ES2968662T3 - Rueda de carril y cuerpo elástico para tal rueda de carril - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una rueda de oruga (1) de varias piezas que tiene un neumático (3), que tiene una llanta (2) y que tiene al menos dos cuerpos elásticos (4) dispuestos entre el neumático (3) y la llanta. (2), a través de los cuales el neumático (3) se apoya elásticamente sobre la llanta (2) y que están distribuidos en dirección periférica (UR) alrededor del eje de giro (X) de la rueda (1) , en el que los cuerpos elásticos (4) están tensados entre una superficie periférica interior (17) del neumático de rueda (3) y una superficie periférica exterior (20) de la llanta (2) de rueda, y están en contacto con la superficie periférica interior (17) del neumático de la rueda (3) con su lado exterior (9) asociado al neumático de la rueda (3), y están en contacto con la superficie periférica exterior (20) de la llanta de la rueda (2) con su lado interior (10) asociado a la llanta (2). La invención también se refiere a un cuerpo elástico (4) para uso en una rueda de oruga (1). La rueda de oruga (1), según la invención, y configurada según el concepto de un solo anillo, crea una constante elástica óptimamente baja y el cuerpo elástico (4) permite la producción de una rueda de un solo anillo con características de rendimiento optimizadas como un componente esencial para las propiedades del resorte. Esto se consigue porque los cuerpos elásticos (4) están bloqueados contra un movimiento en la dirección periférica (UR) mediante respectivos elementos conformados (19, 21, 26, 27) previstos en la superficie periférica interior (17) del neumático de rueda (3) y/o en la superficie periférica exterior (20) de la llanta (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Rueda de carril y cuerpo elástico para tal rueda de carril

La invención se refiere a una rueda de carril de varias piezas con un aro de rueda, con una llanta rueda y con al menos dos cuerpos elásticos dispuestos entre el aro de rueda y la llanta de rueda, a través de los cuales el aro de rueda se apoya elásticamente sobre la llanta de rueda y que están dispuestos distribuidos en dirección circunferencial alrededor del eje de rotación de la rueda de carril, estando sujetos los cuerpos elásticos entre una superficie perimetral interior del aro de rueda y una superficie perimetral exterior de la llanta de rueda y apoyándose a este respecto con su lado exterior asociado al aro de rueda en la superficie perimetral interior del aro de rueda y con su lado interior asociado a la llanta de rueda en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda. Una rueda de carril de este tipo se conoce por el documento DE 102014222072 A1.

Las ruedas de carril con resortes elásticos, a menudo denominadas ruedas de carril "con muelles de goma", se conocen en diferentes diseños.

La realización de un solo anillo de este tipo de ruedas de carril, en la que entre el aro y la llanta de rueda está dispuesto un anillo compuesto por elementos de caucho que forman la suspensión, se describe, por ejemplo, en los documentos DE 829603 C y DE 3328321 A1. En estas ruedas de carril, los elementos de caucho se son solicitados con presión principalmente en la zona donde se aplica la fuerza, cuando la fuerza de contacto de la rueda actúa radialmente sobre la rueda. Esta solicitación con presión se superpone a la solicitación con presión de los elementos de caucho que se genera durante el montaje.

Otra rueda de carril suspendida con caucho se conoce, por ejemplo, por el documento EP 0733493 B1. Esta conocida rueda de carril está formada por un aro de rueda forjado o laminado de acero y un cuerpo de rueda fabricado de una aleación de aluminio u otro material metálico ligero que comprende el cubo de rueda a través del cual se fija la rueda de carril en el eje del respectivo vehículo ferroviario durante el uso. En el aro de rueda están previstas escotaduras y en la llanta, ranuras para insertar anillos de caucho entre el aro de rueda y la circunferencia del cuerpo de rueda. Los anillos de caucho forman un cuerpo elástico sobre el cual el aro de rueda se apoya elásticamente sobre la llanta formada en la circunferencia del cuerpo de rueda. Los anillos de caucho se sujetan entre el cuerpo de rueda y el aro de rueda mediante un anillo de sujeción en forma de cuña previsto como elemento de sujeción. Con este fin, en un lado frontal del cuerpo de rueda está configurado en su perímetro exterior un escalón perimetral sobre el que se empuja el anillo de sujeción. Unos tornillos de fijación distribuidos por su perímetro y que sirven como agentes de sujeción, tiran del anillo de sujeción contra una sección perimetral de la llanta que discurre alrededor del lado frontal opuesto. Para ello, los tornillos de fijación se engranan en el cuerpo de rueda siendo guiados a través de aberturas pasantes formadas en el anillo de sujeción y alineadas axialmente paralelas al eje de rotación de la rueda de carril y se atornillan en aberturas roscadas que están formadas en la sección perimetral del cuerpo de rueda.

Independientemente de la realización específica de las ruedas de carril, durante el montaje es necesaria una alta tensión previa de los cuerpos de caucho (solicitación de presión) para transmitir los pares de accionamiento y frenado que se producen en la práctica durante la conducción de manera segura, es decir, sin movimientos de deslizamiento entre los elementos de caucho y el aro de rueda o la llanta de la rueda de carril.

Cabe señalar a este respecto que, en las ruedas de carril convencionales del tipo tratado en este caso, los elementos de caucho utilizados como cuerpos elásticos entre el aro y la llanta transfieren los pares que se producen durante el uso exclusivamente mediante adherencia, es decir, exclusivamente mediante fricción, entre los elementos elásticos y la superficie perimetral exterior asociada de la llanta de rueda y la superficie perimetral interior del aro de rueda.

