee: LUCCHINI RS SpA
Current assignee: LUCCHINI RS SpA
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: KR20150023070A; BR112015001835A2; CA2879276A1; RU2615800C2; AU2013298187A1; PL2879886T3; US9533529B2; US20150151571A1; KR101611865B1; JP2015529590A; WO2014020521A3; EP2879886A2; ITBS20120124A1; AU2013298187B2; UA113992C2; CN104507703B; JP5908659B2; RS56223B1; CN104507703A; IN2015MN00086A

Abstract

Rueda de ferrocarril (10) que comprende: - un ejje (11') de rotación; - un disco (11) de soporte que se puede fijar en un árbol en dicho eje (11') de rotación; - una llanta (13) de rueda que puede combinarse con el disco (11) de soporte en una superficie perimetral respectiva (12), estando adaptada dicha llanta (13) de rueda para rodar sobre un raíl; - medios (20) de amortiguación de la llanta (13) de rueda con respecto al disco (11) de soporte; en la que dichos medios (20) de amortiguación comprenden una pluralidad de elementos elásticos (25) intercalados entre el disco (11) de soporte y la llanta (13) de la rueda, lateralmente con respecto al plano medio (10') de la rueda (10), teniendo cada elemento elástico (25) un eje geométrico (26), caracterizada porque cada elemento elástico (25) comprende una primera cara (25a) orientada hacia el plano medio (10') de la rueda (10) y una segunda cara (25b) opuesta a la primera cara (25a) y orientada hacia la parte opuesta con respecto al plano medio (10') de la rueda, en la que el elemento elástico (25) extiende su grosor entre las dos caras (25a, 25b), y en la que la primera cara (25a) y la segunda cara (25b) de cada elemento elástico (25) tienen la misma concavidad o la misma convexidad cuando se consideran en sección transversal en cualquier plano que contenga dicho eje geométrico (26).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

DESCRIPCION

Rueda de ferrocarril y elemento respectivo de amortiguacion Alcance de la invencion

La presente invencion versa sobre el campo de vetnculos ferroviarios ligeros, tales como por ejemplo, tranvfas y ferrocarriles subterraneos y, en particular, hace referencia a una rueda de ferrocarril para un miembro rodante ferroviario.

Ademas, la invencion versa sobre un elemento de amortiguacion para dicha rueda de ferrocarril.

Estado de la tecnica

Como es bien sabido, una rueda de ferrocarril de un vetnculo ferroviario comprende estructuralmente dos elementos principales: un disco central de soporte, tambien denominado cuerpo de la rueda, y una llanta de la rueda. Normalmente la llanta de la rueda se encuentra enchavetada sobre el disco de soporte, de forma que lo cubra de manera circunferencial y actue como un elemento que hace contacto con el rail.

En particular, las ruedas de un mismo eje estan acopladas de forma ngida entre sf en los discos centrales respectivos de soporte por medio de un arbol, para formar el denominado conjunto de ruedas.

En los vehfculos ferroviarios, los conjuntos de rueda estan normalmente amortiguados, es decir, se proporcionan y adaptan amortiguadores entre el arbol y el vagon respectivo para amortiguar las oscilaciones inducidas por las irregularidades del recorrido. Los amortiguadores tienen volumenes no insignificantes y, por lo tanto, se tienen que proporcionar asientos correspondientes de alojamiento entre los vagones y los conjuntos respectivos de rueda; por lo tanto, el espacio entre los rafles y los vagones es normalmente significativo.

Sin embargo, en algunas circunstancias, es necesario minimizar tal espacio, es decir, hacer que los vagones se encuentren lo mas cerca posible de la tierra para facilitar la subida y la bajada de los pasajeros, tambien de plataformas de peatones. Por ejemplo, es el caso de los ferrocarriles subterraneos y los tranvfas.

En los campos en los que se proporciona una configuracion mas baja de los vagones, los asientos de alojamiento de los amortiguadores han sido reducidos al mmimo. A menudo, los amortiguadores utilizados en estas circunstancias estan infradimensionados y el vetnculo esta dotado de sistemas adicionales de amortiguacion.

Una de las soluciones conocidas consiste en dotar a las mismas ruedas de sistemas de amortiguacion. Por ejemplo, con la expresion “rueda elastica”, se quiere decir una rueda de ferrocarril que comprende medios adecuados de amortiguacion entre el disco de soporte y la llanta de la rueda. Normalmente, se representan tales medios mediante un elemento elastico, por ejemplo fabricado de caucho duro, que tiene el objetivo de absorber las vibraciones generadas por la rodadura sobre el rail.

Mas en particular, el elemento elastico esta intercalado entre el disco de soporte y la llanta de la rueda, de forma que cree una interfaz que amortigua los esfuerzos a los que esta sometido.

Un problema tecnico bien conocido que afecta a tales soluciones consiste en el desgaste rapido al que se somete el elemento elastico; el desgaste excesivo compromete la operacion correcta y fiable del mismo con el paso del tiempo y provoca el apoyo insuficiente de la llanta de la rueda con respecto al disco central de soporte. Por lo tanto, la desventaja afecta al propio desgaste de la llanta de la rueda y de los otros componentes de la rueda. A su vez, un desgaste excesivo de la llanta de la rueda tiene que ser evitado absolutamente dado que compromete el acoplamiento correcto de la rueda-rafl. Por supuesto, la retirada y la sustitucion tempranas de la llanta de la rueda afecta negativamente a los costes de mantenimiento del vetnculo.

