ITMI20090372U1

ITMI20090372U1 - Veicolo con compensazione delle oscillazioni

Info

Publication number: ITMI20090372U1
Application number: IT000372U
Authority: IT
Inventors: Richard Schneider
Original assignee: Bombardier Transp Gmbh
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2010-09-30
Also published as: IL215344A0; CA2756252A1; CN102448790A; IL215277A0; AU2010230407A1; KR20120024574A; ZA201106990B; CA2756399A1; DE102009014866A9; EP2414208B1; RU2011143761A; AU2010230991A1; US20120137926A1; ZA201106991B; US20120118194A1; JP2012521931A; EP2414208A2; EP2414207B1; WO2010112306A1; CN102448790B

Description

VEICOLO CON COMPENSAZIONE DELLE OSCILLAZIONI

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un veicolo, in particolare un veicolo su rotaia, con un involucro del vagone, che è appoggiato su un dispositivo di molleggio in direzione di un asse verticale del veicolo su un carrello, e un dispositivo di compensazione del rollio, che è accoppiato con l'involucro del vagone e con il carrello, dove il dispositivo di compensazione del rollio in particolare è disposto da un punto di vista cinematico in parallelo rispetto al dispositivo di molleggio. Il dispositivo di compensazione del rollio in una marcia in curva si oppone a movimenti di rollio dell'involucro del vagone verso l'esterno della curva, intorno ad un asse di rollio parallelo ad un asse longitudinale del veicolo, dove il dispositivo di compensazione del rollio al fine di aumentare il confort nell’inclinazione è realizzato in modo tale da imprimere all'involucro del vagone, in un primo campo di frequenze sotto una prima deviazione trasversale dell'involucro del vagone in direzione di un asse trasversale del veicolo, un primo angolo di rollio intorno all'asse di rollio, angolo che corrisponde alla curvatura effettiva di un tratto di binario che viene di fatto percorso. La presente invenzione riguarda inoltre un corrispondente metodo per la regolazione di un angolo di rollio di un involucro del vagone di un veicolo.

In veicoli su rotaia - ma anche in altri veicoli - l’involucro del vagone di regola è supportato in modo molleggiato nei confronti delle unità ruota, per esempio coppie di ruote o sale montate, attraverso uno o più stadi di molle. L’accelerazione centrifuga che si presenta nella marcia in curva, e che agisce di traverso rispetto al movimento di marcia e di conseguenza di traverso rispetto all’asse longitudinale del veicolo, a motivo del baricentro che è disposto in una posizione relativamente alta dell’involucro del vagone provoca la tendenza dell’involucro del vagone a inclinarsi verso l’esterno della curva rispetto alle unità ruota e con ciò dunque ad eseguire un movimento di rollio intorno ad un asse di rollio parallelo all’asse longitudinale del veicolo.

Tali movimenti di rollio al di sopra di un determinato valore limite sono da una parte nocivi al confort di marcia. D’altra parte essi comportano il rischio di una violazione della sagoma limite ammissibile come pure, in considerazione della sicurezza contro un ribaltamento e di conseguenza anche della sicurezza contro un deragliamento, il rischio di scarichi inammissibili del carico sulle ruote su un lato. Al fine di impedire ciò, si impiegano di regola dei dispositivi di sostegno antirollio nella forma di cosiddetti stabilizzatori di rollio. Il loro compito è di opporre al movimento di rollio dell'involucro del vagone una resistenza allo scopo di ridurlo, mentre i movimenti di sollevamento e di abbassamento dell'involucro del vagone rispetto alle unità ruota non devono venire ostacolati.

Tali stabilizzatori di rollio sono noti in diverse forme di realizzazione ad azione idraulica o puramente meccanica. Spesso viene impiegato un albero di torsione che si estende di traverso rispetto alla direzione longitudinale del veicolo, come è noto per esempio dalla pubblicazione brevettale europea EP 1 075 407 Bl. Su questo albero di torsione sono disposte delle leve applicate in modo non girevole su tutti e due i lati dell’asse longitudinale del veicolo che si estendono in direzione longitudinale del veicolo. Queste leve a loro volta sono collegate con dei bracci oscillanti o simili i quali sono disposti da un punto di vista cinematico parallelamente ai dispositivi di molleggio del veicolo. Alla compressione dei dispositivi di molleggio del veicolo, le leve che sono disposte sull’albero di torsione vengono messe in movimento di rotazione attraverso i bracci oscillanti ad esse collegati.

Se in una marcia in curva si perviene ad un movimento di rollio con percorsi di molleggio diversi dei dispositivi a molle sui due lati del veicolo, risultano da ciò angoli di rotazione diversi delle leve che sono disposte sull'albero di torsione. L'albero di torsione conformemente a ciò viene sottoposto ad un momento torcente che esso - a seconda della sua rigidità alla torsione - compensa ad un determinato angolo di torsione per mezzo di un momento torcente opposto che risulta dalla sua deformazione elastica e impedisce in questo modo un movimento di rollio ulteriore. A questo riguardo, in veicoli su rotaia equipaggiati di strutture di supporto girevoli il dispositivo di sostegno antirollio può essere previsto sia per lo stadio di molleggio secondario, il che vuol dire che può agire tra un telaio del carrello e l'involucro del vagone. In ugual modo, il dispositivo di sostegno antirollio può anche venire impiegato nello stadio primario, il che vuol dire che esso agisce tra le unità ruota e il telaio del carrello oppure - nel caso in cui non vi sia un molleggio secondario - un involucro del vagone.

Tali stabilizzatori di rollio vengono impiegati anche in veicoli su rotaia conformi al genere, come sono noti per esempio dalla pubblicazione brevettale europea EP 1 190925 Al. Nel veicolo su rotaia noto da questo documento le estremità superiori dei due bracci oscillanti dello stabilizzatore di rollio (in un piano che si estende perpendicolarmente all’asse longitudinale del veicolo) sono sfalsate verso il centro del veicolo. In questo modo, l’involucro del vagone nel caso di una deviazione in direzione trasversale del veicolo (come viene causata per esempio dall’accelerazione centrifuga nella marcia in curva) viene guidato in modo tale che si opponga ad un movimento di rollio dell’involucro del vagone verso l’esterno della curva e gli venga impresso un movimento di rollio orientato verso l’interno della curva.

Questo movimento di rollio opposto verso l’interno della curva serve tra l’altro ad aumentare il cosiddetto confort nelle inclinazioni per i passeggeri del veicolo. Sotto il concetto di un alto confort nelle inclinazioni si intende a questo riguardo di solito il fatto che i passeggeri nella marcia in curva subiscano una accelerazione trasversale quanto più possibile scarsa in direzione trasversale del loro sistema di riferimento, che di regola è definito dagli elementi installati nell’involucro del vagone (pavimento, pareti, sedili e così via). A causa dell’inclinazione dell’involucro del vagone verso l’interno della curva, che risulta dal movimento di rollio, i passeggeri (a seconda del grado di inclinazione) percepiscono almeno una parte dell’accelerazione trasversale che di fatto agisce nel sistema di riferimento fissato alla terra solo come un aumento di accelerazione in direzione del pavimento del veicolo, che di regola è percepita come meno disturbante ovvero meno sgradevole.

I valori massimi ammissibili per l’accelerazione trasversale che agisce nel sistema di riferimento dei passeggeri (e i valori di riferimento che alla fine ne risultano per l’angolo di inclinazione dell’involucro del vagone) sono di regola imposti a priori da coloro che gestiscono un veicolo su rotaia. Punti di riferimento a questo riguardo sono fomiti anche dalle norme nazionali e internazionali (come per esempio la norma europea EN 12299).

A questo riguardo, nel veicolo noto dalla pubblicazione brevettale europea EP 1 190 925 Al è possibile realizzare un sistema puramente passivo in cui i componenti del molleggio e degli stabilizzatori di rollio sono accordati gli uni con gli altri in modo tale che si ottenga la desiderata inclinazione dell’involucro del vagone solo a causa dell’ accelerazione trasversale che agisce in una marcia in curva.

Per una tale soluzione passiva, da una parte l’asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo del movimento di rollio si deve trovare ad una altezza relativamente ampia al di sopra del baricentro dell’involucro del vagone. D’altra parte, il molleggio in direzione trasversale deve venire realizzato relativamente cedevole in modo tale da ottenere le deviazioni desiderate solo con la forza centrifuga che agisce. Un tale molleggio trasversalmente cedevole ha anche un effetto positivo sul cosiddetto confort nelle oscillazioni in direzione trasversale per il fatto che urti in direzione trasversale possono venire assorbiti e smorzati dal molleggio cedevole.

Queste soluzioni passive hanno però lo svantaggio che, a motivo del molleggio trasversalmente cedevole e del centro di rotazione istantaneo disposto in alto nella marcia normale ma anche in situazioni non pianificate (per esempio un arresto imprevisto del veicolo in un arco di binario con forte sopraelevazione del binario) si hanno delle deviazioni trasversali relativamente grandi in direzione trasversale per effetto delle quali o non viene rispettato il profilo di delimitazione tipicamente prestabilito oppure (allo scopo di impedire ciò) si possono realizzare solo degli involucri di vagone relativamente stretti con una ridotta capacità di trasporto.

E’ vero che il problema delle grandi deviazioni per l’ottenimento di un determinato angolo di rollio può venire ridotto mediante lo spostamento dell’asse di rollio ovvero del centro di rotazione istantaneo. In questo modo però si possono ottenere ancora passivamente solo degli angoli di rollio notevolmente più ridotti. Di conseguenza il sistema in questo modo viene reso più rigido in direzione trasversale, di modo che non solo si devono accettare scadimenti nel confort nelle inclinazioni, ma anche scadimenti nel confort nelle oscillazioni.

Il movimento di rollio accordato alla curvatura dell’arco di binario di fatto percorso e alla effettiva velocità di marcia (di conseguenza anche l’accelerazione trasversale che di fatto ne risulta) nel veicolo della pubblicazione brevettale europea EP 1 190 925 Al può anche venire influenzato ovvero impostato attivamente per mezzo di un attuatore inserito tra l’involucro del vagone e il telaio del carrello. A questo riguardo, dalla curvatura effettiva del binario e dalla velocità di marcia effettiva si determina un valore di riferimento per l’angolo di rollio dell’involucro del vagone che viene poi usato per la regolazione dell’angolo di rollio attraverso l’attuatore.

E’ vero che questa variante apre la possibilità di realizzare dei sistemi più rigidi in senso trasversale con una più ridotta deviazione trasversale. Essa ha però lo svantaggio che il confort nelle oscillazioni soffre in conseguenza della rigidità trasversale introdotta attraverso l’attuatore, di modo che per esempio colpi di traverso applicati al carrello (per esempio nel passaggio sopra scambi o sopra punti in cui il binario ha dei difetti) vengono introdotti nell’involucro del vagone con una minore ammortizzazione.