Al mismo tiempo, se requiere una parte del pretensado de los cuerpos elásticos para compensar los fenómenos de fluencia y asentamiento de los elementos de caucho durante sus varios años de uso. La experiencia ha demostrado que el pretensado total requerido de los elementos de caucho está entre el 20% y el 35% de la altura total de los cuerpos elásticos en cuestión, cuando están dispuestos "n" cuerpos individuales sobre el perímetro de la llanta de rueda y, en el estado no pretensado, presentan una anchura medida en dirección circunferencial comprendida entre 40 y 70 mm. Dependiendo del diámetro de la rueda, de la anchura de los cuerpos elásticos utilizados (elementos de caucho) y de la distancia habitualmente prevista entre los cuerpos elásticos, para diámetros de rueda de 400 a 800 mm, comunes en vehículos ferroviarios de cercanías, se necesitan de 9 a 34 cuerpos elásticos dispuestos en el perímetro.

Sin embargo, el pretensado de los cuerpos elásticos necesario en las ruedas de carril convencionales influye mucho en la rigidez elástica radial de la rueda. Por tanto, un pretensado elevado provoca un aumento de la rigidez radial de la rueda. En las ruedas de carril con resortes de caucho convencionales del tipo tratado en las presentes líneas, la rigidez elástica radial se encuentra correspondientemente en el intervalo de 80 - 240 kN/mm.

Sin embargo, por razones de comodidad, la rigidez radial de la rueda debería ser lo más baja posible. De este modo, se consigue un comportamiento de amortiguación óptimo de las ruedas de carril. Para conseguirlo se han propuesto diferentes diseños de rueda en la denominada realización de dos anillos, como se describe, por ejemplo, en los documentos US 2,328,660 A o EP 1896274 B1. Las ruedas de carril diseñadas de esta manera presentan rigideces elásticas de 15 a 30 kN/mm. Sin embargo, con la misma capacidad de carga, necesitan mucho más espacio para la suspensión de caucho que las ruedas de carril en la realización de un solo anillo.

En una variante de la rueda de carril conocida por el documento DE 102014222 072 A1, que ya se ha mencionado al principio, en los lados frontales axiales de los cuerpos elásticos están formadas almas. Estas tienen la finalidad de acoplar los cuerpos elásticos de forma resistente al giro a la llanta o al aro de la rueda de carril. Para ello, las almas encajan en ranuras que están formadas en cada caso en un collar que discurre en el lado frontal de la llanta o del aro de la rueda. También de este modo debe ser posible reducir la rigidez de los elementos elásticos en dirección radial, para mejorar el comportamiento de suspensión y, con ello, el confort de la rueda de carril debido a la mayor elasticidad obtenida de este modo.

Con estos antecedentes del estado de la técnica, se ha planteado el objetivo de crear una rueda de carril diseñada según el concepto de un único anillo con potencial para una constante elástica baja optimizada.

La invención ha resuelto este objetivo mediante una rueda de carril que presenta al menos las características indicadas en la reivindicación 1.

Una rueda de carril de varias piezas de acuerdo con la invención presenta un aro de rueda, una llanta rueda y al menos dos cuerpos elásticos dispuestos entre el aro de rueda y la llanta de rueda, a través de los cuales el aro de rueda se apoya elásticamente sobre la llanta de rueda y que están dispuestos distribuidos en dirección circunferencial alrededor del eje de rotación de la rueda de carril, estando sujetos los cuerpos elásticos entre una superficie perimetral interior del aro de rueda y una superficie perimetral exterior de la llanta de rueda y apoyándose a este respecto con su lado exterior asociado al aro de rueda en la superficie perimetral interior del aro de rueda y con su lado interior asociado a la llanta de rueda en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda. De acuerdo con la invención, los cuerpos elásticos están bloqueados a este respecto contra el movimiento en dirección circunferencial mediante elementos de forma previstos en cada caso en la superficie perimetral interior del aro y/o en la superficie perimetral exterior de la llanta.

Un cuerpo elástico previsto para el uso en una rueda de carril de acuerdo con la invención, que comprende un aro y una llanta, así como al menos dos cuerpos elásticos, a través de los cuales el aro se apoya elásticamente sobre la llanta, presenta a este respecto una forma básica de bloque con lados frontales, de los cuales en cada caso uno está asociado a uno de los lados frontales de la rueda de carril, lados longitudinales que se extienden lateralmente entre los lados frontales, un lado exterior asociado al aro de rueda, que también se extiende entre los lados frontales y se encuentra en sus cantos longitudinales con los lados longitudinales, y un lado interior opuesto al lado exterior que está asociado a la llanta de la rueda de carril. De acuerdo con la invención, el cuerpo elástico está dotado a este respecto en su lado exterior asociado al aro de rueda de un elemento de forma que está previsto para interaccionar por arrastre de forma con una pieza moldeada correspondiente en la superficie perimetral interior del aro de rueda.

Con el diseño de una rueda de carril de acuerdo con la invención se consigue un diseño que ahorra espacio de una rueda de carril basada en el diseño de rueda de un solo anillo, siendo este éxito independiente de si la rueda de carril comprende únicamente un aro de rueda y una llanta entre las cuales se sujetan los respectivos cuerpos elásticos ("realización de dos piezas"), o si, adicionalmente al aro y la llanta, está previsto un elemento de sujeción independiente para sujetar específicamente los cuerpos elásticos (realización de tres piezas). A este respecto, el hecho de que, en una rueda de carril de acuerdo con la invención, el movimiento de los cuerpos elásticos en dirección circunferencial se bloquee mediante una unión por arrastre de forma de los cuerpos elásticos al menos con el aro de rueda, hace que la presión en dirección radial, que es necesaria para fijar los cuerpos elásticos entre el aro de la rueda y la llanta sea significativamente menor en comparación con las ruedas de ferrocarril convencionales. Al mismo tiempo, la seguridad funcional de las ruedas de acuerdo con la invención es al menos igual a la de las ruedas de carril convencionales en cuanto a las propiedades elásticas en dirección axial y tangencial.

