ITBS20120124A1

ITBS20120124A1 - Ruota ferroviaria e relativo elemento ammortizzante

Info

Publication number: ITBS20120124A1
Application number: IT000124A
Authority: IT
Inventors: Steven Cervello; Dimitri Sala
Original assignee: Lucchini Rs Spa
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-01-31
Also published as: RU2615800C2; BR112015001835A2; ES2641532T3; RU2015102228A; US20150151571A1; JP5908659B2; WO2014020521A3; PL2879886T3; KR20150023070A; ZA201500155B; RS56223B1; AU2013298187A1; IN2015MN00086A; CA2879276A1; EP2879886B1; WO2014020521A2; CN104507703A; UA113992C2; CN104507703B; EP2879886A2

Description

RUOTA FERROVIARIA E RELATIVO ELEMENTO AMMORTIZZANTE

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione si colloca nell’ambito dei veicoli ferroviari leggeri, quali ad esempio tram e metropolitane, e, in particolare, si riferisce ad una ruota ferroviaria per un rotabile ferroviario.

Inoltre, l’invenzione si riferisce ad un elemento ammortizzante per detta ruota ferroviaria.

Stato dell’arte

Come noto una ruota ferroviaria di un veicolo ferroviario comprende strutturalmente due elementi principali: un disco di supporto centrale, detto anche centro-ruota, ed un cerchione. Il cerchione è comunemente calettato sul disco di supporto in modo da rivestirlo circonferenzialmente e fungere da elemento di contatto con la rotaia.

In particolare, le ruote di uno stesso asse sono rigidamente collegate tra loro in corrispondenza dei rispettivi dischi di supporto centrali per mezzo di un assile, a formare la cosiddetta sala montata.

Nei veicoli ferroviari le sale montate sono normalmente ammortizzate, ovvero tra l’assile e la relativa carrozza sono previsti ammortizzatori atti a smorzare le oscillazioni indotte dalle irregolarità del percorso. Gli ammortizzatori hanno ingombri non trascurabili e pertanto tra le carrozze e le rispettive sale montate devono essere previsti corrispondenti sedi di alloggiamento; ne consegue che la luce libera tra i binari e le carrozze è di solito notevole.

In alcune circostanze però è necessario minimizzare tale luce, ovvero avvicinare quanto più possibile le carrozze al suolo per facilitare la salita e la discesa dei passeggeri, anche da piattaforme pedonali. È ad esempio il caso delle metropolitane e dei tram.

Negli ambiti nei quali è previsto un assetto ribassato delle carrozze, le sedi di alloggiamento degli ammortizzatori sono state ridotte al minimo. Gli ammortizzatori utilizzati in queste circostanze sono spesso sottodimensionati e il veicolo viene dotato di ulteriori sistemi di smorzamento.

Una delle soluzioni note consiste nel dotare le stesse ruote di elementi ammortizzatori. Ad esempio, con l’espressione “ruota elastica" si identifica una ruota ferroviaria che comprende tra il disco di supporto ed il cerchione opportuni mezzi di ammortizzazione. Tali mezzi sono rappresentati comunemente da un elemento elastico, ad esempio in gomma dura, che ha lo scopo di assorbire le vibrazioni generate dal rotolamento sulla rotaia.

Più in particolare, l’elemento elastico è interposto tra il disco di supporto ed il cerchione, in modo tale da creare una interfaccia che smorza le sollecitazioni cui è sottoposto.

Un noto problema tecnico che affligge le soluzioni di questo tipo consiste nella rapida usura cui l’elemento elastico è soggetto; l’eccessiva usura ne pregiudica il corretto e affidabile funzionamento nel tempo e determina l’insufficiente supporto del cerchione rispetto al disco di supporto centrale. Pertanto l’inconveniente si ripercuote sull’usura stessa del cerchione e delle altre componenti della ruota. A sua volta un’eccesiva usura del cerchione è assolutamente da evitare in quanto può pregiudicare il corretto accoppiamento ruota-rotaia. La rimozione e sostituzione anticipata del cerchione certamente incide negativamente sui costi di manutenzione del veicolo.

In particolare, sono note differenti geometrie dell’elemento elastico.

Ad esempio, in GB 374819 è descritta una ruota ferroviaria dotata di un elemento elastico con geometria circolare adatto a smorzare carichi sostanzialmente solo di compressione. Ulteriori esempi di ruote elastiche sono descritti anche in US 1067628 e in EP 1362715.

In questa configurazione l’elemento elastico è sottoposto ad attrito che ne provoca il surriscaldamento. La gomma con il tempo perde le sue caratteristiche meccaniche, cioè cede, e non svolge più la sua funzione di ammortizzazione.

In altre configurazioni l’elemento elastico è atto a smorzare sollecitazioni quasi esclusivamente di flessione; ad esempio GB 888004 descrive una ruota i cui elementi elastici sono sostanzialmente piani e tangenziali al disco di supporto.

In una ulteriore tipologia l’elemento elastico è atto a smorzare sollecitazioni di taglio; ad esempio US 2555023 descrive una ruota dotata di elementi elastici conformati a spicchi radiali.

Nelle suddette soluzioni l’elemento elastico svolge quindi una funzione di ammortizzazione specifica per una determinata tipologia di carico: compressione, flessione o taglio. E’ riscontrabile quindi una rapida usura dell’elemento elastico lungo direzioni di carico differenti da quelle per cui è stato progettato.