En particular, se conocen distintas geometnas del elemento elastico.

Por ejemplo, en el documento GB 374819 se proporciona una rueda de ferrocarril dotada de un elemento elastico con geometna circular, adaptado unicamente para amortiguar sustancialmente las cargas de compresion. Tambien se describen ejemplos adicionales de ruedas elasticas en los documentos US 1067628 y EP 1362715.

En esta configuracion el elemento elastico esta sometido a un rozamiento que provoca el sobrecalentamiento del mismo. Segun pasa el tiempo, el caucho pierde sus caractensticas mecanicas, es decir, se colapsa, y ya no desempena su funcion de amortiguacion.

En otras configuraciones el elemento elastico esta adaptado para amortiguar casi exclusivamente los esfuerzos de flexion; por ejemplo, el documento GB 888004 describe una rueda cuyos elementos elasticos son sustancialmente planos y tangenciales al disco de soporte.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

En una tipologfa adicional, el elemento elastico esta adaptado para amortiguar los esfuerzos de cizallamiento; por ejemplo el documento US 2555023 describe una rueda dotada de elementos elasticos conformados como laminas radiales.

Por lo tanto, en soluciones mencionadas anteriormente, el elemento elastico desempena una funcion espedfica de amortiguacion para una tipologfa determinada de carga: compresion, flexion o cizallamiento. Por lo tanto, se puede encontrar un desgaste rapido del elemento elastico a lo largo de las direcciones de carga distintas de aquellas para las que ha sido disenado.

Se han propuesto adicionalmente ruedas dotadas de elementos elasticos capaces de amortiguar diversas cargas. Se describe un ejemplo en el documento EP 745493. El elemento elastico esta sustancialmente conformado como un cordon con forma concava dispuesto a horcajadas sobre un borde interno de la llanta de la rueda orientado hacia disco de soporte. Esta solucion permite amortiguar cargas tanto compresivas como de cizallamiento, pero se vuelve mas compleja; en particular, son inconvenientes la instalacion y la sustitucion de elementos elasticos formados de tal manera. Se describe un ejemplo adicional en el documento US 5183306.

Otras ruedas conocidas en la tecnica que tienen diversos sistemas de amortiguacion proporcionan, por otra parte, el uso de un elemento flexible compuesto por un numero de “mecanismos” articulados, tal como en el documento DE 3245775. Sin embargo, estas soluciones son complejas.

El documento DE 845961 describe una rueda de ferrocarril que comprende un disco de soporte que puede fijarse en un arbol en el eje de rotacion de la rueda y una llanta de la rueda que puede combinarse con el disco de soporte en una superficie perimetral respectiva, en la que se adapta la llanta de la rueda para rodar sobre un rail. El disco de soporte esta separado en dos porciones distintas (referencias 3 y 4 en las figuras) entre las cuales se intercalan elementos elasticos (referencia 8) para un soporte amortiguado. Los elementos elasticos estan separados entre sf en una direccion circunferencial y cada uno comprende dos anillos de caucho opuestos con respecto al plano medio de la rueda de ferrocarril. Los anillos de caucho tienen el eje geometrico principal paralelo al eje de rotacion de la rueda. Considerando cualquier seccion transversal obtenida idealmente cortando los elementos elasticos con un plano que pasa a traves del eje geometrico principal respectivo, es decir, observando la seccion mostrada en la figura 1 del documento DE 845961, cada anillo de caucho comprende dos superficies laterales opuestas orientadas ambas hacia el interior del propio anillo (superficies 19 y superficies opuestas respectivas; superficies 20 y superficies opuestas respectivas). En otras palabras, una de las superficies laterales de cada anillo de caucho es concava y la otra convexa, de forma que esten orientadas hacia el interior del anillo.

Se describe una solucion similar a la anterior en el documento US 2.511.279. Tambien en este caso, los elementos elasticos (referencia 1 en la fig. 1) comprenden discos de caucho (referencias 1 y 2) opuestos con respecto al plano medio de la rueda. Cada disco de caucho tiene, a su vez, dos superficies laterales enfrentadas (referencias 3 y 4), ambas curvadas hacia el interior del disco, es decir, una es concava y la otra es convexa.

El documento FR 2150532 describe una solucion en la que cada uno de los elementos elasticos comprende dos discos de caucho enfrentados con respecto al plano medio de la rueda de ferrocarril. Los discos estan fijados en el mismo eje principal paralelo al eje de rotacion de la rueda de ferrocarril. La superficie externa de cada disco de caucho esta ondulada para permitir que el proprio disco se contraiga y se extienda, como un muelle, para absorber tanto como sea posible las fuerzas que actuan sobre la llanta de rueda de la rueda de ferrocarril y no transmitirlas al disco de soporte. Las Figuras 2 y 3 muestran la configuracion comprimida y la configuracion extendida de uno de los discos de caucho respectivamente. En la configuracion comprimida las superficies laterales (referencia 8) de cada disco de caucho convergen hacia el eje principal. Para esta solucion, no se puede considerar la concavidad de las superficies laterales de los discos de caucho, dado que estas son superficies intencionalmente onduladas cuya funcion es apoyar la compresion y la extension del propio disco que se considerana, por lo tanto, que tiene superficies laterales sustancialmente planas segun se muestra en una condicion de reposo de la figura 1.

