ES2709934T3

ES2709934T3 - Rueda maciza para un vehículo ferroviario y procedimiento para su fabricación

Info

Publication number: ES2709934T3
Application number: ES16707478T
Authority: ES
Inventors: La Prida Caballero Ruben De; Gerhard Stine; Andreas Weitenthaler; Franz-Josef Weber
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2019-04-22
Anticipated expiration: 2036-03-03
Also published as: AT516941A4; TR201819683T4; PT3250396T; WO2016173749A1; PL3250396T3; CN208664805U; EP3250396B1; US20180111415A1; DK3250396T3; US10661603B2; AT516941B1; EP3250396A1

Abstract

Rueda maciza para un vehículo ferroviario, la cual comprende una llanta (1) dispuesta en la circunferencia de la rueda maciza, con una superficie de rodadura (6), en donde la llanta (1), mediante una pared frontal (2) y una pared posterior (3), está unida con un buje (4) dispuesto en el centro de la rueda maciza, que presenta un eje longitudinal (5), para un árbol de eje montado, caracterizada porque la rueda maciza conforma una cavidad (7) delimitada por la pared frontal (2) y la pared posterior (3), donde la pared frontal (2) y la pared posterior (3) se convierten una en otra a modo de un arco, debajo de la llanta (1), y donde la pared frontal (2) presenta primeras aberturas (8) y la pared posterior (3) segundas aberturas (9), para abrir hacia el exterior la cavidad (7), a modo de un radio.

Description

DESCRIPCION

Rueda maciza para un vehiculo ferroviario y procedimiento para su fabricacion

Area tecnica

La invencion hace referencia a una rueda maciza para un vehiculo ferroviario, la cual comprende una llanta dispuesta en la circunferencia de la rueda maciza, con una superficie de rodadura, en donde la llanta, mediante una pared frontal y una pared posterior, esta unida con un buje dispuesto en el centro de la rueda maciza, que presenta un eje longitudinal, para un arbol de eje montado, asi como hace referencia a un procedimiento para fabricar una rueda maciza.

Estado del arte

Las ruedas macizas para vehiculos ferroviarios ya se conocen desde hace mucho tiempo. Sin embargo, no solo en el caso de ruedas macizas para vehiculos ferroviarios existe el problema de que las emisiones acusticas se consideran no deseadas en el trafico ferroviario, especialmente en el caso de vehiculos ferroviarios que circulan en la ciudad, como tranvias o subterraneos (metros). Ademas, siempre se pretende mantener lo mas reducida posible la masa de las ruedas. Para reducir las emisiones acusticas se conocen absorbedores de sonido que absorben el sonido debido a su masa, pero de ese modo solo pueden amortiguar el sonido directo y adicionalmente aumentan la masa de la rueda maciza. Otra posibilidad para amortiguar el sonido son ruedas con suspension elastica de varias piezas, las cuales son muy costosas en cuanto su fabricacion.

Algunos ejemplos de ruedas macizas para vehiculos ferroviarios se conocen por las solicitudes GB 526518 A, FR 796710 A y GB 598421 A.

Objeto de la invencion

El objeto de la invencion consiste por tanto en superar las desventajas del estado del arte y en sugerir una rueda maciza para un vehiculo ferroviario, la cual se caracterice por una rigidez axial y radial particularmente elevada, para reducir la emision de sonido directo. Ademas, la invencion debe posibilitar una vida util prolongada y un peso reducido de la rueda maciza.

Descripcion de la invencion

Dicho objeto, para una rueda maciza para un vehiculo ferroviario, la cual comprende una llanta dispuesta en la circunferencia de la rueda maciza, con una superficie de rodadura, en donde la llanta, mediante una pared frontal y una pared posterior, esta unida con un buje dispuesto en el centro de la rueda maciza, que presenta un eje longitudinal, para un arbol de eje montado, segun las caracteristicas de la reivindicacion 1, se soluciona de modo que la rueda maciza conforma una cavidad delimitada por la pared frontal y la pared posterior, donde la pared frontal y pared posterior se convierten una en otra a modo de un arco, debajo de la llanta, y donde la pared frontal presenta primeras aberturas y la pared posterior segundas aberturas, para abrir hacia el exterior la cavidad, a modo de un radio.

La cavidad, al menos por debajo de la llanta, esta realizada a modo de un arco, es decir, que las superficies internas de la pared frontal y de la pared posterior muestran un desarrollo como el lado interno de las nervaduras de una boveda. De este modo, al menos por debajo de la llanta, la cavidad no presenta esquinas o bordes, lo cual procura una buena estabilidad, tanto en direccion radial, como tambien en direccion axial.

De manera correspondiente, tambien es conveniente que las superficies internas de la pared frontal y de la pared posterior se conviertan una en otra por encima del buje, sin esquinas o bordes.

Las aberturas en la pared frontal y posterior reducen el peso de la rueda maciza adicionalmente con respecto a la cavidad, y posibilitan la fabricacion, preferentemente el moldeado, de la rueda maciza.

