ES2911928T3

ES2911928T3 - Bogie oscilante para un vehículo ferroviario y vehículo ferroviario

Info

Publication number: ES2911928T3
Application number: ES16711232T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang-Dieter Richter
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2022-05-23
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: RS63091B1; EP3247608A1; DE102015205531B3; EP3247608B1; CN209290402U; WO2016150829A1; DK3247608T3

Abstract

Bogie oscilante (100) para un vehículo ferroviario, que comprende una viga oscilante (10) que puede rotar alrededor de un eje de rotación (D), que puede acoplarse a un primer cuerpo del vagón, un chasis (30) conectado a la viga oscilante mediante un elemento elástico (20) autocentrante, donde el elemento elástico (20) es elástico con respecto a la rotación y/o la inclinación del chasis relativamente con respecto a la viga oscilante, y dos pares de ruedas (50.1, 50.2), donde las ruedas (50.1, 50.2), de cada par presentan un mismo eje de la rueda (60) y los ejes de las ruedas, de los dos pares, están dispuestos paralelamente uno con respecto a otro en un plano del eje (A) perpendicular con respecto al eje de rotación (D), caracterizado porque la viga oscilante (10) comprende al menos un elemento de acoplamiento (40) para otro acoplamiento de un dispositivo de articulación mecánico (140) a un segundo cuerpo del vagón, donde el elemento de acoplamiento (40) está dispuesto en la viga oscilante (10), distanciado de un plano en el que se sitúa el eje de rotación (D) y que es perpendicular con respecto a los ejes de las ruedas.

Description

DESCRIPCIÓN

Bogie oscilante para un vehículo ferroviario y vehículo ferroviario

La presente invención hace referencia a un bogie oscilante para un vehículo ferroviario, y a un vehículo ferroviario. Los bogies oscilantes para vehículos ferroviarios normalmente comprenden pares de ruedas libres o ejes montados con ejes de las ruedas paralelos, en un plano del eje. Las ruedas o ejes montados están conectados a un chasis mediante una suspensión primaria elástica perpendicular con respecto al plano del eje que, por su parte, está conectada a una viga oscilante mediante una suspensión secundaria elástica perpendicular con respecto al plano del eje. A su vez, la viga oscilante puede estar conectada a un cuerpo del vagón del vehículo ferroviario, de modo que el bogie oscilante pueda rotar alrededor de un eje de rotación, relativamente con respecto al cuerpo del vagón. En este caso, el eje de rotación es perpendicular con respecto a los ejes de las ruedas.

El cuerpo del vagón comprende un saliente articulado para la conexión articulada con otro saliente articulado de un vehículo ferroviario que circula por delante. El bogie oscilante está conectado al cuerpo del vagón en un punto de conexión, de manera que el eje de rotación es perpendicular con respecto a un eje longitudinal del vehículo.

De este modo, el eje longitudinal del vehículo se extiende por un punto de acoplamiento del saliente articulado y corta el eje de rotación en un punto de intersección. El punto de conexión está dispuesto en el centro con respecto al cuerpo del vagón, a lo largo de un eje transversal del vehículo que es perpendicular con respecto al eje de rotación y al eje longitudinal del vehículo.

Una conicidad especialmente reducida de las ruedas locas consigue que desviaciones desde la posición central, también en el caso de un guiado completamente libre, sean reconducidas sólo de forma gradual hacia el centro de la vía. Debido a efectos parásitos, causados por la fricción y/o debido a una excentricidad del centro de gravedad, efectivamente en una vía real nunca se realiza una reconducción o sólo se realiza raramente.

Para mejorar la regulación radial de las ruedas o los ejes montados, los mismos o el bogie oscilante pueden estar acoplados de forma mecánica al cuerpo del vagón propio o a uno contiguo.

Por ejemplo, en la solicitud DE 19509429 C1 se describe un cuerpo del vagón de un vehículo ferroviario que está apoyado sobre un chasis del bogie mediante resortes secundarios, donde sobre cada lado longitudinal una palanca de control está fijada mediante un acoplamiento articulado, de modo que la misma no impide movimientos relativos entre el cuerpo del vagón y el chasis del bogie en la suspensión secundaria, pero en el área de su acoplamiento articulado no puede desplazarse libremente con respecto al cuerpo del vagón.