El documento US 2.911.252 describe una rueda elastica convencional en la que un unico elemento elastico esta intercalado entre el disco de soporte y la llanta de rueda de la rueda de ferrocarril y no una pluralidad de elementos elasticos espaciados circunferencialmente y separados.

En general, existe la necesidad de tener ruedas dotadas de elementos elasticos capaces de soportar diversas cargas sin experimentar un desgaste excesivo y que, al mismo tiempo, sean sencillas de implementar, instalar, y si es necesario, de sustituir.

Sumario de la invencion

Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar una rueda de ferrocarril dotada de elementos de amortiguacion con capacidad para soportar de manera eficaz diversas cargas, es decir, amortiguar los esfuerzos a los que se somete al vagon debido al transito sobre los rafles, ofreciendo una maxima resistencia al desgaste y una facilidad de implementacion y de sustitucion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Tambien es un objeto de la presente invencion proporcionar una rueda de ferrocarril dotado de elementos elasticos de amortiguacion y dispuestos para obtener una distribucion uniforme de las cargas segun los esfuerzos a los que se somete la rueda.

Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar una estructura de rueda de ferrocarril que permita ajustar o modificar los parametros de rigidez, como una funcion de la aplicacion y del tipo de vetuculo para el que esta concebida.

Un objeto mas de la presente invencion es proporcionar una estructura de rueda de ferrocarril que sea sencilla de desmontar y de montar, por ejemplo, para operaciones de mantenimiento.

Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar una estructura de rueda de ferrocarril que permita reducir la emision acustica en un vetuculo ferroviario/tranvfa.

Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un elemento de amortiguacion —adaptado para ser insertado en dicha estructura de rueda de ferrocarril— que no experimente un deterioro rapido y permita una reduccion de las emisiones acusticas y de las vibraciones de la rueda.

Se obtienen estos y otros objetos mediante una rueda de ferrocarril que comprende: un eje de rotacion;

un disco de soporte que puede fijarse en un arbol en dicho eje de rotacion;

una llanta de rueda que puede combinarse con el disco de soporte en una superficie perimetrica respectiva,

estando adaptada dicha llanta de la rueda para rodar sobre un rail;

medios de amortiguacion de la llanta de la rueda con respecto al disco de soporte;

en la que dichos medios de amortiguacion comprenden una pluralidad de elementos elasticos intercalados entre el disco de soporte y la llanta de la rueda, dispuestos lateralmente con respecto al plano medio de la rueda de ferrocarril.

Cada elemento elastico tiene un eje geometrico y comprende una primera cara orientada hacia el plano medio de la rueda y una segunda cara opuesta a la primera cara y orientada hacia la parte opuesta con respecto al plano medio de la rueda, de forma que el elemento elastico desarrolle su grosor entre las dos caras.

La primera cara y la segunda cara de cada elemento elastico tienen la misma concavidad, o la misma convexidad, cuando se considera en seccion transversal en cualquier plano que contenga dicho eje geometrico.

En otras palabras, las dos caras de los elementos elasticos, que se corresponden con las superficies laterales de las soluciones comentadas anteriormente segun la tecnica anterior, no estan dotadas de concavidades opuestas entre sf, segun se proporciona en la tecnica conocida, pero con la misma concavidad o la misma convexidad.

Preferentemente, el eje geometrico es sustancialmente paralelo al eje de rotacion o bien, de manera alternativa, se puede inclinar el eje geometrico siempre con respecto al eje de rotacion.

Mas preferentemente, el eje geometrico tiene un eje de simetna del elemento elastico.

En otras palabras, cada elemento elastico se desarrolla a lo largo de una geometna espedfica, concebida para obtener la amortiguacion eficaz de las fuerzas de compresion, flexion y cizallamiento y las combinaciones respectivas de las mismas. Tal geometna proporciona la simetna con respecto al eje geometrico, o eje de simetna segun se denomina posteriormente, paralelo al eje de rotacion de la rueda. Considerando un conjunto de planos que contiene el eje de simetna del elemento elastico, y considerando la seccion del elemento elastico con cada uno de estos planos, en todas las secciones el elemento elastico es concavo o convexo. Por ejemplo, en una realizacion el elemento elastico esta conformado como una caperuza con forma de campana.

La amortiguacion eficaz de las fuerzas que puede obtenerse con la configuracion descrita, permite reducir los fenomenos de ruido y las vibraciones, de forma que haga que el movimiento de la rueda y, por lo tanto, del vetuculo ferroviario/tranvfa, sobre el rail sea mas comodo. Ademas, tal conformacion permite aumentar la vida util de cada uno de los elementos elasticos y, por lo tanto, de la propia rueda y, en particular, de la llanta de la rueda, reduciendo, en consecuencia, los costes y las operaciones planificadas de mantenimiento.

Ademas, la conformacion descrita del elemento elastico permite combinar una pluralidad de elementos elasticos segun disposiciones particularmente ventajosas descritas de aqrn en adelante.

Los elementos elasticos estan separados entre sf y son independientes. Preferentemente, los elementos elasticos estan distribuidos de manera circunferencial en torno al disco de soporte o en el interior de la llanta de la rueda; mas preferentemente, la separacion entre los elementos elasticos es constante.

Los elementos elasticos estan fabricados de un material resiliente, por ejemplo caucho. Preferentemente, estan fabricados de caucho EPDM (monomero de etilenpropilendieno).

