ES2865409T3 - Vehículo ferroviario con accionamiento directo compacto - Google Patents
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Abstract
Vehículo ferroviario, - donde el vehículo ferroviario presenta un chasis (2), - donde en el chasis (2) un árbol del eje montado (3) está montado de forma elástica, de manera que el árbol del eje montado (3) puede rotar alrededor de un eje de rotación (7), y el chasis (2), con respecto al árbol del eje montado (3), es una masa suspendida, - donde un motor de accionamiento (8) para el árbol del eje montado (3), mediante un embrague (9), actúa sobre el árbol del eje montado (3), - donde el motor de accionamiento (8) rodea el árbol del eje montado (3), - donde el embrague (9) está diseñado como un embrague de un solo plano, - donde el motor de accionamiento (8) está conectado directamente con el embrague (9), - donde el motor de accionamiento (8), observado en la dirección (y) del eje de rotación (7) del árbol del eje montado (3), está suspendido en un único punto en el chasis (2), caracterizado porque - la suspensión del motor de accionamiento (8) en el chasis (2) está diseñada de manera que la misma posibilita un movimiento del motor de accionamiento (8), tanto en la dirección (y) del eje de rotación (7) del árbol del eje montado (3), como también de forma transversal con respecto a la misma, donde la suspensión del motor de accionamiento (8) presenta un único medio de transferencia de carga (11) que se engancha en el motor de accionamiento (8) por encima del motor de accionamiento (8), y para soportar el par de rotación, de manera adicional, está conectada al chasis (2) mediante una barra guía (13), o la suspensión del motor de accionamiento (8) presenta exactamente dos medios de transferencia de carga (11) que, observado en la dirección de marcha (x) del vehículo ferroviario, se enganchan delante y detrás del motor de accionamiento (8), al costado del motor de accionamiento (8).
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo ferroviario con accionamiento directo compacto
La presente invención hace referencia a un vehículo ferroviario,
- donde el vehículo ferroviario presenta un chasis,
- donde en el chasis un árbol del eje montado está montado de forma elástica, de manera que el árbol del eje montado puede rotar alrededor de un eje de rotación, y el chasis, con respecto al árbol del eje montado, es una masa suspendida,
- donde un motor de accionamiento para el árbol del eje montado, mediante un embrague, actúa sobre el árbol del eje montado.
Un vehículo ferroviario de esa clase se conoce por ejemplo por la solicitud WO 2014/135416 A1.
En el caso de los accionamientos de tracción en el área ferroviaria, el experto siempre apunta a construir el accionamiento lo más compacto posible, ahorrando espacio. Con frecuencia, al modo de construcción compacto se asocia también un modo de construcción relativamente sencillo.
La variante más compacta y más conveniente en cuanto a los costes consiste en un accionamiento mediante un, así denominado, motor suspendido por la nariz. En un accionamiento mediante un motor suspendido por la nariz, el motor de accionamiento está montado directamente sobre el árbol del eje montado. Esa solución, si bien es compacta, implica sin embargo la desventaja de una gran masa no suspendida. De manera correspondiente son grandes las cargas en el raíl y la carga de choque para el accionamiento.
Una reducción al mínimo de las masas no suspendidas implica diferentes ventajas. En particular, la carga del raíl y también la carga de choque se mantienen reducidas en el accionamiento. Debido a esto, tanto el trazado de la línea puede construirse de forma relativamente conveniente en cuanto a los costes, como también puede alcanzarse una estabilidad de la marcha elevada. También el mantenimiento se vuelve más conveniente en cuanto a los costes. Para reducir al mínimo las masas no suspendidas - observado en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado - el motor de accionamiento se fija al menos en un lado en el chasis. Del otro lado, el motor de accionamiento puede ser soportado de forma elástica sobre el árbol del eje montado, mediante elementos de amortiguación y de acoplamiento. De manera alternativa, el motor de accionamiento también puede estar suspendido en el otro lado, en el chasis del vehículo ferroviario. En ese caso se habla de un accionamiento completamente suspendido.