El acoplamiento mecánico rígido consigue que las ruedas o los ejes montados se articulen en correspondencia con un curso y una curva de la vía ideal. En el caso de desviaciones del curso y/o de la curva de la vía de la forma ideal, esto conduce a que las ruedas locas o los ejes montados no se articulen paralelamente con respecto a la vía, lo cual se asocia a un desgaste más elevado.

El objeto consiste en proporcionar un bogie oscilante conforme al género, que se asocie a un menor desgaste. En las solicitudes DE 16 05 129 A1, DE 25 44 956 A1 y DE 27 10 983 A1 respectivamente se describen bogies oscilantes para vehículos ferroviarios, que comprenden una viga oscilante que puede acoplarse a un primer cuerpo del vagón, que puede rotar alrededor de un eje de rotación, y un chasis conectado a la viga oscilante mediante un elemento elástico. En las solicitudes CH 543416 A y EP 0613809 A1 se exponen cojinetes deslizantes adicionales para soportar el cuerpo del vagón sobre la viga oscilante.

Según la invención, por tanto, se proporcionan un bogie oscilante según la reivindicación 1 para un vehículo ferroviario y un vehículo ferroviario según la reivindicación 6.

El bogie oscilante comprende una viga oscilante que puede rotar alrededor de un eje de rotación, que puede acoplarse a un primer cuerpo del vagón, y un chasis conectado a la viga oscilante mediante un elemento elástico autocentrante. El elemento elástico es elástico con respecto a la rotación y/o inclinación del chasis, relativamente con respecto a la viga oscilante.

El bogie oscilante está caracterizado porque la viga oscilante comprende al menos un elemento de acoplamiento para otro acoplamiento de un dispositivo de articulación mecánico a un segundo cuerpo del vagón, donde el elemento de acoplamiento está dispuesto en el bogie, distanciado de un plano en el que se sitúa el eje de rotación y que es perpendicular con respecto a los ejes de las ruedas.

Esto consigue un buen acoplamiento articulado.

La elasticidad especial del elemento elástico, que aquí actúa como resorte secundario, tiene la ventaja de que se compensan irregularidades en una extensión y/o en una curva de una vía con respecto al acoplamiento mecánico en forma de un movimiento lateral y/o de rotación. Esto conduce a un desgaste menor en las ruedas y la vía.

El vehículo ferroviario comprende un primer y un segundo cuerpo del vagón, que en un punto de acoplamiento está conectado de forma articulada con el primer cuerpo del vagón, y un bogie oscilante según la invención que está conectado con el primer cuerpo del vagón de modo que puede rotar alrededor del eje de rotación, de modo que el eje de rotación es perpendicular con respecto a un eje longitudinal del cuerpo del vagón del primer cuerpo del vagón, que se extiende por el punto de acoplamiento y corta el eje de rotación en un punto de intersección. En este caso, el vehículo ferroviario comprende un dispositivo de articulación acoplado con un primer extremo al elemento de acoplamiento y con un segundo extremo al segundo cuerpo del vagón.

El bogie oscilante comprende además dos pares de ruedas, donde las ruedas de cada par presentan un mismo eje de la rueda y los ejes de las ruedas, de los dos pares, están dispuestos paralelamente uno con respecto a otro en un plano del eje perpendicular con respecto al eje de rotación.

Las ruedas pueden ser ruedas locas o cada par puede formar un eje montado. En este caso, un eje montado se compone de ruedas conectadas de forma rígida mediante un árbol, para la transmisión de un par de rotación.

El bogie oscilante además puede comprender soportes de los ejes, en los cuales están montados los ejes de las ruedas, donde los soportes de los ejes pueden estar conectados mediante otros elementos elásticos que actúan como suspensión primaria.

Esto consigue una suspensión particularmente buena.

El elemento elástico puede comprender uno o varios elementos de resorte, donde cada uno de los elementos de resorte respectivamente puede comprender un resorte elastomérico, un resorte helicoidal y/o un resorte hidráulico dispuesto de forma suspendida, con un retorno logrado mediante un efecto de péndulo.

