ES2935288T3 - Rueda de carril de varias piezas para un vehículo sobre carriles - Google Patents

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ES2935288T3 ES20727257T ES20727257T ES2935288T3 ES 2935288 T3 ES2935288 T3 ES 2935288T3 ES 20727257 T ES20727257 T ES 20727257T ES 20727257 T ES20727257 T ES 20727257T ES 2935288 T3 ES2935288 T3 ES 2935288T3
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Al menos en la zona (3) en la que el elemento de contacto (14) del puente de corriente (8) asignado a la parte interior de la rueda (2) se encuentra con su superficie de contacto (24) contra la parte interior de la rueda (2) , la parte interior de la rueda (2) se compone de un material metálico ligero. Para evitar en una rueda de raíl (1) de este tipo por medios sencillos el riesgo de corrosión por contacto que se produce en un punto de contacto en el que un elemento de contacto del puente de corriente se apoya contra una parte de la parte interior de la rueda que consiste en una estructura ligera material metálico, la invención propone que la superficie de contacto (17', 24, 31) del elemento de contacto (14) que se apoya contra la parte interior de la rueda (2) se forme en una porción (17, 21, 30) del contacto elemento (14) que consta de material de acero conductor de electricidad, resistente a la corrosión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Rueda de carril de varias piezas para un vehículo sobre carriles
La invención se refiere a una rueda de carril para un vehículo sobre carriles, que se compone de un aro de rueda, una parte interior de rueda y al menos un cuerpo elástico con efecto eléctricamente aislante dispuesto entre el aro de rueda y la parte interior de rueda, a través del cual se apoya el aro de rueda. en la parte interior de rueda. Para crear una conexión eléctrica entre la parte interior de rueda y el aro de rueda a pesar de la separación eléctrica provocada por el cuerpo elástico, se fija un puente de corriente a una cara frontal exterior de la rueda de carril, que tiene un primer elemento de contacto, que se compone de un material eléctricamente conductor y con una superficie de contacto en el aro de rueda está en contacto con una superficie de contacto, un segundo elemento de contacto, que se compone de un material eléctricamente conductor y está en contacto con su superficie de contacto en la parte interior de rueda, y comprende un conductor eléctrico que conecta los elementos de contacto. Es especialmente importante para la invención que la parte interior de rueda esté compuesta por un material de metal ligero al menos en la zona en la que el elemento de contacto del puente de corriente asociado a la parte interior de rueda está en contacto con su superficie de contacto en la parte interior de rueda.
Las ruedas de carril de varias partes del tipo mencionado en este caso, también denominadas "ruedas de carril con suspensión de caucho" en el lenguaje técnico, se utilizan preferentemente en vehículos sobre carriles para el transporte público local. Según el estándar, estas ruedas constan de una parte interior compuesta por un cubo de rueda, un disco de rueda y una llanta de rueda, que están fabricadas en cada caso de un material de acero con un perfil de propiedad adecuado, y un aro de rueda de acero resistente al desgaste. El aro de rueda presenta una suspensión elástica sobre la parte interior de rueda mediante el al menos un cuerpo elástico dispuesto entre la parte interior y el aro de rueda, de modo que las vibraciones de alta frecuencia u otras oscilaciones provocadas durante la conducción por el rodamiento del aro de rueda sobre el carril, se amortiguan en el mejor de los casos en la parte interior de rueda y se transfieren al tren de rodaje del vehículo sobre carriles conectado a esta. Como regla general, a este respecto el aro de rueda no solo se apoya en la parte interior de rueda por medio de un único cuerpo elástico, sino que está prevista una pluralidad de tales cuerpos, que se distribuyen a intervalos angulares uniformes alrededor del eje de giro de la rueda del carril en el espacio entre el aro de rueda y la parte interior de rueda. De esta forma, se simplifica el montaje de una rueda de carril de este tipo.
Debido a la mala conductividad eléctrica de las mezclas de caucho utilizadas para el cuerpo o cuerpos elásticos, el aro de rueda y la parte interior de rueda están aislados eléctricamente entre sí. En el caso de los trenes eléctricos utilizados en el transporte de cercanías, las ruedas de carril suelen tener la función de soportar el vehículo de forma segura, guiarlo por la vía y aplicar el par motriz y de frenado a la vía, así como la función de cerrar el circuito con la corriente de tracción introducida a través de la catenaria y dirigirla al carril como conductor de retorno.
Dependiendo del concepto de vehículo, los vehículos ferroviarios en el transporte de cercanías presentan de seis a diez juegos de ruedas, con en cada caso dos ruedas de carril, y generalmente funcionan con corriente continua. El voltaje es normalmente de 600 - 750 V. Dependiendo de la potencia del motor y el número de juegos de ruedas motrices, la corriente de tracción total se sitúa en el intervalo de 600 - 1000 A. Con una transmisión de la corriente de tracción idealmente distribuida uniformemente en las ruedas de carril, normalmente durante la conducción fluiría una corriente de 75 A, por ejemplo, por cada rueda.
Sin embargo, las condiciones de contacto desfavorables entre el carril y la rueda o entre las partes individuales de la rueda pueden hacer que la corriente de tracción consumida por el vehículo sobre carriles no se transmita por igual por todas las ruedas del vehículo sobre carriles, sino en casos extremos sólo por una única rueda. Tales casos pueden ocurrir, por ejemplo, después de un frenado fuerte si se extiende arena de frenado sobre el carril para aumentar la fricción que impedir el flujo de corriente eléctrica. Para garantizar que pueda fluir suficiente corriente para el accionamiento del vehículo también en tales situaciones, las ruedas de carril se diseñan habitualmente de manera que pueda transmitirse continuamente al menos una corriente de 500 A por cada rueda.