Sono state inoltre proposte ruote provviste di elementi elastici in grado di smorzare carichi misti. Un esempio è descritto in EP 745493. L’elemento elastico è conformato sostanzialmente come un cordone con forma concava montato a cavallo di un bordo interno del cerchione che si affaccia verso il disco di supporto. Questa soluzione consente di smorzare carichi sia di compressione sia di taglio, ma risulta complessa; in particolare non è pratico installare e sostituire elementi elastici così conformati. Un ulteriore esempio è descritto in US 5183306.

Altre ruote note alla tecnica aventi sistemi di ammortizzazione misti prevedono invece l’impiego di un elemento flessibile composto da più “meccanismi” articolati, come ad esempio in DE 3245775. Tuttavia queste soluzioni risultano complesse.

In generale è sentita l’esigenza di disporre di ruote provviste di elementi elastici in grado di sopportare carichi misti senza subire eccessiva usura, e che siano al tempo stesso semplici da realizzare, installare ed eventualmente sostituire.

Sommario dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione mettere a disposizione una ruota ferroviaria provvista di elementi ammortizzanti in grado di sostenere efficacemente carichi misti, ovvero smorzare le sollecitazioni cui la carrozza è sottoposta in virtù del transito sui binari, offrire la massima resistenza all’usura e facilità di realizzazione e sostituzione.

È altresì scopo della presente invenzione fornire una ruota ferroviaria provvista di elementi elastici ammortizzanti configurati e disposti per ottenere una distribuzione uniforme dei carichi in funzione degli sforzi cui la ruota è sottoposta.

È un ulteriore scopo della presente invenzione fornire una struttura di ruota ferroviaria che consenta di regolare o modificare i parametri di rigidezza in funzione dell’applicazione e del tipo di veicolo cui è destinata.

È ancora scopo della presente invenzione fornire una struttura di ruota ferroviaria che risulti facilmente smontabile e assemblabile per operazioni, ad esempio, di manutenzione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di ruota ferroviaria che consenta di ridurre le emissione acustiche in un veicolo ferro -tranviario.

È altro scopo della presente invenzione fornire un elemento ammortizzante - atto ad essere inserito in detta struttura di ruota ferroviaria - che non sia soggetto ad un rapido deterioramento e consenta di diminuire le emissioni acustiche e le vibrazioni della ruota.

Questi ed altri scopi sono ottenuti da una ruota ferroviaria comprendente:

un asse di rotazione;

un disco di supporto fissabile a un assile in corrispondenza di detto asse di rotazione;

un cerchione associabile al disco di supporto in corrispondenza di una relativa superficie perimetrale, detto cerchione essendo atto a rotolare su una rotaia;

mezzi di ammortizzazione del cerchione rispetto al disco di supporto;

in cui detti mezzi di ammortizzazione comprendono una pluralità di elementi elastici interposti tra il disco di supporto e il cerchione, ciascun elemento elastico avendo un asse geometrico, ed in cui almeno una porzione di ciascun elemento elastico è una porzione la cui sezione, considerata in un qualsiasi piano contenente detto asse geometrico, è concava o convessa.

Preferibilmente, l’asse geometrico è sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione o, in alternativa, l’asse geometrico può risultare inclinato sempre rispetto all’asse di rotazione.

Più preferibilmente l’asse geometrico è un asse di simmetria per la porzione concavo o convessa dell’elemento elastico.

In altre parole ciascun elemento elastico è provvisto di almeno una porzione che si sviluppa secondo una specifica geometria concepita per ottenere l’efficace smorzamento delle forze di compressione, di flessione e di taglio e relative combinazioni. Tale geometria prevede la simmetria rispetto all’asse geometrico, o asse di simmetrica come successivamente denominato, parallelo all’asse di rotazione della ruota. Considerando un fascio di piani contenenti l’asse di simmetria dell’elemento elastico, e considerando di sezionare l’elemento elastico con ciascuno di questi piani, in tutte le sezioni la suddetta porzione è concava o convessa. Ad esempio, in una forma di realizzazione l’elemento elastico è conformato come una cuffia a campana.

L’efficace smorzamento delle forze ottenibile con la configurazione descritta consente di ridurre i fenomeni acustici e le vibrazioni, in modo da rendere più confortevole il moto della ruota e quindi del veicolo ferro-tranviario sul binario. In aggiunta, tale conformazione consente di aumentare la vita utile di ciascuno degli elementi elastici e quindi della ruota stessa ed in particolare del cerchione, riducendo di conseguenza i costi e le operazioni programmate di manutenzione.

Inoltre la conformazione descritta dell’elemento elastico permette di associare una pluralità di elementi elastici secondo layout particolarmente vantaggiosi, descritti più avanti.

Gli elementi elastici sono separati uno dall’altro e indipendenti. Preferibilmente gli elementi elastici sono distribuiti circonferenzialmente attorno al disco di supporto o internamente al cerchione; più preferibilmente il passo tra gli elementi elastici è costante.

Gli elementi elastici sono realizzati in un materiale resiliente, ad esempio gomma. Preferibilmente sono realizzati in gomma EPDM (Ethylene-Propylene Diene Monomer).

Vantaggiosamente, modificando la curvatura e lo spessore degli elementi elastici, oppure adottando materiali caratterizzati da differenti moduli elastici, si varia corrispondentemente la rigidezza della ruota; in questo modo è possibile adattare la ruota allo specifico campo di applicazioni cui è destinata.