Allo scopo di compensare per lo meno gli svantaggi riguardo al confort nelle oscillazioni per mezzo di un molleggio trasversalmente rigido, nella pubblicazione brevettale internazionale WO 90/03906 Al viene proposto, per un sistema passivo, di introdurre cinematicamente, in serie con il dispositivo di compensazione del rollio, uno stadio di molleggio aggiuntivo cedevole in senso trasversale relativamente breve. Questa soluzione ha però lo svantaggio che essa da una parte aumenta, a causa dei componenti aggiuntivi, lo spazio costruttivo necessario. D’altra parte vi sono anche qui poi di nuovo i problemi illustrati più su a grandi linee per ciò che si riferisce alle grandi deviazioni trasversali ovvero alla ridotta capacità di trasporto.

Alla base della presente invenzione vi è di conseguenza il compito di mettere a disposizione un veicolo ovvero un metodo del tipo citato all'inizio che non presentino, o per lo meno presentino in una misura più ridotta, gli svantaggi sopra citati e che in particolare permettano, in un modo semplice e affidabile, un alto confort di marcia per i passeggeri con una capacità di trasporto alta del veicolo.

La presente invenzione risolve questo compito partendo da un veicolo conforme al preambolo della rivendicazione 1 per mezzo degli aspetti peculiari indicati nella parte caratterizzante della rivendicazione 1. Essa risolve inoltre il compito partendo da un metodo conforme al preambolo della rivendicazione 17 per mezzo degli aspetti peculiari indicati nella parte caratterizzante della rivendicazione 17.

Alla base della presente invenzione vi è l’insegnamento tecnico secondo il quale, in un modo semplice e affidabile, viene reso possibile un alto confort di viaggio per i passeggeri con una capacità di trasporto alta del veicolo quando si sceglie una soluzione attiva con un dispositivo di compensazione del rollio attivo che imprime all'involucro del vagone in un secondo campo di frequenze che si trova almeno in parte al di sopra del primo campo di frequenze una seconda deviazione trasversale (eventualmente dunque anche un secondo angolo di rollio intorno all'asse di rollio). In questo modo si può sovrapporre alla deviazione trasversale che risulta dal primo angolo di rollio, la cui regolazione rappresenta alla fine un adattamento semistatico dell'angolo di rollio e di conseguenza della deviazione trasversale alla curvatura effettiva del binario e alla velocità effettiva di marcia, una seconda deviazione trasversale (eventualmente dunque anche un secondo angolo di rollio) la cui regolazione alla fine rappresenta un adattamento dinamico a disturbi effettivi introdotti nell'involucro del vagone.

Mentre dunque attraverso il primo angolo di rollio e di conseguenza la prima deviazione trasversale nel primo campo di frequenze si realizza un aumento del confort nelle inclinazioni, attraverso la seconda deviazione trasversale (e eventualmente il secondo angolo di rollio) nel secondo campo di frequenze (che si trova almeno in parte al di sopra del primo campo di frequenze) si ottiene in modo vantaggioso un aumento del confort nelle oscillazioni. Per mezzo della configurazione del dispositivo di compensazione del rollio come sistema attivo per lo meno nel secondo campo di frequenze, è possibile in modo vantaggioso configurare in un modo relativamente rigido il sostegno dell'involucro del vagone sul carrello in direzione trasversale del veicolo, in particolare è possibile disporre l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo dell'involucro del vagone in una posizione relativamente vicina al centro di gravità dell'involucro del vagone, in modo tale che da una parte gli angoli di rollio desiderati si accompagnano a deviazioni trasversali relativamente scarse e d'altra parte nel caso di un guasto dei componenti attivi è possibile un richiamo passivo il più possibile ampio dell'involucro del vagone nella posizione neutra. Queste piccole deviazioni trasversali nel funzionamento normale nonché il richiamo passivo in caso di un guasto permettono in un modo vantaggioso di realizzare degli involucri di vagone particolarmente larghi con una capacità di trasporto alta.

In questo contesto vi è da far notare che le seconde deviazioni trasversali, a seconda del modo in cui il dispositivo di compensazione del rollio è configurato ed è collegato, eventualmente non si accompagnano in modo forzato ad un secondo angolo di rollio che corrisponde alla cinematica (statica) del dispositivo di compensazione del rollio e che è sovrapposto al primo angolo di rollio nel secondo campo di frequenze. Ciò ha origine dal fatto che per esempio nel caso di un collegamento elastico relativamente cedevole del dispositivo di compensazione del rollio al carrello e/o all'involucro del vagone, a motivo delle forze di inerzia nel secondo campo di frequenze entro certi limiti si verifica un disaccoppiamento cinematico dei movimenti trasversali dell'involucro del vagone dal movimento di rollio imposto a priori (nel caso di movimenti lenti e quasi statici) dalla cinematica del dispositivo di compensazione del rollio. Quanto più rigido dunque è il collegamento del dispositivo di compensazione del rollio al carrello e all'involucro del vagone, e quanto più rigido è di per sé configurato il dispositivo di compensazione del rollio, tanto più scarso risulta questo disaccoppiamento. Di conseguenza al primo angolo di rollio si sovrappone dunque, in una configurazione con un accoppiamento rigido di un dispositivo di compensazione del rollio di per sé rigido nel secondo campo di frequenze, alla fine un secondo angolo di rollio.

Conformemente ad un primo aspetto, la presente invenzione riguarda dunque un veicolo, in particolare un veicolo su rotaia, con un involucro del vagone, che è appoggiato su un dispositivo di molleggio in direzione di un asse verticale del veicolo su un carrello, e un dispositivo di compensazione del rollio, che è accoppiato con l'involucro del vagone e con il carrello. Il dispositivo di compensazione del rollio a questo riguardo può in particolare essere disposto in modo parallelo da un punto di vista cinematico rispetto al dispositivo di molleggio. Il dispositivo di compensazione del rollio in una marcia in curva si oppone a movimenti di rollio dell'involucro del vagone verso l'esterno della curva, intorno ad un asse di rollio parallelo ad un asse longitudinale del veicolo. Il dispositivo di compensazione del rollio al fine di aumentare il confort nelle inclinazioni è realizzato in modo tale da imprimere all'involucro del vagone, in un primo campo di frequenze sotto una prima deviazione trasversale dell'involucro del vagone in direzione di un asse trasversale del veicolo, un primo angolo di rollio intorno all'asse di rollio, angolo che corrisponde alla curvatura effettiva di un tratto di binario che viene di fatto percorso. Per di più, il dispositivo di compensazione del rollio al fine di aumentare il confort nelle oscillazioni è realizzato in modo tale da imprimere all'involucro del vagone in un secondo campo di frequenze una seconda deviazione trasversale che si sovrappone alla prima deviazione trasversale, dove il secondo campo di frequenze si trova almeno in parte, in particolare in modo completo, al di sopra del primo campo di frequenze.

Il dispositivo di compensazione del rollio può dunque essere realizzato in modo tale per cui esso sia attivo solo nel secondo campo di frequenze e di conseguenza regoli dunque in modo attivo solo la seconda deviazione trasversale ovvero eventualmente il secondo angolo di rollio, mentre la regolazione del primo angolo di rollio viene provocata in modo puramente passivo dall'accelerazione trasversale che agisce sull'involucro del vagone in una marcia in curva ovvero dalla forza centrifuga che ne risulta. In ugual modo è però anche possibile realizzare in tutti e due i campi di frequenze una regolazione almeno in parte attiva dell'angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale attraverso il dispositivo di compensazione del rollio, eventualmente con il sostegno da parte della forza centrifuga. Per finire si può anche prevedere di realizzare in modo esclusivamente attivo la regolazione dell'angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale attraverso il dispositivo di compensazione del rollio. Questo è il caso che si verifica quando l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo dell'involucro del vagone si trova sopra il centro di gravità o in prossimità del centro di gravità dell'involucro del vagone, in modo tale che la forza centrifuga non può fornire un contributo (o per lo meno un contributo degno di nota) alla generazione del movimento di rollio ovvero della deviazione trasversale.

Il dispositivo di compensazione del rollio fondamentalmente può essere configurato in un qualsiasi modo adatto. Di preferenza il dispositivo di compensazione del rollio comprende un dispositivo di azionamento con almeno un attuatore pilotato da un dispositivo di comando la cui forza di azionamento fornisce almeno una parte della forza per la regolazione dell'angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale all'involucro del vagone. Nel caso di una regolazione almeno in parte attiva dell'angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale nel primo campo di frequenze, il dispositivo di azionamento è realizzato in modo tale da contribuire per lo meno in modo prevalente alla generazione del primo angolo di rollio nel primo campo di frequenze, in particolare in modo tale da generare in sostanza il primo angolo di rollio ovvero la prima deviazione trasversale.

Per quanto riguarda il primo campo di frequenze, si tratta di preferenza del campo di frequenze in cui si verificano dei movimenti di rollio quasi statici che corrispondono alla curvatura effettiva dell'arco di binario percorso e alla velocità di marcia effettiva. Questo campo di frequenze, a seconda delle direttive date dalla rete ferroviaria e/o dalla società di gestione del veicolo (per esempio a motivo dell'impiego del veicolo nel traffico a corto raggio, nel traffico a lungo raggio, in particolare nel traffico ad alta velocità e così via) può variare. Di preferenza il primo campo di frequenze si estende da 0 Hz a 2 Hz, in modo più preferibile da 0,5 Hz a 1,0 Hz. Valutazioni singole valgono per l'ampiezza di banda del secondo campo di frequenze, dove questo naturalmente è accordato con i disturbi dinamici che ci si devono attendere durante il funzionamento del veicolo (eventualmente periodici, però tipicamente singolari ovvero con una dispersione statistica) che vengono percepiti dai passeggeri e che sono sentiti come disturbanti. Di preferenza il secondo campo di frequenze si estende di conseguenza da 0,5 Hz a 15 Hz, in modo più preferibile da 1,0 Hz a 6,0 Hz.

Fondamentalmente si può prevedere che la regolazione attiva (che si verifica per lo meno nel secondo campo di frequenze) dell’angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale tramite il dispositivo di compensazione del rollio si effettui esclusivamente durante la marcia in curva su un binario curvo e dunque, di conseguenza, il dispositivo di compensazione del rollio sia attivo solo in una tale situazione di marcia. Di preferenza è però previsto che il dispositivo di compensazione del rollio sia attivo anche nella marcia in rettilineo, in modo tale che sia garantito in modo vantaggioso il confort nelle oscillazioni anche in queste situazioni di marcia.