Los requisitos adicionales para el contacto eléctrico entre carril y la rueda, por un lado, y los componentes individuales de la rueda de carril, por el otro, se derivan del hecho de que las ruedas de carril y los carriles se utilizan en los sistemas de control de tráfico modernos para la transmisión de señales del vehículo sobre carriles a equipos de control en la vía o a un centro de control central. Por ejemplo, los impulsos eléctricos de conmutación para controles de agujas y señales, desde el vehículo se introducen sistemas de detección de vías libres y similares en el carril a través del contacto eléctrico entre la rueda y el carril. Para lograr esto, debe mantenerse una resistencia de transición muy baja en el camino desde el vehículo hasta el carril.
Las resistencias de contacto eléctrico máximas que puede presentar un juego de ruedas se especifican en la norma EN 13260. En un juego de ruedas nuevo, ascienden solo a 0,01 ohmios con un voltaje de prueba de 1,8 - 2,0 V de corriente continua. De acuerdo con el documento EN 15313, la resistencia de contacto durante el funcionamiento no debe superar los 0,1 ohmios.
En el caso de ruedas de carril con suspensión de caucho del tipo en cuestión, este requisito solo puede cumplirse si el aro de rueda está conectado eléctricamente a la parte interior de rueda mediante al menos un puente de corriente montado por separado en la rueda de carril. A este respecto, el puente de corriente debe estar diseñado para ser deformable de manera que no influya en las propiedades elásticas de la rueda.
Si fuera necesario, se montan dos o más puentes de corriente en una rueda de carril, por ejemplo, para garantizar una transmisión segura de corrientes altas o una transmisión de señales confiable.
Los puentes de potencia se componen en cada caso de cordones flexibles de cobre buenos conductores eléctricos, que en un diseño común hoy en día presentan un elemento de contacto en forma de terminal de cable diseñado de acuerdo con la norma DIN 46235 en ambos extremos. Estos elementos de contacto por regla general se atornillan a uno de los lados frontales de neumáticos y de la llanta de la rueda.
Los denominados "puentes de corriente internos" representan una alternativa. En este sentido se trata de puentes de corriente que están integrados en los elementos elásticos de una rueda de carril del tipo en cuestión. Se componen de placas de contacto de tejido de latón, que se mantienen presionadas contra el aro de rueda y la llanta de rueda por la tensión previa de presión de los resortes de caucho, y un cable convencional que conecta ambas placas de contacto. Un diseño de un puente de corriente así se describe, por ejemplo, en el documento DE 2246580 B2.
Otra posibilidad de un puenteo del aislamiento formado por los elementos elásticos entre el aro de rueda y la parte interior de rueda consiste en disponer una chapa de contacto de chapas de cobre estañado entre los elementos elásticos y el aro de rueda de la rueda, por un lado, y los elementos elásticos y la parte interior de rueda por otro lado, y conectar ambas chapas de contacto con un cordón flexible de cobre, como se describe en el documento DE 1044 145 B.
En el caso de los puentes de corriente para ruedas de carriles utilizados en la práctica hoy en día para la transmisión de corrientes de conducción y señales, los elementos de contacto a través de los cuales el puente de corriente se acopla eléctricamente a la parte interior de rueda y al aro de rueda suelen estar fabricados con material de cobre debido a la buena conductividad eléctrica. Para mejorar su resistencia a la oxidación, los elementos de contacto pueden estar provistos de un revestimiento de estaño. El conductor eléctrico del puente de potencia suele ser un cable de cobre convencional rodeado de una funda de plástico eléctricamente aislante de espesor suficiente.
El aro de rueda de ruedas de carril modernas con suspensión de caucho modernas, como las descritas en el documento DE 19633597 C2, normalmente se compone de un acero de alta resistencia, que proporciona al aro de rueda suficiente resistencia al desgaste abrasivo y al mismo tiempo forma un par de fricción con la superficie de rodadura del carril que asegura una transmisión segura de las fuerzas de accionamiento. A este respecto, el puente de corriente con su elemento de contacto se asienta directamente sobre el acero del aro de rueda. Asimismo, el otro elemento de contacto está asentado en la cara exterior de la sección asociada de la parte interior de rueda y está en contacto directo a este respecto con el material del que está fabricada esta sección.
Esta disposición puede generar problemas, en particular cuando la sección relevante de la parte interior de rueda se compone de un material de metal ligero. Dichos problemas resultan del hecho de que la conexión eléctrica se ve influenciada adicionalmente por los medios circundantes además de la carga causada por la propia transmisión de corriente. Los puntos de contacto entre los elementos de contacto del puente de corriente y el aro de rueda, así como la parte interior de rueda, están expuestos a la humedad, en particular al agua pulverizada que se produce cuando llueve o nieva. Esto resulta particularmente crítico en estaciones o bajo condiciones climáticas en las que la humedad en combinación con la sal o similares se produce al mismo tiempo, como ocurre, por ejemplo, en invierno o en regiones cercanas al mar. En este caso en particular, la humedad entre los componentes que están en contacto eléctrico entre sí actúa como un electrolito.
Se sabe que los componentes de materiales metálicos con diferente posición en la serie electroquímica se configura una diferencia de potencial cuando se humedecen simultáneamente con un electrolito, lo que conduce a la disolución anódica del metal "menos noble" en cada caso. En el caso de los puentes de corriente de ruedas de carril con suspensión de caucho convencionales, tal emparejamiento de materiales está presente en la zona del contacto entre el aro de rueda de acero y la parte interior de rueda y los elementos de contacto compuestos de cobre del puente de corriente. Si, por ejemplo, el agua de lluvia actúa como electrolito en la zona de dicho contacto y los elementos de contacto están estañados de la forma habitual para protegerlos contra la corrosión, se produce el siguiente emparejamiento electroquímico:
[Fe (aro de rueda) = -0,41V] O [Sn (recubrimiento terminal de cable) = -0,14 V]
En caso de contacto directo entre un elemento de contacto no estañado compuesto de material de cobre y el aro de rueda compuesto de acero se cumple
[Fe (aro de rueda)= -0,41V] O [Cu (terminal cable de cobre) = 0,34 V]
En consecuencia, la diferencia de tensión es de 0,27 V con una capa de estaño existente y de 0,75 V con contacto directo del cobre del elemento de contacto con el acero del aro de rueda.