A diferencia de las ruedas de carriles en las que la unión del aro con la llanta se realiza exclusivamente mediante una unión por arrastre de fuerza a través de los cuerpos elásticos dispuestos entre el aro y la llanta y en las que los cuerpos elásticos deben comprimirse hasta alcanzar el correspondiente nivel, en un diseño de acuerdo con la invención de una rueda de carril con suspensión elástica, el pretensado de los cuerpos elásticos, que es inevitablemente necesario para compensar los fenómenos de fluencia y asentamiento, y las medidas necesarias para transferir las solicitaciones en dirección circunferencial que se producen durante el funcionamiento, son funcionalmente independientes.

Las fuerzas que actúan en dirección circunferencial durante el funcionamiento se transmiten esencialmente a través de una unión por arrastre de forma que actúa al menos en dirección circunferencial entre el aro de la rueda y los cuerpos elásticos, por un lado, o la llanta y los cuerpos elásticos, por otro lado. Para ello, en una rueda de acuerdo con la invención están previstos elementos de forma adecuados en el aro o en la llanta y en los cuerpos elásticos. De esta manera se crea una unión por arrastre de forma en dirección circunferencial entre los elementos de caucho y los componentes circundantes de materiales metálicos, lo que garantiza que todas las solicitaciones que se producen durante el funcionamiento se absorban de forma segura.

Por lo tanto, en una rueda de carril de acuerdo con la invención, el pretensado de los cuerpos elásticos solo es necesario para compensar los inevitables fenómenos de fluencia y asentamiento con un margen de seguridad suficiente. Debido al pretensado claramente reducido en comparación con las ruedas de carril convencionales, en una rueda de carril de acuerdo con la invención la desviación radial bajo la fuerza de contacto de la rueda aumenta correspondientemente de forma significativa. Se puede observar en este caso que, con una misma configuración en lo demás, para las rigideces elásticas radiales cm<eda,nueva>de las realizaciones de rueda de acuerdo con la invención en relación con las rigideces elásticas cm<eda,estándar>de las realizaciones de ruedas convencionales, se cumple lo siguiente:

c<rueda,nueva>_ 0,4 ... 0,8 c<rueda,estándar>

A este respecto, los cuerpos elásticos en una rueda de carril de acuerdo con la invención normalmente se comprimen en una cantidad Hv en comparación con el estado nuevo no deformado, que se corresponde con 0,07 - 0,29 de su altura HgK en el estado nuevo no deformado. Por lo tanto, la altura HvK de los cuerpos elásticos cuando están en el estado sujeto entre el aro y la llanta es entre un 7% y un 29% menor que su altura Hgk cuando están completamente descargados en el estado nuevo (Hv = 0,07 ... 0,29 HgK).

Básicamente, todos los elementos de forma configurados en la superficie perimetral interior del aro de una rueda de carril de acuerdo con la invención, que pueden interponerse en el camino de un movimiento de los cuerpos elásticos en la dirección circunferencial, son adecuados para los fines de acuerdo con la invención. Estos pueden ser depresiones en las que se presiona el material de los cuerpos elásticos debido al pretensado necesario de los cuerpos elásticos, o pueden ser salientes contra los que se apoyan los cuerpos elásticos en dirección circunferencial.

A este respecto ha demostrado ser particularmente eficaz que un número de los cuerpos elásticos presenten en su lado exterior o en su lado interior al menos un elemento de forma que interactúe por arrastre de forma al menos en dirección circunferencial con uno de los elementos de forma presentes en la superficie perimetral interior del aro de rueda o el lado perimetral exterior de la llanta de rueda. La conformación mutuamente adaptada de los elementos de forma que interactúan por arrastre de forma y de los cuerpos elásticos y las llantas o aros provistos con ellos garantiza un apoyo por arrastre de forma óptimamente seguro de los cuerpos elásticos y, con ello, una máxima seguridad contra el desplazamiento de los cuerpos elásticos bajo la carga de las fuerzas que se producen durante el funcionamiento.

Con respecto a una unión óptima y no desplazable del aro de rueda con la llanta, es ventajoso a este respecto, pero no forzosamente necesario, que todos los cuerpos elásticos estén equipados en cada caso con un elemento de forma que interactúe con un elemento de forma correspondiente en el aro o en la llanta de la rueda. Por el contrario, visto en la dirección circunferencial, entre dos cuerpos elásticos provistos de un elemento de forma previsto para una interacción por arrastre de forma en la superficie perimetral interior de la llanta de rueda o en la superficie perimetral exterior del aro de rueda, puede estar dispuesto en cada caso al menos un cuerpo elástico en el que falte un elemento de forma de este tipo. En este caso se demuestra que incluso si al menos el 20% de los cuerpos elásticos de una rueda de carril de acuerdo con la invención se apoyan de la manera de acuerdo con la invención a través de elementos de forma que interactúan entre sí en el aro de rueda o en la llanta, se puede evitar una rotación relativa permanente entre el aro de rueda y la llanta. Para ruedas de carril con nueve cuerpos elásticos, al menos dos cuerpos y, para una rueda de carril con 34 cuerpos elásticos, al menos siete cuerpos elásticos se deben estar unidos al aro de rueda o a la llanta de la manera de acuerdo con la invención, sobreentiéndose a este respecto que los cuerpos correspondientemente unidos están dispuestos de manera óptima a distancias angulares regulares alrededor del eje de rotación de la rueda de carril.