Preferibilmente ciascun elemento elastico è assialsimmetrico rispetto all’asse geometrico e comprende una prima faccia rivolta verso il piano mediano della ruota e una seconda faccia contrapposta alla prima faccia e rivolta dalla parte opposta rispetto al piano mediano della ruota. L’elemento elastico si sviluppa in spessore tra le due facce. In pratica le due facce possono essere entrambe concave, oppure entrambe convesse, nel senso che la direzione della concavità è la stessa per entrambe le facce, oppure una concava e l’altra convessa. In altre forme di realizzazione una delle facce è concava o convessa e l’altra è sostanzialmente piana.

Il raggio di curvatura delle due facce può essere uguale oppure diverso. Nella prima circostanza lo spessore dell’elemento elastico è sostanzialmente costante. Nella seconda circostanza lo spessore dell’elemento elastico si riduce o si incrementa in corrispondenza della relativa porzione perimetrale.

Al limite l’elemento elastico può avere una forma sostanzialmente conica.

Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione il profilo di ciascun elemento elastico, sempre considerato in sezione su un piano contenente l’asse di simmetria, è ellittico.

In una forma di realizzazione ciascun elemento elastico comprende ulteriori porzioni, anche piane, che si estendono radialmente a partire dalla porzione concava o convessa.

Vantaggiosamente, ciascun elemento elastico è interposto tra un primo ed un secondo elemento di supporto, preferibilmente metallici, contrapposti tra loro lungo l’asse di simmetria di detto elemento elastico in modo da formare un tassello ammortizzante.

Preferibilmente, il primo elemento di supporto comprende una prima superficie di accoppiamento con la prima faccia dell’elemento elastico corrispondente. La prima superficie di accoppiamento ha una forma complementare rispetto alla prima faccia dell’elemento elastico per realizzare un accoppiamento di forma.

Analogamente il secondo elemento di supporto comprende una seconda superficie di accoppiamento con la seconda faccia dell’elemento elastico. La seconda superficie di accoppiamento ha una forma complementare rispetto alla seconda faccia dell’elemento elastico.

Preferibilmente gli elementi di supporto sono in acciaio.

Preferibilmente la prima e la seconda superficie di accoppiamento sono a diretto contatto con le corrispondenti prima e seconda faccia dell’elemento elastico. Più preferibilmente l’elemento elastico è in gomma vulcanizzata direttamente sugli elementi di supporto.

Costruttivamente, in una forma realizzativa preferita, ciascun tassello ammortizzante ha forma sostanzialmente cilindrica. In particolare, il tassello ammortizzante ha preferibilmente una forma cilindrica retta, di altezza compresa tra 15 mm e 40 mm e raggio compreso tra 10 mm e 40 mm, più preferibilmente una altezza di circa 25 mm ed un raggio di circa 20 mm.

Preferibilmente il passo tra i tasselli è minimo, nel senso che sono disposti adiacenti uno all’altro lungo il perimetro del disco di supporto, con un minimo interstizio, in modo tale che l’angolo al centro definito da due tasselli adiacenti è preferibilmente compreso tra 12° e 20°.

Vantaggiosamente questa configurazione permette di distribuire uniformemente i carichi tra tutti i tasselli. Ad esempio i carichi verticali, ovvero di compressione, agenti sulla ruota in virtù del peso della relativa carrozza sono equamente divisi fra tutti i tasselli, indipendentemente dalla relativa posizione rispetto all’asse di rotazione della ruota stessa. Questo vale anche per i carichi di flessione e taglio; in altri termini se n è il numero di tasselli della ruota, il carico di compressione e/o flessione e/o taglio efficacemente sostenuto da ciascun tassello corrisponde alla frazione 1/n.

In particolare, il cerchione comprende un bordo di attacco che si estende radialmente verso l’asse di rotazione, ovvero verso la superficie perimetrale del disco di supporto. I tasselli ammortizzanti sono predisposti almeno da un lato del bordo di attacco e preferibilmente da entrambi i lati, ovvero il lato rivolto verso l’altra ruota della stessa sala montata e il lato rivolto verso l’esterno del veicolo ferroviario.

Preferibilmente i tasselli sono vincolati al bordo di attacco del cerchione contrapposti a due a due da parti opposte rispetto allo stesso bordo di attacco. Più preferibilmente i tasselli sono predisposti specularmente rispetto al piano mediano della ruota.

Preferibilmente gli elementi di supporto di ciascun tassello sono provvisti di un primo perno che impegna un corrispondente foro, passante o cieco, ricavato nel bordo di attacco del cerchione e un secondo perno, contrapposto al primo perno lungo l’asse di simmetria del tassello, che impegna un corrispondente foro, passante o cieco, ricavato nel disco di supporto.

In una forma di realizzazione alternativa i tasselli predisposti su un lato del bordo di attacco del cerchione sono angolarmente sfalsati rispetto ai tasselli predisposti sul lato opposto del bordo d’attacco.

Preferibilmente il disco di supporto comprende una prima ed una seconda porzione di disco, ad esempio due semidischi, accoppiabili tra loro, ad esempio in corrispondenza del piano mediano della ruota, mediante mezzi di fissaggio rilasciabili, in particolare viti, perni, accoppiamento diretto con filettatura o simili. Le due porzioni di disco unite abbracciano almeno in parte il bordo d’attacco del cerchione con l’interposizione dei tasselli ammortizzanti.