La experiencia práctica muestra que la corrosión por contacto puede ocurrir si existe una diferencia de potencial de al menos 100 mV entre los materiales de los que están fabricados los componentes que entran en contacto. El uso de grasa eléctricamente conductora como por ejemplo grasas a base de compuestos de aluminio, puede evitar en gran medida la entrada de electrolitos en el área de contacto, por lo que la experiencia ha demostrado que no se produce corrosión cuando se combina un terminal de cable de cobre estañado con los componentes de acero. de una rueda de carril de varias partes.
La situación es diferente si, como se describe en el documento WO 2018/046745 A1, el componente de la parte interior de rueda que entra en contacto eléctrico con el elemento de contacto de un puente de corriente está hecho de un material de metal ligero. Esto es lo que sucede cuando se utiliza un elemento de contacto estañado en un componente de la parte interior de rueda que se compone de un material de aluminio
[Al(rueda) = -1,66 V] O [Sn (recubrimiento de terminal de cable) = -0,14 V],
lo que se corresponde con una diferencia de tensión de 1,52 V. En cambio, si un elemento de contacto no estañado del puente de corriente se coloca directamente en la sección de la parte interior de rueda compuesta de material de aluminio, se cumple lo siguiente
[Al (rueda) = -1,66 V] O [Cu (terminal de cable de cobre) = 0,34 V];
resultando en una diferencia de voltaje de 2,0 V.
Las diferencias de potencial en este caso son tan grandes que la corrosión por contacto se producirá con una probabilidad cercana a la certeza durante la vida útil mínima de cinco años en promedio, que también se requiere para las ruedas de carril híbridas del tipo en cuestión en este caso. El daño asociado, en particular en la zona de la sección de la parte interior de rueda compuesta del material de metal ligero respectivo, debería ser tan considerable que haya un aumento significativo en la resistencia de contacto. Asociado a esto, debido a las altas corrientes que fluyen a través del punto de contacto respectivo durante la conducción, debe esperarse un fuerte desarrollo de temperatura, como resultado de lo cual los elementos elásticos que sostienen el aro de rueda en la parte interior de rueda podrían dañarse.
En este contexto, la invención se basó en el objetivo de crear una rueda de carril de varias partes en la que se impida con medios sencillos el riesgo de formación de corrosión por contacto en un punto de contacto en el que un elemento de contacto del puente de corriente está en contacto con una sección de la parte interior de rueda compuesta de un material de metal ligero.
La invención ha logrado este objetivo mediante una rueda de carril que presenta al menos las características especificadas en la reivindicación 1.
Diseños ventajosos de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes y se explican a continuación en detalle al igual que el concepto inventivo general.
Una rueda de carril de varias piezas de acuerdo con la invención para un vehículo sobre carriles presenta, según el estado de la técnica explicado al principio, un aro de rueda, una parte interior de rueda, al menos un cuerpo elástico con efecto eléctricamente aislante dispuesto entre el aro de rueda y la parte interior de rueda y a través del cual el aro de rueda está apoyado en la parte interior de rueda, y un puente de corriente, que comprende un primer elemento de contacto, que consta de un material eléctricamente conductor y con una superficie de contacto está en contacto con el aro de rueda, un segundo elemento de contacto, que se compone de un material eléctricamente conductor y con su superficie de contacto está en contacto con la parte interior de rueda, y comprende un conductor eléctrico que conecta los elementos de contacto, en donde la parte interior de rueda se compone de un material de metal ligero al menos en la zona en la que el elemento de contacto del puente de corriente asociado a la parte interior de rueda con su superficie de contacto está en contacto con la parte interior de rueda.
De acuerdo con la invención, la superficie de contacto del elemento de contacto en contacto con la parte interior de rueda está configurada ahora en una sección del elemento de contacto compuesta de material de acero eléctricamente conductor, resistente a la corrosión.
Dado que, de acuerdo con la invención, la superficie de contacto está formada en una sección del elemento de contacto compuesta de acero resistente a la corrosión, queda prácticamente descartado que se produzca corrosión por contacto en la zona de contacto entre la sección de la parte interior de rueda compuesta de material de metal ligero y el elemento de contacto del respectivo puente de corriente en contacto con este. La invención se basa en este sentido en el hallazgo de que el acero inoxidable resistente a la corrosión es adecuado para los fines de acuerdo con la invención a pesar de la diferencia de potencial relativamente alta en relación con un material de metal ligero, en particular un material de aluminio, ya que se forma una capa pasiva de óxido en el superficie de los componentes compuestos de dichos componentes resistentes a la corrosión, que protege el material de acero subyacente contra los ataques corrosivos. (Cabe señalar que las descripciones de propiedades "inoxidable" y "resistente a la corrosión" se usan como sinónimos en este texto.)