Una unión particularmente eficaz del aro de rueda con los cuerpos elásticos y, a través de estos, con la llanta se obtiene si los elementos de forma previstos en la superficie interior del aro de rueda presentan entalladuras en la superficie perimetral interior y en cada caso al menos un saliente que coopera por arrastre de forma con una de estas entalladuras como elemento de forma en el lado exterior del cuerpo elástico provisto de dicho elemento de forma. Esta conformación mutuamente adaptada de los elementos de forma previstos para la unión por arrastre de forma garantiza una unión por arrastre de forma óptima de los cuerpos provistos del elemento de forma con el aro de rueda.

Los elementos de forma previstos en el cuerpo elástico de acuerdo con la invención, que interactúan en cada caso con una entalladura en la superficie perimetral interior del aro de rueda, pueden presentar a este respecto, por ejemplo, una sección transversal circular, parabólica, triangular, trapezoidal o curva, habiéndose puesto de manifiesto con respecto a la fabricación de las entalladuras formadas correspondientemente en la superficie perimetral interior del aro de rueda que es ventajoso que la forma de la sección transversal se base en una figura con simetría rotacional, es decir, una forma circular, una elipse o similar.

La entalladura en la superficie perimetral interior del aro de rueda y el elemento de forma asociado en el lado exterior del respectivo cuerpo elástico deben dimensionarse a este respecto de tal manera que, cuando el cuerpo elástico aún no esté sujeto, exista un cierto juego en la dirección circunferencial entre las superficies interiores del alojamiento y el elemento de forma en el lado exterior del cuerpo elástico. El espacio libre formado por este juego se llena con material del cuerpo elástico durante la sujeción. El juego existente anteriormente impide así la aparición de cargas máximas locales, lo que podría provocar una fatiga prematura del material.

Con el diseño de la sección transversal semicircular del elemento de forma previsto en el cuerpo elástico y la entalladura asociada, configurada en la superficie perimetral interior del aro de rueda, el radio de sección transversal rH del elemento de forma y el radio de sección transversal rA de la entalladura se pueden coordinar entre sí, por ejemplo, de la siguiente manera:

rH = 0,75 ... 0,98 rA

Para unir de manera resistente al giro los cuerpos elásticos a la llanta de rueda, se pueden configurar superficies de asiento para los cuerpos elásticos en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda.

Estas superficies de asiento pueden estar configuradas planas, de modo que, en este diseño, la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda presenta un polígono con un número de superficies laterales correspondiente al número previsto de cuerpos elásticos.

Sin embargo, el asiento sin desplazamiento de los cuerpos elásticos en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda también puede ser soportado por las superficies de asiento que están configuradas en depresiones formadas en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda. En estas depresiones se asienta el material de los cuerpos elásticos, de modo que, durante el montaje de los cuerpos elásticos y su correspondiente pretensado, se establece una unión por arrastre de forma de los cuerpos con la llanta de rueda. Esto se ver reforzado porque las depresiones están delimitadas por superficies laterales que forman un polígono espacial y juntas forman la respectiva superficie de asiento. A este respecto, se ha puesto de manifiesto que es beneficioso para la durabilidad de los cuerpos elásticos que las superficies laterales que delimitan las depresiones estén curvadas.

Independientemente de la conformación que obtengan las superficies de asiento previstas para los cuerpos elásticos en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda, también se puede impedir de forma particularmente eficaz un desplazamiento de los cuerpos elásticos en dirección circunferencial sobre la llanta de rueda mediante la delimitación de las superficies de asiento por medio de almas alineadas axialmente paralelas al eje de rotación de la rueda de carril.

Las almas pueden estar formadas a este respecto de una sola pieza en la llanta de rueda, es decir, fabricadas de una sola pieza con la llanta a partir del material del que está hecha la llanta. Para ello se puede utilizar, por ejemplo, cualquier procedimiento de conformación primaria o mecanizado adecuado. Alternativa o complementariamente, también es posible prefabricar por separado las almas que delimitan las superficies de asiento en dirección circunferencial y fijarlas a la superficie perimetral exterior de la llanta mediante técnicas de unión adecuadas como, por ejemplo, atornillado, remachado, clinchado, soldadura fuerte y blanda, encogimiento, encolado, etc.

Como alternativa a la fijación directa a la superficie perimetral interior, también es posible formar las almas mediante elementos limitadores sujetos a la llanta de rueda. Estos elementos limitadores pueden ser pasadores o pernos que se sujetan, por ejemplo, en las espaldillas de la llanta que discurren en la parte frontal. Para este fin, en las respectivas espaldillas pueden estar previstos alojamientos dispuestos de manera opuesta, por ejemplo, aberturas pasantes, a través de las cuales se introduzcan los elementos limitadores. Los elementos limitadores están conformados a este respecto de forma óptima de tal manera que se sujetan de forma resistente al giro en el respectivo alojamiento mediante una unión por arrastre de forma que actúa en su dirección circunferencial. Para ello, los elementos limitadores pueden presentar una forma de sección transversal que se desvíe del círculo, al menos en la zona en la que entran en contacto con el respectivo alojamiento. Asimismo, los elementos limitadores deben estar dispuestos o conformados de tal manera que se minimice la carga abrasiva de los cuerpos elásticos que entran en contacto con ellos. Para ello, las superficies de contacto de los elementos limitadores pueden estar configuradas curvadas y, en caso de existir, los cantos entre las superficies de los elementos limitadores pueden estar redondeados.

Los elementos limitadores pueden estar dispuestos uniformemente entre todos los cuerpos elásticos o también en número reducido, debiendo ser el número de elementos limitadores al menos tres. En este caso, también resulta ventajoso disponer los elementos limitadores a intervalos angulares regulares alrededor del eje de rotación de la rueda de carril.