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

De forma ventajosa, al modificar la curvatura y el grosor de los elementos elasticos, o bien, al adoptar materiales caracterizados por distintos modulos de elasticidad, se modifica, por consiguiente, la rigidez de la rueda; de este modo, se puede adaptar la rueda al campo espedfico de aplicacion para el que se ha concebido.

Preferentemente, cada elemento elastico es axialmente simetrico con respecto al eje geometrico. En la practica, las dos caras pueden ser ambas concavas, o bien, ambas convexas, lo que significa que la direccion de la concavidad es la misma para ambas caras. En otras realizaciones, una de las caras es concava o convexa y la otra es como mucho sustancialmente plana.

El radio de curvatura de las dos caras puede ser identico o distinto. En la primera circunstancia, el grosor del elemento elastico es sustancialmente constante. En la segunda circunstancia, se reduce o se aumenta el grosor del elemento elastico en la porcion perimetrica respectiva.

Como mucho, el elemento elastico puede tener una forma sustancialmente conica.

En la realizacion preferente de la presente invencion, el perfil de cada elemento elastico, siempre considerado en seccion en un plano que contiene el eje de simetna, es elfptico.

En una realizacion, cada elemento elastico comprende porciones adicionales, tambien planas, que se extienden radialmente desde las caras.

De forma ventajosa, cada elemento elastico esta intercalado entre unos elementos primero y segundo de soporte, ambos fabricados, preferentemente, de metal, opuestos entre sf a lo largo del eje de simetna de dicho elemento elastico, de manera que se forme un tapon amortiguador.

Preferentemente, el primer elemento de soporte comprende una primera superficie que se acopla con la primera cara del elemento elastico correspondiente. La primera superficie de acoplamiento tiene una forma complementaria con respecto a la primera cara del elemento elastico para realizar un acoplamiento de forma. De manera similar, el segundo elemento de soporte comprende una segunda superficie que se acopla con la segunda cara del elemento elastico. La segunda superficie de acoplamiento tiene una forma complementaria con respecto a la segunda cara del elemento elastico.

Preferentemente, los elementos de soporte estan fabricados de acero.

Preferentemente, las superficies primera y segunda de acoplamiento hacen contacto directamente con las caras primera y segunda correspondientes del elemento elastico. Mas preferentemente, el elemento elastico esta fabricado de caucho vulcanizado directamente sobre los elementos de soporte.

De manera constructiva, en una realizacion preferente, cada tapon amortiguador tiene una forma sustancialmente cilmdrica. En particular, preferentemente, el tapon amortiguador tiene una forma cilmdrica recta, con una altura comprendida entre 15 mm y 40 mm y un radio comprendido entre 10 mm y 40 mm, mas preferentemente una altura de aproximadamente 25 mm y un radio de aproximadamente 20 mm.

Preferentemente, la separacion entre los tapones es minima, lo que significa que estan dispuestos adyacentes entre sf a lo largo del penmetro del disco de soporte, con un espacio mmimo, de forma que el angulo central definido por dos tapones adyacentes, este comprendido, preferentemente entre 12° y 20°.

De forma ventajosa, esta configuracion permite la distribucion uniforme de las cargas entre todos los tapones. Por ejemplo, las cargas verticales, es decir, compresivas, que actuan sobre la rueda debido al peso del vagon respectivo, estan distribuidas de manera equitativa entre todos los tapones, independientemente de la posicion relativa con respecto al eje de rotacion de la propia rueda. Esto tambien sigue siendo cierto para las cargas de flexion y de cizallamiento; en otras palabras, si n es el numero de tapones de rueda, la carga de compresion y/o de flexion y/o de cizallamiento soportada de manera eficaz por cada tapon se corresponde con la fraccion 1/n.

En particular, la llanta de la rueda comprende un borde delantero que se extiende radialmente hacia el eje de rotacion, es decir, hacia la superficie perimetrica del disco de soporte. Los tapones amortiguadores estan dispuestos de antemano al menos en un lado del borde delantero y preferentemente en ambos lados, es decir, el lado orientado hacia la otra rueda del mismo conjunto de ruedas y el lado orientado hacia el exterior del vehmulo ferroviario.

Preferentemente, los tapones estan restringidos al borde delantero de la llanta de la rueda opuestos dos a dos en partes opuestas con respecto al mismo borde delantero. Mas preferentemente, los tapones estan dispuestos de antemano simetricamente con respecto al plano medio de la rueda.

Preferentemente, los elementos de soporte de cada tapon estan dotados de un primer pasador que se acopla con un agujero pasante o ciego correspondiente, obtenido en el borde delantero de la llanta de la rueda y un segundo pasador, opuesto al primer pasador a lo largo del eje de simetna del tapon, que se acopla con un agujero pasante o ciego correspondiente obtenido en el disco de soporte.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

En una realizacion alternativa, los tapones dispuestos de antemano en un lado del borde delantero de la llanta de la rueda estan desplazados de manera angular con respecto a los tapones dispuestos de antemano en el lado opuesto del borde delantero.

Preferentemente, el disco de soporte comprende porciones primera y segunda de disco, por ejemplo, dos medios discos, que pueden acoplarse entre sf, por ejemplo, en el plano medio de la rueda, mediante medios liberables de fijacion, en particular, tornillos, pasadores, un acoplamiento directo mediante rosca o similar. Las dos porciones unidas de disco rodean al menos parcialmente el borde delantero de la llanta de la rueda con la intercalacion de los tapones amortiguadores.