In varianti preferite del veicolo conforme all'invenzione, attraverso il dispositivo di compensazione del rollio si realizza una delimitazione delle deviazioni trasversali dell'involucro del vagone (dunque delle deviazioni in direzione trasversale del veicolo) in relazione ad una posizione neutra dell'involucro del vagone. La posizione neutra è definita dalla posizione dell'involucro del vagone che questo assume quando il veicolo è fermo su un binario diritto e piano. In questo modo è vantaggiosamente possibile realizzare degli involucri di vagone particolarmente larghi con una grande capacità di trasporto i quali sono accordati al profilo di ingombro imposto da parte della società che gestisce il veicolo su rotaia. La delimitazione delle deviazioni trasversali può essere realizzata per mezzo di componenti adatti a piacere del dispositivo di compensazione del rollio. Di preferenza, un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio mette a disposizione la delimitazione delle deviazioni trasversali per il fatto che in questo modo si può realizzare una configurazione particolarmente compatta che permette di risparmiare dello spazio.

Come si è già detto, la delimitazione delle deviazioni trasversali può venire accordata al profilo di ingombro stabilito a priori da parte della società che gestisce il veicolo. Delle configurazioni particolarmente vantaggiose si ottengono quando il dispositivo di compensazione del rollio, in particolare un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio, è realizzato in modo tale che una prima deviazione trasversale massima dell’involucro del vagone dalla posizione neutra che si verifica nella direzione trasversale del veicolo durante una marcia in curva verso l'esterno della curva è limitata ad un valore da 80 mm a 150 mm, di preferenza è limitata ad un valore da 100 mm a 120 mm. Mentre in considerazione del rispetto del profilo di ingombro imposto è di particolare importanza la delimitazione delle deviazioni trasversali in veicoli con carrelli disposti (nella direzione longitudinale del veicolo) in posizione centrale al di sotto degli involucri dei vagoni, in veicoli con carrelli disposti nella zona terminale degli involucri dei vagoni è di particolare interesse limitare le deviazioni trasversali verso l'interno della curva in un modo corrispondente. Di preferenza pertanto, in aggiunta o in alternativa, una seconda deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone dalla posizione neutra che si verifica verso l'interno della curva nella direzione trasversale del veicolo durante una marcia in curva è limitata ad un valore da 0 mm a 40 mm, di preferenza è limitata a 20 mm. E ovvio che in certe varianti della presente invenzione si può anche prevedere che una seconda deviazione trasversale massima che si verifica verso l'interno della curva durante la marcia in curva dell'involucro del vagone dalla posizione neutra presenti anche un valore negativo, per esempio un valore di -20 mm. In questo caso, l'involucro del vagone viene dunque deviato verso l'esterno della curva anche sul lato interno della curva allo scopo di poter realizzare per esempio un rispetto di una sagoma limite prestabilita con degli involucri di vagone particolarmente larghi.

Come si è già detto, la delimitazione delle deviazioni trasversali può essere realizzata di preferenza per mezzo di un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio. Secondo quanto è previsto nella forma preferenziale, in tal caso, il dispositivo di azionamento è realizzato in modo tale da agire da dispositivo di fermo di fine corsa per la definizione di almeno un fermo terminale per il movimento di rollio dell'involucro del vagone. A tal fine, si può prevedere un fermo definito per mezzo della struttura del dispositivo di azionamento (per esempio un semplice fermo meccanico). Di preferenza, il dispositivo di azionamento è realizzato in modo tale da definire in modo variabile la posizione degli uno o più fermi terminali per il movimento di rollio dell'involucro del vagone. Detto con altre parole si può prevedere che questo fermo possa essere definito liberamente per mezzo di un'inibizione attiva del dispositivo di azionamento (per esempio per mezzo di un corrispondente apporto di energia al dispositivo di azionamento) e/o per mezzo di una inibizione passiva del dispositivo di azionamento (per esempio una disattivazione di un dispositivo di azionamento configurato in modo autobloccante) in un punto a piacere nel percorso di spostamento del dispositivo di azionamento.

Il dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio può fondamentalmente essere configurato in un qualsiasi modo adatto. Secondo quanto è previsto in una forma preferenziale, il dispositivo di azionamento in caso di sua inattività oppone ad un movimento di rollio dell'involucro del vagone al massimo una scarsa resistenza, in particolare non oppone in sostanza alcuna resistenza. Di conseguenza, il dispositivo di azionamento di preferenza non è nemmeno configurato in modo autobloccante, di modo che in caso di un guasto del dispositivo di azionamento sia tra l'altro garantito un richiamo dell'involucro del vagone verso la sua posizione neutra.

In varianti preferite del veicolo conforme all'invenzione, il dispositivo di compensazione del rollio è configurato in modo tale che anche nel caso di un guasto dei componenti attivi del dispositivo di compensazione del rollio sia ancora possibile un funzionamento di emergenza del veicolo con delle proprietà di confort eventualmente peggiorate (in particolare per ciò che si riferisce al confort nelle inclinazioni e/o al confort nelle oscillazioni), ma con il rispetto del profilo di ingombro stabilito a priori.

Di conseguenza, secondo quanto è previsto in una forma preferenziale, il dispositivo di molleggio in caso di inattività di un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio esercita sull'involucro del vagone un momento torcente di richiamo intorno all'asse di rollio, dove il momento torcente di richiamo nel caso in cui il dispositivo di azionamento sia inattivo è scelto di un valore tale che una deviazione trasversale dell'involucro del vagone dalla posizione neutra sotto un carico nominale dell'involucro del vagone e con il veicolo che si trova su un rilievo massimo ammissibile del binario abbia un valore da 10 mm a 40 mm, di preferenza abbia un valore minore di 20 mm. Detto con altre parole, il dispositivo di molleggio (in particolare la sua rigidità nella direzione trasversale del veicolo) è configurato di preferenza in modo tale che un veicolo che per un motivo qualsiasi (per esempio a motivo di un danno al veicolo o alla linea) in un punto sfavorevole di questo genere si arresti, continui a mantenere come in precedenza il profilo di ingombro prestabilito.

In aggiunta o in alternativa si può prevedere che il momento torcente di richiamo quando il dispositivo di azionamento è inattivo abbia un valore tale per cui una deviazione trasversale dell'involucro del vagone dalla posizione neutra sotto un carico nominale dell'involucro del vagone e nel caso di un'accelerazione trasversale del veicolo massima ammissibile che agisce in direzione di un asse trasversale del veicolo abbia un valore da minore di 40 mm a 80 mm, di preferenza abbia un valore minore di 60 mm. Detto in altri termini, il dispositivo di molleggio (in particolare la sua rigidità nella direzione trasversale del veicolo) è configurato di preferenza in modo tale che un veicolo in un funzionamento di emergenza per un guasto del dispositivo di azionamento continui a mantenere il profilo di ingombro prestabilito nella marcia a velocità di marcia normale.

La rigidità, in particolare la rigidità trasversale in direzione trasversale del veicolo, del sostegno dell'involucro del vagone sul carrello può presentare una caratteristica adatta a piacere in funzione della deviazione trasversale. Così per esempio si può prevedere un andamento lineare o addirittura progressivo della rigidità trasversale in funzione della deviazione trasversale. Di preferenza è però previsto un andamento degressivo, in modo tale che ad una deviazione trasversale iniziale dell'involucro del vagone dalla posizione neutra venga opposta una resistenza relativamente alta, e la resistenza si riduca però con il crescere della deviazione. Ciò è un vantaggio in considerazione della regolazione dinamica del secondo angolo di rollio nel secondo campo di frequenze nella marcia lungo una curva per il fatto che il dispositivo di compensazione del rollio per queste deviazioni dinamiche nel secondo campo di frequenze deve mettere a disposizione delle forze più ridotte.

Secondo quanto è previsto in via preferenziale, di conseguenza, il dispositivo di molleggio definisce una curva caratteristica di richiamo, dove la curva caratteristica di richiamo riproduce la variazione del momento torcente di richiamo in funzione della deviazione di angolo di rollio e la curva caratteristica di richiamo presenta un andamento degressivo. L'andamento della curva caratteristica di richiamo a questo riguardo può essere adattato fondamentalmente in un modo adatto a piacere al caso applicativo presente. Di preferenza, la curva caratteristica di richiamo in un primo campo di angolo di rollio ovvero in un primo campo di deviazione trasversale presenta una prima pendenza e in un secondo campo di angolo di rollio ovvero in un secondo campo di deviazione trasversale che si trova al di sopra del primo campo di angolo di rollio ovvero del primo campo di deviazione trasversale presenta una seconda pendenza che è minore della prima pendenza, dove il rapporto tra la seconda pendenza e la prima pendenza è compreso in particolare in un campo da 0 a 1, di preferenza è compreso in un campo da 0 a 0,5. I due campi di angolo di rollio ovvero i due campi di deviazione trasversale possono essere scelti in un modo adatto a piacere. Di preferenza, il primo campo di deviazione trasversale si estende da 0 mm a 60 mm, di preferenza si estende da 0 mm a 40 mm, e il secondo campo di deviazione trasversale si estende in particolare da 20 mm a 120 mm, di preferenza si estende da 40 mm a 100 mm. I campi di angolo di rollio corrispondono allora, a seconda della cinematica imposta a priori, ai campi di deviazione trasversale.

A questo riguardo è ovvio che la determinazione della caratteristica del dispositivo di molleggio dipende in modo prevalente dalle deviazioni trasversali che si possono ancora raggiungere nel caso di un guasto di componenti attivi. La prima pendenza definisce a questo riguardo, di regola, il percorso residuo trasversale nel caso di un guasto di un componente attivo, mentre la seconda pendenza determina le forze dell'attuatore nel caso di deviazioni più grandi e nei limiti del possibile è scelta in maniera tale che queste forze esercitate dall'attuatore in caso di deviazioni piuttosto grandi possano venire mantenute scarse. La seconda pendenza di conseguenza viene di preferenza mantenuta quanto più possibile in prossimità del valore di 0. Eventualmente si possono ammettere ovvero prevedere addirittura dei valori negativi della seconda pendenza.

Allo scopo di ottenere il richiamo descritto dell'involucro del vagone nella sua posizione neutra, il sostegno dell'involucro del vagone sul carrello può presentare una qualsiasi rigidità adatta. A questo riguardo si può prevedere una rigidità che in sostanza non dipende dalla deviazione trasversale. Secondo quanto però è ancora una volta previsto in via preferenziale, il dispositivo di molleggio presenta una rigidità trasversale in direzione di un asse trasversale del veicolo che dipende da una deviazione trasversale dell'involucro del vagone in direzione dell'asse trasversale del veicolo dalla posizione neutra, in modo tale che, nel caso di deviazioni in prossimità della posizione neutra, prevalga una rigidità diversa (per esempio una rigidità più alta) che non nel campo di deviazioni più grandi. In questa maniera di nuovo si possono ottenere i vantaggi descritti più su riguardo alla regolazione dinamica del secondo angolo di rollio in una marcia in curva.