La transmisión de fuerzas y pares desde el motor de accionamiento hacia el árbol del eje montado tiene lugar mediante un mecanismo de transmisión y un embrague, o sólo mediante un embrague (accionamiento directo). En los accionamientos directos, para la suspensión del motor de accionamiento, de manera adicional con respecto a las soluciones antes mencionadas, es conocido el hecho de que el motor de accionamiento, observado en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado, de ambos lados del motor de accionamiento, se apoye de forma elástica sobre el árbol del eje montado mediante elementos de amortiguación y de acoplamiento (el así llamado accionamiento suspendido).
Por el documento FR 608610 A se conoce un motor de corriente continua para un accionamiento directo, donde el motor está montado en un chasis de forma suspendida, mediante un bastidor. Además, por el documento JP H11 301471 A se conoce un accionamiento directo para un vehículo ferroviario, donde el estator del motor, sobre un lado opuesto al embrague elástico, está conectado a un bastidor mediante una ménsula.
El objeto de la presente invención consiste en diseñar un vehículo ferroviario de la clase mencionada en la introducción, de manera que se posibilite un modo de construcción compacto del grupo propulsor.
El objeto se soluciona mediante un vehículo ferroviario con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se indican variantes ventajosas del vehículo ferroviario.
Según la invención, un vehículo ferroviario de la clase mencionada en la introducción se conforma de manera que - el motor de accionamiento rodea el árbol del eje montado,
- donde el embrague está diseñado como un embrague de un solo plano,
- el motor de accionamiento está conectado directamente con el embrague,
- el motor de accionamiento, observado en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado, está suspendido en un único punto en el chasis, y para soportar el par de rotación, de manera adicional, está conectado al chasis mediante al menos una barra guía, y
- la suspensión del motor de accionamiento en el chasis está diseñada de manera que la misma posibilita un movimiento del motor de accionamiento, tanto en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado, como también de forma transversal con respecto a la misma, donde la suspensión del motor de accionamiento presenta un único medio de transferencia de carga que se engancha en el motor de accionamiento, por encima del motor de accionamiento, o presenta exactamente dos medios de transferencia de carga que, observado en la dirección de marcha del vehículo ferroviario, delante y detrás del motor de accionamiento, se enganchan lateralmente en el motor de accionamiento.
De este modo, con una estructura muy sencilla se realiza un accionamiento completamente suspendido de forma estática. Se ahorran un plano de acoplamiento y un árbol hueco. Puede aprovecharse mejor el espacio de construcción que se encuentra disponible entre las dos ruedas del árbol del eje montado. En particular, con el mismo espacio de construcción entre las dos ruedas del árbol del eje montado puede colocarse un motor de accionamiento con una longitud axial mayor y, con ello, con más par de rotación y/o más potencia.
Si la suspensión del motor de accionamiento presenta un único medio de transferencia de carga que se engancha en el motor de accionamiento por encima del motor de accionamiento, el medio de transferencia de carga, para una realización sencilla de la movilidad del motor de accionamiento en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado, puede presentar un elemento deslizante o un cojinete de elastómero de gran volumen, en el cual el motor de accionamiento está montado de modo que puede desplazarse en la dirección del eje de rotación del árbol del eje montado. El elemento deslizante, por ejemplo, puede estar diseñado como un anillo que rodea el motor de accionamiento o como un riel dispuesto por encima del motor de accionamiento. Según la invención, el motor de accionamiento, para soportar el par de rotación, de manera adicional, está conectado al chasis mediante al menos una barra guía. Al menos una barra guía en particular puede engancharse lateralmente en el motor de accionamiento, es decir, observado en la dirección de marcha del vehículo ferroviario, delante o detrás del motor de accionamiento. Al menos una barra guía, sin embargo, debe encargarse solamente de soportar el par de rotación. No debe absorber ni transmitir, estáticamente ni dinámicamente, el peso del motor de accionamiento.
Preferentemente, el motor de accionamiento, en su lado apartado del embrague, para limitar una desviación vertical del motor de accionamiento, presenta un tope. Gracias a esto puede lograrse que se mantenga garantizada una distancia al suelo del motor de accionamiento con respecto a la superficie inferior, también al estar suspendido el árbol del eje montado.