También con respecto al diseño de las superficies de asiento previstas en la superficie perimetral exterior de la llanta de rueda, se cumple que no es necesario que cada una de las superficies de asiento esté configurada de tal manera que necesariamente se produzca una unión por arrastre de forma que actúe en la dirección circunferencial de la rueda de carril. Por el contrario, puede ser suficiente que el número de superficies de asiento delimitadas por almas en dirección circunferencial se corresponda al menos con el 20% del número de cuerpos elásticos previstos para la respectiva rueda de carril de acuerdo con la invención, estando asociado de manera óptima a cada cuerpo elástico unido por arrastre de forma a la superficie perimetral interior del aro de rueda, por medio de una elemento de forma correspondientemente formado, una zona de asiento delimitada perimetralmente por almas.

Se obtienen propiedades elásticas óptimas cuando los cuerpos elásticos utilizados en una rueda de carril de acuerdo con la invención están compuestos de un material elastómero con una dureza Shore de 65 a 89 ShA. Tales materiales elastómeros son bien conocidos en el campo de la fabricación de cuerpos elásticos ("elementos de caucho") para la construcción de ruedas de carril convencionales del tipo explicado al principio. Materiales adecuados son, por ejemplo, los compuestos de caucho natural (NR), caucho de etileno propileno (EPDM), caucho de cloropreno (CR) o caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR).

Un cuerpo elástico de acuerdo con la invención, en particular destinado a su uso en una rueda de carril de acuerdo con la invención, está conformado con el elemento de forma formado en su lado exterior asociado con la superficie perimetral interior del aro de rueda de tal manera que permite una transmisión segura de las fuerzas que se producen durante el funcionamiento entre el aro de rueda y los elementos de caucho mediante la unión por arrastre de forma, encajando en entalladuras de forma correspondiente en la superficie perimetral interior del aro de rueda en el estado montado para el uso.

En particular, en el caso de aros de rueda cuya superficie perimetral interior no gira constantemente de forma axialmente paralela al eje de rotación de la rueda de carril, sino que, vista en sección longitudinal de manera axialmente paralela al eje de rotación, presenta, por ejemplo, una forma triangular con secciones de superficie que se estrechan entre sí a modo de techo puntiagudo en la dirección del centro de la superficie perimetral interior y en la dirección del eje de rotación, o presenta un escalón formado de otra manera que discurre alrededor del eje de rotación de la rueda de carril al menos por secciones, ha demostrado ser a este respecto particularmente ventajoso que el cuerpo elástico presente en sus extremos opuestos, observados en cada caso en la dirección axial alineada en cada caso de manera axialmente paralela al eje de rotación de la rueda de carril y que, entre las secciones finales, se forme un valle en el lado exterior del cuerpo elástico en cuyo fondo se erija un saliente que forme el elemento de forma del cuerpo elástico. En el caso de cuerpos elásticos configurados de esta manera, es suficiente que la respectiva entalladura en la superficie perimetral interior del aro de rueda que interactúa con el saliente del cuerpo elástico esté formada en la zona de la superficie perimetral interior que sobresale en la dirección del eje de rotación y desemboque en dirección axial en las zonas de borde frontales circunferenciales de la superficie perimetral interior. Cuando el cuerpo elástico está terminado de montar para su uso en la rueda de carril, la unión por arrastre de forma se realiza a través del saliente que encaja en la respectiva entalladura de la superficie perimetral interior del aro de rueda mientras que, al mismo tiempo, las secciones finales del cuerpo elástico se apoyan contra la respectiva zona de borde de la superficie perimetral interior y alojan entre sí la sección que sobresale en la dirección del eje de rotación de la superficie perimetral interior. De esta manera, los cuerpos elásticos no solo garantizan un aseguramiento contra la rotación relativa del aro y la llanta en la dirección circunferencial, sino que también evitan eficazmente que el aro y la llanta se desplacen uno contra otro en la dirección axial durante el uso. Dependiendo de la conformación de la superficie perimetral interior del aro de rueda o de la entalladura formada en ella que interactúa con el saliente del cuerpo elástico de acuerdo con la invención, puede resultar conveniente a este respecto con vistas a maximizar las cargas que se producen durante el uso y se han de transmitir si el saliente se extiende en dirección axial entre las secciones finales del respectivo cuerpo elástico. Por las razones ya explicadas anteriormente, resulta particularmente ventajoso a este respecto que el saliente, visto en una sección transversalmente a la dirección axial, esté configurado con forma semicircular. Un efecto de entalladura en la zona de la transición de las secciones finales al saliente o valle del cuerpo elástico se puede contrarrestar en este caso de forma eficaz, porque las pendientes con las que las secciones finales se prolongan en el valle delimitado entre ellos están curvadas continuamente sin saltos.

Para conseguir la pretensado necesario en la rueda de carril completamente montada de acuerdo con la invención, durante el montaje, los cuerpos elásticos de acuerdo con la invención se comprimen inevitablemente en la dirección radial de la rueda de carril, es decir, en la dirección de su altura, como se ha explicado anteriormente. El riesgo de que, debido a esta compresión, se produzca una forma abombada lateralmente de los cuerpos elásticos, lo que podría perjudicar su acción elástica, se puede contrarrestar haciendo que los lados longitudinales de los cuerpos elásticos estén abombados en el nuevo estado sin carga.

Las opciones de diseño descritas en este caso para ruedas de carril y cuerpos elásticos de acuerdo con la invención para su uso en este tipo de ruedas de carril se pueden implementar en todos los diseños de ruedas de carril conocidos de las realizaciones de un solo anillo y conducen en cada caso a un aumento significativo de las propiedades de comodidad de las ruedas.