Di preferenza, il dispositivo di molleggio in un primo campo di deviazione trasversale presenta una prima rigidità trasversale, mentre in un secondo campo di deviazione trasversale che si trova al di sopra del primo campo di deviazione trasversale esso presenta una seconda rigidità trasversale che è minore della prima rigidità trasversale. A questo riguardo è chiaro che la rigidità trasversale può variare entro il rispettivo campo di deviazioni trasversali. Per di più l'andamento della rigidità trasversale può essere accordato, in funzione della deviazione trasversale, fondamentalmente in un adatto modo a piacere al caso applicativo presente.

Di preferenza, la prima rigidità trasversale si trova in un campo da 100 N/mm a 800 N/mm, in un modo ulteriormente preferenziale nel campo da 300 N/mm a 500 N/mm, mentre la seconda rigidità trasversale è di preferenza compresa in un campo da O N/mm a 300 N/mm, in un modo ulteriormente preferenziale è compresa in un campo da O N/mm a 100 N/mm. I due campi di deviazione trasversale possono parimenti essere scelti in un qualsiasi modo adatto che tenga conto del rispettivo caso applicativo. Di preferenza, il primo campo di deviazione trasversale si estende da 0 mm a 60 mm, di preferenza da 0 mm a 40 mm, mentre il secondo campo di deviazione trasversale si estende di preferenza da 20 mm a 120 mm, in modo ulteriormente preferenziale si estende da 40 mm a 100 mm. In questo modo, in considerazione di una delimitazione della deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone con un impiego di energia quanto più possibile scarso si possono ottenere delle configurazioni particolarmente favorevoli.

Il comportamento vantaggioso già descritto sopra del veicolo nel caso di un guasto di uno o più dei componenti attivi del dispositivo di compensazione del rollio può di preferenza venire realizzato attraverso una corrispondente configurazione del dispositivo di molleggio, in particolare della sua rigidità trasversale.

Di preferenza, per questo motivo, per un comportamento favorevole in un tale funzionamento di emergenza del veicolo è previsto che il dispositivo di molleggio in direzione di un asse trasversale del veicolo presenti una rigidità trasversale, dove la rigidità trasversale del dispositivo di molleggio è scelta di un valore tale che una prima deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone dalla posizione neutra che si verifica verso l'esterno della curva in una direzione trasversale del veicolo è limitata ad un valore da 40 mm a 120 mm, di preferenza è limitata ad un valore da 60 mm a 80 mm, in caso di inattività di un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio in una marcia in curva con un’accelerazione trasversale massima ammissibile del veicolo che agisce in direzione di un asse trasversale del veicolo. In aggiunta o in alternativa, è previsto che una seconda deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone della posizione neutra che si verifica verso l'interno della curva in una direzione trasversale del veicolo sia limitata ad un valore da 0 mm a 60 mm, di preferenza sia limitata ad un valore da 20 mm a 40 mm. I campi di angolo di rollio corrispondono allora, a seconda della cinematica imposta, di nuovo ai campi di deviazione trasversale di cui sopra.

Per di più si può prevedere in aggiunta o in alternativa (in considerazione di un comportamento favorevole quando il veicolo è fermo) che la rigidità trasversale del dispositivo di molleggio sia scelta di un valore tale per cui in caso di inattività di un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio una deviazione trasversale (e di conseguenza una corrispondente deviazione di angolo di rollio) dell'involucro del vagone dalla posizione neutra abbia un valore non superiore ad un campo da 10 mm a 40 mm, di preferenza abbia un valore minore di 20 mm, sotto il carico nominale e con il veicolo che si trova su un rilievo massimo ammissibile del binario.

I componenti attivi del dispositivo di compensazione del rollio possono fondamentalmente essere configurati in un adatto modo a piacere. Di preferenza (come si è già detto) è previsto almeno un dispositivo di azionamento che è inserito tra l'involucro del vagone e il carrello e che realizza la regolazione dell'angolo di rollio nel secondo campo di frequenze. A motivo della loro configurazione particolarmente semplice e robusta, si impiegano di preferenza degli attuatoli lineari, nei quali di preferenza il percorso di spostamento e/o le forze dell'attuatore sono limitati in un modo adatto allo scopo di soddisfare le esigenze poste alla dinamica della regolazione della deviazione trasversale ovvero dell'angolo di rollio nel secondo campo di frequenze con dei risultati soddisfacenti.

In varianti del veicolo conforme all'invenzione con delle proprietà dinamiche particolarmente favorevoli, il dispositivo di compensazione del rollio è realizzato in modo tale per cui un dispositivo di azionamento del dispositivo di compensazione del rollio nel primo campo di frequenze dalla posizione neutra presenta una deviazione massima da 60 mm a 110 mm, di preferenza presenta una deviazione massima da 70 mm a 85 mm, mentre esso, in aggiunta o in alternativa, nel secondo campo di frequenze presenta, da una posizione di partenza, una deviazione massima da 10 mm a 30 mm, di preferenza da 10 mm a 20 mm. Per di più, in considerazione della forza massima dell'attuatore si può prevedere che il dispositivo di azionamento nel primo campo di frequenze eserciti una forza di azionamento massima da 10 kN a 40 kN, di preferenza da 15 kN a 30 kN, mentre nel secondo campo di frequenze esso esercita una forza di azionamento massima da 5 kN a 35 kN, di preferenza da 5 kN a 20 kN.

In varianti preferite del veicolo conforme all'invenzione, la distanza (che si ha nella posizione neutra dell'involucro del vagone) dell'asse di rollio dell'involucro del vagone dal centro di gravità dell'involucro del vagone in direzione dell'asse verticale del veicolo è accordata al rispettivo caso applicativo. Così il centro di gravità dell'involucro del vagone di regola presenta una prima altezza (HI) sopra il binario (tipicamente sopra il bordo superiore della rotaia SOK), mentre l'asse di rollio nella posizione neutra presenta in direzione dell'asse verticale del veicolo una seconda altezza (H2) sopra il binario. Di preferenza, il rapporto della differenza tra la seconda altezza e la prima altezza (H2 - HI) sulla prima altezza (HI) è pari al massimo a 2,2, di preferenza è pari al massimo a 1,3, in modo ulteriormente preferenziale ha un valore da 0,8 a 1,3. In particolare, la differenza tra la seconda altezza e la prima altezza (H2 - HI) può avere un valore compreso tra 1,5 m e circa 4,5 m, e di preferenza può avere un valore di circa 1,8 m. In questo modo si possono realizzare delle configurazioni che sono particolarmente favorevoli riguardo alla delimitazione già citata sopra delle deviazioni trasversali e di conseguenza alla possibilità di realizzazione di involucri di vagone larghi con una capacità di trasporto alta.

Il dispositivo di compensazione del rollio fondamentalmente può essere configurato in un qualsiasi modo adatto allo scopo di realizzare la regolazione dell'angolo di rollio dell'involucro del vagone nei due campi di frequenze. In varianti che hanno una configurazione particolarmente semplice del veicolo conforme all'invenzione a questo scopo è previsto che il dispositivo di compensazione del rollio comprenda un dispositivo di sostegno antirollio il quale è disposto parallelamente da un punto di vista cinematico al dispositivo di molleggio ed è realizzato in modo tale da opporsi a movimenti di rollio dell'involucro del vagone intorno all'asse di rollio durante la marcia in rettilineo. Dispositivi di sostegno antirollio di questo tipo sono noti da lungo tempo, di modo che per quanto li riguarda non è necessario entrare in maggior dettaglio. In particolare essi si possono basare su diversi principi di azione. Così essi possono essere basati su un principio di azione puramente meccanico. Sono però anche possibili soluzioni fluidiche (per esempio idrauliche), soluzioni elettromeccaniche o combinazioni a piacere costituite da tutti questi principi di azione.

In una variante che ha una configurazione particolarmente semplice, il dispositivo di sostegno antirollio comprende due bracci oscillanti i quali alle loro estremità sono di volta in volta collegati in modo articolato all'involucro del vagone e alla loro altra estremità sono collegati di volta in volta in modo articolato a estremità opposte di un elemento di torsione che è supportato sul carrello, come è già stato descritto all'inizio.

In aggiunta o in alternativa, il dispositivo di compensazione del rollio può anche comprendere un dispositivo di guida che è disposto da un punto di vista cinematico in serie rispetto al dispositivo di molleggio. Il dispositivo di guida comprende un elemento di guida che è disposto tra il carrello e l'involucro del vagone, ed è realizzato in modo tale da definire, nel caso di movimenti di rollio dell'involucro del vagone, un movimento dell'elemento di guida rispetto all'involucro del vagone o al carrello. Il dispositivo di guida a sua volta può essere configurato in un adatto modo a piacere allo scopo di realizzare la guida descritta. Esso per esempio può essere realizzato per scorrimento e/o per rotolamento dell'elemento di guida su una pista di guida.

In varianti del veicolo conforme all'invenzione che hanno una configurazione particolarmente semplice e che sono particolarmente robuste, il dispositivo di guida comprende in particolare almeno un dispositivo di molleggio a strati. Il dispositivo di molleggio a strati può essere realizzato come semplice molla a strati di gomma i cui strati sono disposti in modo inclinato rispetto all'asse verticale del veicolo e rispetto all'asse trasversale del veicolo, in modo tale che essi definiscono l'asse di rollio dell'involucro del vagone.

A questo punto è il caso di far notare che la configurazione del dispositivo di compensazione del rollio con un tale dispositivo di molleggio a strati per la definizione dell'asse di rollio dell'involucro del vagone rappresenta un concetto inventivo proteggibile a sé stante che in particolare è indipendente dalla regolazione sopra descritta dell'angolo di rollio nel primo campo di frequenze e nel secondo campo di frequenze.

La presente invenzione può essere impiegata nel contesto di configurazioni a piacere del sostegno dell'involucro del vagone sul carrello. Così essa per esempio può venire impiegata in relazione con un molleggio ad uno stadio singolo che sostiene l'involucro del vagone direttamente su un’unità ruota. In un modo particolarmente vantaggioso essa può venire impiegata nel contesto di molleggi configurati a due strati. Di preferenza, conformemente a ciò, il carrello presenta un telaio del carrello e almeno un’unità ruota, mentre il dispositivo di molleggio presenta un molleggio primario e un molleggio secondario. Il telaio del carrello è sostenuto attraverso il molleggio primario sull’unità ruota, mentre l'involucro del vagone è sostenuto sul telaio del carrello attraverso il molleggio secondario realizzato in particolare come sospensione ad aria.

Allora, di preferenza, il dispositivo di compensazione del rollio è disposto da un punto di vista cinematico in parallelo con il molleggio secondario tra il telaio del carrello e l'involucro del vagone. In questo modo è possibile una integrazione nella maggioranza dei veicoli tipicamente utilizzati.