A traves de las aberturas en la pared frontal y en la pared posterior, en la pared frontal y en la pared posterior solo quedan radios que cumplen la funcion de nervaduras en la boveda formada por la cavidad. Puesto que los radios segun la invencion no se tratan de radios en el sentido general, del modo antes mencionado, los radios pueden denominarse tambien como nervaduras o elementos de union. Por tanto, puede preverse que respectivamente entre dos primeras aberturas en la pared frontal se conforme un primer radio y respectivamente entre dos segundas aberturas en la pared posterior se conforme un segundo radio, donde los radios presentan su anchura mas reducida respectivamente en el tercio central del radio. La anchura de los radios se mide en el plano de la pared frontal, asi como de la pared posterior, en la direccion circunferencial de la rueda.

Expresado de otro modo, el primer radio presenta una primera disminucion que - observado en direccion radial - esta dispuesta en el tercio central de las primeras aberturas que conforman el primer radio. Del mismo modo, el segundo radio presenta una disminucion que - observado en direccion radial - esta dispuesta en el tercio central de las segundas aberturas que conforman el segundo radio. La realizacion de la anchura mas reducida de los radios en el tercio central corresponde a un diseno bionico y provoca una homogeneizacion de la tension en los radios. De este modo, un gradiente de tension muy aumentado localmente se impide en cada lugar del radio, lo cual en conjunto conduce a una concentracion de tension reducida a lo largo de los radios.

Esto puede respaldarse de modo que los radios, desde su anchura mas reducida en direccion radial, se ensanchan tanto hacia dentro, como tambien hacia fuera.

Con respecto a las primeras aberturas, por tanto aquellas en la pared frontal, ha resultado conveniente que las primeras aberturas presenten un primer eje de simetria y que esten realizadas esencialmente en forma de elipse, donde el primer eje de simetria intersecta el eje longitudinal. El eje principal de la elipse que corresponde al primer eje de simetria esta por tanto orientado de forma radial.

La primera abertura, sin embargo, no debe representar una elipse de forma matematicamente exacta, sino que puede aproximarse a la forma eliptica, en donde la circunferencia de las primeras aberturas se forma a partir de una cadena de radios de circulo unidos unos con otros de forma tangencial. A traves de los radios en cadena se reducen mas las concentraciones de tension y el flujo de fuerza se desvia facilmente a traves de los radios.

Para el diseno de las dimensiones de las primeras aberturas es de vital importancia la relacion de la anchura mas grande de las primeras aberturas con respecto a la longitud mas grande de las primeras aberturas. Cuando esa relacion se ubica en un rango entre 1:1,5 y 1:2,5; preferentemente entre 1:1,8 y 1:2,2; pueden alcanzarse rigideces elevadas en el caso de una inversion de material especialmente reducida y de un peso reducido de forma correspondiente. De este modo, la longitud mas grande se mide en direccion radial o bien en la direccion del primer eje de simetria, y la anchura mas grande se mide en direccion circunferencial, o bien de forma normal con respecto al primer eje de simetria.

Con respecto a las segundas aberturas, por tanto aquellas en la pared posterior, ha resultado conveniente que las segundas aberturas presenten un segundo eje de simetria y que esten realizadas esencialmente en forma de placas, donde el segundo eje de simetria intersecta el eje longitudinal. De este modo, tambien las segundas aberturas en forma de placas, asi como su diametro mas grande, estan orientadas de forma radial. En lugar de la denominacion en forma de placas puede utilizarse de forma analoga el termino en forma ovalada.

A traves de la forma de placas de las segundas aberturas, su anchura mas grande - observado en direccion radial -no se ubica en el centro entre el punto radialmente mas interno y el punto radialmente mas externo, sino radialmente por fuera. Esto significa que las segundas aberturas, de forma normal con respecto al segundo eje de simetria, presentan una extension maxima en un area que esta desplazada radialmente en la direccion de la superficie de rodadura, con respecto a un punto central de la segunda abertura.

Para reducir mas la concentracion de tension a lo largo de los radios, la circunferencia de las segundas aberturas se forma a partir de una cadena de radios de circulo unidos unos con otros de forma tangencial.

Con respecto a la conformacion de las segundas aberturas en forma de placas, ha resultado conveniente que la relacion entre el radio mas interno, con respecto al eje longitudinal, de las segundas aberturas, y el radio mas externo, con respecto al eje longitudinal, de las segundas aberturas, se ubique en un rango entre 1:1,4 y 1:1,8, preferentemente entre 1:1,5 y 1:1,7. De este modo se reduce mas el gradiente de tension a lo largo de los segundos radios.

Tambien para el diseno constructivo de las segundas aberturas es de vital importancia la relacion de la anchura mas grande de las segundas aberturas con respecto a la longitud mas grande de las segundas aberturas. Si esa relacion se ubica en un rango entre 1:1,5 y 1:2,5; preferentemente entre 1:1,8 y 1:2,2; pueden alcanzarse entonces igualmente rigideces elevadas en el caso de una inversion de material especialmente reducida y de un peso reducido de forma correspondiente. De este modo, la longitud mas grande se mide en direccion radial o bien en la direccion del segundo eje de simetria, y la anchura mas grande se mide en direccion circunferencial, o bien de forma normal con respecto al segundo eje de simetria.