En particular, los aceros inoxidables resistentes a la corrosión con un contenido de cromo de al menos 16,5 % en peso y un contenido de molibdeno de al menos 2,0 % en peso son adecuados para los fines de acuerdo con la invención. Representantes típicos de tales aceros son los aceros enumerados bajo los números de material 1.4401, 1.4404, 1.4571 en la lista de acero y hierro. Con tales aceros aleados se forma una capa pasiva de óxido de cromo debido al alto contenido de cromo en cada caso en la superficie de contacto con la que el respectivo elemento de contacto está en contacto con la sección asociada de la parte interior de rueda hecha de metal ligero. Esto impide que se produzcan reacciones electrolíticas entre la superficie de contacto y la superficie de la sección de metal ligero adyacente de la parte interior de rueda. La adición por aleación de Mo hace que el acero fino sea más resistente a la corrosión en un entorno que contenga cloruro, como el que se produce en invierno cuando las carreteras se rocían con sal de deshielo para evitar la formación de hielo.
El elemento de contacto asociado al aro de rueda puede fabricarse, por ejemplo, de una sola pieza a partir de un material de cobre, como el material conocido como "Cu-HCP" y aleado de acuerdo con la norma DIN EN 13600. Por otro lado, para la sección del elemento de contacto asociada a la parte interior de rueda que presenta la superficie de contacto, el acero fino inoxidable, conocido como "V4A", es especialmente adecuado, mientras que la otra parte del elemento de contacto asociada a la parte interior de rueda puede estar compuesta del mismo material de cobre altamente conductor que el otro elemento de contacto.
De acuerdo con un diseño particularmente importante en la práctica y al mismo tiempo particularmente económico de fabricar, en una rueda de carril de acuerdo con la invención, el elemento de contacto en contacto con la parte interior de rueda se compone completamente del material de acero eléctricamente conductor resistente a la corrosión. material. En este caso, es decir, el elemento de contacto en cuestión está hecho de una sola pieza de acero resistente a la corrosión, por ejemplo, de modo que la sección del elemento de contacto que lleva la superficie de contacto está configurada de una sola pieza con el resto del elemento de contacto. Ensayos prácticos han demostrado que incluso un elemento de contacto compuesto enteramente del acero resistente a la corrosión previsto de acuerdo con la invención presenta una resistencia eléctrica tan baja que las pérdidas eléctricas que se producen a través del puente de corriente provisto de tal elemento de contacto son fácilmente aceptables en la práctica.
Si en una rueda de carril de acuerdo con la invención debe garantizarse una resistencia eléctrica mínima en la transición entre el aro de rueda y la sección de la parte interior de rueda compuesta de material de metal ligero, esto se puede lograr porque el elemento de contacto, asociado a la sección de la parte interior de rueda compuesta de un material de metal ligero, no está fabricado completamente con el acero resistente a la corrosión. Más bien, en este caso, el uso del acero inoxidable se limita únicamente a la sección en la que está configurada la superficie de contacto, con la que el elemento de contacto del puente de corriente está en contacto con la sección de la parte interior de rueda compuesta de material de metal ligero. De esta manera, el elemento de contacto asociado a la parte interior de rueda puede diseñarse de manera que la resistencia de contacto global siga siendo mínima a pesar del uso de acero resistente a la corrosión para su sección que lleva la superficie de contacto. Debido a la condición de que el elemento de contacto asociado a la parte interior de rueda debe presentar al menos dos secciones compuestas de diferentes materiales, la invención ha tenido en cuenta en este caso que la resistencia total de contacto del puente de corriente previsto de acuerdo con la invención en el exterior de una rueda de carril con suspensión de caucho no se debe únicamente a la resistencia de contacto entre la parte interior de rueda y el elemento de contacto asociado, sino que también está determinada en particular por la resistencia de contacto entre el conductor eléctrico del puente de corriente y el elemento de contacto.
De acuerdo con un diseño ventajoso de la invención, el elemento de contacto asociado a la parte interior de rueda está por lo tanto dividido en al menos dos secciones, una de las cuales se compone de un material optimizado con respecto a una máxima resistencia a la corrosión en la zona de la superficie de contacto que entra en contacto con la sección de metal ligero de la parte interior de rueda, mientras que la otra sección puede seleccionarse con respecto a una resistencia de contacto mínima entre el elemento de contacto y el conductor eléctrico del puente de corriente conectado a él.
Por lo tanto, una rueda de carril con suspensión de caucho de varias piezas de acuerdo con la invención presenta un aro de rueda que se compone normalmente de un material de acero conocido para este fin por el estado de la técnica, mientras que su parte interior de rueda está fabricada de un material de construcción ligero, en particular de un material de aluminio que ya ha sido probado para este fin en el estado de la técnica, en donde se consideran por ejemplo también materiales a base de magnesio o titanio. El aro de rueda de la rueda y la parte interior de rueda están conectados por al menos un puente de corriente eléctricamente conductor, en el que el punto de conexión formado por el elemento de contacto respectivo con el aro de rueda de la rueda puede estar compuesto de un material de alta conductividad eléctrica, por ejemplo, cobre o una aleación de cobre que ya se conoce para este propósito, mientras que el punto de conexión a la parte interior de rueda puede estar hecho de una sección compuesta de acero inoxidable del elemento de contacto respectivo. Entre los dos puntos de conexión hay un cable trenzado de un material muy buen conductor de electricidad, preferentemente de cobre o de una aleación de cobre ya conocida para este fin.
La mezcla de materiales prevista de acuerdo con la invención para el puente de corriente de una rueda de carril de acuerdo con la invención garantiza que el calentamiento que inevitablemente se produce en el contacto entre la sección del elemento de contacto compuesto de acero resistente a la corrosión y la superficie de contacto asociada del sección de la parte interior de rueda compuesta de material de metal ligero a altas intensidades de corriente debido a la buena conductividad térmica del conductor eléctrico y el punto de conexión en el aro de rueda se disipa en el aro de rueda y, por lo tanto, se evitan sobrecalentamientos del puente de corriente, en particular de su conductor eléctrico. La disipación de calor garantizada de esta manera también reduce el aumento relacionado con la temperatura en la resistencia de contacto del puente de corriente. De este modo queda garantizado que las corrientes de tracción que se producen durante el funcionamiento se transmiten de forma permanente y segura, incluso si las condiciones de contacto entre la rueda y el carril son desfavorables. Lo mismo se cumple para la transmisión de flujos de señales y similares.