La rigidità del dispositivo di molleggio, in particolare la sua rigidità trasversale, può eventualmente essere determinata in modo unico dal molleggio primario e dal molleggio secondario. Di preferenza il dispositivo di molleggio comprende un dispositivo di molleggio trasversale che serve in modo vantaggioso per l'adattamento ovvero per l'ottimizzazione della rigidità trasversale del dispositivo di molleggio al rispettivo caso applicativo. In questo modo si semplifica la configurazione del dispositivo di molleggio in un modo notevole nonostante la semplice ottimizzazione della rigidità trasversale. Il dispositivo di molleggio trasversale può essere collegato da una parte con il telaio del carrello e dall'altra parte con l'involucro del vagone. In aggiunta o in alternativa, il dispositivo di molleggio trasversale può anche essere collegato da una parte con il telaio del carrello o con l'involucro del vagone e dall'altra parte può essere collegato con il dispositivo di compensazione del rollio.

Di preferenza, il dispositivo di molleggio trasversale è realizzato in modo tale da aumentare la rigidità del dispositivo di molleggio in direzione dell'asse trasversale del veicolo. A questo riguardo, esso può presentare una caratteristica a piacere adattata per il rispettivo caso applicativo. Di preferenza il dispositivo di molleggio trasversale presenta una caratteristica di rigidità degressiva allo scopo di ottenere nel complesso una caratteristica di rigidità degressiva del dispositivo di molleggio.

In forme di realizzazione preferite del veicolo conforme all'invenzione è inoltre previsto che il dispositivo di molleggio presenti un dispositivo di molleggio di emergenza che è disposto in posizione centrale sul carrello allo scopo di rendere possibile, anche nel caso di un guasto dei componenti di supporto del dispositivo di molleggio, un funzionamento di emergenza del veicolo. Il dispositivo di molleggio di emergenza può fondamentalmente essere configurato in un adatto modo a piacere. Di preferenza il dispositivo di molleggio di emergenza è realizzato in modo tale che esso sostenga l'azione di compensazione del dispositivo di compensazione del rollio. A tal fine, il dispositivo di molleggio di emergenza può comprendere una guida a scorrimento e/o a rotolamento che segue il movimento di compensazione.

La presente invenzione riguarda per di più un metodo per la regolazione di un angolo di rollio di un involucro del vagone di un veicolo sostenuto attraverso un dispositivo di molleggio in direzione di un asse verticale del veicolo su un carrello, in particolare di un veicolo su rotaia, intorno ad un asse di rollio parallelo ad un asse longitudinale del veicolo in cui l'angolo di rollio viene regolato in modo attivo. In una marcia in curva, ci si oppone a movimenti di rollio dell'involucro del vagone verso l'esterno della curva intorno ad un asse di rollio parallelo all'asse longitudinale del veicolo, dove all'involucro del vagone, al fine di aumentare il confort nelle inclinazioni, in un primo campo di frequenze sotto una prima deviazione trasversale dell'involucro del vagone, in direzione di un asse trasversale del veicolo si imprime un primo angolo di rollio intorno all'asse di rollio che corrisponde ad una curva effettiva di un tratto di binario di fatto percorso. All'involucro del vagone, allo scopo di aumentare il confort nelle oscillazioni, si imprime, in un secondo campo di frequenze, una seconda deviazione trasversale sovrapposta alla prima deviazione trasversale, dove il secondo campo di frequenze si trova almeno in parte, in particolare in modo completo, al di sopra del primo campo di frequenze. In questa maniera si possono realizzare nella stessa misura le varianti e i vantaggi descritti più su in relazione con il veicolo conforme all'invenzione, di modo che a questo riguardo si fa riferimento alle spiegazioni fornite in precedenza.

Ulteriori forme di realizzazione preferite della presente invenzione si vedono dalle rivendicazioni dipendenti ovvero dalla descrizione fornita qui di seguito di esempi di realizzazione preferiti la quale fa riferimento ai disegni allegati.

La Figura 1 mostra una vista schematica in sezione di una forma preferenziale di esecuzione del veicolo conforme all'invenzione in posizione neutra (lungo la linea I-I di Figura 3);

la Figura 2 mostra una vista schematica in sezione del veicolo di Figura 1 in una marcia in curva;

la Figura 3 mostra una vista schematica di lato del veicolo di Figura 1;

la Figura 4 mostra una vista schematica in prospettiva di una parte del veicolo di Figura 1;

la Figura 5 mostra una caratteristica di forza trasversale contro spostamento del dispositivo di molleggio del veicolo di Figura 1;

la Figura 6 mostra una vista in sezione schematica di una forma preferenziale di esecuzione ulteriore del veicolo conforme all'invenzione in posizione neutra;

la Figura 7 mostra una vista in sezione schematica di una forma preferenziale di esecuzione ulteriore del veicolo conforme all'invenzione in posizione neutra.

Primo esempio di esecuzione

Nel seguito, con riferimento alle figure da 1 a 5, viene descritto un primo esempio di esecuzione preferito del veicolo conforme all'invenzione nella forma di un veicolo su rotaia 101, che presenta un asse longitudinale del veicolo 101.1.

La Figura 1 mostra una vista schematica in sezione del veicolo 101 in un piano di sezione perpendicolare all'asse longitudinale del veicolo 101.1. Il veicolo 101 comprende un involucro del vagone 102 che nella zona delle sue due estremità è di volta in volta sostenuto su un dispositivo di molleggio 103 su un carrello nella forma di una struttura di supporto girevole 104. E’ tuttavia chiaro che la presente invenzione può venire impiegata anche in collegamento con altre configurazioni nelle quali l’involucro del vagone si appoggia semplicemente su un carrello.

Per una più semplice comprensione delle spiegazioni fomite nel seguito, nelle figure è indicato un sistema di coordinate del veicolo Xf, yf, Zf(imposto dal piano di appoggio delle mote della struttura di supporto girevole 104) in cui la coordinata Xfdefinisce la direzione longitudinale del veicolo su rotaia 101, la coordinata yfdefinisce la direzione trasversale del veicolo su rotaia 101 e la coordinata zfdefinisce la direzione in altezza del veicolo su rotaia 101. Per di più, sono definiti un sistema di coordinate assoluto (imposto dalla direzione della forza di gravità) x, y, z e un sistema di coordinate dei passeggeri (imposto dall'involucro del vagone 102) xp, yp, zp.

La struttura di supporto girevole 104 comprende due unità mota nella forma di sale montate 104.1, su cui si appoggia di volta in volta, attraverso una sospensione primaria (molleggio primario) 103.1 del dispositivo di molleggio 103, un telaio della struttura di supporto girevole 104.2. L’involucro del vagone 102 a sua volta si appoggia attraverso una sospensione secondaria (molleggio secondario) 103.2 al telaio della struttura di supporto girevole 104.2. La sospensione primaria 103.1 e la sospensione secondaria 103.2 in figura 1 a scopo di semplificazione sono rappresentate come molle elicoidali. E’ però chiaro che per quanto riguarda la sospensione primaria 103.1 ovvero la sospensione secondaria 103.2 si può trattare di un dispositivo di molleggio adatto a piacere. In particolare per quanto riguarda la sospensione secondaria 103.2 si tratta di preferenza di una sospensione ad aria nota da lungo tempo o simili.

Il veicolo 101 comprende inoltre, nella zona di ciascuna struttura di supporto girevole 104, un dispositivo di compensazione del rollio 105, che da un punto di vista cinematico agisce in parallelo con il molleggio secondario 103.2 tra il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole e l'involucro del vagone 102 in un modo che verrà descritto ancora in seguito in maniera più precisa.

Come si può ricavare in particolare da figura 1, il dispositivo di compensazione del rollio 105 comprende un sostegno antirollio 106 noto da lungo tempo che da una parte è collegato con il telaio della struttura di supporto girevole 104.2 e dall’altra parte con l’involucro del vagone 102. La figura 4 mostra una vista in prospettiva di questo sostegno antirollìo 106. Come si può ricavare da figura 1 e 4, il sostegno antirollio 106 comprende un braccio di torsione nella forma di una prima leva 106.1 e un secondo braccio di torsione nella forma di una seconda leva 106.2. Le due leve 106.1 e 106.2 sono disposte su tutti e due i lati del piano centrale longitudinale (piano XfZf) del veicolo 101 di volta in volta in modo vincolato da un punto di vista rotativo sulle estremità di un albero di torsione 106.3 del sostegno antirollìo 106. L’albero di torsione 106.3 si estende in direzione trasversale (direzione yf) del veicolo ed è supportato in modo girevole in blocchi di supporto 106.4 i quali a loro volta sono uniti in modo fisso con il telaio della struttura di supporto girevole 104.2. All’estremità libera della prima leva 106.1 è collegato in modo articolato un primo braccio oscillante 106.5, mentre all’estremità libera della seconda leva 106.2 è collegato in modo articolato un secondo braccio oscillante 106.6. Attraverso i due bracci oscillanti 106.5, 106.6, il sostegno antirollìo 106 è collegato in modo articolato con l’involucro del vagone 102.

Nelle Figure 1 e 4 è rappresentato lo stato nella posizione neutra del veicolo 101 che si ha in una marcia lungo un binario 108 diritto e non svergolato. In questa posizione neutra, i due bracci oscillanti 106.5, 106.6 si estendono nel piano del disegno di figura 1 (piano yfZf) nel presente esempio inclinati rispetto all’asse verticale (asse Zf) del veicolo 101 in modo tale che le loro estremità superiori (collegate in modo articolato all’involucro del vagone 102) siano sfalsate verso il centro del veicolo e i loro assi longitudinali si intersechino in un punto MP che si trova nel piano centrale longitudinale (piano XfZf) del veicolo. Per mezzo dei bracci articolati 106.5, 106.6 è definito, in un modo noto da lungo tempo, un asse di rollio che (nella posizione neutra) si estende parallelamente all’asse longitudinale 101.1 del veicolo che passa per il punto MP. Il punto di intersezione MP degli assi longitudinali dei bracci articolati 106.5, 106.6, detto in altri termini, forma il centro di rotazione istantaneo di un movimento di rollio dell’involucro del vagone 102 intorno a questo asse di rollio.

Il sostegno antirollìo 106 permette, in un modo noto da lungo tempo, una compressione in sincronia su tutti e due i lati del veicolo della sospensione secondaria 103.2, mentre esso impedisce un movimento di rollio puro intorno all’asse di rollio ovvero al centro di rotazione istantaneo MP. Per di più, come si può ricavare in particolare da figura 2, a motivo della posizione di sbieco dei bracci oscillanti 106.5, 106.6 attraverso il sostegno antirollio 106 è imposta a priori una cinematica con un movimento combinato costituito da un movimento di rollio intorno all’asse di rollio ovvero intorno al centro di rotazione istantaneo MP e da un movimento trasversale in direzione dell’asse trasversale del veicolo (asse yf). In questo modo si comprende che il punto di intersezione MP e di conseguenza l’asse di rollio, a motivo della cinematica preimposta per effetto dei bracci oscillanti 106.5, 106.6, in occasione di una deviazione dell’involucro del vagone 102 dalla posizione neutra si sposta di regola parimenti di lato.