A continuación, la invención se explicará con más detalle con ayuda de un dibujo que representa ejemplos de realización. Muestran en cada caso esquemáticamente:

la Figura 1 una rueda de carril en vista frontal;

la Figura 2 un primer cuerpo elástico en vista en perspectiva desde arriba;

la Figura 3 un segundo cuerpo elástico en vista en perspectiva desde arriba;

la Figura 4a el cuerpo elástico de acuerdo con la figura 3 en un corte a lo largo de la línea de corte A-A representada en la figura 3;

la Figura 4b el cuerpo elástico de acuerdo con la figura 3 en una vista lateral;

la Figura 4c el cuerpo elástico de acuerdo con la figura 3 en una vista superior desde arriba;

la Figura 5 un aro de la rueda de carril mostrada en la figura 1 en una vista en perspectiva;

la Figura 6 el cuerpo elástico de acuerdo con la figura 2 en un corte a lo largo de la línea de corte B-B representada en la figura 2;

la Figura 7 un fragmento C parcialmente roto del aro de rueda mostrado en la figura 5 en una vista frontal; la Figura 8 el cuerpo elástico de acuerdo con la figura 2 en estado nuevo sin comprimir (líneas continuas) y en estado montado comprimido (líneas discontinuas), en cada caso en una vista lateral; las Figuras 9a - 9c variantes de llantas de la rueda de carril mostrada en la figura 1, en cada caso en una vista en perspectiva;

las Figuras 10a - 10d fragmentos de distintas ruedas de carril en diseños convencionales, en cada caso en una sección longitudinal;

la Figura 11 un fragmento de una llanta de rueda en una sección longitudinal;

la Figura 12 formas de sección transversal de elementos limitadores.

La rueda de carril 1 mostrada en la figura 1 comprende una llanta de rueda 2 y un aro de rueda 3 que está soportado por cuerpos elásticos 4 dispuestos entre la llanta 2 y el aro 3. Para ello, los cuerpos elásticos 4 están dispuestos a distancias angulares uniformes alrededor del eje central de rotación X de la rueda de carril 1 en el intersticio existente entre la llanta 2 y el aro de rueda 3.

La estructura básica de la rueda de carril 1 se corresponde a este respecto con la estructura de "dos piezas" de una rueda de carril conocida con la denominación "BO54" y propuesta por el solicitante, cuya sección longitudinal se muestra fragmentariamente en la figura 10a. Los cuerpos elásticos EK son presionados entre el aro RR y la llanta RF, de modo que el aro RR queda fijado por arrastre de fuerza a la llanta RF en dirección circunferencial UR mediante las fuerzas de presión que actúan en dirección radial RR. Al mismo tiempo, los cuerpos elásticos EK están asegurados contra un desplazamiento en dirección axial AR mediante una espaldilla 30,31 que discurre en cada caso alrededor del respectivo borde frontal de la llanta RF. Las otras tres ruedas de carril conocidas "BO84", "BO2000" y "BO06" mostradas en las figuras 10b, 10c y 10d, también ofrecidas por el solicitante, son variantes de ruedas de carril de tres partes en las que, además del aro de rueda y la llanta, está previsto como tercer elemento de metal un anillo de sujeción para sujetar el cuerpo elástico que soporta el aro de rueda sobre la llanta. La rigidez elástica radial es de aproximadamente 80 kN/mm para la rueda de carril BO54, de aproximadamente 100 kN/mm para la rueda de carril BO84, de aproximadamente 200 kN/mm para la rueda de carril BO2000 y de aproximadamente 240 kN/mm para la rueda de carril BO06.

Los cuerpos elásticos 4 se componen de un material elastómero acreditado en la práctica para estos fines, por ejemplo, caucho natural (NR) con una dureza Shore de 65 - 88 ShA y están formados en cada caso de una sola pieza.

Como se muestra para sus dos variantes 4' y 4'' mostradas en las figuras 2 y 3, los cuerpos elásticos 4 presentan en cada caso una forma básica de paralelepípedo con dos lados frontales opuestos 5,6, de los cuales en cada caso uno está asociado a uno de los lados frontales de la rueda de carril 1, con dos lados longitudinales 7,8 que se extienden lateralmente entre los lados frontales 5,6, con un lado exterior 9 asociado al aro de rueda 3, que se extiende también entre los lados frontales 5,6 y se une en sus cantos longitudinales con los lados longitudinales 7,8, y un lado interior 10 opuesto al lado exterior 9, que está asociado a la llanta 2 de la rueda de carril 1.

Junto a los lados frontales 5,6, en el lado exterior 9 de los cuerpos elásticos 4',4", está formada en cada caso una sección final 11,12 que se prolonga en cada caso en una pendiente 13,14 continuamente curvada sin saltos en un valle 15 delimitado por las secciones finales 11,12.

Partiendo del fondo del valle 15 está formado un elemento de forma 16 en forma de un saliente que se extiende en la dirección longitudinal L del respectivo cuerpo elástico 4',4". El elemento de forma 16 presenta a este respecto la forma de un semicilindro con una sección transversal semicircular (figura 4) y, excepto por un dimensionamiento ligeramente menor, ocupa la anchura BR del cuerpo elástico 4',4" en la zona del punto más profundo del valle 15.

Durante el montaje, los cuerpos elásticos 4 se comprimen en la dirección de la altura HR, de modo que su altura HvK en el estado completamente montado es una cantidad de altura Hv menor que su altura HgK en el estado nuevo sin comprimir (figura 8). Independientemente de qué variante 4',4'' se instale, la altura HvK del cuerpo elástico 4 completamente montado es de aproximadamente el 71% - 93% de la altura HgK (Hv = 0,07 ... 0,29 HgK).

Para absorber el material desplazado durante esta compresión y garantizar una forma esencialmente en forma de bloque en los cuerpos elásticos 4 completamente montados, en la variante de 4'', los lados longitudinales 7,8 y los lados frontales 5,6 están ligeramente curvados en cada caso en el estado nuevo. Como consecuencia de la sujeción, se deforman los cuerpos elásticos 4 configurados de acuerdo con la variante 4'' de tal manera que sus lados longitudinales 7,8 y sus lados frontales 5,6 son esencialmente rectos y planos y se garantizan propiedades elásticas óptimas.