De acuerdo con las explicaciones anteriores, en un diseño de una rueda de carril de acuerdo con la invención que es particularmente eficaz en términos de conductividad eléctrica, el elemento de contacto con su superficie de contacto en contacto en la parte interior de rueda está compuesto por al menos dos secciones, de las cuales una sección es una sección de unión a través de la cual el elemento de contacto está conectado al conductor eléctrico y de las cuales la otra sección es una sección de contacto compuesta por el material de acero resistente a la corrosión, que está conectada de manera eléctricamente conductora a la sección de unión y en la cual está configurada la superficie de contacto en contacto con la parte interior de rueda.
Para ello, por ejemplo, la sección de unión puede cubrirse con la sección de contacto en un lado asociado a la parte interior de rueda. Para este propósito, la sección de contacto puede estar configurada en forma de disco o de placa, en donde su espesor es normalmente de 0,5 a 2,0 mm en este caso.
Por las razones ya explicadas, resultan resistencias de contacto óptimamente minimizadas si la sección de unión se compone de un material que presenta una conductividad eléctrica más alta que la sección de contacto, que se compone de acero resistente a la corrosión.
La mezcla de materiales prevista de acuerdo con la invención en este diseño de la invención para el elemento de contacto en contacto con la parte interior de rueda, que se compone por un lado de acero altamente resistente a la corrosión en la zona en la que está configurada la superficie de contacto, y por otro lado de material altamente conductor en la zona en la que se realiza la conexión al conductor eléctrico del puente de corriente puede realizarse de cualquier manera adecuada. A este respecto, por un lado, una resistencia de contacto minimizada entre los materiales que se encuentran entre sí en cada caso y, por otro lado, una conexión segura permanente entre las secciones del elemento de contacto.
Para la fabricación de un elemento de contacto diseñado de acuerdo con la invención, son concebibles todos los procedimientos, por ejemplo, en los que el material de acero inoxidable de la sección provista de la superficie de contacto se une materialmente a la sección del elemento de contacto conectado al conductor eléctrico. Esto incluye todos los procedimientos con los que dos secciones prefabricadas por separado de un componente pueden unirse entre sí por unión de materiales y eléctricamente conductoras, como por ejemplo mediante soldadura blanda o soldadura con estaño. También es concebible el uso de procedimientos aditivos tales como procedimientos de soldadura por aportación, procedimientos de pulvimetalurgia, impresión 3D y similares.
Particularmente fáciles de fabricar y, al mismo tiempo, adecuadas para un uso a largo plazo en un entorno de aplicación duro, son las ruedas de carril del tipo de varias piezas en cuestión, en las que la sección de unión y la sección de contacto están prefabricadas por separado del material que es óptimo para ellas en cada caso y a continuación están unidas firmemente entre sí en arrastre de forma y, en caso necesario, adicionalmente en arrastre de fuera. Con una unión de este tipo preferiblemente de manera exclusiva en arrastre de forma, pero en cualquier caso no una unión de material de las dos partes que forman el respectivo elemento de contacto, los elementos de contacto pueden fabricarse de forma especialmente económica, pero al mismo tiempo también pueden unirse entre sí de una manera especialmente práctica y duradera.
La conexión por arrastre de forma de la sección del elemento de contacto respectivo compuesta del material inoxidable, resistente a la corrosión con su sección compuesta de otro material, preferentemente con mejor conductividad eléctrica puede lograrse a este respecto de una manera sencilla formando una abertura de paso en la sección de unión y el elemento de contacto presenta una sección de manguito configurada a modo de un manguito, asentada en la abertura de paso de la sección de unión, a través de la cual en la parte interior de rueda se guía un elemento de sujeción, como un tornillo, para sujetar el elemento de contacto del puente de corriente asociado a la parte interior de rueda. En este diseño, la sección de manguito puede introducirse a presión en la abertura de la sección de unión para garantizar que la sección de contacto compuesta por el material inoxidable, se mantenga de forma permanente y segura en la sección de unión. Al mismo tiempo, pueden estar previstos socavados en la zona de la abertura o de la zona de borde de la sección de conexión que la rodea, en los cuales se produce una sujeción en arrastre de forma del material prensado de una de las secciones con el material de la otra. sección en cada caso del elemento de contacto.
Otra posibilidad para juntar permanentemente la sección de contacto compuesta por el material inoxidable a la sección de unión del elemento de contacto asociado con la parte interior de rueda consiste en que la sección de unión esté revestida por la sección de contacto al menos por secciones. Así, la sección de unión puede estar configurada en forma de zapata con un saliente a modo de lengüeta alrededor del cual se coloca a modo de camisa la sección de contacto compuesta de un acero resistente a la corrosión.
Los elementos de contacto del al menos un puente de corriente previsto en una rueda de carril de acuerdo con la invención están fijados preferentemente al aro de rueda o la parte interior de rueda de manera en sí conocida por medio de una fijación por tornillo por punto de conexión. Los tornillos utilizados para este fin en la parte interior de rueda pueden estar compuestos, por ejemplo, del material A4 normalizado en la norma DIN EN ISO 3506. Para evitar un montaje incorrecto, pueden preverse diferentes diámetros de rosca en el aro de rueda y la parte interior de rueda y taladros de fijación asociados de diferentes tamaños en los elementos de contacto del puente de corriente actual. El conductor eléctrico puede acoplarse al elemento de contacto respectivo mediante prensado con mandril, lo cual es en sí conocido.