La figura 2 mostra il veicolo 101 in una marcia in curva in un punto in cui il binario è rialzato. Come si può ricavare da Figura 2, la forza centrifuga Fy, che, nella marcia in curva, agisce sul centro di gravità SP dell'involucro del vagone 102 (a motivo dell'accelerazione prevalente in direzione trasversale del veicolo) provoca sul telaio 104.2 della struttura di supporto girevole un movimento di rollio verso l'esterno della curva che risulta da una più forte compressione del molleggio primario 103.1 sul lato esterno della curva.

Come si può riconoscere inoltre da Figura 2, la configurazione descritta del sostegno antirollio 106 in una marcia in curva del veicolo 101 nella zona del molleggio secondario 103.2 provoca un movimento di compensazione che si oppone al movimento di rollio dell'involucro del vagone 102 (rispetto alla posizione neutra accennata per mezzo del contorno tratteggiato 102.1, che si ha su un binario piano e diritto) verso l'esterno della curva che, in assenza del sostegno antirollio 106, si avrebbe, a motivo della forza centrifuga che agisce sul centro di gravità SP dell'involucro del vagone 102 (in modo analogo ad una compressione disuniforme del molleggio primario 103.1), per effetto di una più forte compressione del molleggio secondario 103.2 sul lato esterno della curva.

Grazie a questo movimento di compensazione imposto dalla cinematica del sostegno antirollio 106, si aumenta tra l'altro il confort nelle inclinazioni per i passeggeri del veicolo 101 per il fatto che i passeggeri (nel loro sistema di riferimento stabilito a priori dall'involucro del vagone 102 xp, yp, zp) percepiscono una parte dell'accelerazione trasversale ayovvero della forza centrifuga Fy, che agisce di fatto nel sistema di riferimento fissato alla terra, solo come un aumento della componente di accelerazione azpovvero un'azione di forza F/pin direzione del pavimento dell'involucro del vagone 102, che di regola è percepita come meno disturbante ovvero meno sgradevole. La componente di accelerazione trasversale aypovvero la componente di forza centrifuga Fypche agisce in direzione trasversale e che dai passeggeri nel loro sistema di riferimento è percepita come disturbante viene di conseguenza ridotta in un modo vantaggioso.

I valori massimi ammissibili per l'accelerazione trasversale ammaxche agisce nel sistema di riferimento (xp, yp, zp) dei passeggeri sono di regola imposti a priori dalle società che gestiscono il veicolo 101. Punti di riferimento a questo riguardo sono forniti anche dalle norme nazionali e intemazionali (come per esempio la norma europea EN 12299).

L'accelerazione trasversale aypche agisce nel sistema di riferimento (xpyp, zp) dei passeggeri (in direzione dell'asse yp) è composta da due componenti, per la precisione una prima componente di accelerazione aypse una seconda componente di accelerazione aypdsecondo l'equazione:

(1)

il valore effettivo della prima componente di accelerazione aypSrisulta dal passaggio per l'arco di binario effettivo con la velocità effettiva di marcia, mentre il valore effettivo della seconda componente di accelerazione aypdrisulta da eventi istantanei (periodici o per lo più singolari) (come per esempio il passaggio su un punto in cui il binario non è regolare, come per esempio uno scambio o simili).

Dato che la curvatura dell'arco di binario e la velocità di marcia istantanea del veicolo 101 nel funzionamento normale si modificano solo in un modo relativamente lento, per quanto riguarda questa prima componente di accelerazione aypSsi tratta di una componente quasi statica. Al contrario, per quanto riguarda la seconda componente di accelerazione aypd(che si presenta per lo più in conseguenza di urti) si tratta di una componente dinamica.

Dall'accelerazione trasversale istantanea aypconformemente alla presente invenzione si può alla fine determinare un valore minimo di riferimento per una deviazione trasversale dyN, soll, min dell'involucro del vagone 102 rispetto all'asse verticale del veicolo (asse zf). A questo riguardo si tratta della deviazione trasversale (e di conseguenza eventualmente del corrispondente angolo di rollio) che è necessaria come minimo allo scopo di scendere al di sotto dell'accelerazione trasversale massima ammissibile ayp,max·A seconda del livello a cui deve arrivare il confort per i passeggeri del veicolo 101 (di conseguenza anche a seconda della misura in cui si deve scendere al di sotto di questa massima accelerazione trasversale ayp maxammissibile), si può imporre a priori un valore di riferimento per la deviazione trasversale dyw.solldell'involucro del vagone 102 in direzione dell'asse trasversale del veicolo (asse yf), che corrisponde allo stato istantaneo di marcia. A questo riguardo, questo valore di riferimento per la deviazione trasversale dyw,solldell'involucro del vagone 102 è composto a sua volta da una componente quasi statica dyWs,solle da una componente dinamica dyWd,soii, dove vale la relazione:

Per quanto riguarda la componente quasi statica dyws.soii, si tratta del valore di riferimento quasi statico, importante per il confort nelle inclinazioni, per la deviazione trasversale (e di conseguenza per l'angolo di rollio) che si ottiene dall'accelerazione trasversale quasi statica istantanea aypS(la quale a sua volta dipende dalla curvatura dell'arco di binario e dalla velocità di marcia istantanea v). Di conseguenza a questo riguardo si tratta dunque del valore di riferimento per la deviazione trasversale che si usa, in veicoli noti dallo stato della tecnica con impostazione attiva dell'angolo di rollio, per la regolazione dell'angolo di rollio.

Per quanto riguarda la componente dinamica dyWd,soii, si tratta al contrario del valore di riferimento dinamico, importante per il confort nelle oscillazioni, per la deviazione trasversale (e di conseguenza eventualmente per l'angolo di rollio) che si ottiene dall'accelerazione trasversale dinamica istantanea aypd(la quale a sua volta ha origine da anomalie periodiche o singolari del binario).

Allo scopo di impostare in un modo attivo la deviazione trasversale dywdell'involucro del vagone 102 rispetto alla posizione neutra (come è accennato in Figura 1 per mezzo del contorno tratteggiato 102.2), il dispositivo di compensazione del rollio 105 nel presente esempio presenta per di più un dispositivo di azionamento 107 il quale a sua volta comprende un attuatore 107.1 e un dispositivo di comando 107.2 ad esso collegato. L'attuatore 107.1 è collegato da una parte in modo articolato con il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole e dall'altra parte è collegato in modo articolato con l'involucro del vagone 102.

Nel presente esempio, l'attuatore 107.1 è configurato come attuatore elettroidraulico. E' però chiaro che in altre varianti della presente invenzione si può anche usare un attuatore che funziona secondo un altro principio di azione adatto a piacere. Così per esempio si possono impiegare principi di azione idraulici, pneumatici, elettrici e elettromeccanici, da soli o in una combinazione a piacere.

L'attuatore 107.1 nel presente esempio è disposto in modo tale che la forza di azionamento da esso esercitata tra il telaio della struttura di supporto girevole 104.2 e l'involucro del vagone 102 (in posizione neutra) agisca in direzione parallela alla direzione trasversale del veicolo (direzione yf). E' però chiaro che in altre varianti della presente invenzione può essere provvista una disposizione in altra forma dell'attuatore, con la condizione che la forza di azionamento da esso esercitata tra il carrello e l'involucro del vagone presenti una componente in direzione trasversale del veicolo.

Il dispositivo di comando 107.2 comanda o regola la forza dell'attuatore e/o la deviazione dell'attuatore 107.1 conformemente alla presente invenzione in modo tale che si sovrappongano una all'altra una prima deviazione trasversale quasi statica dyWsdell'involucro del vagone 102 e una seconda deviazione trasversale dinamica dyWddell'involucro del vagone 102, in modo tale che nel complesso si ottenga una deviazione trasversale dyw dell'involucro del vagone 102 per la quale vale la seguente relazione:

Una regolazione della deviazione trasversale dyw la si ottiene conformemente all'invenzione con l'uso del valore di riferimento per la deviazione trasversale dyw,Soii dell'involucro del vagone 102 che è composta dalla componente quasi statica dyWs,soii e dalla componente dinamica dywd.soii, come è definito per esempio nell'equazione (2).

Allo scopo di aumentare il confort nelle inclinazioni per i passeggeri, la regolazione (sostenuta per mezzo della forza centrifuga Fy) della prima deviazione trasversale dyWsnel presente esempio si verifica in un primo campo di frequenze FI, che si estende da 0 Hz a 1,0 Hz. Per quanto riguarda il primo campo di frequenze si tratta dunque del campo di frequenze in cui si verificano dei movimenti di rollio quasi statici dell'involucro del vagone 102 che corrispondono alla curvatura istantanea dell'arco di binario percorso e alla velocità di marcia istantanea.

Allo scopo di aumentare, in aggiunta al confort nelle inclinazioni, anche il confort nelle oscillazioni per i passeggeri, la regolazione della seconda deviazione trasversale dyWdnel presente esempio si effettua conformemente all'invenzione in un secondo campo di frequenze F2, che si estende da 1,0 Hz a 6,0 Hz. Per quanto riguarda il secondo campo di frequenze, si tratta di un campo di frequenze che è accordato con i disturbi dinamici che ci si devono attendere nel funzionamento del veicolo (eventualmente periodici, però tipicamente piuttosto singolari ovvero con una dispersione statistica), i quali vengono percepiti dai passeggeri e sono sentiti come disturbanti.

E' però chiaro che il primo campo di frequenze e/o il secondo campo di frequenze a seconda di quanto imposto dalla rete ferroviaria e/o dalla società di gestione del veicolo (per esempio a motivo dell'impiego del veicolo nel traffico di corto raggio, nel traffico di lungo raggio, in particolare nel traffico ad alta velocità e così via) può anche variare.

Per effetto della soluzione conforme all'invenzione, alla prima deviazione trasversale dyWsdell'involucro del vagone 102, la cui regolazione alla fine rappresenta un adattamento quasi statico della deviazione trasversale (e di conseguenza dell'angolo di rollio) alla curvatura istantanea del binario e alla velocità di marcia istantanea, si sovrappone dunque di conseguenza una seconda deviazione trasversale dywddell'involucro del vagone 102 la cui regolazione alla fine rappresenta un adattamento dinamico a disturbi istantanei introdotti nell'involucro del vagone, di modo che nel complesso si può ottenere un alto confort per i passeggeri.