Questa soluzione consente di poter facilmente intercambiare i tasselli ammortizzanti semplicemente rimuovendo i mezzi di fissaggio che uniscono le due porzioni di disco del disco di supporto. Disassemblando il disco di supporto, infatti, si ha accesso ai tasselli che possono essere singolarmente rimossi e sostituiti se necessario.

Un altro aspetto indipendente dell’invenzione riguarda un elemento elastico interponibile tra il disco di supporto centrale e il cerchione di una ruota ferroviaria. L’elemento elastico comprende un asse geometrico, preferibilmente un asse di simmetria sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione della corrispondente ruota, e almeno una porzione la cui sezione, considerata in un qualsiasi piano contenente detto asse geometrico è concava o convessa.

Descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

� la figura 1 mostra una vista prospettica e in sezione parziale di una ruota ferroviaria, secondo l’invenzione, comprendente una pluralità di elementi elastici predisposti tra un disco di supporto ed un cerchione;

� la figura 1A mostra una vista frontale e in sezione parziale della ruota ferroviaria di figura 1, che evidenzia la geometria dell’elemento elastico costituito da almeno una porzione concava o convessa; � la figura 1B mostra una vista frontale e in sezione parziale di una variante della ruota ferroviaria secondo la presente invenzione;

� le figure dalla 2 alla 2D mostrano in forma schematica sezioni di altre possibili varianti dell’elemento elastico;

� le figure 3 e 3A mostrano una vista in sezione dettagliata di un tassello di ammortizzazione secondo la presente invenzione;

� la figura 3B mostra una vista dall’alto del tassello mostrato nelle figure 3 e 3A;

� la figura 4 mostra una vista prospettica esplosa della ruota ferroviaria mostrata in figura 1.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento alle figure 1, 1A e 4 è rappresentata una ruota 10 per un veicolo ferroviario, in particolare un veicolo leggero quale, ad esempio, una metropolitana, un tram, ecc.

La ruota ferroviaria 10 comprende un asse di rotazione 11’ e un disco di supporto o centro ruota 11 fissabile su un assile (non mostrato), ad esempio calettabile, in corrispondenza dell’asse di rotazione 11’. In particolare, il disco di supporto 11 presenta una superficie perimetrale esterna 12 (figura 4), associabile a un cerchione 13; il cerchione 13 funge da elemento di contatto con una rotaia (non mostrata) sulla quale si muove con moto rotatorio.

Sono inoltre previsti mezzi di ammortizzazione 20 del cerchione 13 rispetto al disco di supporto 11.

In particolare, i mezzi di ammortizzazione 20 comprendono una pluralità di elementi elastici 25 interposti tra il disco di supporto 11 ed il cerchione 13.

In figura 1A ciascun elemento elastico 25 ha un asse geometrico 26. Tale asse geometrico 26 è sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione 11’ del disco di supporto 11. In alternativa, in modo non mostrato, l’asse geometrico 26 può essere inclinato sempre rispetto all’asse di rotazione 11’.

Più in particolare, come meglio mostrato in figura 1A, almeno una porzione 27 di ciascun elemento elastico 25, ad esempio una porzione centrale, è dotata di un profilo curvo, concavo o convesso, in sezione, considerata in un qualsiasi piano, ad esempio A-A o B-B (Fig.3 e 3A) contenente l’asse geometrico 26. In altre parole, ciascun elemento elastico 25 è provvisto di almeno una porzione 27 concava o convessa concepita per ottenere l’efficace smorzamento di una qualsiasi sollecitazione, quale che sia una sollecitazione di compressione, flessione, taglio o relative combinazioni.

Preferibilmente, l’asse geometrico 26 è un asse di simmetria per cui la porzione concava o convessa 27 è assialsimmetrica rispetto all’asse di simmetria 26. In altre parole, considerando un fascio di piani contenenti tale asse geometrico 26, nel caso rappresentato nelle figure un asse di simmetria, e considerando di sezionare l’elemento elastico 25 con ciascuno di questi piani, in tutte le sezioni la suddetta porzione 27 risulta essere concava o convessa. Ad esempio, in una forma di realizzazione preferita, come meglio descritto successivamente, l’elemento elastico 25 è conformato come una cuffia a campana (Fig.3B) semisferica o sostanzialmente tale.

Sempre come mostrato nelle figure 1 e 1A, gli elementi elastici 25 sono distribuiti circonferenzialmente attorno al disco di supporto 11 o internamente al cerchione 13 e sono separati e indipendenti uno dall’altro. In particolare, una preferita distribuzione circonferenziale prevede gli elementi elastici 25 distanziati tra loro secondo un passo P costante.

Inoltre la stessa conformazione dell’elemento elastico 25 permette di associare una pluralità di elementi elastici secondo layout particolarmente vantaggiosi come successivamente descritto con riferimento alla figura 4.

Preferibilmente, gli elementi elastici 25 sono realizzati in gomma a base di etilene-polipropilene.

Più in particolare, ciascun elemento elastico 25 si sviluppa tra una prima faccia 25a rivolta verso un piano mediano 10’ della ruota 10 e una seconda faccia 25b contrapposta alla prima faccia 25a. In pratica le due facce 25a, 25b possono essere entrambe concave, oppure entrambe convesse, nel senso che la direzione della concavità è la stessa per entrambe. In alternativa le due facce 25a, 25b possono essere una concava e l’altra convessa.