Éstos son elementos de resorte que pueden fabricarse de forma sencilla.

De manera alternativa o adicional, el elemento elástico puede comprender dos elementos de resorte dispuestos en extremos externos de la viga oscilante, que favorecen o consiguen el auto-centrado.

El segundo extremo puede estar acoplado al segundo cuerpo del vagón, distanciado del punto de acoplamiento. En particular, el segundo extremo puede estar acoplado al segundo cuerpo del vagón, distanciado del punto de acoplamiento en una dirección que es perpendicular con respecto al eje longitudinal del vehículo y perpendicular con respecto al eje de rotación.

La distancia puede ser proporcional con respecto a otra primera distancia entre el elemento de acoplamiento y el punto de intersección, a otra segunda distancia del punto de acoplamiento, desde el eje de rotación, y a otra tercera distancia del punto de acoplamiento, desde un segundo eje de rotación de un segundo bogie oscilante conectado al segundo cuerpo del vagón de modo que puede rotar alrededor del segundo eje de rotación.

Una longitud del dispositivo de articulación puede ser regulable.

Esto posibilita un montaje no forzado en el caso de un vehículo ferroviario alineado de forma exacta.

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 con mayor detalle en combinación con los dibujos.

Muestran:

Figura 1 un primer ejemplo de ejecución del bogie oscilante según la invención,

Figura 2 un primer ejemplo de ejecución del vehículo ferroviario según la invención con un segundo ejemplo de ejecución del bogie oscilante según la invención,

Figura 3 el primer ejemplo de ejecución en una curva,

Figura 4 un segundo ejemplo de ejecución de un vehículo ferroviario según la invención,

Figura 5 el segundo ejemplo de ejecución en una curva.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de ejecución de un bogie oscilante 100 según la invención. El bogie oscilante 100 comprende una viga oscilante 10, un elemento elástico 20 (suspensión secundaria) y un chasis 30. La viga oscilante 10 puede conectarse a un cuerpo del vagón o a una parte del cuerpo del vagón de un vehículo ferroviario, que no se encuentra presente en la figura 1, de modo que puede rotar alrededor de un eje de rotación D. La viga oscilante 10 comprende un elemento de acoplamiento 40 para acoplar un acoplamiento mecánico al cuerpo del vagón o a la parte del cuerpo del vagón o a un cuerpo del vagón de una parte que circula antes o después, del vehículo ferroviario, o de un cuerpo del vagón dispuesto entre el cuerpo del vagón y el cuerpo del vagón que circula antes o después, sin una fijación en un bogie.

En un plano del eje A se encuentran ejes de las ruedas de dos ejes montados, donde el eje de la rueda conecta de forma rígida las ruedas del respectivo eje montado y actúa como un árbol para la transmisión del par de rotación, así como de dos pares de ruedas libres 50.1, 50.2. La figura 1 representa un corte vertical a través del plano del eje A. Los ejes de las ruedas están alojados por soportes de los ejes 60. Los soportes de los ejes 60 están conectados al chasis mediante otros elementos elásticos 70 (suspensión primaria). Los otros elementos elásticos 70 son elásticos en dirección del eje de rotación D. Los mismos compensan irregularidades en la vía.

En el ejemplo de ejecución, un eje de simetría del elemento elástico 20 coincide con el eje de rotación.

Si el elemento elástico 20 no está cargado, entonces el eje de rotación D es perpendicular con respecto a un plano del eje A.

El elemento elástico 20, sin embargo, es elástico con respecto a la rotación y/o inclinación del chasis 30, relativamente con respecto a la viga oscilante 10. Es decir que el elemento elástico 20 permite una inclinación del eje de rotación D, desde la normal del plano del eje A y/o una rotación del chasis 30, relativamente con respecto a la viga oscilante 10.

El bogie oscilante, por tanto, puede eludir irregularidades en una extensión y/o en una curva real de una vía, con respecto a una curva ideal predeterminada mediante un acoplamiento articulado mecánico rígido. Esto conduce a un desgaste menor en las ruedas y el raíl.