En general, el motor de accionamiento está conectado de forma rígida al chasis mediante el medio de transferencia de carga o los medios de transferencia de carga. En particular al estar presente el tope, sin embargo, se prefiere que el motor de accionamiento esté conectado de forma elástica con el chasis, mediante el medio de transferencia de carga o los medios de transferencia de carga. Esa configuración tiene como consecuencia en particular una carga reducida del embrague y del árbol del eje montado. Tampoco se limita o bloquea la deflexión en las suspensiones del chasis. Esto implica también una reducción de las fuerzas dinámicas de la rueda-el raíl. Además, debido a esto puede maximizarse el recorrido del árbol del eje montado, aunque la deflexión del motor de accionamiento esté limitada. En particular en este caso también es ventajoso que se encuentre presente al menos una barra guía. El chasis del vehículo ferroviario, en caso necesario, puede estar diseñado como bogie o como cuerpo del vagón o cuerpo de locomotora. Preferentemente, observado en la dirección de marcha del vehículo ferroviario, amortiguadores conectados al chasis se enganchan delante y detrás del motor de accionamiento, al costado del motor de accionamiento. Debido a esto puede amortiguarse de forma efectiva un movimiento pendular del motor de accionamiento en la dirección transversal. Los amortiguadores en particular pueden ser amortiguadores hidráulicos. Las propiedades, características y ventajas de esta invención, descritas anteriormente, así como el modo de alcanzar las mismas, se aclaran y se vuelven más compresibles con relación a la siguiente descripción de los ejemplos de ejecución que se explican en detalle en combinación con los dibujos. En una representación esquemática, muestran:
Figura 1 un vehículo ferroviario,
Figura 2 una posible suspensión de un motor de accionamiento,
Figura 3 un posible detalle de una suspensión de un motor de accionamiento,
Figura 4 un corte a lo largo de una línea IV-IV en la figura 3,
Figura 5 un árbol del eje montado en chasis en un estado suspendido del árbol del eje montado,
Figura 6 una posible suspensión de un motor de accionamiento,
Figura 7 una vista superior de un árbol del eje montado con motor de accionamiento, y
Figura 8 una posible suspensión de un motor de accionamiento.
Según la figura 1, un vehículo ferroviario 1 presenta un chasis 2. El chasis 2, en correspondencia con la representación de la figura 1, está diseñado como un bogie. A continuación, la presente invención se explica con relación a un diseño del chasis 2 como un bogie. No obstante, la presente invención no está limitada a un diseño del chasis 2 como un bogie. La misma también puede aplicarse cuando el chasis está diseñado como un cuerpo del vagón o un cuerpo de locomotora.
En el chasis 2, en correspondencia con la representación de la figura 2, un árbol del eje montado 3 está montado de forma elástica mediante una suspensión 4. Un árbol del eje montado 3, como es habitual en general, en sus dos extremos presenta respectivamente una rueda 5, con la cual el vehículo ferroviario 1 se desplaza sobre raíles 6 (véase la figura 1). Debido al apoyo como tal, el árbol del eje montado 3 puede rotar alrededor de un eje de rotación 7. Debido a la suspensión 4 y, con ello, al apoyo elástico, el chasis 2 es una masa suspendida con respecto al árbol del eje montado 3. Debido al apoyo elástico del chasis 2, también las masas conectadas con el chasis 2 son masas suspendidas. En el marco de la presente invención esto aplica en particular para un motor de accionamiento 8, mediante el cual es accionado el árbol del eje montado 3 y, con ello, las ruedas 5.
El motor de accionamiento 8 rodea el árbol del eje montado 3. Según la figura 2, el mismo actúa sobre el árbol del eje montado 3 mediante un embrague 9. El embrague 9 está diseñado como un embrague de un solo plano. El motor de accionamiento 8 - con mayor precisión: el árbol del rotor del motor de accionamiento 8 - está conectado directamente con el embrague 9, por tanto, sin una interposición de un mecanismo de transmisión. El motor de accionamiento 8, de este modo, es un accionamiento directo en el cual la velocidad de rotación del árbol del rotor, del motor de accionamiento 8 se transmite 1:1 al árbol del eje montado 3, de manera que el árbol del eje montado 3 rota con la misma velocidad de rotación y en la misma dirección de rotación que el árbol del rotor del motor de accionamiento 8. Además, el árbol del rotor del motor de accionamiento 8 está diseñado como árbol hueco. El árbol del rotor del motor de accionamiento 8, sin embargo, es atravesado sólo por el árbol del eje montado 3; no por otro árbol hueco.