En general, por motivo de la distribucion uniforme de las fuerzas se preve que las primeras y las segundas aberturas esten dispuestas distribuidas simetricamente en direccion circunferencial y que se presente un paso angular entre dos primeras aberturas. A traves del paso angular constante y de la distribucion uniforme alrededor del eje longitudinal se alcanza una rigidez radial homogenea de la rueda maciza, de modo que se evita en alto grado la falta de circularidad en la superficie de rodadura.

Por lo general, tambien por motivo de la distribution uniforme de las fuerzas, se preve que la cantidad de las primeras aberturas y la cantidad de las segundas aberturas sea la misma, donde entonces las primeras aberturas pueden estar dispuestas desplazadas con respecto a las segundas aberturas en direccion circunferencial, en particular - por motivos de simetria - alrededor de la mitad del paso angular.

Para reducir o evitar efectos de resonancia en el caso de modos de vibracion de la rueda maciza, principalmente es conveniente que tanto la cantidad de las primeras aberturas, como tambien la cantidad de las segundas aberturas, correspondan respectivamente a un numero primo, preferentemente a 11, 13 o 17.

La cavidad de la rueda maciza, en el mejor de los casos - en el sentido de una fabricacion sencilla y de una distribucion uniforme de las fuerzas - sera un volumen con simetria rotacional que esta formado a traves de la rotacion de una seccion transversal rotada alrededor del eje longitudinal.

Por motivos de la estabilidad puede preverse que la seccion transversal rotada disminuya desde el buje hacia la superficie de rodadura.

El extremo de la seccion transversal rotada, orientado hacia la superficie de rodadura, se forma a traves de las superficies internas de la pared frontal y de la pared posteriores, asi como de la pared frontal y de la pared posterior de los radios restantes, y debe tener la forma de una boveda. Asimismo, en una variante de realizacion de la invencion se preve que el extremo de la seccion transversal rotada, orientada hacia la superficie de rodadura, este conformado como una cadena de radios de circulo unidos unos con otros de forma tangencial.

Para poder garantizar la capacidad de carga de la llanta y de la superficie de rodadura dispuesta sobre esta, a pesar de la conformacion de la cavidad, en otra variante de ejecucion de la invencion se preve que la diferencia entre un radio de la rueda, de la rueda, en estado nuevo, y un radio mas grande de la seccion transversal rotada, se ubique entre 60 mm y 70 mm, preferentemente entre 65 mm y 68 mm. Como el radio de la rueda se entiende el radio nominal de la rueda maciza determinado de forma conocida, donde el radio mas grande de la seccion transversal rotada corresponde a aquel radio que se representa a traves del punto de la seccion transversal rotada mas alejado del eje longitudinal en direccion radial. Expresado de otro modo, el radio mas grande corresponde a la distancia del vertice de la boveda desde el eje longitudinal.

Puede preverse que la extension maxima de la seccion transversal rotada, en una direccion de forma normal con respecto al eje longitudinal (por tanto de forma radial) se ubique en un rango de 50% a 60%, preferentemente de 51% a 58%, del radio de la rueda. Expresado de otro modo, la seccion transversal rotada posee una longitud (y con ello la cavidad una dimension radial) que se ubica entre 50% a 60%, preferentemente entre 51% y 58%, del radio de la rueda.

A traves de una inclinacion de la superficie externa de la pared frontal y/o de la pared posterior con un radio que se incrementa (lo cual es igual a una inclinacion de las superficies externas de los radios correspondientes con un radio que se incrementa), puede aumentarse aun mas la rigidez radial y axial de la rueda maciza.

Asimismo, puede preverse que la superficie externa de aquella area anular circular de la pared frontal que presenta las primeras aberturas este realizada plana y comprenda un primer angulo de inclinacion con la normal del eje longitudinal.

De manera alternativa o adicional puede preverse que la superficie externa de aquella area anular circular de la pared posterior que presenta las segundas aberturas este realizada igualmente plana y comprenda un segundo angulo de inclinacion con la normal del eje longitudinal.

Para regular la posicion de la superficie de rodadura con respecto al buje, en una variante de ejecucion especialmente preferente de la invencion se preve que los angulos de inclinacion (por consiguiente tanto el primero como tambien el segundo angulo de inclinacion) se ubiquen en un rango entre 0° y 10°, preferentemente entre 1° y 6°.

En el caso de la inclinacion, tanto de la superficie externa de la pared frontal, como tambien de la superficie externa de la pared posterior, ha resultado ventajoso que el primer angulo de inclinacion (aquel de la pared frontal), sea mas reducido que el segundo angulo de inclinacion (aquel de la pared posterior).