II dispositivo di comando 107.2 realizza il pilotaggio delfattuatore 107.1 in funzione di una serie di grandezze in ingresso che gli vengono apportate da un controllo del veicolo di ordine superiore e/o da sensori separati (come per esempio il sensore 107.3) o simili. Tra le grandezze in ingresso di cui tiene conto il pilotaggio si contano per esempio grandezze che sono rappresentative per la velocità di marcia istantanea v del veicolo 101, per la curvatura χ del tratto di binario percorso in quel momento, per l'angolo γ di sopraelevazione del binario riguardante il tratto di binario percorso in quel momento, e per l'intensità nonché la frequenza di disturbi (per esempio anomalie di assetto del binario) del tratto di binario percorso in quel momento.

Queste grandezze elaborate da parte del dispositivo di comando 107.2 possono venire determinate in ogni modo adatto a piacere. In particolare per la determinazione del valore di riferimento della seconda deviazione trasversale dinamica dywd,soii è necessario determinare i disturbi ovvero le accelerazioni trasversali ay, che ne risultano, i cui effetti sui passeggeri devono venire per lo meno alleviati per mezzo della frazione dinamica dyWd, in un modo sufficientemente preciso e con una larghezza di banda sufficiente (dunque per esempio devono venire misurati direttamente e/o devono venire calcolati attraverso modelli adatti costruiti a priori del veicolo 101 e/o del binario).

Il dispositivo di comando 107.2 a questo riguardo può essere realizzato in un modo adatto a piacere con la condizione che esso soddisfi le esigenze di sicurezza corrispondenti imposte da parte della società che gestisce il veicolo su rotaia. Così per esempio esso può essere composto da un singolo sistema basato su processori. Nel presente esempio, per la regolazione nel primo campo di frequenze FI e per la regolazione nel secondo campo di frequenze F2 sono stabiliti circuiti di comando ovvero circuiti di regolazione differenti.

Nel presente esempio, l'attuatore 107.1 nel primo campo di frequenze FI presenta dalla posizione neutra una deviazione massima da 80 mm a 95 mm, mentre nel secondo campo di frequenze esso presenta, da una posizione di partenza, una deviazione massima da 15 mm a 25 mm. Inoltre, l'attuatore 107.1 nel primo campo di frequenze FI esercita una forza di azionamento massima da 15 kN a 30 kN, mentre nel secondo campo di frequenze esso esercita una forza di azionamento massima da 10 kN a 30 kN. In questo modo si ottiene una configurazione particolarmente favorevole da punti di vista statici e dinamici.

Per effetto della configurazione del dispositivo di compensazione del rollio 105 come sistema attivo, è per di più possibile in un modo vantaggioso configurare relativamente rigido il sostegno dell'involucro del vagone 102 sulla struttura di supporto girevole 104 in direzione trasversale del veicolo 101. In particolare è possibile disporre l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantanea MP dell'involucro del vagone 102 relativamente in prossimità del centro di gravità SP dell'involucro del vagone 102.

Nel presente esempio, il molleggio secondario 103.2 è configurato in modo tale che essa presenti una curva caratteristica 108 di forza di richiamo contro deviazione trasversale come quella che è rappresentata in Figura 5. La curva caratteristica 108 della forza riproduce a questo riguardo la variazione della forza di richiamo Fyfesercitata sull'involucro del vagone 102 dal molleggio secondario 103.2 che agisce nel caso di una deviazione trasversale yfdell'involucro del vagone 102 nei confronti del telaio 104.2 della struttura di supporto girevole. In modo analogo, per il molleggio secondario 103.2 si può anche indicare una curva caratteristica di richiamo nella forma di una curva caratteristica dei momenti che riproduce la variazione del momento torcente di richiamo Mxfesercitato sull'involucro del vagone 102 dal molleggio secondario 103.2 in funzione della deviazione di angolo di rollio awdalla posizione neutra.

Come si può ricavare da Figura 5, il molleggio secondario 103.2 in un primo campo di deviazione trasversale Q1 presenta una prima rigidità trasversale RI, mentre essa in un secondo campo di deviazione trasversale Q2 che si trova al di sopra del primo campo di deviazione trasversale Q1 presenta una seconda rigidità trasversale R2 che è più ridotta rispetto alla prima rigidità trasversale RI.

A questo riguardo è chiaro che la rigidità trasversale (come si può vedere anche da Figura 5 sulla base delle curve caratteristiche di forza tratteggiate 109.1, 109.2 di altri esempi di realizzazione) può variare entro il rispettivo campo di deviazione trasversale Q1 ovvero Q2 (eventualmente anche in modo forte). Di preferenza la rispettiva rigidità trasversale RI ovvero R2 è scelta in modo tale che il livello della prima rigidità trasversale RI si trovi almeno in parte, di preferenza in un modo sostanzialmente completo, al di sopra del livello della seconda rigidità trasversale R2. Naturalmente si può anche prevedere una zona di transizione tra il primo campo di deviazione trasversale Q1 e il secondo campo di deviazione trasversale Q2 in cui si perviene ad una intersezione ovvero ad una sovrapposizione dei livelli di rigidità. Fondamentalmente l'andamento della rigidità trasversale in funzione della deviazione trasversale può essere accordato in un qualsiasi modo adatto al caso applicativo presente.

In particolare in varianti vantaggiose della presente invenzione nel secondo campo di deviazione trasversale Q2 si può anche prevedere una seconda pendenza per lo più prossima al valore di zero, di preferenza uguale a zero, come è accennato in Figura 5 per mezzo del contorno 109.3. In ugual modo in altre varianti della presente invenzione nel secondo campo di deviazione trasversale Q2 si può anche prevedere una seconda pendenza negativa, come è accennato in Figura 5 per mezzo del contorno 109.4. In questo modo le forze degli attuatori possono venire mantenute particolarmente scarse in modo vantaggioso nel caso di deviazioni trasversali piuttosto grandi.

Nel presente esempio, il livello di rigidità nel primo campo di deviazione trasversale Q1 è scelto in modo tale che la prima rigidità trasversale RI si trovi in un campo da 100 N/mm a 800 N/mm, mentre il livello di rigidità nel secondo campo di deviazione trasversale Q2 è scelto in modo tale che la seconda rigidità trasversale R2 si trovi in un campo da 0 N/mm a 300 N/mm.

Nel presente esempio, la curva caratteristica della forza 108 di conseguenza nel primo campo di deviazione trasversale Q1 presenta una prima pendenza SI = dFyf/dyf(Q1) e nel secondo campo di deviazione trasversale Q2 presenta una seconda pendenza S2 = dFyf/dyf(Q2) che è più ridotta rispetto alla prima pendenza. Il rapporto V = S2/S1 della seconda pendenza S2 sulla prima pendenza SI è compreso in un campo da 0 a 3. E' però chiaro che in altre varianti della presente invenzione si possono anche scegliere altri valori per il rapporto V.

I due campi di deviazione trasversale Q1 e Q2 possono parimenti essere scelti in un adatto modo a piacere adattato al rispettivo caso di impiego. Nel presente esempio, il primo campo di deviazione trasversale Q1 si estende da 0 mm a 40 mm, mentre il secondo campo di deviazione trasversale Q2 si estende da 40 mm a 100 mm. In questo modo, in considerazione di una limitazione della deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone 102 con un impiego di energia quanto più possibile ridotto per il dispositivo di compensazione del rollio 105, si possono ottenere delle configurazioni particolarmente favorevoli.

Come si è già detto, per il veicolo 101 si può definire una curva caratteristica dei momenti torcenti in modo analogo alla curva caratteristica delle forze 108. In questo modo di considerazione, la curva caratteristica di richiamo in un primo campo di angolo di rollio W1 presenta una prima pendenza SI e in un secondo campo di angolo di rollio W2 che si trova al di sopra del primo campo di angolo di rollio W1 presenta una seconda pendenza che è minore della prima pendenza. Anche in questo modo di considerazione, il rapporto V = S2/S1 della seconda pendenza S2 sulla prima pendenza SI è compreso in un campo da 0 a 3. Il primo campo di angolo di rollio W1 si estende allora, a seconda della cinematica imposta, da 0° a 1,3°, mentre il secondo campo di angolo di rollio W2 si estende da 1,0° a 4,0°.

Detto con altre parole, nel presente esempio è dunque previsto un andamento degressivo della rigidità trasversale del molleggio secondario 103.2, in modo tale che ad una deviazione trasversale iniziale dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra viene opposta una resistenza relativamente alta.

La resistenza iniziale alta contro una deviazione trasversale ha il vantaggio che nel caso di un guasto dei componenti attivi (per esempio dell'attuatore 107.1 o del sistema di comando 107.2) anche in una marcia in curva (in funzione dell'accelerazione trasversale ayovvero della forza centrifuga Fydi fatto presenti) è possibile un richiamo passivo di ampia portata dell'involucro del vagone 102 per lo meno in prossimità della posizione neutra. Questo richiamo passivo nel caso di un guasto permette in modo vantaggioso di realizzare degli involucri di vagone 102 particolarmente larghi e di conseguenza una capacità di trasporto alta per il veicolo 101. Allo scopo di impedire che l'attuatore 107.1 ostacoli questo richiamo passivo, l'attuatore 107.1 nel presente esempio, è configurato in modo tale per cui esso nel caso di una sua inattività non oppone in sostanza alcuna resistenza ad un movimento di rollio dell'involucro del vagone 102. Di conseguenza, l'attuatore 107.1 non è dunque configurato come autobloccante.

Grazie alla degressività della curva caratteristica 108, la crescita della resistenza contro la deviazione trasversale si riduce con il crescere della deviazione (nel caso di una pendenza negativa la resistenza si può addirittura abbassare). Ciò costituisce un vantaggio in considerazione della regolazione dinamica della seconda deviazione trasversale dyWdnel secondo campo di frequenze F2 in una marcia in curva del veicolo 101 per il fatto che il dispositivo di compensazione del rollio 105 per queste deviazioni dinamiche nel secondo campo di frequenze F2 deve allora mettere a disposizione delle forze relativamente scarse.

La curva caratteristica degressiva del molleggio secondario può venire ottenuta in un qualsiasi modo adatto. Così per esempio, come nel presente esempio, le molle attraverso le quali l'involucro del vagone 102 è sostenuto sul telaio 104.2 della struttura di supporto girevole possono essere configurate in un modo corrispondente per realizzare di per sé sole questa caratteristica. Nel caso di una sospensione pneumatica questo lo si può ottenere per esempio per mezzo di una configurazione adatta del supporto del soffietto delle rispettive molle ad aria.

E' però chiaro che il dispositivo di molleggio 103 in altre varianti della presente invenzione può presentare una o più molle trasversali aggiuntive, come è accennato in Figura 1 per mezzo del contorno tratteggiato 110. La molla trasversale 110 serve per l'adattamento ovvero per l'ottimizzazione della rigidità trasversale del molleggio secondario 103.2 per il rispettivo caso di impiego. In questo modo si semplifica la configurazione del molleggio secondario 103.2 in un modo notevole, pur con la semplice ottimizzazione della rigidità trasversale.

