IT201800010664A1 - Dispositivo di copertura per una estremita' di un assile ferroviario, e gruppo assile provvisto di tale dispositivo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“DISPOSITIVO DI COPERTURA PER UNA ESTREMITA' DI UN ASSILE FERROVIARIO, E GRUPPO ASSILE PROVVISTO DI TALE DISPOSITIVO”

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di copertura per una estremità di un assile ferroviario.

Nei treni, i trasduttori per il rilevamento della velocità di rotazione delle ruote sono disposti, generalmente, in corrispondenza delle estremità degli assili, che sono denominate anche “fuselli”. Nel contempo, i fuselli sono supportati in modo rotante ciascuno tramite un relativo cuscinetto, alloggiato in un involucro denominato anche “axle-box” o “boccola”.

Gli anelli interni del cuscinetto sono bloccati assialmente al fusello tramite un disco, denominato pressacuscinetto o disco di bloccaggio cuscinetto. In particolare, tale disco è fissato all’estremità dell’assile tramite tre o più viti. Nel contempo, l’axle-box è chiuso assialmente tramite un dispositivo di copertura o coperchio, che è disposto coassialmente di fronte al disco di bloccaggio cuscinetto e ha la funzione di proteggere il cuscinetto dalle impurità e, talvolta, supportare i carichi assiali trasmessi dal cuscinetto.

I trasduttori per il rilevamento della velocità sono del tipo a ruota fonica o ad encoder e comprendono un elemento sensore che è fissato al suddetto coperchio ed è atto a generare un segnale utilizzato poi da vari sistemi di controllo e di sicurezza installati a bordo dei treni e/o a terra. Ad esempio, tali sistemi sono definiti da tachigrafi, da sistemi anti-slittamento delle ruote (in frenatura o in trazione), da sistemi per il bloccaggio delle porte del treno, da sistemi per il rilevamento e la regolazione del traffico ferroviario, ecc…

In quasi tutti questi sistemi, è necessaria una sorgente di alimentazione elettrica, ma generalmente tale sorgente non è prevista sui carri merci.

Un caso particolare potrebbe essere ad esempio quando è necessario trasmettere a terra in modalità senza fili i segnali di velocità ed i segnali rilevati da altri trasduttori: generalmente si prevede un generatore di energia elettrica per poter alimentare l’antenna e gli altri componenti preposti al rilevamento ed alla trasmissione dei segnali. In particolare, sono già note soluzioni in cui uno o più magneti permanenti sono portati dal disco di bloccaggio cuscinetto in modo da generare un campo magnetico rotante che, tramite induzione, provoca la generazione di energia elettrica in un avvolgimento elettrico portato dal coperchio.

È sentita l’esigenza di perfezionare le soluzioni note del tipo sopra descritto, per alimentare adeguatamente i dispositivi sopra esposti (ad esempio per aumentare la distanza di trasmissione senza fili dei segnali) e/o per fornire l’energia necessaria per la ricarica di eventuali batterie.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di copertura per una estremità di un assile ferroviario, il quale consenta di assolvere in maniera semplice ed economica all’esigenza sopra esposta.

Secondo la presente invenzione viene fornito un dispositivo di copertura per una estremità di un assile ferroviario, come definito nella rivendicazione 1.

Inoltre, secondo la presente invenzione viene fornito un gruppo assile, come definito nella rivendicazione 8.

Come meglio verrà chiarito nel seguito, la soluzione rivendicata, rispetto ai sistemi già noti, consente di aumentare la quantità e la disponibilità di corrente elettrica, anche a basse velocità del veicolo ferroviario, tramite l’installazione di una trasmissione che, in uso, incrementa la velocita di rotazione, rispetto a quella dell’assile.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in sezione e con parti schematizzate, una preferita forma di attuazione del dispositivo di copertura per una estremità di un assile ferroviario, secondo la presente invenzione; - la figura 2 è analoga alla figura 1 ed illustra, in scala ingrandita, il dispositivo di figura 1; e

- le figure 3 e 4 sono prospettive che mostrano due particolari del dispositivo delle figure 1 e 2.

In figura 1, il numero di riferimento 1 indica, nel suo complesso, un gruppo assile per un veicolo ferroviario, parzialmente illustrato. Il gruppo 1 comprende un assile 2 (parzialmente illustrato), il quale si estende lungo un asse orizzontale 4 e comprende due porzioni terminali opposte tra loro, denominate “fuselli”, una sola delle quali è mostrata in figura 1 ed è indicata dal numero di riferimento 3. Il gruppo 1 comprende, inoltre, una coppia di ruote, ed eventualmente uno o più dischi freno, montati su una porzione intermedia, non illustrata, dell’assile 2.