Cuando la pared frontal y la pared posterior no presentan ninguna variacion del grosor (por tanto de la distancia entre la superficie interna y la superficie externa) en el area de la cavidad (asi como de sus radios) - observado en direccion radial - una inclinacion de la superficie externa de la pared frontal y de la pared posterior (asi como de sus radios), condiciona entonces tambien una inclinacion de la superficie interna y, con ello, una disminucion correspondiente de la seccion transversal rotada (asi como de la cavidad), radialmente hacia el exterior.

Para mantener reducido el peso de la rueda maciza y mejorar las propiedades tribologicas, puede preverse que la rueda maciza este realizada de una pieza como pieza moldeada.

La fabricacion de una pieza moldeada tiene lugar esencialmente en un paso de moldeado posterior a por lo menos un tratamiento termico, para modificar ventajosamente la estructura de la pieza moldeada. Ademas, las ruedas macizas de una pieza ofrecen la ventaja de que no se encuentran presentes puntos de union entre las piezas individuales, las cuales pueden desgastarse. La rueda maciza podria estar fabricada por ejemplo a traves de acero de fundicion.

Ademas, algunos materiales de fundicion ofrecen la ventaja de poseer un peso especifico mas reducido que por ejemplo el acero. Puede mencionarse aqui por ejemplo el material ADI.

La abreviatura ADI denomina tambien comunmente en aleman el asi llamado hierro de funcion ferritico con grafito esferoidal, y en ingles se denomina como Austempered Ductile Iron (ADI) (hierro ductil austemperizado). El ASI se trata de un hierro de fundicion ferritico austenitico con grafito esferoidal; las propiedades mecanicas del ADI estan descritas por ejemplo en la Norma Europea EN 1564. EL ADI es un hierro de fundicion con grafito esferoidal tratado isotermicamente, con poco alabeo. Se caracteriza por una combinacion muy conveniente de resistencia y dilatacion, asi como por un limite de fatiga elevado y por un comportamiento de desgaste conveniente. Con respecto a la rueda maciza, a traves de las propiedades tribologicas mejoradas, por tanto, a traves del desgaste reducido de la superficie de rodadura y de la llanta, resulta una vida util aumentada de una rueda maciza segun la invencion. En ensayos de prueba ya se determino una duplicacion de la vida util en comparacion con las ruedas macizas fabricadas segun el estado del arte.

Como base para el ADI se utiliza hierro de fundicion con grafito esferoidal. Para alcanzar la transformacion isotermica sin formacion de perlita o formacion de bainita, las masas fundidas determinadas para el ADI usualmente son aleadas con cantidades reducidas de cobre, molibdeno, manganeso y niquel. A causa de la macrohomegeneidad y microhomogeneidad necesarias se plantean exigencias de calidad elevadas para las piezas moldeadas de ADI.

La temperatura de la transformacion isotermica influencia la estructura que se produce y, debido a ello, las propiedades mecanicas de las piezas moldeadas. Cuanto mas reducida es la temperatura, tanto mas elevadas son la dureza y la resistencia resultantes del material (asi como tanto mas reducida es la proporcion de austenita residual).

Puesto que la rueda maciza segun la invencion puede ser una pieza moldeada, la invencion comprende tambien un procedimiento para fabricar una rueda maciza, en donde la rueda maciza se fabrica de una pieza como pieza moldeada.

La realizacion a modo de boveda de la pared frontal y de la pared posterior por debajo de la llanta, y las primeras y segundas aberturas, desplazadas unas con respecto a otras, en la pared frontal, asi como en la pared posterior, otorgan a la llanta una rigidez radial y axial elevada, debido a lo cual resulta una emision acustica reducida de la rueda maciza.

Breve descripcion de las figuras

Para continuar con la explicacion de la invencion en la siguiente parte de la descripcion se hace referencia a las figuras, en donde pueden observarse otras realizaciones ventajosas, particularidades y perfeccionamientos de la invencion. Las figuras deben entenderse como ejemplos que explican las caracteristicas de la invencion, pero que en ningun caso limitan o incluso reflejan la misma de modo definitivo. Las figuras muestran:

Figura 1: una vista lateral de la superficie frontal (pared frontal) de una rueda maciza segun la invencion

Figura 2: una vista lateral de la superficie posterior (pared posterior) de una rueda maciza segun la invencion Figura 3: una representacion en seccion de una rueda maciza segun la invencion, segun la linea AA de la figura 1 Figura 4: una representacion en seccion de una rueda maciza segun la invencion, segun la linea BB de la figura 1 Figura 5: una representacion en detalle de segundas aberturas en la pared posterior

Figura 6: una representacion en detalle de primeras aberturas en la pared frontal

Ejecucion de la invencion

La figura 1 muestra una vista lateral de una pared frontal 2 de una variante de ejecucion de una rueda maciza segun la invencion para un vehfculo ferroviario. La rueda maciza comprende una llanta 1 dispuesta en la circunferencia de la rueda maciza y un buje 4 dispuesto en el centro de la rueda maciza, para la colocacion de un arbol de eje montado. El buje 4 presenta un eje longitudinal 5 que corresponde al eje de rotacion de la rueda maciza. La llanta 1 y el buje 4, de un lado, estan unidos por la pared frontal 2, y del otro lado, por una pared posterior 3 que no puede observarse en esta representacion. En el estado montado, la pared posterior 3 corresponde al lado de la rueda maciza orientado hacia el vehfculo ferroviario, y la pared frontal 2 corresponde al lado de la rueda maciza apartado del vehfculo ferroviario. En la direccion radial, la llanta 1 es limitada por la superficie de rodadura 6 que, en el estado de funcionamiento, rueda sobre el rafl.