Esta solucion permite sustituir facilmente los tapones amortiguadores al retirar simplemente los medios de fijacion que unen las dos porciones de disco del disco de soporte. Al desmontar el disco de soporte, de hecho, se puede acceder a los tapones que pueden ser retirados y sustituidos individualmente, si es necesario.

Otro aspecto independiente de la invencion versa sobre un elemento elastico que puede intercalarse entre el disco central de soporte y la llanta de la rueda de una rueda de ferrocarril. El elemento elastico comprende un eje geometrico, preferentemente, un eje de simetna sustancialmente paralelo al eje de rotacion de la rueda correspondiente, y al menos una porcion cuya seccion, considerada en cualquier plano que contiene dicho eje geometrico, es concava o convexa.

Lista de las figuras

Las caractensticas y ventajas adicionales de la presente invencion seran mas evidentes a partir de una revision de la siguiente memoria de una realizacion preferente, pero no excluyente, mostrada solamente con fines ilustrativos y sin limitacion, con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

• la figura 1 muestra una vista en perspectiva y parcialmente en seccion de una rueda de ferrocarril, segun la invencion, que comprende una pluralidad de elementos elasticos dispuestos de antemano entre un disco de soporte y una llanta de la rueda;

• la figura 1A muestra una vista delantera y parcialmente en seccion de la rueda de ferrocarril de la figura 1, que

destaca la geometna del elemento elastico que consiste en al menos una porcion concava o convexa;

• la figura 1B muestra una vista delantera y parcialmente en seccion de una variacion de la rueda de ferrocarril segun la presente invencion;

• las figuras 2 a 2F muestran esquematicamente secciones de otras posibles variaciones del elemento elastico;

• las figuras 3 y 3A muestran una vista detallada en seccion de un tapon amortiguador segun la presente invencion;

• la figura 3B muestra una vista superior del tapon mostrado en las figuras 3 y 3A;

• la figura 4 muestra una vista despiezada en perspectiva de la rueda de ferrocarril mostrada en la figura 1.

Descripcion detallada de la invencion

Con referencia a las figuras 1, 1A y 4, se representa una rueda 10 para un vehuculo ferroviario, en particular, un vehuculo ligero, tal como, por ejemplo, un ferrocarril subterraneo, un tranvfa, etc.

La rueda de ferrocarril 10 comprende un eje 11' de rotacion y un disco de soporte o centro 11 de la rueda que puede fijarse en un arbol (no mostrado), por ejemplo puede ser enchavetado, en el eje 11' de rotacion. En particular, el disco 11 de soporte tiene una superficie perimetrica externa 12 (figura 4) que puede combinarse con una llanta 13 de rueda; la llanta 13 de la rueda actua como un elemento de contacto con un rail (no mostrado) sobre el que se mueve con un movimiento giratorio.

Ademas, se proporcionan medios 20 de amortiguacion de la llanta 13 de la rueda con respecto al disco 11 de soporte.

En particular, los medios 20 de amortiguacion comprenden una pluralidad de elementos elasticos 25 intercalados entre el disco 11 de soporte y la llanta 13 de la rueda.

En la figura 1A cada elemento elastico 25 tiene un eje geometrico 26. Tal eje geometrico 26 es sustancialmente paralelo al eje 11' de rotacion del disco 11 de soporte. Alternativamente, de una forma no mostrada, el eje geometrico 26 tambien puede inclinarse con respecto al eje 11' de rotacion.

Mas en particular, segun se muestra mejor en la figura 1A, al menos una porcion 27 de cada elemento elastico 25, por ejemplo, una porcion central, esta dotada de un perfil curvado, concavo o convexo, en una seccion considerada en cualquier plano, por ejemplo A-A o B-B (Figuras 3 y 3A) que contiene el eje geometrico 26. En otras palabras, cada elemento elastico 25 esta dotado de al menos una porcion concava o convexa 27 concebida para obtener la amortiguacion eficaz de cualquier esfuerzo, ya sea un esfuerzo de compresion, de flexion, de cizallamiento o una combinacion respectiva de los mismos.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Preferentemente, el eje geometrico 26 es un eje de simetna para el que la porcion concava o convexa 27 es axialmente simetrica con respecto al eje 26 de simetna. En otras palabras, considerando un conjunto de planos que contiene tal eje geometrico 26, en el caso representado en las figuras un eje de simetna, y considerando los elementos elasticos 25 que han de seccionarse con cada uno de estos planos, dicha porcion 27 mencionada anteriormente se vuelve concava o convexa en todas las secciones. Por ejemplo, en una realizacion preferente, segun se describe mejor a continuacion, el elemento elastico 25 esta formado como una caperuza con forma de campana semiesferica (Fig. 3B) o sustancialmente similar.

Ademas, segun se muestra en las figuras 1 y 1A, los elementos elasticos 25 estan distribuidos de manera circunferencial en torno al disco 11 de soporte o en el interior de la llanta 13 de la rueda y estan separados y son independientes entre sf En particular, una distribucion circunferencial preferente proporciona los elementos elasticos 25 separados entre sf segun una separacion constante P.

Ademas, la misma conformacion del elemento elastico 25 permite combinar una pluralidad de elementos elasticos segun disposiciones particularmente ventajosas segun se describe a continuacion con referencia a la figura 4.

Preferentemente, los elementos elasticos 25 estan fabricados de caucho a base etileno-polipropileno.