El motor de accionamiento 8, en correspondencia con la representación en la figura 2, observado en la dirección axial del árbol del eje montado 3, está suspendido en un único punto en el chasis 2. Por lo tanto, por ejemplo cuando un origen de un sistema de coordenadas cartesiano se sitúa sobre el eje de rotación 7, en el centro, entre las dos ruedas 5, la dirección de marcha del vehículo ferroviario 1 se identifica con x, la dirección de forma paralela con respecto al eje de rotación 7 se identifica con y, y la vertical se identifica con z; para la suspensión del motor de accionamiento 8 en el chasis 2 aplica que se encuentra en y = y0, donde y0 es un valor fijo, individual. Se mantiene a continuación la nomenclatura antes definida, por tanto, la identificación de la dirección de marcha con x, la dirección del eje de rotación 7 con y, y la vertical con z.
La suspensión del motor de accionamiento 8 en el chasis 2 está diseñada de manera que la misma posibilita un movimiento del motor de accionamiento 8 en el chasis 2. Esto aplica tanto para un desplazamiento en la dirección y (por tanto de forma axial con respecto al árbol del eje montado 3), como también para un movimiento pendular en la dirección x y en la dirección z (por tanto, de forma radial, así como transversal, con respecto al árbol del eje montado 3). La suspensión, por tanto, debe ser articulada de modo correspondiente y flexible. Las suspensiones que posibilitan un movimiento pendular de esa clase son bien conocidas por el experto. Estrictamente a modo de ejemplo, las barras guías de esa clase pueden denominarse como soportes esféricos.
La suspensión del motor de accionamiento 8, observado en la dirección y, preferentemente se encuentra en el centro de gravedad 10 del motor de accionamiento 8 o - observado desde el embrague 9 - al otro lado del centro de gravedad 10. En el último caso mencionado, por lo tanto, el centro de gravedad 10, observado en la dirección y - se encuentra entre el embrague 9 y la suspensión del motor de accionamiento 8.
Debido a la suspensión del motor de accionamiento 8 en el chasis 2, la suspensión como tal es inestable sólo en un único punto en la dirección y. El embrague 9, sin embargo, representa un punto de conexión adicional que estabiliza la suspensión.
En el marco de la configuración según la figura 2, la suspensión del motor de accionamiento 8 presenta un único medio de transferencia de carga 11. Mediante el medio de transferencia de carga 11, el peso del motor de
accionamiento 8 se transfiere al chasis 2. En el caso de un único medio de transferencia de carga 11, el medio de transferencia de carga 11, en correspondencia con la representación de la figura 2, se engancha por encima del motor de accionamiento 8, en el motor de accionamiento 8, Para posibilitar un movimiento del motor de accionamiento 8 en la dirección y, el medio de transferencia de carga 11, en correspondencia con la representación en las figuras 3 y 4, puede presentar por ejemplo un elemento deslizante 12, en el cual el motor de accionamiento 8 está montado de forma desplazable en la dirección y. Se proporciona igualmente la capacidad de rotación alrededor del eje x y el eje z.
En el caso de la configuración según la figura 2, el motor de accionamiento 8, para soportar el par de rotación, en correspondencia con la representación de la figura 4, debería estar conectado adicionalmente al chasis 2, mediante al menos una barra guía 13, Según la figura 4 incluso se encuentran presentes dos barras guía 13. Las barras guía 13, sin embargo, deben soportar sólo el par de rotación aplicado por el motor de accionamiento 8. Éstas no deben soportar el peso del motor de accionamiento 8.