Entre la llanta 1 y el buje 4 se forma una cavidad 7 que, como se representa en las figuras 3 y 4, de un lado esta delimitada por la pared frontal 2, en particular por sus primeros radios 10 y, del otro, lado por la pared posterior 3, en particular por sus segundos radios 11, como puede observarse en la figura 2. Los primeros radios 10 se originan a traves de dos primeras aberturas 8 dispuestas una junto a otra en la pared frontal 2, las cuales atraviesan la pared frontal 2, abriendo hacia el exterior la cavidad 7.

Las primeras aberturas 8 estan realizadas esencialmente en forma de elipse, donde el eje principal de las aberturas 8 esta dispuesto respectivamente de forma radial. Entre las dos primeras aberturas 8 se forman primeros radios 10 que poseen su anchura mas reducida - observado en direccion radial - un poco dentro del punto central de las aberturas 8.

Trece primeras aberturas 8 estan distribuidas de modo uniforme alrededor de la circunferencia de la rueda maciza. A traves de la cavidad 7 pueden observarse segundas aberturas 9 que se encuentran en la pared posterior 3, donde entre dos segundas aberturas 9 se encuentra respectivamente un segundo radio 11. Las primeras aberturas 8 estan dispuestas desplazadas en direccion circunferencial con respecto a las segundas aberturas 9, de manera que el segundo radio 11 - en el caso de una observacion paralelamente con respecto al eje longitudinal 5 - esta dispuesto respectivamente en el centro en la primera abertura 8. Esto sucede de modo correspondiente para la disposicion de los primeros radios 10, de modo que estos estan dispuestos respectivamente en el centro en la segunda abertura 9, veanse al respecto tambien las figuras 5 y 6.

En la figura 2 se ilustra una vista lateral de una rueda maciza segun la invencion, con una vista hacia la pared posterior 3, donde pueden observarse en detalle las segundas aberturas 9. De manera analoga con respecto a las primeras aberturas 8 y a los primeros radios 10, sobre la pared posterior 3 estan dispuestas trece segundas aberturas 9 y la misma cantidad de segundos radios 11, los cuales a su vez se forman a traves de respectivamente dos segundas aberturas 9 en la pared posterior 3. Esas dos segundas aberturas 9 abren a su vez la cavidad 7, del otro lado, hacia el exterior. Las segundas aberturas 9 estan realizadas en forma de placas, donde tambien serfa adecuada la denominacion en forma ovalada. En forma de placas significa que esas segundas aberturas 9 son alargadas, donde la circunferencia presenta un extremo longitudinal con una curvatura menor y un extremo longitudinal con una curvatura mayor, y las curvaturas de los dos extremos longitudinales estan unidas una con otra mediante lfneas menos curvadas (al menos con una curvatura menor que la curvatura mayor de un extremo longitudinal). Adicionalmente, tambien puede observarse claramente que la superficie de rodadura 6, en el pasaje hacia la pared posterior 3, presenta una pestana de la rueda 20 como medio auxiliar de seguridad, la cual asegura el guiado y, en esta representacion, tapa por tanto la superficie de rodadura 6.

La figura 3 muestra una vista en seccion de una variante de ejecucion de una rueda maciza segun la invencion. Esa representacion muestra claramente la estructura de la rueda maciza descrita en la introduccion: desde el buje 4 dispuesto en el centro, la llanta 1 dispuesta en la circunferencia, de un lado, esta unida a traves de la pared frontal 2 y, del otro lado, a traves de la pared posterior 3. Entre la pared frontal 2, la pared posterior 3, el buje 4 y la llanta 1 esta conformada la cavidad 7 que se asemeja a la estructura de una boveda. Del lado frontal 2, la cavidad 7 se encuentra abierta hacia el exterior, a modo de un radio, mediante las primeras aberturas 8, de las cuales puede observarse una, donde los primeros radios 10 formados por las primeras aberturas 8, de los cuales se observa igualmente uno en seccion, establecen la union entre el buje 4 y la llanta 1. Sobre la pared posterior 3, del mismo modo, se encuentran dispuestas las segundas aberturas 9 y los segundos radios 11, donde nuevamente puede observarse con claridad que los primeros 10 y los segundos radios 11 estan desplazados, de manera que una abertura 8, 9; sobre una pared 2, 3; esta alineada en el centro con respecto a un radio 11, 10, sobre la otra pared 3, 2. La cavidad 7 se trata de un volumen con simetrfa rotacional alrededor del eje longitudinal 5, el cual se forma a traves de la rotacion de una seccion transversal rotada 17, alrededor del eje longitudinal 5. La cavidad 7, en direccion radial, posee una dimension mas grande que en direccion axial. El extremo de la seccion transversal rotada 17, orientada hacia la superficie de rodadura 6, esta realizado como una cadena de radios de cfrculo unidos unos con otros de forma tangencial. La seccion transversal rotada 17 disminuye desde el buje 4 en direccion de la superficie de rodadura 6. La superficie de rodadura 6 presenta una inclinacion de la superficie de rodadura.