Para optimizar aún más la protección contra la corrosión por contacto, al menos la superficie de contacto prevista en la sección de acero inoxidable del elemento de contacto asociado a la parte interior de rueda puede recubrirse con una capa metálica anticorrosión que es eléctricamente conductora. Esta puede formarse, por ejemplo, de manera convencional a partir de zinc o una aleación de zinc. La capa protectora puede cubrir todo el elemento de contacto, pero debería dejar libre el área en la que el conductor eléctrico está conectado al elemento de contacto. Óptimamente, la capa anticorrosiva adicional se limita a la zona en la que existe contacto eléctrico entre el material de metal ligero de la sección asociada de la parte interior de rueda y el puente de corriente.
Como se ha explicado, en el caso de una rueda de carril de acuerdo con la invención, al menos la sección con la que el puente de corriente está en contacto con su elemento de contacto asociado se compone de un material de metal ligero. A este respecto, la parte interior de rueda puede estar compuesta por varias partes, de las cuales al menos la parte con la que el elemento de contacto asociado del puente de corriente está en contacto con la parte interior de rueda se compone de un material de metal ligero. Por supuesto, esto incluye la posibilidad de que la parte interior de rueda se componga completamente de un material de metal ligero adecuado conocido del estado de la técnica para este fin, independientemente de si se fabrica en una sola pieza o se compone de al menos dos partes individuales. Como ya se ha mencionado, un material de aluminio bien conocido, pero también materiales de metal ligero, por ejemplo a base de magnesio o titanio, son adecuados como materiales de metal ligero de los que se compone al menos dicha sección de la parte interior de rueda que entra en contacto directo con el puente de corriente.
A continuación, la invención se explica con más detalle mediante un dibujo que representa un ejemplo de realización. Muestran en cada caso esquemáticamente:
Fig. 1 un fragmento de una rueda de carril de varias partes en una vista frontal;
Fig. 2 la rueda de carril de acuerdo con la Fig. 1 en una sección a lo largo de la línea de sección X-X dibujada en la Fig. 1;
Fig. 3 una vista lateral de una primera variante de un puente de corriente en estado no montado;
Fig. 4 una sección del puente de corriente de acuerdo con la Fig. 3 en una vista parcialmente seccionada ampliada;
Fig. 5 el puente de corriente de acuerdo con las Fig. 3 y 4 en estado preformado para el montaje;
Fig. 6 una segunda variante de un puente de corriente en estado no montado en una vista lateral;
Fig. 7 una sección del puente de corriente de acuerdo con la Fig. 6 en una vista parcialmente seccionada ampliada;
Fig. 8 el puente de corriente de acuerdo con las figuras 6 y 7 en una vista frontal;
Fig. 9 un detalle de un diseño alternativo de un puente de corriente en una vista correspondiente a la Fig. 7; Fig. 10 el puente de corriente de acuerdo con la Fig. 9 en una vista frontal.
Sólo una cuarta parte de la rueda de carril 1 mostrada en la figura 1 comprende una parte interior de rueda 2 que se compone de una llanta de rueda 3 y un anillo de sujeción 4 de manera conocida. La llanta de rueda 3 está hecha de un material de aluminio conocido para este propósito, mientras que el anillo de sujeción 4 puede estar hecho de un material más resistente, también conocido para este propósito.
La rueda de carril 1 comprende además un cuerpo elástico anular 5, que está dispuesto en la circunferencia exterior de la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2, un aro de rueda 6, que se asienta con su superficie circunferencial interior en el cuerpo elástico 5 y de este modo está apoyado en la dirección radial de la rueda de carril 1 en la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2. El anillo de sujeción 4 se sujeta a este respecto desde una cara frontal 7 de la rueda de carril 1 por medio de tornillos de sujeción en dirección axial contra la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2 y el cuerpo elástico 5. Dado que el cuerpo elástico 5 se apoya simultáneamente en su lado opuesto al anillo de sujeción 4 en un hombro circundante 3a de la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2, la presión entre el cuerpo elástico 5, por un lado, y el aro de rueda 6 y la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2 por otro lado aumenta al aumentar la tensión axial del anillo de sujeción 4.
En la superficie frontal 7 de la rueda de carril 1 está fijado un puente de corriente 8, que une eléctricamente el aro de rueda 6, que está hecho de un material de acero altamente resistente adecuado, con la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2, que se compone de material de aluminio.
Para ello, el puente de corriente 8 comprende un primer elemento de contacto 9 compuesto de un material de cobre conocido para este fin, que está configurado convencionalmente de una sola pieza a modo de un terminal de cable estándar y presenta una superficie de contacto 10 en su lado plano con la que está en contacto con la superficie frontal asociada del aro de rueda 6. De manera conocida, un tornillo estándar se guía a través de la abertura de paso realizada en el elemento de contacto 9 y se enrosca en un orificio roscado formado en el aro de rueda 6 y no visible aquí.
El primer elemento de contacto 9 del puente de corriente 8 está firmemente acoplado de manera eléctricamente conductora, como ya se conoce, a uno de los extremos de un cordón flexible de cobre 12 que sirve como conductor eléctrico 11 del puente de corriente 8, que está protegido del entorno U del puente de corriente 8 con una capa aislante 13 suficientemente gruesa.
Un segundo elemento de contacto 14 está conectado con el otro extremo del cordón flexible de cobre 12 del conductor eléctrico 11, a través del cual se establece el contacto eléctrico con la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2. De acuerdo con la invención, este segundo elemento de contacto 14, que está asociado a la parte interior de rueda 2 y también se corresponde en su diseño externo y funcional con un terminal de cable estandarizado convencional, presenta una sección de unión 15 que, por un lado, tiene una zona de conexión 16, con la que el extremo asociado del cordón flexible de cobre 12 está en contacto, y, por otro lado, tiene un saliente 17 a modo de lengüeta dirigido en la dirección opuesta del cordón flexible de cobre 12. En este está formada una abertura de paso que va desde su lado superior hasta su cara inferior, a través de la cual se puede guiarse un tornillo de fijación para fijar el segundo elemento de contacto 14 a la parte interior de rueda 2 durante el uso.