La figura 2 muestra un primer ejemplo de ejecución de un vehículo ferroviario 200 según la invención, en un estado no desviado. La figura 3 muestra el primer ejemplo de ejecución del vehículo ferroviario 200 en el estado desviado. El vehículo ferroviario 200 comprende un ejemplo de ejecución del bogie oscilante 100 según la invención, un primer cuerpo del vagón 110, un dispositivo de articulación 140 y un punto de acoplamiento 151 para el acoplamiento articulado en otro segundo cuerpo del vagón. En el ejemplo de ejecución, el punto de acoplamiento está proporcionado en un saliente articulado 150. En el punto de acoplamiento 151 puede acoplarse otro saliente articulado 160 del segundo cuerpo del vagón del vehículo ferroviario o de una parte del vehículo, sin bogie propio, dispuesta entre el vehículo ferroviario y el segundo cuerpo del vagón del vehículo ferroviario. Esto se muestra esquemáticamente en las figuras 2 y 3.

El bogie oscilante 100 está conectado al primer cuerpo del vagón 110, por ejemplo en un punto de conexión V. El eje de rotación D se extiende a través del punto de conexión V y de un punto de intersección, no mostrado en la figura 2, con un eje longitudinal del vehículo L. El eje longitudinal del vehículo L se extiende perpendicularmente con respecto al eje de rotación D, a través del punto de acoplamiento 151. El punto de conexión V, en el ejemplo de ejecución, está dispuesto en el centro, a lo largo de un eje transversal del vehículo Q, con respecto al cuerpo del vagón 110, pero la invención no está limitada a ello. El eje transversal del vehículo Q es perpendicular con respecto al eje longitudinal del vehículo L y perpendicular con respecto al eje de rotación D.

El elemento de acoplamiento 40 de la viga oscilante del bogie oscilante 100 está dispuesto distanciado del eje de rotación D. En los ejemplos de ejecución mostrados de las figuras 2 - 5, el distanciamiento es en dirección de los ejes de las ruedas, pero esto no es obligatorio.

Un extremo del dispositivo de articulación 140 está conectado al elemento de acoplamiento 40 de la viga oscilante del bogie oscilante 100. El extremo opuesto del dispositivo de articulación 140 está conectado al otro saliente articulado 160, en un punto de articulación 162 que presenta una distancia B0 con respecto al punto de acoplamiento 151.

En la figura 2, una superficie frontal del otro saliente articulado 160, en el cual están dispuestos el punto de articulación 161 y el punto de acoplamiento 151, es paralela con respecto al eje transversal del vehículo Q. El dispositivo de articulación 140 traslada esa posición a la viga oscilante, que a su vez traslada la posición a los ejes de las ruedas. En una vía ideal, entonces, los ejes de las ruedas igualmente son paralelos con respecto al eje transversal del vehículo Q. El dispositivo de articulación 140 está diseñado de manera que el punto de articulación 161 está distanciado del punto de acoplamiento 151, mediante la distancia B0, en una dirección de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal del vehículo L y de forma perpendicular con respecto al eje de rotación D.

En la figura 3, el otro saliente articulado 160 no es paralelo con respecto al eje transversal del vehículo Q. El dispositivo de articulación 140 traslada esa posición a la viga oscilante, que a su vez traslada la posición a los ejes de las ruedas. En una vía ideal, entonces, los ejes de las ruedas tampoco son paralelos con respecto al eje transversal del vehículo Q.

La conicidad de las ruedas fundamentalmente consigue el auto-centrado en la vía. La elasticidad del elemento elástico permite a las ruedas o a los ejes montados compensar desviaciones de una vía ideal. Por lo tanto, las desviaciones no afectan el auto-centrado. Las ruedas o los ejes montados, de este modo, se desplazan con poco desgaste en la vía real, más allá del acoplamiento articulado, en correspondencia con una extensión y/o una curva de la vía ideales. Las desviaciones de esa clase se presentan siempre en particular en el área de la entrada y la salida de la curva y pueden compensarse según la invención.