En la figura 4 estan marcados los angulos de inclinacion de la pared frontal 2 y de la pared posterior 3. La superficie externa de la pared frontal 2 (asf como la superficie externa de los primeros radios 10), en el area de las primeras aberturas 8, presenta un primer angulo de inclinacion 18 de aproximadamente 1-2° y esta inclinada hacia el interior, hacia la superficie de rodadura 6. La superficie externa de la pared frontal 3 (asf como la superficie externa de los segundos radios 11), en el area de las segundas aberturas 9, presenta un segundo angulo de inclinacion 19 de aproximadamente 5-7° y esta inclinada igualmente hacia el interior, hacia la superficie de rodadura 6. El segundo angulo de inclinacion 19 es mas grande que el primer angulo de inclinacion 18. Sin embargo, son posibles tambien otras variantes, en las cuales los angulos de inclinacion 18, 19 son del mismo tamano, o sin embargo el primer angulo de inclinacion 18 es mas grande que el segundo angulo de inclinacion 19.

El extremo de la seccion transversal rotada 17, orientado hacia la superficie de rodadura 6, el cual esta disenado a modo de una boveda y, con ello, presenta una curvatura, posee en la pared frontal 2 una curvatura mas pronunciada que en la pared posterior 3, donde en conjunto se extiende de forma mas plana.

La posicion de la seccion transversal rotada 17 en direccion radial esta determinada esencialmente a traves de la diferencia de un radio de la rueda 18 que puede ser determinado facilmente por el experto, y por el radio 27 mas grande de la seccion transversal rotada. El radio mas grande 27 se refiere a la distancia entre el eje longitudinal 5 y el punto de la seccion transversal rotada 17 mas alejado del eje longitudinal 5 en direccion radial, por tanto, expresado de otro modo, el punto mas alto del extremo de la seccion transversal rotada 17, orientado hacia la superficie de rodadura 6, conformado a modo de una boveda. En el presente ejemplo de ejecucion, esa diferencia asciende a 65 mm.

El extremo de la seccion transversal rotada 17, orientado hacia el buje de la rueda 4, tambien es redondeado, y en la pared frontal 2 posee en conjunto una curvatura menor que en la pared posterior 3. Entre la pared frontal 2 y la pared posterior 3 se encuentra presente una seccion recta que es paralela con respecto al eje longitudinal 5.

En el area por fuera del buje de la rueda 4, tanto en el lado externo de la pared frontal 2, como tambien en el lado externo de la pared posterior 3, estan proporcionadas hendiduras para la descarga de tension. Debido a ello, la pared frontal y la pared posterior 2, 3 estan desplazadas hacia el interior, por fuera del buje de la rueda 4. Las hendiduras, asf como los desplazamientos, comienzan aquf con el mismo radio que la cavidad 7.

La extension maxima de la seccion transversal rotada 17 en direccion radial, es decir la distancia entre el punto interno radialmente mas alejado de la seccion transversal rotada 17, donde en este caso dicho punto se situa sobre la seccion paralela con respecto al eje longitudinal 5, de la seccion transversal rotada 17, y el radio mas grande 27 de la seccion transversal rotada 17, depende del radio de la rueda 28. En este ejemplo de ejecucion, la extension maxima asciende por ejemplo al 57% del radio de la rueda 28.

En la figura 5 pueden observarse en detalle las segundas aberturas 9 en forma de placas, las cuales respectivamente son simetricas con relacion a un eje de simetrfa 15. Los ejes de simetrfa 15 intersectan el eje longitudinal 5 en un punto y estan desplazados unos con respecto a otros en un paso angular 16. De este modo, entre las segundas aberturas 9, de las cuales en total se encuentran presentes trece partes, resulta el paso angular 16 de 360°/13, con ello de aproximadamente 27,7°.

Las segundas aberturas 9 estan dispuestas radialmente con su direccion longitudinal, donde el extremo longitudinal con la curvatura mas reducida, el cual conforma un radio mas interno 25, se apoya en el interior. Del lado opuesto, por lo tanto en el extremo longitudinal que se situa de forma radialmente externa, las segundas aberturas 9 presentan una curvatura mas grande que un radio mas externo 26. La relacion entre el radio mas interno 25 y el radio mas externo 26 se ubica en este ejemplo de ejecucion aproximadamente en 1:1,6.