L’assile 2 è rotante attorno all’asse 4 rispetto ad una struttura di supporto comprendente un involucro tubolare 6, che alloggia il fusello 3 ed è denominato anche “axle-box” o “boccola”. Il fusello 3 è accoppiato all’involucro 6 tramite uno o più cuscinetti volventi 8, aventi rispettivi anelli interni 9 calzati su una superficie cilindrica esterna 10 del fusello 3 e fissati a quest’ultimo tramite un disco 11.

Il disco 11 è coassiale al fusello 3 e comprende una porzione a piastra 13 che è affacciata assialmente al fusello 3 ed è distanziata assialmente da quest’ultimo. Il disco 11 comprende, inoltre, un risalto 14 che sporge assialmente dal perimetro della porzione a piastra 13, è calzato attorno ad una estremità della superficie 10 ed è disposto in battuta assiale contro l’anello interno 9. Il disco 11 è fissato al fusello 3 tramite una pluralità di viti 15 (ad esempio tre viti), una sola delle quali è mostrata in figura 1. Le viti 15 sono parallele all’asse 4, sono disposte in posizioni distanziate tra loro attorno all’asse 4 e comprendono rispettive teste 16, disposte in battuta assiale contro la porzione a piastra 13, e rispettivi steli 18 che attraversano la porzione a piastra 13 e sono avvitati in modo noto e non illustrato in rispettive sedi filettate del fusello 3. Il bloccaggio assiale degli anelli 9 è quindi ottenuto tramite il serraggio delle viti 15. La specifica modalità di montaggio degli anelli 9, tramite opportuni distanziali 19, è di tipo noto e non descritto in dettaglio.

Il gruppo 1 comprende, inoltre, un dispositivo di copertura 20 disposto di fronte al disco 11 in modo da coprire assialmente il fusello 3 e configurato in modo tale da poter generare corrente elettrica tramite un moltiplicatore di velocità di rotazione.

Tale moltiplicatore è accoppiato in posizione fissa al disco 11, direttamente o indirettamente. In particolare, il moltiplicatore è accoppiato al disco 11 tramite una pluralità di perni o protrusioni 21, che sporgono a sbalzo ed in posizioni fisse dalle teste 16, in verso opposto agli steli 18. Le protrusioni 21, opportunamente dimensionate e lavorate, permettono il fissaggio, il posizionamento corretto (coassialmente al fusello 3) e il trascinamento in rotazione di una corona dentata 23 del dispositivo 20, come meglio verrà descritto nel seguito.

In particolare, le protrusioni 21 comprendono rispettive porzioni di centraggio 24, adiacenti alle teste 16, e rispettive porzioni terminali 25, le quali hanno preferibilmente un diametro minore, sono coassiali alle porzioni 24, sporgono a sbalzo da queste ultime e sono preferibilmente filettate.

Secondo varianti non illustrate, il moltiplicatore è fissato al disco 11 tramite fori e/o sporgenze facenti parte direttamente del disco 11, e/o tramite viti o perni che sono addizionali rispetto alle viti 15 e sono fissi rispetto al disco 11.

Con riferimento alla figura 2, il moltiplicatore comprende un corpo di supporto 29 avente una porzione a piastra 30, la quale è interposta assialmente tra la corona dentata 23 ed il disco 11. In particolare, la porzione a piastra 30 ha una pluralità di fori passanti 31, impegnati rispettivamente dalle porzioni 24 delle protrusioni 21.

La corona dentata 23 è definita da un anello provvisto di una dentatura 33 sul proprio bordo interno. La corona dentata 23 ha una pluralità di fori 34, almeno alcuni dei quali sono utilizzati per il fissaggio al disco 11. In particolare, alcuni dei fori 34 sono utilizzati per il fissaggio al disco 11 tramite le protrusioni 21, mentre gli altri sono utilizzati per il fissaggio alla porzione a piastra 30 in modo non illustrato. Più in particolare, tre dei fori 34 sono coassiali ai fori 31 e sono attraversati dalle porzioni 25 delle protrusioni 21, come visibile in figura 1. Per ciascuna protrusione 21, un relativo dado (non illustrato) è avvitato su una estremità della porzione 25 in modo da serrare assialmente l’insieme della corona dentata 23 e della porzione a piastra 30 contro il disco 11. Le viti 15 svolgono quindi una funzione di viti prigioniere (oltre alla funzione di collegare il disco 11).

Secondo una variante non illustrata, la corona dentata 23 e la porzione a piastra 30 sono realizzate come un unico pezzo, ossia la corona dentata 23 costituisce parte del corpo di supporto 29.

È evidente quindi che la corona dentata 23 è coassiale al fusello 3 e viene posta in rotazione da quest’ultimo, attorno all’asse 4, grazie al fissaggio al disco 11.