En el diseño de la invención representado en las figuras 3 y 4, el segundo elemento de contacto 14 asociado a la parte interior de rueda 2 está fabricado de una sola pieza, por ejemplo por forja, de acero inoxidable. A este respecto, el saliente 17 con la superficie de contacto plana configurada en su cara inferior forma la sección compuesta del material inoxidable, sobre la que está configurada la superficie de contacto 17' de acuerdo con la invención, con la que el segundo elemento de contacto 14, durante el uso, está en contacto con la superficie asociada de la sección de la parte interior de rueda 2 compuesta de material de metal ligero.
Por el contrario, en las variantes del puente de corriente 8 ilustradas en las figuras 5 - 10, el segundo elemento de contacto 14 asociado con la parte interior de rueda 2 se compone de dos secciones. En este caso, el saliente 17 del segundo elemento de contacto 14, al igual que el primer elemento de contacto 9, se compone de un material de cobre eléctricamente altamente conductor.
En la variante mostrada en las figuras 5 a 8, en el saliente 17 del segundo elemento de contacto 14 está formada asimismo una abertura de paso 20 que va desde su lado superior 18 hasta su cara inferior 19 configurada plana que se expande en forma de embudo partiendo de su zona de boca asociada a la cara inferior 19 en la dirección de la cara superior 18 del saliente 17.
Con la cara inferior 19 está en contacto una sección de contacto 21 fabricada por separado de la sección de unión 15 de un material de acero inoxidable. La sección de contacto 21 está formada a este respecto a modo de arandela o espaciador con un espesor de, por ejemplo, 1 mm, de manera que cubre completamente la cara inferior 19 configurada plana del saliente 17 de la sección de unión 15. En su cara superior, asociada a la cara inferior 19 de la sección de unión 15, la sección de contacto 21 lleva una sección de manguito 22 que está fabricada en una sola pieza con ella y que se ha introducido en la abertura de paso 20 de la sección de unión 15 y a continuación presionado en la abertura de paso 20 de tal manera que la abertura de paso 20 se llena con material de la sección de contacto 21 y solo queda una abertura de paso 23 cilíndrica rodeada por la sección de manguito 22. Debido a la compresión, por un lado, y al socavado formado en la zona de la abertura de paso 20 ensanchada en forma de embudo de la sección de unión 15, por otro lado, la sección de contacto 21 se mantiene apretada y firme en la sección de unión 15 en arrastre de forma y de fuerza, de modo que se realice una unión eléctricamente perfecta entre las secciones 15 y 21 del elemento de contacto 14.
En la cara inferior libre de su sección de contacto 21 compuesta de material de acero resistente a la corrosión, el elemento de contacto 14 presenta una superficie de contacto 24 con la que está en contacto plano con la cara frontal 7 asociada de la llanta de rueda 3 de la rueda de carril 1 compuesta de aluminio durante el uso.
En el estado completamente montado, se inserta un tornillo normalizado, convencional a través de la abertura de paso 23 de la sección de contacto 14, que está atornillado en un taladro roscado previsto allí, no visible en este caso, para fijar el elemento de contacto 14 a la superficie de contacto asociada en la cara frontal 7 de la llanta de rueda 3 de la parte interior 2 de rueda.
En la variante representada en las figuras 9 y 10, en contraste con el diseño que representado en las Figuras 5 - 8, alrededor del saliente 17 del segundo elemento de contacto 14 del puente de corriente 8 asociado a la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2, también una sección de contacto 30 prefabricada también por separado, pero en este caso a modo de un manguito se ha encajado y comprimido de manera que, por un lado, también está presente una superficie de contacto 31 plana en la cara inferior del elemento de contacto 14, con la cual el elemento de contacto 14 está en contacto durante el uso de manera plana con la cara frontal 7 asociada de la llanta de rueda 3 de la rueda de carril 1 compuesta de material de aluminio, y por otro lado el saliente 17 está revestido por la sección de contacto 30.
A través de la sección de contacto 30 y el saliente 17 se guía una abertura de paso 32. A través de la abertura de paso 32 está fijado un tornillo convencional, normalizado que está atornillado en un taladro roscado previsto allí, no visible en este caso, para fijar el elemento de contacto 14 a la superficie de contacto asociada en la cara frontal 7 de la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2.
Las superficies de contacto 10, 17', 24, 31, como se indica en las figuras 7 y 8, pueden estar cubiertas con un recubrimiento de zinc Z para optimizar la protección contra la formación de corrosión en la zona en la que el primer elemento de contacto 9 respectivo con su superficie de contacto 10 y el segundo elemento de contacto 14 respectivo con su superficie de contacto 17', 24, 31 respectiva está en contacto de manera plana con la cara frontal 7 asociada.