En el caso de una deflexión del árbol del eje montado 3, el motor de accionamiento 8 gira alrededor de un eje pivotante 14. El eje pivotante 14, observado en la dirección y, generalmente se sitúa cerca del embrague 9. El motor de accionamiento 8, sin embargo, observado desde el embrague 9, se proyecta más allá del eje pivotante 14, en una extensión considerable. En el caso de una deflexión del árbol del eje montado 3, por lo tanto, el extremo 15 del motor de accionamiento 8 alejado del embrague 9 se desvía hacia abajo. Esa desviación, referido al eje de rotación 7, está orientada radialmente hacia el exterior. Es posible que se admita una desviación de esa clase. De manera alternativa, en correspondencia con la representación de la figura 5, es posible que el motor de accionamiento 8, en su extremo 15, por tanto, en el extremo 15 apartado del embrague 9, presente un tope 16, mediante el cual se limita una desviación radial de esa clase del motor de accionamiento 8. En el caso de una limitación de esa clase, de manera preferente, el motor de accionamiento 8, en correspondencia con la representación de la figura 5, está conectado elásticamente al chasis 2, mediante el medio de transferencia de carga 11. Por ejemplo, el medio de transferencia de carga 11 puede ser elástico en sí mismo o, mediante una suspensión 17 propia, puede estar montado de forma suspendida o elástica del lado del chasis. Además, puede ser conveniente aplanar hacia abajo el motor de accionamiento 8 en su extremo 15 apartado del embrague 9.
En la configuración según las figuras 6 y 7, la suspensión del motor de accionamiento 8 - a diferencia de la configuración según la figura 2, en la cual se encuentra presente sólo un único medio de transferencia de carga 11 -presenta varios medios de transferencia de carga 11, a saber, exactamente dos. Los dos medios de transferencia de carga 11, en la configuración según las figuras 6 y 7, observado en la dirección x, se enganchan lateralmente en el motor de accionamiento 8, delante y detrás del motor de accionamiento 8.
En la configuración según las figuras 6 y 7, el motor de accionamiento 8, para soportar el par de rotación, igualmente, de manera adicional, puede estar conectado al chasis 2 mediante al menos una barra guía. En la configuración según las figuras 6 y 7, sin embargo, esto no se requiere de forma obligatoria.
De forma análoga a la configuración según la figura 2, también en la configuración según las figuras 6 y 7, el motor de accionamiento 8 puede presentar un tope 16 para limitar una desviación radial del motor de accionamiento 8 en su extremo 15 apartado del embrague 9. La configuración eventualmente está realizada de forma análoga a la representación en la figura 5. En ese caso, de modo preferente - igualmente de forma análoga a la figura 5 - el motor de accionamiento 8, en correspondencia con la representación de la figura 8, está conectado al chasis 2 de forma suspendida o elástica, mediante los medios de transferencia de carga 11. Además, en este caso, en correspondencia con la representación de la figura 8, para soportar el par de rotación se encuentra presente al menos una barra guía 13.
En el marco de las configuraciones de la presente invención, según la representación de la figura 7, observado en la dirección x, amortiguadores 18 se enganchan delante y detrás del motor de accionamiento 8 al costado del motor de accionamiento 8. Los amortiguadores 18, con sus otros extremos, están conectados al chasis 2. Los amortiguadores 18 en particular pueden ser amortiguadores hidráulicos. Esto no aplica solamente para la configuración representada en la figura 7, con dos medios de transferencia de carga 11, sino también para la configuración con sólo un único medio de transferencia de carga 11.
Con ello, a modo de resumen, la presente invención hace referencia a la siguiente situación:
Un vehículo ferroviario presenta un chasis 2, en el cual un árbol del eje montado 3 está montado de forma elástica, de manera que el árbol del eje montado 3 puede rotar alrededor de un eje de rotación 7, y el chasis 2, con respecto al árbol del eje montado 3, es una masa suspendida. Un motor de accionamiento 8 para el árbol del eje montado 3, mediante un embrague 9, actúa sobre el árbol del eje montado 3. El motor de accionamiento 8 rodea el árbol del eje montado 3. El embrague 9 está diseñado como un embrague de un solo plano. El motor de accionamiento 8 está conectado directamente con el embrague 9, y observado en la dirección y del eje de rotación 7 del árbol del eje montado 3, está suspendido en un único punto en el chasis 2. La suspensión del motor de accionamiento 8 en el
chasis 2 está diseñada de manera que la misma posibilita un movimiento del motor de accionamiento 8, tanto en la dirección y del eje de rotación 7 del árbol del eje montado 3, como también de forma transversal con respecto a la misma.