Ancora in alternativa, come mostrato in figura 1B, l’elemento elastico 25 è predisposto in direzione opposta rispetto alla versione mostrata in figura 1A, ossia la seconda faccia 25b è rivolta verso il piano mediano 10’ della ruota, mentre la prima faccia 25a è rivolta da parte opposta rispetto alla seconda faccia 25b.

Secondo diverse forme realizzative, l’elemento elastico 25 può essere realizzato come raffigurato schematicamente nelle figure dalla 2 alla 2D. In tutte le suddette forme di realizzazione l’elemento elastico 25 è, come sopradetto, assialsimmetrico rispetto al proprio asse di simmetria 26 ed è raffigurato in una sezione definita da un qualsiasi piano contenente l’asse di simmetria 26.

Nella forma realizzativa di figura 2, l’elemento elastico 25 ha un profilo sostanzialmente curvo di entrambe le facce 25a, 25b, in particolare ellittico, che definisce la porzione 27 concava o convessa. Il raggio di curvatura Ried Redelle due facce 25a, 25b può essere uguale oppure diverso (figura 3). Nella prima circostanza lo spessore s dell’elemento elastico 25 è sostanzialmente costante. Nella seconda circostanza lo spessore dell’elemento elastico si riduce in corrispondenza della relativa porzione radialmente perimetrale.

In alternativa, come mostrato nella figura 2A, l’elemento elastico 25 ha un profilo sostanzialmente poligonale, in particolare trapezoidale, in cui ciascuna faccia 25a, 25b comprende tre corrispettivi tratti lineari 27a, 27b e 27c consecutivi tra loro che danno luogo alla porzione 27.

In una ulteriore alternativa, mostrata in figura 2B e derivante da quella di figura 2A, l’elemento elastico 25 ha un profilo triangolare delle facce 25a, 25b che comprende un primo 27a ed un secondo tratto lineare 27c inclinati tra loro in modo da far assumere all’elemento elastico 25 una conformazione conica.

Nella figura 2C invece l’elemento elastico 25, presenta la porzione concava o convessa 27 di forma ellittica, come quella di figura 2, combinata ad ulteriori porzioni 27d e 27e, anche piane, che si estendono radialmente a partire dalla porzione 27 concava o convessa.

In una ulteriore variante realizzativa, l’elemento elastico 25 comprende una porzione concava o convessa centrale 27 e ulteriori porzioni convesse o concave radiali 27’ che si estendono da detta porzione centrale 27. Il profilo identificato ha forma sostanzialmente di doppia “S” e risulta anch’esso assialsimmetrico rispetto all’asse di simmetria 26.

Ulteriori forme realizzative dell’elemento elastico 25 possono essere sviluppate partendo dalla combinazione della porzione concava o convessa 27 con altre porzioni elastiche in modo tale che scaturisca complessivamente una assialsimmetria.

In particolare, con riferimento alle figure 3 e 3A, ciascun elemento elastico 25 è interposto tra un primo elemento di supporto 4 ed un secondo elemento di supporto 5, contrapposti tra loro lungo l’asse di simmetria 26, in modo da formare un tassello ammortizzante 15.

Più in particolare, il primo 4 ed il secondo elemento di supporto 5 comprendono rispettivamente una prima superficie di accoppiamento 6 con la prima faccia 25a dell’elemento elastico 25, ed una seconda superficie di accoppiamento 7 con la seconda faccia 25b dell’elemento elastico. Preferibilmente, la prima 6 e la seconda 7 superficie di accoppiamento sono complementari rispetto alla prima 25a e seconda faccia 25b dell’elemento elastico 25 per formare un accoppiamento di forma. In tal modo, risulta quindi che la prima e la seconda superficie di accoppiamento 6, 7 sono a diretto contatto con le corrispondenti prima e seconda faccia 25a, 25b dell’elemento elastico 25.

Nella suddetta configurazione, le porzioni di supporto 4, 5 sono preferibilmente porzioni metalliche, in particolare, sono in acciaio inossidabile e l’elemento elastico 25 è in gomma vulcanizzata direttamente sulle superficie di accoppiamento 6, 7 degli elementi di supporto 4, 5.

In aggiunta, l’elemento elastico 25 interposto tra il primo 4 ed il secondo 5 elemento di supporto comprende un recesso periferico 32 atto a migliorare la resistenza a fatica dell’elemento elastico stesso in corrispondenza dell’attacco con gli elementi di supporto 4 e 5. L’attacco del recesso periferico 32 è di tipo asintotico alla superfici degli elementi di supporto 4 e 5 come mostrato in dettaglio dalla Fig.3C.

Costruttivamente, ciascun tassello ammortizzante 15 ha preferibilmente ingombri in altezza compresi tra 15mm e 40mm ed è preferibilmente cilindrico, con raggio compreso tra 10mm e 40 mm. Nelle figure il tassello ammortizzante 15 ha una altezza di circa 25 mm ed un raggio di circa 20mm.

Con riferimento alla figura 4, è mostrata una forma realizzativa preferita della ruota 10 in cui sono previsti una pluralità di tasselli ammortizzanti 15 distribuiti circonferenzialmente attorno al disco di supporto 11.