Ancora con riferimento alla figura 2, la corona dentata 23 definisce l’organo di ingresso del moto (organo motore) di un rotismo epicicloidale 35, comprendente anche un organo portatreno 36 ed una pluralità di satelliti 37 che ingranano con la dentatura 33 e sono montati tramite cuscinetti 38 su rispettivi perni 39 fissati all’organo portatreno 36, in modo da ruotare attorno a rispettivi assi 40 paralleli ed eccentrici rispetto all’asse 4.

Come mostrato in figura 1, preferibilmente, l’organo portatreno 36 ha una sede o asola 42 su un suo bordo esterno, ed è trattenuto dal ruotare tramite un elemento di ritenzione 43, il quale è fisso rispetto all’involucro 6 e sporge a sbalzo, radialmente verso l’organo portatreno 36, in modo da impegnare la sede 42 e quindi bloccare l’organo portatreno 36.

Il dispositivo 20 comprende, inoltre, un coperchio 44, che è fissato all’involucro 6 e chiude una apertura all’estremità assiale dell’involucro 6.

In particolare, l’elemento di ritenzione 43 è portato in posizione fissa dal coperchio 44.

Secondo un’alternativa non illustrata, in modo duale rispetto all’esempio di figura 1, l’organo portatreno 36 può essere dotato di una sporgenza che impegna una sede o asola portata in posizione fissa dall’involucro 6 o dal coperchio 44.

Con riferimento alla figura 2, i satelliti 37 ingranano con una ruota dentata solare 45, la quale è montata, tramite uno o più cuscinetti 46, su un perno 47 estendentesi lungo l’asse 4. Il perno 47 preferibilmente costituisce parte del corpo di supporto 29 e sporge assialmente dalla porzione a piastra 30. Secondo varianti non illustrate, il perno 47 è distinto dal corpo di supporto 29, ed eventualmente sporge direttamente dal disco 11 (senza porzione a piastra 30).

I satelliti 37 trasmettono il moto dalla corona dentata 23 alla ruota solare 45, che quindi definisce un organo di uscita del moto (organo condotto) del rotismo 35. La ruota solare 45 ha una velocità di rotazione proporzionale e superiore a quella della corona dentata 23 grazie al rapporto di trasmissione del rotismo 35 che è minore di uno, ossia moltiplica la velocità di rotazione.

Il dispositivo 20 comprende, inoltre, uno o più magneti permanenti 49, i quali sono disposti in posizione fissa rispetto alla ruota solare 45, per generare un campo magnetico rotante, sono affacciati al coperchio 44 e preferibilmente sono alloggiati in una cavità del coperchio 44 stesso. Ad esempio, i magneti 49 sono portati da una flangia 48, fissata o solidale alla ruota solare 45. In particolare, la forma e la posizione dei magneti 49 visibili nelle figure 1 e 3 sono state indicate schematicamente e quindi non devono intendersi come limitative.

Come mostrato in figura 1, il campo magnetico rotante viene utilizzato per generare corrente elettrica per induzione in uno o più avvolgimenti 50, schematicamente illustrati e portati in posizione fissa dal coperchio 44. Anche per gli avvolgimenti 50, la loro posizione è stata indicata schematicamente, per cui non deve essere intesa come limitativa.

L’energia elettrica generata negli avvolgimenti 50 dalla rotazione dei magneti 49 è proporzionale al valore della velocità di rotazione ed alimenta uno o più dispositivi (non illustrati).

In combinazione alla generazione di energia elettrica, la rotazione della ruota solare 45 può essere utilizzata da un sensore 51 per determinare la velocità di rotazione della flangia 48, tramite un sistema di rilevamento magnetico oppure ottico, e successivamente calcolare la velocità di rotazione dell’assile 2 tramite il valore del rapporto di trasmissione del rotismo 35.

Secondo una variante non illustrata, la ruota solare 45 porta uno o più avvolgimenti elettrici, al posto dei magneti 49, mentre il coperchio 44 porta magneti permanenti in posizioni fisse. In altre parole, in questa variante, l’energia elettrica è generata per induzione in avvolgimenti che sono rotanti all’interno di un campo magnetico fisso. Preferibilmente, il coperchio 44 porta anche un dispositivo collettore, ad esempio del tipo a spazzole, per trasferire l’energia elettrica dagli avvolgimenti rotanti al sensore 51 e/o ad altri dispositivi fissi.