La conformacion de las segundas aberturas 9 se determina esencialmente a traves de su longitud mas grande 22 y de la anchura mas grande 24, asf como de su relacion de una con respecto a otra, donde la circunferencia de las segundas aberturas 9 se compone a traves de una cadena de radios de cfrculos unidos unos con otros de forma tangencial. La longitud mas grande 22 se mide en direccion radial, asf como en direccion del eje de simetrfa 15, mientras que la anchura mas grande 24 se mide en direccion circunferencial, asf como de forma normal con respecto al eje de simetrfa 15. La relacion de la anchura mas grande 24 con respecto a la longitud mas grande 22 se ubica en este ejemplo de ejecucion aproximadamente en 1:1,92. La seccion con la anchura mas grande 24 esta desplazada radialmente hacia el exterior con respecto al punto central de las segundas aberturas 9, y se encuentra en el tercio externo.

Los segundos radios 11 que se conforman entre las aberturas 9, observado de forma radial, poseen su anchura mas reducida 13 un poco hacia dentro desde el punto central de las aberturas 9.

En la figura 6 se muestran nuevamente en detalle las primeras aberturas 8. Cada primera abertura 8 presenta un primer eje de simetrfa 14 que se extiende de forma radial. Entre las trece primeras aberturas 8 resulta un paso angular 16 de 360°/13, con ello aproximadamente de 27,7°. Entre los primeros ejes de simetrfa 14 y los segundos ejes de simetrfa 15, a traves del desplazamiento de las aberturas 8, 9 unas con respecto a otras, resulta un angulo que corresponde a la mitad del paso angular 16, por tanto de aproximadamente 13,85°.

Tambien la forma de las primeras aberturas 8 esta determinada a traves de su longitud mas grande 21 y de su anchura mas grande 23, asf como de su relacion una con respecto a otra. Del mismo modo, la circunferencia de las primeras aberturas 8 esta formada por una cadena de radios de cfrculo unidos unos con otros de forma tangencial. De manera analoga con respecto a las segundas aberturas 9, tambien las dimensiones de las primeras aberturas 8 se miden en direccion radial, asf como en direccion circunferencial. La relacion entre la anchura mas grande 23 y la longitud mas grande 21, en este ejemplo de ejecucion, se ubica aproximadamente en 1:2,1. La seccion con la anchura mas grande 23 esta dispuesta aproximadamente en el centro de las primeras aberturas 8.

Los primeros radios 10 que se conforman entre las primeras aberutras 8, observado de forma radial, poseen su anchura mas reducida 12 dentro del punto central de las aberturas 8, aproximadamente en el tfmite entre el tercio interno y el central.

La rueda maciza mostrada en las figuras 1 a 6 se reproduce a escala y posee aquf un diametro de la rueda de 850 mm.

Lista de referencias:

1 Llanta

2 Pared frontal

3 Pared posterior

4 Buje

5 Eje longitudinal

6 Superficie de rodadura

7 Cavidad

8 Primeras aberturas

9 Segundas aberturas

10 Primeros radios

11 Segundos radios

12 Anchura mas reducida de los primeros radios 10

13 Anchura mas reducida de los segundos radios 11

14 Primer eje de simetrfa de las primeras aberturas 8

15 Segundo eje de simetrfa de las segundas aberturas 9

16 Paso angular

17 Seccion transversal rotada

18 Primer paso angular

19 Segundo angulo de inclinacion

20 Pestana de la rueda

21 Longitud mas grande de las primeras aberturas 8 22 Longitud mas grande de las segundas aberturas 9 23 Anchura mas grande de las primeras aberturas 8 24 Anchura mas grande de las segundas aberturas 9 25 Radio mas interno de las segundas aberturas 9

26 Radio mas externo de las segundas aberturas 9 27 Radio mas grande de la seccion transversal rotada 17 28 Radio de la rueda

Claims

REIVINDICACIONES

1. Rueda maciza para un vehiculo ferroviario, la cual comprende una llanta (1) dispuesta en la circunferencia de la rueda maciza, con una superficie de rodadura (6), en donde la llanta (1), mediante una pared frontal (2) y una pared posterior (3), esta unida con un buje (4) dispuesto en el centro de la rueda maciza, que presenta un eje longitudinal (5), para un arbol de eje montado, caracterizada porque la rueda maciza conforma una cavidad (7) delimitada por la pared frontal (2) y la pared posterior (3), donde la pared frontal (2) y la pared posterior (3) se convierten una en otra a modo de un arco, debajo de la llanta (1), y donde la pared frontal (2) presenta primeras aberturas (8) y la pared posterior (3) segundas aberturas (9), para abrir hacia el exterior la cavidad (7), a modo de un radio.

2. Rueda maciza segun la reivindicacion 1, caracterizada porque respectivamente entre dos primeras aberturas (8) en la pared frontal (2) se conforma un primer radio (10) y respectivamente entre dos segundas aberturas (9) en la pared posterior (3) se conforma un segundo radio (11), donde los radios (10, 11) presentan su anchura mas reducida (12, 13) respectivamente en el tercio central del radio.

3. Rueda maciza segun la reivindicacion 2, caracterizada porque los radios (10, 11), desde su anchura mas reducida (12, 13), en direccion radial, se ensanchan tanto hacia el interior, como tambien hacia el exterior.

4. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las primeras aberturas (8) presentan un primer eje de simetria (14) y esencialmente estan realizadas en forma de elipse, donde el primer eje de simetria (14) intersecta el eje longitudinal (5).

5. Rueda maciza segun la reivindicacion 4, caracterizada porque la circunferencia de la primera abertura (8) se forma a partir de una cadena de radios de circulo unidos tangencialmente unos con otros.

6. Rueda maciza segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizada porque la relacion de la anchura mas grande (23) de las primeras aberturas (8) con respecto a la longitud mas grande (21) de las primeras aberturas (8) se ubica en un rango entre 1:1,5 y 1:2,5; preferentemente entre 1:1,8 y 1:2,2.

7. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las segundas aberturas (9) presentan un segundo eje de simetria (15) y esencialmente estan realizadas en forma de placas, donde el segundo eje de simetria (15) intersecta el eje longitudinal (5).

8. Rueda maciza segun la reivindicacion 7, caracterizada porque dos segundas aberturas (9), de forma normal con respecto al segundo eje de simetria (15), presentan la anchura mas grande (24) en un area que se encuentra desplazada radialmente en direccion de la superficie de rodadura (6), con respecto a un punto central de la segunda abertura (9).

9. Rueda maciza segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizada porque la circunferencia de la segunda abertura (9) se forma a partir de una cadena de radios de circulo unidos tangencialmente unos con otros.

10. Rueda maciza segun la reivindicacion 9, caracterizada porque la relacion entre el radio mas interno (25), con respecto al eje longitudinal (5), de las segundas aberturas (9), y el radio mas externo (26), con respecto al eje longitudinal (5), de las segundas aberturas (8), se ubica en un rango entre :1,4 y 1:1,8, preferentemente entre 1:1,5 y 1:1,7.

11. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque la relacion de la anchura mas grande (24) de las segundas aberturas (9) con respecto a la longitud mas grande (22) de las segundas aberturas (9) se ubica en un rango entre 1:1,5 y 1:2,5; preferentemente entre 1:1,8 y 1:2,2.

12. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque las primeras (8) y las segundas aberturas (9) estan dispuestas distribuidas simetricamente con respecto al eje longitudinal (5), en direccion circunferencial, y se presenta un paso angular (16) entre dos primeras aberturas (8).

13. Rueda maciza segun la reivindicacion 12, caracterizada porque la cantidad de las primeras aberturas (8) y la cantidad de las segundas aberturas (9) es la misma.

14. Rueda maciza segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizada porque la cantidad de las primeras y las segundas aberturas (8, 9) corresponde respectivamente a un numero primo, preferentemente 11, 13 o 17.

15. Rueda maciza segun la reivindicacion 13 o 14, caracterizada porque las primeras aberturas (8) estan desplazadas en direccion circunferencial con respecto a las segundas aberturas (9).

16. Rueda maciza segun la reivindicacion 15, caracterizada porque las primeras aberturas (8) estan desplazadas en la mitad del paso angular (16) con respecto a las segundas aberturas (9).

17. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque la cavidad (7) es un volumen con simetria rotacional que esta formado a traves de la rotacion de una seccion transversal rotada (17) alrededor del eje longitudinal (5).

18. Rueda maciza segun la reivindicacion 17, caracterizada porque la seccion transversal rotada (17) disminuye desde el buje (4) hacia la superficie de rodadura (6).

19. Rueda maciza segun la reivindicacion 17 o 18, caracterizada porque el extremo de la seccion transversal rotada (17), orientado hacia la superficie de rodadura (6), esta conformado como una cadena de radios de circulo unidos unos con otros de forma tangencial.

20. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 17 a 18, caracterizada porque la diferencia entre un radio de la rueda (28) y el radio mas grande (27) de la seccion transversal rotada (17) se ubica entre 60 mm y 70 mm, preferentemente entre 65 mm y 68 mm.

21. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizada porque la extension maxima de la seccion transversal rotada (17) en una direccion de forma normal con respecto al eje longitudinal (5) se ubica en un rango de 50% a 60%, preferentemente de 51% a 58% del radio de la rueda (28).

22. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque la superficie externa de aquella area anular circular de la pared frontal (2) que presenta las primeras aberturas (8), esta realizada plana y comprende un primer angulo de inclinacion (18) con la normal del eje longitudinal (5).

23. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque la superficie externa de aquella area anular circular de la pared posterior (3) que presenta las segundas aberturas (9), esta realizada plana y comprende un segundo angulo de inclinacion (19) con la normal del eje longitudinal (5).

24. Rueda maciza segun la reivindicacion 22 y 23, caracterizada porque los angulos de inclinacion (18, 19) se ubican en un rango de entre 0° y 19°, preferentemente entre 1° y 6°.

25. Rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizada porque la rueda maciza esta realizada de una pieza como pieza moldeada.

26. Rueda maciza segun la reivindicacion 25, caracterizada porque la misma esta fabricada a partir de hierro de fundicion ferritico con grafito esferoidal.

27. Procedimiento para fabricar una rueda maciza segun una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque la rueda maciza se fabrica de una pieza como pieza moldeada.