Preferibilmente, il passo P tra i tasselli ammortizzanti 15 risulta essere sostanzialmente uguale o poco superiore al diametro esterno di ciascun tassello 15 in modo tale che ciascun tassello sia sostanzialmente a contatto o distanziato minimamente da una corrispondente tassello 15 adiacente. Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure, il numero di coppie di tasselli 15 è trenta e pertanto il passo P corrisponde ad un angolo al centro tra due tasselli 15 adiacenti pari a 12°.

Vantaggiosamente questa configurazione permette di distribuire uniformemente i carichi tra tutti i tasselli ammortizzanti 15 come spiegato sopra.

Il cerchione 13 comprende un bordo di attacco 14 che si estende radialmente verso l’asse di rotazione 11’ della ruota ossia verso la superficie perimetrale 12 del disco di supporto 11.

I tasselli ammortizzanti 15 sono collegati ad almeno un lato del bordo di attacco 14.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure, i tasselli 15 sono collegati ad entrambi i lati del bordo di attacco 14, ovvero il lato rivolto verso l’altra ruota della stessa sala montata e il lato rivolto verso l’esterno del veicolo ferroviario. In altre parole, si distinguono perciò una prima ed una seconda serie di tasselli ammortizzanti 15.

Preferibilmente i tasselli 15 sono vincolati al bordo di attacco 14 del cerchione 13 contrapposti a due a due da parti opposte rispetto allo stesso bordo di attacco, in modo tale da condividere uno stesso asse di simmetria 26. Più preferibilmente i tasselli 15 sono predisposti specularmente rispetto al piano mediano 10’ della ruota 10.

In particolare, come meglio mostrato nella figure 3 e 3A, gli elementi di supporto 4,5 di ciascun tassello 15 sono provvisti di un primo perno 18 che impegna un corrispondente foro 23 ricavato nel bordo di attacco 14 del cerchione 13 e un secondo perno 19, contrapposto al primo perno 18 che impegna un corrispondente foro 23a, 23b, passante o cieco, ricavato nel disco di supporto 11.

Una siffatto tassello ammortizzante 15 consente inoltre di poter essere montato indifferentemente secondo due versi opposti, in cui cambia l’orientamento dell’elemento elastico 25 rispetto al bordo di attacco 14. Per far ciò è sufficiente invertire il tassello in modo tale che il primo perno 18 sia inserito nel foro 23a, 23b del disco di supporto 11, mentre il secondo perno 19 sia inserito nel foro 23 del bordo di attacco 14. Un esempio, delle sopradescritte configurazioni è mostrato con riferimento alle figure 1A e 1B.

In particolare, la prima 15a e seconda 15b serie di tasselli ammortizzanti 15 prevede i corrispettivi elementi elastici 25 orientati specularmente rispetto al piano mediano 10’ della ruota 10 (Fig.1 e 1A).

In una ulteriore possibile distribuzione, i tasselli 15 della prima e seconda serie possono essere sfalsati angolarmente tra loro un predeterminato angolo, ad esempio per ottenere un ottimale bilanciamento della ruota 10.

In generale tutto il perimetro del cerchione 13 risulta uniformemente poggiato sui tasselli ammortizzanti 15 e l’effetto di ammortizzazione risulta bilanciato.

Sempre come mostrato in figura 4, il disco di supporto 11 è, in modo vantaggioso, composto da una prima 21 ed una seconda 22 porzione accoppiabili con viti 17.

In alternativa le due porzioni di disco 21 e 22 sono avvitabili una all’altra.

Le due porzioni di disco 21 e 22 unite abbracciano almeno in parte il bordo d’attacco 14 del cerchione, lasciando un interstizio nel quale sono predisposti i tasselli ammortizzanti 15.

Più in particolare, la prima porzione di disco 21 comprende una porzione di supporto 21’ che si estende lungo l’asse 11’ della ruota 10 di un predeterminato tratto in modo da costruire sostanzialmente il centro ruota attorno al quale è montato il cerchione 13. D’altra parte invece, la seconda porzione di disco è una flangia anulare 22 che si accoppia con la suddetta porzione di supporto 21’ in modo da formare il disco di supporto 11.

Le due porzioni di disco sono conformate in modo tale da trattenere tra loro i tasselli ammortizzanti 15. Le viti 17 sono circonferenzialmente distribuite su un bordo di collegamento di ciascuna porzione e risultano essere posizionate al di sotto dei tasselli ammortizzanti 15 (Fig.1A).