Mas en particular, cada elemento elastico 25 se desarrolla entre una primera cara 25a orientada hacia un plano medio 10' de la rueda 10 y una segunda cara 25b opuesta a la primera cara 25a. En la practica, las dos caras 25a, 25b pueden ser ambas concavas, o bien, ambas convexas, lo cual quiere decir que la direccion de la concavidad es la igual para ambas caras.

De nuevo, de manera alternativa, segun se muestra en la figura 1B, el elemento elastico 25 esta dispuesto de antemano en una direccion opuesta con respecto a la version mostrada en la figura 1A, es decir, la segunda cara 25b esta orientada hacia el plano medio 10' de la rueda, mientras que la primera cara 25a esta orientada hacia la parte opuesta con respecto a la segunda cara 25b.

Segun realizaciones distintas, se puede realizar el elemento elastico 25 segun se muestra de manera esquematica en las figuras 2 a 2F. En todas las realizaciones mencionadas anteriormente, el elemento elastico 25, segun se menciona anteriormente, es axialmente simetrico con respecto a su propio eje 26 de simetna y se representa en una seccion definida por cualquier plano que contenga el eje 26 de simetna.

En la realizacion de la figura 2, el elemento elastico 25 tiene un perfil sustancialmente curvado de ambas caras 25a, 25b, en particular elfptico, que define la porcion concava o convexa 27. El radio de curvatura Ri y Re de las dos caras 25a, 25b puede ser igual o bien, diferente (figura 3). En la primera circunstancia, el grosor s del elemento elastico 25 es sustancialmente constante. En la segunda circunstancia, el grosor del elemento elastico disminuye en la porcion radialmente perimetrica respectiva.

De manera alternativa, segun se muestra en la figura 2A, el elemento elastico 25 tiene un perfil sustancialmente poligonal, en particular, trapezoidal, en el que cada cara 25a, 25b comprende tres longitudes lineales correspondientes 27a, 27b y 27c siguiendo una a otra, lo que da lugar a la porcion 27.

En una alternativa adicional, mostrada en la figura 2B y derivada de la de la figura 2A, el elemento elastico 25 tiene un perfil triangular de las caras 25a, 25b que comprende una primera longitud lineal 27a y una segunda 27c inclinadas entre sf, de forma que el elemento elastico 25 adopte una conformacion conica.

En la figura 2C, por otra parte, el elemento elastico 25 tiene la porcion concava o convexa 27 que tiene una forma elfptica, como la de la figura 2, combinada con porciones adicionales 27d y 27e, tambien planas, que se extienden radialmente desde la porcion concava o convexa 27.

En una variacion adicional de la realizacion, el elemento elastico 25 comprende una porcion central concava o convexa 27 y porciones radiales convexas o concavas adicionales 27' que se extienden desde dicha porcion central 27. El perfil identificado esta conformado sustancialmente como una doble “S” y tambien es axialmente simetrico con respecto al eje 26 de simetna.

Se pueden desarrollar realizaciones adicionales del elemento elastico 25 empezando con la combinacion de la porcion concava o convexa 27 con otras porciones elasticas, de forma que surja en general una simetna axial.

En particular, con referencia a las figuras 3 y 3A, cada elemento elastico 25 esta intercalado entre un primer elemento 4 de soporte y un segundo elemento 5 de soporte, opuestos entre sf y a lo largo del eje 26 de simetna, de manera que se forme un tapon amortiguador 15.

Mas en particular, los elementos primero 4 y segundo 5 de soporte comprenden, respectivamente, una primera superficie 6 que se acopla con la primera cara 25a del elemento elastico 25, y una segunda superficie 7 que se acopla con la segunda cara 25b del elemento elastico. Preferentemente, las superficies primera 6 y segunda 7 de acoplamiento son complementarias con respecto a las caras primera 25a y segunda 25b del elemento elastico 25

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

para conformar una forma de acoplamiento. De este modo, las superficies primera y segunda 6, 7 de acoplamiento hacen contacto directamente con las caras primera y segunda correspondientes 25a, 25b del elemento elastico 25.

En la configuracion mencionada anteriormente, las porciones 4, 5 de soporte son, preferentemente, porciones metalicas, en particular, estan fabricadas de acero inoxidable y el elemento elastico 25 esta fabricado de caucho vulcanizado directamente sobre las superficies 6, 7 de acoplamiento de los elementos 4, 5 de soporte.

Ademas, el elemento elastico 25 intercalado entre los elementos primero 4 y segundo 5 de soporte comprende un rebaje periferico 32 adaptado para mejorar la resistencia a la fatiga del propio elemento elastico en la conexion con los elementos 4 y 5 de soporte. La conexion del rebaje periferico 32 es de tipo asintotico a la superficie de los elementos 4 y 5 de soporte, segun se muestra en detalle en la Fig. 3C.

Con respecto a la estructura, cada tapon amortiguador 15 tiene, preferentemente, volumenes con una altura comprendida entre 15 mm y 40 mm y es preferiblemente cilmdrico, con un radio comprendido entre 10 mm y 40 mm. En las figuras, el tapon amortiguador 15 tiene una altura de aproximadamente 25 mm y un radio de aproximadamente 20 mm.

Con referencia a la figura 4, se muestra una realizacion preferente de la rueda 10, en la que se proporciona una pluralidad de tapones amortiguadores 15 distribuidos de manera circunferencial en torno al disco 11 de soporte.