El aro de rueda 3 está formado por un material de acero acreditado en la práctica y presenta una superficie perimetral interior 17 que está dividida en dos zonas de borde perimetrales 17',17". Las zonas de borde 17',17" se extienden en cada caso una hacia otra en forma de techo puntiagudo a partir del lado frontal del aro de rueda 3 asociado en cada caso a ellas y se encuentran en el centro de la longitud LI de la superficie perimetral interior 17, medida en dirección axial AR. En la elevación así formada en el perímetro interior de la abertura 18, rodeada por el aro de rueda 3 y que rodea la abertura 18, están formadas a intervalos angulares regulares entalladuras 19 en forma de gargantas, configuradas a modo de media carcasa cilíndrica, que se extienden en dirección axial AR a lo largo de la longitud LI de la superficie perimetral interior 17 y cuya profundidad se elige a este respecto de modo que las entalladuras 19 en forma de garganta terminen con sus extremos frontales cerca del respectivo lado frontal del aro de rueda 3.

El radio de sección transversal rH del elemento de forma 16 (figura 6) previsto en cada caso en los cuerpos elásticos 4 y el radio de sección transversal rA de la entalladura 19 están coordinados entre sí a este respecto de tal manera que cumplan la condición 0,75 rA < HR < 0,98 RA. De esta manera, en los cuerpos elásticos 4 no comprimidos se produce un juego lateral entre sus elementos de forma 16 y las entalladuras 19, que se llena con el material del elemento de forma cuando los cuerpos elásticos 4 son presionados entre el aro de rueda 3 y la llanta de rueda 2.

Las superficies de asiento 21 están configuradas en la superficie perimetral exterior 20 de la llanta 2 de la rueda a distancias angulares correspondientes a la disposición de las entalladuras 19.

En la variante 2' de la llanta 2 mostrada en la figura 9a, las superficies de asiento 21' están configuradas como superficies planas que se encuentran entre sí en cada caso en un canto, de modo que la superficie perimetral exterior 20 en esta variante 2' posee un diseño poligonal. Las superficies perimetrales exteriores 20' y, con ellas, las superficies de asiento 21' están divididas a este respecto en cada caso en dos zonas de borde 22',22" que convergen entre sí en forma de V en la dirección del eje de rotación X de la rueda de carril 1.

En la variante 2" de la llanta 2 representada en la figura 9b, las superficies de asiento 21" están configuradas, por el contrario, como superficies planas orientadas axialmente paralelas al eje de rotación X, que están separadas entre sí en cada caso por una zona de canto 23. Por consiguiente, también en este caso la superficie perimetral interior 17 presenta un diseño poligonal.

En la variante 2'' de la llanta 2 de la rueda mostrada en la figura 9c, las superficies de asiento 21'' están configuradas por las superficies laterales 24 de entalladuras 25 formadas en el material de la llanta de rueda 2. Las cuatro superficies laterales 24 están conformadas y alineadas a este respecto de tal manera que forman un polígono espacial dirigido hacia el material de la llanta 2 de la rueda y juntas forman la respectiva superficie de asiento 21'". Las superficies laterales 24, que están alineadas opuestamente entre sí en la dirección axial AR, están curvadas a este respecto para lograr un asiento lo más seguro y centrado posible del respectivo cuerpo elástico 4 sobre la superficie de asiento 2'".

En la variante 2''' de la llanta 2, entre las entalladuras 25 están previstas en cada caso almas 26 que se extienden axialmente paralelas al eje de rotación X y delimitan las entalladuras 25 a modo de compartimentos. De este modo, las almas 26 forman topes a través de las cuales se fijan los cuerpos elásticos 4 asentados en cada caso en las entalladuras 25 en dirección axial AR y en dirección circunferencial UR.

Alternativamente, las almas también pueden estar formadas por pernos de encaje que sirven como elementos limitadores 27 y se insertan a través de entalladuras 28,29 diseñadas como aberturas pasantes para insertarse en las espaldillas perimetrales 30,31 que rodean los bordes frontales de la superficie perimetral exterior 20. Los elementos limitadores 27 están configurados a este respecto de forma óptima de tal manera que presenten un efecto de entalladura minimizado en la zona de su superficie de contacto con los cuerpos elásticos 4 apoyados en cada caso sobre ellos. Para ello, pueden tener una forma de sección transversal redondeada, circular o elipsoidal (figura 12).

Si las llantas, los aros y los cuerpos elásticos de los diseños conocidos de ruedas de carril B054, BO84, BO2000 y BO06 (véanse las figuras 10a - 10d) se rediseñan de la manera de acuerdo con la invención explicada anteriormente, se puede reducir la rigidez elástica hasta en un 60% manteniendo la misma alta seguridad contra la rotación del aro de rueda en dirección circunferencial relativamente a la llanta de rueda.