La presente invención presenta muchas ventajas: En particular resulta una estructura muy sencilla del sistema de accionamiento. En comparación con las soluciones del estado del arte se ahorran un plano de acoplamiento y un árbol hueco. Debido a esto se reducen el peso, la complejidad y los costes. Además, el espacio de construcción axial necesario para el motor de accionamiento 8 y el embrague 9 es menor, con la misma potencia. De manera correspondiente, con el mismo espacio de construcción existente puede instalarse un motor de accionamiento 8 con una longitud axial mayor y, con ello, con más par de rotación y/o más potencia. En particular en el caso de una configuración del chasis 2 como bogie y de una utilización de dos medios de transferencia de carga 11 resulta por ejemplo una suspensión de péndulo doble sencilla del accionamiento directo en un soporte superior y un soporte central del bogie.
Si bien la invención fue ilustrada y descrita en detalle mediante el ejemplo de ejecución preferente, la invención no está limitada por los ejemplos descritos, y el experto puede deducir de éstos otras variaciones, sin abandonar el alcance de protección de la invención.
Claims (6)
1. Vehículo ferroviario,
- donde el vehículo ferroviario presenta un chasis (2),
- donde en el chasis (2) un árbol del eje montado (3) está montado de forma elástica, de manera que el árbol del eje montado (3) puede rotar alrededor de un eje de rotación (7), y el chasis (2), con respecto al árbol del eje montado (3), es una masa suspendida,
- donde un motor de accionamiento (8) para el árbol del eje montado (3), mediante un embrague (9), actúa sobre el árbol del eje montado (3),
- donde el motor de accionamiento (8) rodea el árbol del eje montado (3),
- donde el embrague (9) está diseñado como un embrague de un solo plano,
- donde el motor de accionamiento (8) está conectado directamente con el embrague (9),
- donde el motor de accionamiento (8), observado en la dirección (y) del eje de rotación (7) del árbol del eje montado (3), está suspendido en un único punto en el chasis (2),
caracterizado porque
- la suspensión del motor de accionamiento (8) en el chasis (2) está diseñada de manera que la misma posibilita un movimiento del motor de accionamiento (8), tanto en la dirección (y) del eje de rotación (7) del árbol del eje montado (3), como también de forma transversal con respecto a la misma, donde la suspensión del motor de accionamiento (8) presenta un único medio de transferencia de carga (11) que se engancha en el motor de accionamiento (8) por encima del motor de accionamiento (8), y para soportar el par de rotación, de manera adicional, está conectada al chasis (2) mediante una barra guía (13), o la suspensión del motor de accionamiento (8) presenta exactamente dos medios de transferencia de carga (11) que, observado en la dirección de marcha (x) del vehículo ferroviario, se enganchan delante y detrás del motor de accionamiento (8), al costado del motor de accionamiento (8).
2. Vehículo ferroviario según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de transferencia de carga (11) presenta un elemento deslizante (12) o un cojinete de elastómero de gran volumen, en el cual el motor de accionamiento (8) puede desplazarse en la dirección (y) del eje de rotación (7) del árbol del eje montado (3), y está montado transversalmente con respecto a ello.
3. Vehículo ferroviario según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de accionamiento (8), en su lado apartado del embrague (9), para limitar una desviación radial del motor de accionamiento (8), presenta un tope (16).
4. Vehículo ferroviario según la reivindicación 3, caracterizado porque el motor de accionamiento (8), mediante el o los medios de transferencia de carga (11), está conectado de forma elástica con el chasis (2).
5. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el chasis (2) está diseñado como bogie o como cuerpo del vagón o cuerpo de locomotora.
6. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque observado en la dirección de marcha (x) del vehículo ferroviario, amortiguadores (18) conectados al chasis (2) se enganchan delante y detrás del motor de accionamiento (8), al costado del motor de accionamiento (8).
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