Referencias
1 Rueda de carril
2 Parte interior de rueda
3 Llanta de rueda (zona en contacto con el elemento de contacto 14)
3a Hombro circunferencial de la llanta de rueda 3
4 Anillo de sujeción
5 Cuerpo elástico
6 Aro de rueda
7 Cara frontal de la rueda de carril 1, de su aro de rueda 6 y su llanta de rueda 3
8 Puente de corriente
9 Elemento de contacto del puente de corriente 8 asociado al aro de rueda 6
10 Superficie de contacto del elemento de contacto 9
11 Conductor eléctrico del puente de corriente 8
12 Cordón flexible de cobre del conductor eléctrico 11
13 Capa aislante del conductor eléctrico 11
14 Segundo elemento de contacto asociado a la llanta de rueda 3 de la parte interior de rueda 2
15 Sección de unión del elemento de contacto 14
16 Zona de conexión de la sección de unión 15
17 Saliente de la sección de unión 15
17' Superficie de contacto del elemento de contacto 14 (Figuras 3, 4)
18 Cara superior del saliente 17
19 Cara inferior del saliente 17
20 Abertura de paso en forma de embudo del saliente 17
21 Sección de contacto del elemento de contacto 14
22 Sección de manguito de la sección de contacto 21
23 Abertura de paso del elemento de contacto 14
24 Superficie de contacto del elemento de contacto 14 (Figuras 5 - 8)
30 Sección de contacto
31 Superficie de contacto de la sección de contacto 30 (Figuras 9, 10)
32 Abertura de paso
U Entorno del puente de corriente 8
Z Recubrimiento de zinc

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Rueda de carril de varias partes para un vehículo sobre carriles con un aro de rueda (6), con una parte interior de rueda (2), con al menos un cuerpo elástico (5) que actúa de manera eléctricamente aislante y dispuesto entre el aro de rueda (6) y la parte interior de rueda (2), a través del cual se apoya el aro de rueda (6) sobre la parte interior de rueda (2), y con un puente de corriente (8) montado en una cara frontal (7) exterior de la rueda de carril (1) que comprende un primer elemento de contacto (9), compuesto de un material eléctricamente conductor y que está en contacto con el aro de rueda (6) mediante una superficie de contacto (10), un segundo elemento de contacto (14), compuesto de un material eléctricamente conductor y que está en contacto con la parte interior de rueda (2) mediante su superficie de contacto (24), y un conductor eléctrico (11) que une los elementos de contacto (9,14), caracterizada por que la parte interior de rueda (2) se compone de un material de metal ligero al menos en la zona (3) en la que el elemento de contacto (14) del puente de corriente (8) asociado a la parte interior de rueda (2) está en contacto con la parte interior de rueda (2) mediante su superficie de contacto (24), en donde la superficie de contacto (17', 24, 31) del elemento de contacto (14) en contacto con la parte interior de rueda (2) está formada por una sección (17,21,30) del elemento de contacto (14) compuesta de material de acero eléctricamente conductor y resistente a la corrosión.
2. Rueda de carril según la reivindicación 1, caracterizada por que el elemento de contacto (14) que está en contacto con la parte interior de rueda (2) se compone completamente de material de acero eléctricamente conductor y resistente a la corrosión.
3. Rueda de carril según la reivindicación 1, caracterizada por que el elemento de contacto (14) que con su superficie de contacto (24,31) está en contacto con la parte interior de rueda (2) está compuesto por al menos dos secciones, de las cuales una es una sección de unión (15), a través de la cual el elemento de contacto (14) está conectado al conductor eléctrico (11), y de las cuales la otra sección es una sección de contacto (21) compuesta del material de acero resistente a la corrosión, que está unida de manera eléctricamente conductora a la sección de unión (15) y en la que está realizada la superficie de contacto (24) que está en contacto con la parte interior de rueda (2).
4. Rueda de carril según la reivindicación 3, caracterizada por que la sección de unión (15) se compone de un material que posee una conductividad eléctrica más alta que la sección de contacto (21) que se compone de acero resistente a la corrosión.
5. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizada por que la sección de unión (15) está cubierta con la sección de contacto (21) en un lado asociado a la parte interior de rueda (2).
6. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 3 - 5, caracterizada por que la sección de unión (15) y la sección de contacto (21) están firmemente unidas entre sí mediante arrastre de forma, que opcionalmente se complementa con un arrastre de fuerza.
7. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 3 - 6, caracterizada por que hay formada una abertura de paso (20) en la sección de unión (15) y por que la sección de contacto (21) presenta una sección de manguito (22) configurada a modo de manguito, asentada en la abertura de paso (20) de la sección de unión (15), a través de la cual un elemento de fijación es conducido en la parte interior de rueda (2) para fijar el elemento de contacto (14) del puente de corriente (8) asociado a la parte interior de rueda (2).
8. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 3 - 7, caracterizada por que la sección de contacto (30) reviste la sección de unión (15) al menos por secciones.
9. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 3 - 8, caracterizada por que la sección de unión (15) se compone de un material de cobre.
10. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el acero resistente a la corrosión del que se compone la sección (21,30), que presenta la superficie de contacto (24,31), del elemento de contacto del puente de corriente (8) asociado a la parte interior de rueda (2) presenta un contenido de Cr de al menos el 16,5 % en peso y un contenido de Mo de al menos el 2,0 % en peso.
11. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento de contacto (9) que está en contacto con el aro de rueda (6) se compone por completo de un material que presenta una conductividad eléctrica más alta que el acero inoxidable del que se compone la sección (21,30), que presenta la superficie de contacto (24,31), del elemento de contacto (14) asociado a la parte interior de rueda (2).
12. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que al menos el elemento de contacto (14) que está en contacto con la parte interior de rueda (2) está cubierto con un revestimiento (Z) eléctricamente conductor que protege contra la corrosión, al menos en la zona de su superficie de contacto (24,31).
13. Rueda de carril según la reivindicación 12, caracterizada por que el revestimiento (Z) se compone de un material metálico.
14. Rueda de carril según la reivindicación 13, caracterizada por que el revestimiento (Z) está formado por un material de zinc.
15. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la parte interior de rueda (2) se compone de un material de aluminio, de magnesio o de titanio en la zona en la que el elemento de contacto (14) asociado del puente de corriente (8) está en contacto con esta.
16. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la parte interior de rueda (2) está compuesta de varias partes, de las cuales al menos la parte con la que el elemento de contacto asociado del puente de corriente (8) está en contacto con la parte interior de rueda (2) se compone de un material de metal ligero.
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