Preferentemente, la separacion P entre los tapones amortiguadores 15 es sustancialmente identica o ligeramente mayor que el diametro externo de cada tapon 15, de forma que cada tapon hace contacto sustancialmente con un tapon adyacente correspondiente 15, o mmimamente separado del mismo. En la realizacion mostrada en las figuras, el numero de pares de tapones 15 es de treinta y, por lo tanto, la separacion P se corresponde con un angulo central entre dos tapones adyacentes 15 igual a 12°.

De forma ventajosa esta configuracion permite distribuir uniformemente las cargas entre todos los tapones amortiguadores 15 segun se ha explicado anteriormente.

La llanta 13 de la rueda comprende un borde delantero 14 que se extiende radialmente hacia el eje 11' de rotacion de la rueda, es decir, hacia la superficie perimetrica 12 del disco 11 de soporte.

Los tapones amortiguadores 15 estan conectados con al menos un lado del borde delantero 14.

En la realizacion mostrada en las figuras, los tapones 15 estan conectados en ambos lados del borde delantero 14, es decir, el lado orientado hacia la otra rueda del mismo conjunto de ruedas y el lado orientado hacia el exterior del vehuculo ferroviario. En otras palabras, se identifican unas series primera y segunda de tapones amortiguadores 15.

Preferentemente, los tapones 15 estan restringidos al borde delantero 14 de la llanta 13 de la rueda opuestos dos a dos en partes opuestas con respecto al mismo borde delantero, de forma que compartan un mismo eje 26 de simetna. Mas preferentemente, los tapones 15 estan dispuestos simetricamente de antemano con respecto al plano medio 10' de la rueda 10.

En particular, segun se muestra mejor en las figuras 3 y 3A, los elementos 4, 5 de soporte de cada tapon 15 estan dotados de un primer pasador 18 que se acopla con un agujero correspondiente 23 obtenido en el borde delantero

14 de la llanta 13 de la rueda y un segundo pasador 19, opuesto al primer pasador 18 que se acopla con un agujero pasante o ciego correspondiente 23a, 23b, obtenido en el disco 11 de soporte.

Tal tapon amortiguador 15 permite, ademas, que sea montado de manera indiferente segun dos direcciones opuestas, cambiando la orientacion del elemento elastico 25 con respecto al borde delantero 14. Para hacerlo, se puede invertir el tapon, de forma que se inserte el primer pasador 18 en el agujero 23a, 23b del disco 11 de soporte, mientras que se inserta el segundo pasador 19 en el agujero 23 del borde delantero 14. Se muestra un ejemplo de las configuraciones descritas anteriormente con referencia a las figuras 1Ay 1B.

En particular, las series primera 15a y segunda 15b de tapones amortiguadores 15 proporcionan los correspondientes elementos elasticos 25 orientados simetricamente con respecto al plano medio 10' de la rueda 10 (Figuras. 1 y 1A).

En una posible disposicion adicional, los tapones 15 de las series primera y segunda pueden estar desplazados de manera angular entre sf con un angulo predeterminado, por ejemplo, para obtener un equilibrio optimo de la rueda 10.

En general, todo el penmetro de la llanta 13 de la rueda se apoya uniformemente sobre los tapones amortiguadores

15 y se equilibra el efecto de amortiguacion.

Segun se muestra aun en la figura 4, el disco 11 de soporte esta compuesto, de forma ventajosa, por porciones primera 21 y segunda 22 que pueden acoplarse mediante tornillos 17.

De manera alternativa, las dos porciones 21 y 22 de disco pueden atornillarse entre sf.

Las dos porciones unidas 21 y 22 de disco rodean, al menos parcialmente, el borde delantero 14 de la llanta de la rueda, dejando un espacio en el que se disponen de antemano los tapones amortiguadores 15.

Mas en particular, la primera porcion del disco 21 comprende una porcion 21' de soporte que se extiende a lo largo 5 del eje 11' de la rueda 10 de una longitud predeterminada, de forma que constituya sustancialmente el centro de la rueda en torno al cual se monta la llanta 13 de la rueda. En cambio, por otra parte, la segunda porcion del disco es un reborde anular 22 que se acopla con dicha porcion 21' de soporte mencionada anteriormente, de manera que forme el disco 11 de soporte.

Las dos porciones de disco estan conformadas de manera que retengan mutuamente los tapones amortiguadores 10 15. Los tornillos 17 estan distribuidos circunferencialmente en un borde de conexion de cada porcion y estan

colocados por debajo de los tapones amortiguadores 15 (Fig. 1A).

Esta solucion permite sustituir con facilidad los tapones amortiguadores 15 retirando los tornillos 17 que unen las dos porciones 21, 22 de disco. Al desmontar el disco de soporte, de hecho, se puede acceder a los tapones 15 que pueden ser retirados y sustituidos individualmente, si es necesario, o montarlos de manera inversa.