Da quanto precede appare evidente come il dispositivo 20 consenta di incrementare la velocità relativa tra i magneti 49 e l’avvolgimento 50, rispetto alle soluzioni note in cui i magneti sono fissi rispetto al disco 11. Grazie a questo incremento di velocità relativa, è possibile generare energia elettrica ad una tensione più elevata rispetto all’arte nota. A sua volta, l’incremento di tensione permette di ottenere prestazioni migliori per i dispositivi alimentati.

Da quanto sopra esposto è poi evidente che il dispositivo 20 è estremamente compatto e può essere montato all’estremità del fusello 3 senza modificare la struttura del fusello 3 e/o dei componenti previsti per il fissaggio e l’alloggiamento del cuscinetto 8. In particolare, il montaggio del dispositivo 20 richiede solo di cambiare le normali viti, che sono previste per il fissaggio del disco 11, con le viti 15 che sono provviste delle protrusioni 21.

È poi evidente che al dispositivo 20 e al gruppo 1 descritti con riferimento alle figure allegate possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente innovazione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, la moltiplicazione della velocità di rotazione dal disco 11 alla flangia 48 potrebbe essere ottenuta tramite una trasmissione dentata diversa dal rotismo 35 che è stato descritto ed illustrato a titolo di esempio preferito e non limitativo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Dispositivo di copertura per una estremità di un assile ferroviario, il dispositivo comprendendo: - un primo componente (49) definito da uno tra: a) almeno un magnete permanente; b) almeno un avvolgimento elettrico; - un secondo componente (50) definito dall’altro tra: a) almeno un magnete permanente; b) almeno un avvolgimento elettrico; - mezzi di collegamento per accoppiare detto primo componente (49), in corrispondenza di una estremità di un assile ferroviario (2), ad un disco di fissaggio cuscinetto (11), in modo da far ruotare detto primo componente (49) in risposta alla rotazione del detto assile ferroviario (2) e del detto disco di fissaggio cuscinetto (11); - un coperchio (44), che è atto ad essere fissato ad una struttura di supporto e porta detto secondo componente (50) in una posizione tale da cooperare con detto primo componente (49) e generare energia elettrica ai capi di detto avvolgimento elettrico; caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento comprendono una trasmissione dentata comprendente: - un organo di ingresso del moto (23) atto ad essere accoppiato in posizione fissa a detto disco di bloccaggio cuscinetto (11), in modo da ruotare alla stessa velocità di rotazione del detto assile ferroviario (2), ed - un organo di uscita del moto (45) che porta in posizione relativa fissa detto primo componente (49); detta trasmissione dentata avendo un rapporto di trasmissione moltiplicante. 2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione dentata comprende un rotismo epicicloidale (35). 3.- Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione dentata è definita da detto rotismo epicicloidale (35). 4.- Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto rotismo epicicloidale (35) comprende un organo portatreno (36) avente un primo elemento (42) definito da uno tra una sede ed una sporgenza ed atto ad impegnare un secondo elemento (43) che è fisso ed è definito dall’altro tra la sede e la sporgenza, in modo da impedire la rotazione di detto organo portatreno (36). 5.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo di supporto (29) comprendente una porzione a piastra (30) ed un perno di supporto (47) che sporge assialmente da detta porzione a piastra (30); detto organo di ingresso del moto (23) essendo fisso rispetto a detta porzione a piastra (30); detto organo di uscita del moto (45) essendo accoppiato in modo girevole a detto perno di supporto (47). 6.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo di ingresso del moto (23) è definito da una corona dentata. 7.- Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta corona dentata comprende una pluralità di fori (34), atti ad essere impegnati da rispettivi perni (21) per il fissaggio del dispositivo (20) a detto disco di bloccaggio cuscinetto (11). 8.- Gruppo assile (1) comprendente: - un assile ferroviario (2) estendentesi lungo un asse (4); - almeno un cuscinetto (8) per accoppiare detto assile ferroviario (3) in modo rotante ad una struttura di supporto (6); detto cuscinetto (8) comprendendo un anello interno (9) calzato su una porzione terminale (3) di detto assile (2); - un disco di bloccaggio cuscinetto, il quale è coassiale ed affacciato a detta porzione terminale (3) ed è disposto in battuta contro detto anello interno (9) in modo da bloccare assialmente detto anello interno (9); caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 9.- Gruppo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, una pluralità di viti (15) avvitate in detta porzione terminale (3) per serrare assialmente detto disco di bloccaggio cuscinetto (11) contro detto anello interno (9); detto organo di ingresso del moto (23) essendo portato in posizione fissa da dette viti (15). 10.- Gruppo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dette viti (15) comprendono rispettive teste (16) disposte in battuta contro detto disco di bloccaggio cuscinetto (11) e rispettivi perni (21) che sporgono a sbalzo da dette teste (16) ed impegnano rispettivi fori (34) di detto organo di ingresso del moto (23).