Signos de referencia

1 Rueda de carril

2 Llanta de rueda

2',2",2m Variantes de las llantas de rueda 2

3 Aro de rueda

4 Cuerpos elástico

4',4" Variantes de los cuerpos elásticos 4

5,6 Lados frontales del cuerpo elástico 4

7,8 Lados longitudinales del cuerpo elástico 4

9 Lado exterior del cuerpo elástico 4

10 Lado interior del cuerpo elástico 4

11,12 Secciones finales del cuerpo elástico 4

13,14 Pendientes del cuerpo elástico 4

15 Valle

16 Elemento de forma (saliente)

17 Superficie perimetral interior

17',17" Zonas de borde perimetrales de la superficie perimetral interior 17 18 Abertura cerrada por el aro de rueda 3

19 Entalladuras

20 Superficie perimetral exterior de la llanta de rueda 2

21 Superficies de asiento

21',21",21m Variantes de la superficie de asiento 21

22',22" Zona de borde

23 Zona de canto

24 Superficies laterales

25 Entalladuras (depresiones)

26 Almas

27 Elemento limitador

28,29 Entalladuras

30,31 Espaldillas

AR Dirección axial

BR Anchura del cuerpo elástico 4

EK Cuerpo elástico

RR Aro de rueda

RF Llanta de rueda

HR Dirección vertical

HvK Altura del cuerpo elástico 4 en estado completamente montado Hv Altura

HgK Altura del cuerpo elástico 4 en estado nuevo sin comprimir L Dirección longitudinal del cuerpo elástico 4

LI Longitud de la superficie perimetral interior 17

rA Radio de sección transversal de la entalladura 19

rH Radio de sección transversal del elemento de forma 16 UR Dirección circunferencial

X Eje central de rotación de la rueda de carril 1

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Rueda de carril de varias piezas con un aro de rueda (3), con una llanta de rueda (2) y con al menos dos cuerpos elásticos (4) dispuestos entre el aro de rueda (3) y la llanta de rueda (2), a través de los cuales el aro de rueda (3) se apoya elásticamente sobre la llanta de rueda (2) y que están dispuestos distribuidos en dirección circunferencial (UR) alrededor del eje de rotación (X) de la rueda de carril (1), estando sujetos los cuerpos elásticos (4) entre una superficie perimetral interior (17) del aro de rueda (3) y una superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2) y apoyándose a este respecto con su lado exterior (9) asociado al aro de rueda (3) en la superficie perimetral interior (17) del aro de rueda (3) y con su lado interior (10) asociado a la llanta de rueda (2) en la superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2),caracterizada por quelos cuerpos elásticos (4) bloquean el movimiento en la dirección circunferencial (UR) mediante elementos de forma (19,21,26,27) previstos en cada caso en la superficie perimetral interior (17) del aro de rueda (3) y/o en la superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2), presentando un número de los cuerpos elásticos (4) en su lado exterior (9) o en su lado interior (10) al menos un elemento de forma (16) que interacciona al menos en la dirección circunferencial (UR) por arrastre de forma con uno de los elementos de forma (19) presentes en la superficie perimetral interior (17) del aro de rueda (3) o en la superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2).

2. Rueda de carril según la reivindicación 1,caracterizada por que-visto en dirección circunferencial (UR)-, entre dos cuerpos elásticos (4) provistos de uno de los elementos de forma (16) mencionados en la reivindicación 2, está dispuesto en cada caso al menos un cuerpo elástico en el que falta un elemento de forma de este tipo.

3. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 1 o 2,caracterizada por queal menos el 20% de los cuerpos elásticos (4) están provistos en su lado exterior (9) de uno de los elementos de forma (16) mencionados en la reivindicación 1.

4. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelos elementos de forma (19) previstos en la superficie perimetral interior (17) del aro de rueda (3) son entalladuras formadas en la superficie perimetral interior (17) y en cada caso está presente al menos un saliente (16) que interactúa por arrastre de forma con una de estas entalladuras (19) como elemento de forma de los cuerpos elásticos (4) provistos de tal elemento de forma (16) en el lado exterior (9).

5. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queLas superficies de asiento (21) para los cuerpos elásticos (4) están formadas en la superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2).

6. Rueda de carril según la reivindicación 5,caracterizada por quelas superficies de asiento (21) están delimitadas por almas (26) que están alineadas axialmente paralelas al eje de rotación (X) de la rueda de carril (1).

7. Rueda de carril según la reivindicación 6,caracterizada por quelas almas (26) están formadas por elementos limitadores (27) sujetos a las llantas de rueda (2).

8. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 5 a 7,caracterizada por quelas superficies de asiento (21) están dispuestas en depresiones (25) formadas en la superficie perimetral exterior (20) de la llanta de rueda (2).

9. Rueda de carril según la reivindicación 8,caracterizada por quelas depresiones (25) están delimitadas por superficies laterales (24) que forman un polígono espacial y juntas forman la respectiva superficie de asiento (21).

10. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 8 o 9,caracterizada por quelas superficies laterales (24) que delimitan las entalladuras (25) son curvas.

11. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela altura (HvK) de los cuerpos elásticos (4) cuando están sujetos entre aro de rueda (3) y llanta de rueda (2) es entre un 7 y un 29% menor que su altura (HgK) cuando están completamente descargados cuando son nuevos.

12. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizada por quelos cuerpos elásticos (4) están compuestos de un material elastómero con una dureza Shore de 65 a 89 ShA.

13. Rueda de carril según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queel cuerpo elástico (4) presenta en cada caso una sección final (11,12) en sus extremos opuestos en cada caso axialmente paralelos al eje de rotación (X) de la rueda de carril (1) observados en dirección axial (AR), ypor que, entre las secciones finales (11,12) en el lado exterior (9) del cuerpo elástico (4) está formado un valle (15) en cuyo fondo se encuentra un saliente (16) que forma el elemento de forma (16) del cuerpo elástico (4).

14. Rueda de carril según la reivindicación 13,caracterizada por queel saliente (16) se extiende en la dirección axial (AR) entre las secciones finales (11,12) del respectivo cuerpo elástico (4).

15. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 13 o 14,caracterizada por queel saliente (16) está configurado con forma semicircular visto en una sección transversal a la dirección axial (Ar ).

16. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 13 a 15,caracterizada por quelas pendientes (13,14), con las que las secciones finales (11,12) se prolongan en el valle (15) delimitado entre ellas, están curvadas continuamente sin ningún salto.

17. Rueda de carril según una de las reivindicaciones 13 a 16,caracterizada por quesus lados longitudinales (7,8) son curvos.