Questa soluzione consente di poter facilmente intercambiare i tasselli ammortizzanti 15 rimuovendo le viti 17 che uniscono le due porzioni di disco 21, 22. Disassemblando il disco di supporto, infatti, si ha accesso ai tasselli 15 che possono essere singolarmente rimossi e sostituiti se necessario, oppure montati rovesciati.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una ruota ferroviaria (10) comprendente: � un asse di rotazione (11’); � un disco di supporto (11) fissabile su un assile in corrispondenza di detto asse di rotazione (11’); � un cerchione (13) associabile al disco di supporto (11) in corrispondenza di una relativa superficie perimetrale (12), detto cerchione (13) essendo atto a rotolare su una rotaia; � mezzi di ammortizzazione (20) del cerchione (13) rispetto al disco di supporto (11); caratterizzata dal fatto che detti mezzi di ammortizzazione (20) comprendono una pluralità di elementi elastici (25) interposti tra il disco di supporto (11) e il cerchione (13), ciascun elemento elastico (25) avendo un asse geometrico (26) e dal fatto che almeno una porzione (27) di ciascun elemento elastico (25) è una porzione la cui sezione, considerata in un qualsiasi piano contenente detto asse geometrico (26), è concava o convessa. 2. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 1, in cui l’asse geometrico (26) è sostanzialmente parallelo all’asse di rotazione (11’) oppure è sostanzialmente inclinato rispetto all’asse di rotazione (11’). 3. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-2, in cui detto asse geometrico (26) è un asse di simmetria della porzione (27) concava o convessa di ciascun elemento elastico (25). 4. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui detti elementi elastici (25) sono separati uno dall’altro e indipendenti tra loro. 5. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui detti elementi elastici (25) sono distribuiti circonferenzialmente attorno al disco di supporto (11) o internamente al cerchione (13). 6. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui detti elementi elastici (25) sono realizzati in un materiale resiliente. 7. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun elemento elastico (25) è assialsimmetrico rispetto a detto asse geometrico (26) e comprende una prima faccia (25a) rivolta verso il piano mediano (10’) della ruota (10) e una seconda faccia (25b) contrapposta alla prima faccia (25a) e rivolta dalla parte opposta rispetto al piano mediano (10’) della ruota, e in cui l’elemento elastico (25) si sviluppa in spessore tra le due facce (25a, 25b). 8. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 7, in cui raggio di curvatura (Ri, Re) delle due facce (25a, 25b) è uguale, e lo spessore dell’elemento elastico (25) è sostanzialmente costante, oppure è diverso, e lo spessore dell’elemento elastico (25) si riduce in corrispondenza della relativa porzione radialmente perimetrale. 9. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui l’elemento elastico (25) ha una forma sostanzialmente conica oppure a campana oppure semisferica. 10. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-9, in cui il profilo di ciascun elemento elastico (25), considerato in sezione su un piano contenente il relativo asse geometrico (26), è una porzione di ellisse. 11. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-10, in cui ciascun elemento elastico (25) comprende ulteriori porzioni (27d, 27e; 27’), anche piane, che si estendono radialmente a partire dalla porzione (27) concava o convessa. 12. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-11, in cui ciascun elemento elastico (25) è interposto tra un primo (4) ed un secondo elemento di supporto (5) contrapposti tra loro lungo l’asse geometrico (26) di detto elemento elastico (25) in modo da formare un tassello ammortizzante (15). 13. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 12, in cui il primo elemento di supporto (4) comprende una prima superficie di accoppiamento (6) con una prima faccia (25a) dell’elemento elastico (25) corrispondente, la prima superficie di accoppiamento (6) avendo una forma complementare rispetto alla prima faccia (25a) dell’elemento elastico (25) per realizzare un accoppiamento di forma, ed in cui il secondo elemento di supporto (5) comprende una seconda superficie di accoppiamento (7) con una seconda faccia (25b) dell’elemento elastico (25), la seconda superficie di accoppiamento (7) ha una forma complementare rispetto alla seconda faccia (25b) dell’elemento elastico (25). 14. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 13, in cui l’elemento elastico (25) è in gomma vulcanizzata direttamente sulle superfici di accoppiamento (6, 7) del primo e del secondo elemento di supporto (4, 5). 15. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-14, in cui ciascun tassello ammortizzante (15) ha forma sostanzialmente cilindrica. 16. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-15, in cui il passo (P) tra due tasselli (15) adiacenti corrisponde ad un angolo al centro compreso tra 12° e 20°. 17. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-16, in cui il cerchione (13) comprende un bordo di attacco (14) che si estende radialmente verso l’asse di rotazione (11’), ed in cui detti tasselli ammortizzanti (15) sono predisposti almeno da un lato (14a) del bordo di attacco (14) e preferibilmente da entrambi i lati (14a, 14b). 18. Una ruota ferroviaria (10) secondo la rivendicazione 17, in cui i tasselli ammortizzanti (15) sono vincolati al bordo di attacco (14) del cerchione (13) contrapposti a due a due da parti opposte rispetto allo stesso bordo di attacco (14). 19. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 17-18, in cui gli elementi di supporto (4,5) di ciascun tassello sono provvisti di un primo perno (18) che impegna un corrispondente foro (23), passante o cieco, ricavato nel bordo di attacco (14) del cerchione (13) e un secondo perno (19), contrapposto al primo perno lungo l’asse geometrico (26) del tassello, che impegna un corrispondente foro (23a,23b), passante o cieco, ricavato nel disco di supporto (11). 20. Una ruota ferroviaria (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 17-19, in cui il disco di supporto (11) comprende una prima (21) ed una seconda porzione di disco (22) accoppiabili tra loro mediante mezzi di fissaggio rilasciabili (17), e in cui le due porzioni di disco (21, 22) unite abbracciano almeno in parte il bordo di attacco (14) del cerchione (13) con l’interposizione dei tasselli ammortizzanti (15). 