15

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Rueda de ferrocarril (10) que comprende:

- un eje (11') de rotacion;

- un disco (11) de soporte que se puede fijar en un arbol en dicho eje (11') de rotacion;

- una llanta (13) de rueda que puede combinarse con el disco (11) de soporte en una superficie perimetral respectiva (12), estando adaptada dicha llanta (13) de rueda para rodar sobre un rafl;

- medios (20) de amortiguacion de la llanta (13) de rueda con respecto al disco (11) de soporte;

en la que dichos medios (20) de amortiguacion comprenden una pluralidad de elementos elasticos (25) intercalados entre el disco (11) de soporte y la llanta (13) de la rueda, lateralmente con respecto al plano medio (10') de la rueda (10), teniendo cada elemento elastico (25) un eje geometrico (26), caracterizada porque cada elemento elastico (25) comprende una primera cara (25a) orientada hacia el plano medio (10') de la rueda (10) y una segunda cara (25b) opuesta a la primera cara (25a) y orientada hacia la parte opuesta con respecto al plano medio (10') de la rueda, en la que el elemento elastico (25) extiende su grosor entre las dos caras (25a, 25b), y en la que la primera cara (25a) y la segunda cara (25b) de cada elemento elastico (25) tienen la misma concavidad o la misma convexidad cuando se consideran en seccion transversal en cualquier plano que contenga dicho eje geometrico (26).
2. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 1, en la que el eje geometrico (26) es sustancialmente paralelo al eje (11') de rotacion o bien, esta inclinado sustancialmente con respecto al eje (11') de rotacion.
3. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que dicho eje geometrico (26) es un eje de simetna de cada elemento elastico (25).
4. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que dichos elementos elasticos (25) estan separados entre sf y son redprocamente independientes.
5. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que dichos elementos elasticos (25) estan distribuidos de manera circunferencial en torno al disco (11) de soporte o en el interior de la llanta (13) de la rueda.
6. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que dichos elementos elasticos (25) estan fabricados de un material resiliente.
7. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que cada elemento elastico (25) es axialmente simetrico con respecto a dicho eje geometrico (26).
8. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 7, en la que el radio de curvatura (Ri, Re) de las dos caras (25a, 25b) de cada elemento elastico (25) es identico, y el grosor del elemento elastico (25) es sustancialmente constante, o bien, es distinto, y el grosor de cada elemento elastico (25) disminuye en la porcion radialmente perimetrica respectiva.
9. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 7 u 8, en la que el elemento elastico (25) tiene una forma sustancialmente conica o bien, tiene una forma de campana o semiesferica.
10. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-9, en la que el perfil de cada elemento elastico (25), considerado en una seccion en un plano que contiene el eje geometrico respectivo (26), es una porcion de elipse.
11. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-10, en la que cada elemento elastico (25) comprende porciones adicionales (27d, 27e; 27'), tambien planas, que se extienden de forma radial desde las caras concavas o convexas (25a, 25b).
12. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-11, en la que cada elemento elastico (25) esta intercalado entre unos elementos de soporte primero (4) y segundo (5) opuestos entre sf a lo largo del eje geometrico (26) de dicho elemento elastico (25), de modo que se forme un tapon amortiguador (15).
13. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 12, en la que el primer elemento (4) de soporte comprende una primera superficie (6) que se acopla con la primera cara (25a) del elemento elastico correspondiente (25), teniendo la primera superficie (6) de acoplamiento una forma complementaria con respecto a la primera cara (25a) del elemento elastico (25) para proporcionar un acoplamiento de forma,

y en la que el segundo elemento (5) de soporte comprende una segunda superficie (7) que se acopla con la segunda cara (25b) del elemento elastico (25), teniendo la segunda superficie (7) de acoplamiento una forma complementaria con respecto a la segunda cara (25b) del elemento elastico (25).

5

10

15

20

25
14. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 13, en la que el elemento elastico (25) esta fabricado de caucho vulcanizado directamente sobre las superficies (6, 7) de acoplamiento de los elementos de soporte primero y segundo (4, 5).
15. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en la que cada tapon amortiguador (15) tiene una forma sustancialmente cilmdrica.
16. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 12-15, en la que la separacion (P) entre dos tapones adyacentes (15) se corresponde con un angulo central comprendido entre 12° y 20°.
17. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 12-16, en la que la llanta (13) de la rueda comprende un borde delantero (14) que se extiende de forma radial hacia el eje (11') de rotacion, y en la que dichos tapones amortiguadores (15) estan dispuestos al menos en un lado (14a), y preferentemente en ambos lados (14a, 14b), del borde delantero (14).
18. Rueda de ferrocarril (10) segun la reivindicacion 17, en la que los tapones amortiguadores (15) estan restringidos al borde delantero (14) de la llanta (13) de la rueda y estan opuestos dos a dos en partes opuestas con respecto al mismo borde delantero (14).
19. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 17-18, en la que los elementos (4, 5) de soporte de cada tapon estan dotados de un primer pasador (18) que se acopla con un agujero pasante o ciego correspondiente (23), obtenido en el borde delantero (14) de la llanta (13) de la rueda y con un segundo pasador (19), opuesto al primer pasador a lo largo del eje geometrico (26) del tapon, que se acopla con un agujero pasante o ciego correspondiente (23a, 23b) obtenido en el disco (11) de soporte.
20. Rueda de ferrocarril (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 17-19, en la que el disco (11) de soporte comprende porciones primera (21) y segunda (22) de disco que pueden acoplarse entre sf mediante medios liberables (17) de fijacion, y en la que las dos porciones unidas (21,22) de disco rodean al menos parcialmente el borde delantero (14) de la llanta (13) de la rueda con la intercalacion de los tapones amortiguadores (15).
21. Elemento elastico (25) que puede intercalarse entre el disco central (11) de soporte y la llanta (13) de rueda de una rueda de ferrocarril (10), estando dicho elemento elastico (25) caracterizado por un eje geometrico (26) y extendiendose entre una primera cara (25a) y una segunda cara (25b), y en el que ambas caras tienen la misma concavidad o la misma convexidad cuando se consideran en seccion o en cualquier plano que contenga dicho eje geometrico (26).