En las figuras 2 y 3 el acoplamiento articulado es de un lado. El dispositivo de articulación 140 está acoplado a un elemento de acoplamiento 40 y se utiliza para conectar el otro saliente articulado 160 del segundo cuerpo vagón del vehículo ferroviario acoplado de forma articulada en el primer cuerpo del vagón.

En las figuras 4 y 5, en cambio, el acoplamiento articulado es en los dos lados. Adicionalmente con respecto al dispositivo de articulación 140, otro dispositivo de articulación 141 está acoplado a otro elemento de acoplamiento 41 y se utiliza para otra conexión con el otro saliente articulado 160. Una distancia B1 del otro elemento de acoplamiento 41 desde el eje de rotación D es igual a la distancia del elemento de acoplamiento 40 desde el eje de rotación D. En este caso, en el ejemplo de ejecución, el otro elemento de acoplamiento 41, con respecto al eje de rotación D, está dispuesto de forma opuesta con respecto al elemento de acoplamiento 40.

Pero la disposición opuesta en opcional. Por ejemplo, también es posible una disposición que sea simétrica con respecto a un eje longitudinal del bogie, que se extienda perpendicularmente con respecto al eje de rotación y a los ejes de las ruedas.

Para conseguir un ángulo de desplazamiento a del bogie oscilante, en el elemento de acoplamiento 40 debe realizarse un recorrido de desplazamiento s. En este caso aplica s = 2*B1*n*a/360°. De este modo 2*n y 360° respectivamente corresponden al círculo completo.

La invención, por ejemplo, es adecuada para tranvías de plataforma baja con bogie de rueda loca conectado al cuerpo del vagón mediante una viga oscilante en la parte central del vehículo. De este modo, para la fijación de la viga oscilante en el cuerpo del vagón puede emplearse además un soporte giratorio de elementos rodantes o pivotes, en combinación con placas deslizantes de apoyo.

Una distancia adecuada B0 del punto de articulación 161, desde el punto de acoplamiento 151, puede determinarse del siguiente modo mediante un ángulo de articulación p: B0 = s*360°/(2*p*n). En este caso, un constructor del vehículo ferroviario puede seleccionar en gran medida libremente la relación del ángulo de articulación p(R) con respecto a un radio R de la curva de la vía.

Esto puede aprovecharse especialmente en el caso de vehículos unidireccionales. Ciertamente, en los vehículos unidireccionales puede ser ventajoso seleccionar la distancia del punto de articulación de un bogie que pasa delante más grande que la distancia del punto de articulación de un bogie que pasa detrás. De este modo, en particular en bogies de ejes montados, puede contrarrestarse un contacto contra el raíl externo, que resulta de la libertad de rotación del elemento elástico y del momento de guiñada desarrollado por los ejes montados. Las distancias de los puntos de articulación, de manera ventajosa, están seleccionadas de modo que cuando la rueda externa pasa por delante se impide que la parte posterior de la rueda toque el borde guía.

El acoplamiento articulado del bogie oscilante, mostrado en los ejemplos de ejecución, es ilustrativo. Son posibles otros acoplamientos articulados de la viga oscilante.

El resorte secundario de los ejemplos de ejecución es un resorte elastomérico individual. Dependiendo de la anchura y la altura del espacio de instalación puede utilizarse también un par de resortes elastoméricos. De manera alternativa o adicional puede(n) utilizarse un resorte(s) helicoidal(es) y/o resorte(s) hidráulico(s) dispuestos suspendidos, con una recuperación lograda mediante un efecto de péndulo.