21. Un elemento elastico (25) interponibile tra il disco di supporto (11) centrale e il cerchione (13) di una ruota ferroviaria (10), detto elemento elastico (25) è caratterizzato da un asse geometrico (26) e da almeno una porzione (27) la cui sezione, considerata in un qualsiasi piano contenente detto asse geometrico (26), è concava o convessa. RAILWAY WHEEL AND RESPECTIVE DAMPING ELEMENT CLAIMS 1. A railway wheel (10) comprising: - a rotation axis (11'); - a supporting disk (11) attachable on an axle at said rotation axis (11'); - a wheel rim (13) which can be combined to the supporting disk (11) at a respective perimetrical surface (12), said wheel rim (13) being adapted to roll on a rail; - damping means (20) of the wheel rim (13) with respect to the supporting disk (11); characterized in that said damping means (20) comprise a plurality of elastic elements (25) interposed between the supporting disk (11) and the wheel rim (13), each elastic element (25) having a geometrical axis (26) and in that at least one portion (27) of each elastic element (25) is a portion whose section, considered in any plane containing said geometrical axis (26), is concave or convex.
2. Railway wheel (10) according to claim 1, wherein the geometrical axis (26) is substantially parallel to the rotation axis (11') or else it is substantially tilted with respect to the rotation axis (11').
3. Railway wheel (10) according to any one of the claims 1 2, wherein said geometrical axis (26) is a symmetry axis of the concave or convex portion (27) of the respective elastic element (25).
4. Railway wheel (10) according to any one of the claims 1-3, wherein said elastic elements (25) are separated one from another and reciprocally independent.
5. Railway wheel (10) according to any one of the claims 1-4, wherein said elastic elements (25) are circumferentially distributed around a supporting disk (11) or inside the wheel rim (13).
6. Railway wheel (10) according to any one of the claims 1-5, wherein said elastic elements (25) are made of a resilient material.
7. Railway wheel (10) according to any one of the preceding claims, wherein each elastic element (25) is axially symmetrical with respect to said geometrical axis (26) and it comprises a first face (25a) facing the median plane (10') of the wheel (10) and a second face (25b) opposed to the first face (25a) and facing the opposite part with respect the median plane (10') of the wheel, wherein the elastic element (25) extends its thickness between the two faces (25a, 25b).
8. Railway wheel (10) according to claim 7, wherein the radius of curvature (Ri, Re) of the two faces (25a, 25b) is the same, and the thickness of the elastic element (25) is substantially constant, or else it is different, and the thickness of the elastic element (25) decreases at the respective radially perimetrical portion.
9. Railway wheel (10) according to claim 7 or 8, wherein the elastic element (25) has a substantially conical shape or else it has a bell- or hemispherical- shape.
10. Railway wheel (10) according to any one of the preceding claims 1-9, wherein the profile of each elastic element (25), considered in a section on a plane containing the respective geometrical axis (26), is an ellipse portion.
11. Railway wheel (10) according to any one of the preceding claims 1-10, wherein each elastic element (25) comprises further portions (27d, 27e; 27'), plane too, which radially extend from the concave or convex portion (27).
12. Railway wheel (10) according to any one of the preceding claims 1-11, wherein each elastic element (25) is interposed between a first (4) and a second (5) supporting element opposed one to another along the geometrical axis (26) of said elastic element (25) so as to form a damping plug (15).
13. Railway wheel (10) according to claim 12, wherein the first supporting element (4) comprises a first surface (6) coupling with a first face (25a) of the corresponding elastic element (25), the first coupling surface (6) having a complementary shape with respect to the first face (25a) of the elastic element (25) to provide a shape coupling, and wherein the second supporting element (5) comprises a second surface (7) coupling with a second face (25b) of the elastic element (25), the second coupling surface (7) having a complementary shape with respect to the second face (25b) of the elastic element (25).
14. Railway wheel (10) according to claim 13, wherein the elastic element (25) is made of rubber vulcanized directly on the coupling surfaces (6, 7) of the first and second supporting element (4, 5).
15. Railway wheel (10) according to any one of the claims 12-14, wherein each damping plug (15) has a substantially cylindrical shape.
16. Railway wheel (10) according to any one of the claims 12-15, wherein the pitch (P) between two adjacent plugs (15) corresponds to a center angle comprised between 12° and 20°.
17. Railway wheel (10) according to any one of the claims 12-16, wherein the wheel rim (13) comprises a leading edge (14) extending radially towards the rotation axis (11'), and wherein said damping plugs (15) are arranged at least at one side (14a) of the leading edge (14) and preferably at both sides (14a, 14b).
18. Railway wheel (10) according to claim 17, wherein the damping plugs (15) are constrained to the leading edge (14) of the wheel rim (13) and they are two by two opposed from opposite parts with respect to the same leading edge (14).
19. Railway wheel (10) according to any one of the claims 17-18, wherein the supporting elements (4,5) of each plug are provided with a first pin (18) engaging a corresponding blind or through hole (23), obtained in the leading edge (14) of the wheel rim (13) and with a second pin (19), opposed to the first pin along the geometrical axis (26) of the plug, which engages a corresponding blind or through hole (23a, 23b) obtained in the supporting disk (11).
20. Railway wheel (10) according to any one of the claims 17-19, wherein the supporting disk (11) comprises a first (21) and a second (22) disk portion which can be coupled one to another by detachable attaching means (17), and wherein the two joined disk portions (21, 22) embrace at least partially the leading edge (14) of the wheel rim (13) with the interposition of the damping plugs (15).
21. An elastic element (25) which can be interposed between the supporting central disk (11) and the wheel rim (13) of a railway wheel (10), said elastic element (25) being characterized by a geometrical axis (26) and at least one portion (27) whose section, considered in any plane containing said geometrical axis (26), is concave or convex.