La viga oscilante puede estar realizada acodada. Un soporte giratorio puede proporcionar una fijación de la viga oscilante en el cuerpo del vagón. En este caso puede tener lugar un apoyo lateral mediante placas deslizantes. Un ejemplo de ejecución de la invención comprende la utilización de un posicionamiento oscilante en función de una posición del cuerpo del vagón en la curva para alcanzar una posición central ideal y una adaptación elástica de los pares de ruedas a las condiciones reales en la vía. Las fuerzas de recuperación del elemento elástico consiguen un centrado que reconduce una y otra vez el chasis a una posición paralela con respecto al eje de la vía, posibilitando con ello un contacto de los pares de ruedas con los raíles, sin fallos. Si bien la invención fue ilustrada y descrita en detalle mediante ejemplos de ejecución preferentes, la invención no está limitada por los ejemplos descritos, y el experto puede deducir de éstos otras variantes, sin abandonar el alcance de protección de la invención definido en las reivindicaciones que se adjuntan.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Bogie oscilante (100) para un vehículo ferroviario, que comprende una viga oscilante (10) que puede rotar alrededor de un eje de rotación (D), que puede acoplarse a un primer cuerpo del vagón, un chasis (30) conectado a la viga oscilante mediante un elemento elástico (20) autocentrante, donde el elemento elástico (20) es elástico con respecto a la rotación y/o la inclinación del chasis relativamente con respecto a la viga oscilante, y dos pares de ruedas (50.1, 50.2), donde las ruedas (50.1, 50.2), de cada par presentan un mismo eje de la rueda (60) y los ejes de las ruedas, de los dos pares, están dispuestos paralelamente uno con respecto a otro en un plano del eje (A) perpendicular con respecto al eje de rotación (D), caracterizado porque la viga oscilante (10) comprende al menos un elemento de acoplamiento (40) para otro acoplamiento de un dispositivo de articulación mecánico (140) a un segundo cuerpo del vagón, donde el elemento de acoplamiento (40) está dispuesto en la viga oscilante (10), distanciado de un plano en el que se sitúa el eje de rotación (D) y que es perpendicular con respecto a los ejes de las ruedas.

2. Bogie oscilante según la reivindicación 1, donde las ruedas (50.1, 50.2) son ruedas locas.

3. Bogie oscilante según la reivindicación 1, donde cada par forma un eje montado.

4. Bogie oscilante según una de las reivindicaciones 1 - 3, que además comprende soportes del eje (60), en donde están montados los ejes de las ruedas, donde los soportes del eje (60) están conectados al chasis mediante otros elementos elásticos (70).

5. Bogie oscilante según una de las reivindicaciones 1 - 4, donde el elemento elástico (20) comprende uno o varios elementos de resorte, donde cada uno de los elementos de resorte respectivamente comprende un resorte elastomérico, un resorte helicoidal y/o un resorte hidráulico dispuesto de forma suspendida, con un retorno logrado mediante un efecto de péndulo.

6. Vehículo ferroviario (200) con un primer y un segundo cuerpo del vagón (110), que en un punto de acoplamiento (151) está conectado de forma articulada con el primer cuerpo del vagón, y un bogie oscilante (100) según una de las reivindicaciones 1 - 5 que está conectado con el primer cuerpo del vagón (110) de modo que puede rotar alrededor del eje de rotación (D), de manera que el eje de rotación (D) es perpendicular con respecto a un eje longitudinal del cuerpo del vagón (L) del primer cuerpo del vagón, que se extiende por el punto de acoplamiento (151) y corta el eje de rotación (D) en un punto de intersección (S), donde el vehículo ferroviario (200) comprende un dispositivo de articulación (140) acoplado con un primer extremo al elemento de acoplamiento (40) y con un segundo extremo al segundo cuerpo del vagón.

7. Vehículo ferroviario según la reivindicación 6, donde el segundo extremo está acoplado al segundo cuerpo del vagón, distanciado del punto de acoplamiento (151).

8. Vehículo ferroviario (200) según la reivindicación 7, donde el segundo extremo está acoplado al segundo cuerpo del vagón, distanciado del punto de acoplamiento (151) en una dirección que es perpendicular con respecto al eje longitudinal del vehículo (L) y perpendicular con respecto al eje de rotación (D).

9. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones 7 y 8, donde la distancia es proporcional con respecto a otra primera distancia entre el elemento de acoplamiento (40) y el punto de intersección, a otra segunda distancia del punto de acoplamiento (151), desde el eje de rotación, y a otra tercera distancia del punto de acoplamiento (151), desde un segundo eje de rotación (D) de un segundo bogie oscilante conectado al segundo cuerpo del vagón (110) de modo que puede rotar alrededor del segundo eje de rotación (D).

10. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones 7 - 9, donde una longitud del dispositivo de articulación (140) es regulable.