La molla trasversale 110 come è mostrata nel presente esempio può essere collegata da una parte con il telaio del carrello e dall'altra parte con l'involucro del vagone. In aggiunta o in alternativa, una molla trasversale di questo tipo può anche essere collegata da una parte con il telaio del carrello o con l'involucro del vagone, mentre essa dall'altra parte è collegata con il dispositivo di compensazione del rollio 105 (per esempio con uno dei bracci oscillanti 106.5, 106.6). In ugual modo, la molla trasversale può anche agire esclusivamente all'intemo del dispositivo di compensazione del rollio 105, per esempio tra uno dei bracci oscillanti 106.5, 106.6 e la leva 106.1 ovvero 106.2 corrispondente o la barra di torsione 106.3.

La molla trasversale 110 a questo riguardo, allo scopo di aumentare la rigidità del dispositivo di molleggio, può essere realizzata in direzione dell'asse trasversale del veicolo. A questo riguardo, essa può presentare una caratteristica a piacere adattata per il rispettivo caso di impiego. Di preferenza la molla trasversale 110 presenta essa stessa una caratteristica di rigidità degressiva allo scopo di ottenere nel complesso una caratteristica di rigidità degressiva del molleggio secondario 103.2.

La molla trasversale 110 può essere configurata in un qualsiasi modo adatto e può funzionare secondo un qualsiasi principio di azione adatto. Così si possono usare molle di trazione, molle di compressione, molle di torsione o qualsiasi combinazione di queste. In aggiunta, si può trattare di una molla puramente meccanica, di una molla elettromeccanica, di una molla pneumatica, di una molla idraulica o di combinazioni qualsiasi di queste.

La rigidità trasversale del molleggio secondario 103.2 nel presente esempio è scelta di modo tale per cui nel caso di inattività dell'attuatore 107.1 (per esempio a causa di un guasto dell'attuatore 107.1 o del sistema di comando 107.2) venga esercitato sull'involucro del vagone 102 un momento torcente di richiamo Mxfintorno all'asse di rollio che è scelto di un valore tale che una deviazione di angolo di rollio

dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra nel caso di un

carico nominale (il che vuol dire dell'involucro del vagone 102 e di un veicolo che si trova su una sopraelevazione massima ammissibile del binario (il che vuol dire γ = Ymax) (il che vuol dire per v = v0= 0) abbia un valore minore di 2°. Per la prima deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra verso l'esterno della curva vale nel presente esempio il fatto che questa è limitata a 60 mm. Per la seconda deviazione trasversale massima

dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra verso l'interno della curva vale a questo riguardo il fatto che questa è limitata a 20 mm.

Detto in altri termini, il molleggio secondario 103.2 è configurato in modo tale che il veicolo 101, quando esso per un motivo qualsiasi (per esempio a causa di un danno al veicolo o alla linea) perviene a fermarsi in un tale punto sfavorevole, esso continua a mantenere un profilo di ingombro stabilito a priori.

Per di più, il momento torcente di richiamo Mxfquando l'attuatore 107.1 è inattivo è scelto in modo tale che una deviazione di angolo di rollio

dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra nel caso di un carico nominale (il che vuol dire m = mmax) dell'involucro del vagone 102 e nel caso di un’accelerazione trasversale del veicolo massima ammissibile che agisce in direzione di un asse trasversale del veicol e minore di 2°. Per la prima deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra verso l'esterno della curva vale, nel presente esempio, il fatto che questa è limitata a 60 mm. Per la seconda deviazione trasversale massima

dell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra verso

l'interno della curva vale a questo riguardo il fatto che questa è limitata a 20 mm.

Detto con altre parole, il dispositivo di molleggio (in particolare la sua rigidità in direzione trasversale del veicolo) è configurato di preferenza in modo tale che un veicolo in un funzionamento normale nel caso di un guasto del dispositivo di azionamento mantenga, nella marcia a velocità di marcia normale, ancora il profilo di ingombro fissato a priori.

In ogni caso, è così garantito nel presente esempio che anche nel caso di un guasto dei componenti attivi del dispositivo di compensazione del rollio 105 sia ancora possibile un funzionamento di emergenza del veicolo 101 con delle proprietà di confort eventualmente peggiorate (in particolare per ciò che si riferisce al confort nelle inclinazioni e/o al confort nelle oscillazioni) però con il rispetto del profilo di ingombro prefissato.

Un ulteriore aspetto vantaggioso della configurazione conforme all’invenzione in relazione alla grande larghezza realizzabile dell'involucro del vagone 102 e di conseguenza in relazione alla grande capacità di trasporto sta, nel presente esempio, nel fatto che per effetto della configurazione e della disposizione dei bracci oscillanti 106.5, 106.6 , la distanza (che è presente nella posizione neutra dell'involucro del vagone 102) ΔΗ dell'asse di rollio dell'involucro del vagone 102 ovvero del centro di rotazione istantaneo MP dal centro di gravità SP dell'involucro del vagone 102 in direzione dell'asse verticale del veicolo (direzione zf) è scelta relativamente piccola.

Così, il centro di gravità SP dell'involucro del vagone 102 nel presente esempio presenta una prima altezza HI = 1970 mm sopra il binario, detto in un modo più preciso al di sopra del bordo superiore della rotaia SOK, mentre l'asse di rollio nella posizione neutra (mostrata in Figura 1) presenta in direzione dell'asse verticale del veicolo una seconda altezza H2 sopra il bordo superiore SOK della rotaia che, nel presente esempio, è compresa in un campo da 3700 mm a 4500 mm. Conformemente a ciò, nel presente esempio, si ottiene il seguente rapporto:

il quale riproduce il rapporto della differenza tra la seconda altezza H2 e la prima altezza HI sulla prima altezza HI che è compreso in un campo da circa 0,8 a circa 1,3. In questo modo si possono realizzare delle configurazioni le quali, per ciò che si riferisce alla delimitazione già citata più su delle deviazioni trasversali e di conseguenza alla realizzabilità di involucri di vagone più larghi con una più alta capacità di trasporto, sono particolarmente favorevoli.

Così, la distanza ΔΗ relativamente piccola del centro di rotazione istantaneo MP dal centro di gravità SP ha da una parte il vantaggio che già con delle deviazioni trasversali relativamente piccole dell'involucro del vagone 102 si ottiene un angolo di rollio dw relativamente grande. Nella marcia in curva in questo modo da una parte anche a velocità di marcia v alte ovvero nel caso di alte curvature del binario sono necessarie solo delle deviazioni trasversali relativamente scarse dell'involucro del vagone 102 allo scopo di realizzare la componente quasi statica aWsdell'angolo di rollio awovvero la componente quasi statica dyWsdella deviazione trasversale dyW- In ugual modo si possono eventualmente compensare anche urti di traverso intensi per mezzo di deviazioni trasversali relativamente scarse dell'involucro del vagone 102 con le quali si realizza la componente dinamica aWddell'angolo di rollio αW-Detto in altri termini, nel funzionamento normale del veicolo 101 sono dunque necessarie delle deviazioni trasversali relativamente scarse allo scopo di ottenere il desiderato confort di marcia per i passeggeri. Grazie alle scarse deviazioni trasversali nel funzionamento normale si può mantenere un profilo di ingombro fissato a priori per la rete ferroviaria sulla quale viene fatto funzionare il veicolo 101 nel funzionamento normale anche con un involucro del vagone 102 largo.

Un ulteriore vantaggio della piccola distanza ΔΗ del centro di rotazione istantaneo MP dal centro di gravità SP consiste nel braccio di leva relativamente piccolo così risultante, che è presentato dalla forza centrifuga Fyche agisce sul centro di gravità SP verso il centro di rotazione istantaneo MP. Nel caso di un guasto dei componenti attivi del dispositivo di compensazione del rollio 105 (per esempio nel caso di un non funzionamento dell'attuatore 107.1 o del dispositivo di comando 107.2), la forza centrifuga Fyesercita così, nella marcia in curva (in funzione dell'accelerazione trasversale aydi fatto presente) un momento torcente di rollio più ridotto sull'involucro del vagone 102, di modo che è possibile un richiamo in ampia misura passivo dell'involucro del vagone 102 per lo meno in prossimità della posizione neutra per mezzo del molleggio secondario 103.2.

Detto con altre parole, anche nel caso di un tale disturbo ovvero di un funzionamento di emergenza del veicolo 101 si perviene dunque a deviazioni trasversali relativamente scarse dell'involucro del vagone 102. Grazie alle scarse deviazioni trasversali nel funzionamento di emergenza, si può mantenere un profilo di ingombro prestabilito per la rete ferroviaria su cui viene fatto funzionare il veicolo 101 anche in un tale funzionamento di emergenza con involucri del vagone 102 larghi.

E' ovvio che in determinate varianti del veicolo conforme all'invenzione con deviazioni trasversali particolarmente scarse si può prevedere che (per esempio per mezzo di una corrispondente configurazione e disposizione dei bracci articolati 106.5, 106.6) l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo MP dell'involucro del vagone si trovi sul centro di gravità o in prossimità del centro di gravità SP dell'involucro del vagone, in modo tale che la forza di gravità Fynon può fornire alcun contributo (o per lo meno un contributo degno di nota) alla generazione del movimento di rollio. La regolazione dell'angolo di rollio dw si verifica allora esclusivamente in modo attivo attraverso l'attuatore 107.1.

In generale si può dunque accertare che il contributo della forza centrifuga Fyall'impostazione dell'angolo di rollio αw dipende dalla distanza ΔΗ del centro di rotazione istantaneo MP dal centro di gravità SP. Quanto più è scarsa questa distanza ΔΗ, tanto più grande è la frazione della forza di azionamento dell'attuatore 107.1, che è necessaria per la regolazione dell'angolo di rollio αw (che corrisponde alla situazione di marcia del momento e che occorre per il desiderato confort di marcia dei passeggeri).

Allo scopo di garantire il rispetto di un profilo di ingombro prefissato nel funzionamento normale in ogni caso, nel presente esempio è prevista una delimitazione delle deviazioni trasversali accordata con il profilo di ingombro imposto da parte della società che gestisce il veicolo, delimitazione che interviene in situazioni limite del funzionamento del veicolo 101. E' però chiaro che in altre varianti del veicolo conforme all'invenzione una tale delimitazione può essere impiegata già nel funzionamento normale. In ugual modo si può anche prevedere che una tale delimitazione manchi anche, e che pertanto in tutte le possibili situazioni di marcia ovvero situazioni di carico del veicolo non diventi dunque attiva alcuna delimitazione di questo genere.

La delimitazione delle deviazioni trasversali può essere realizzata per mezzo di adatte misure a piacere, come per esempio per mezzo di fermi corrispondenti tra l'involucro del vagone 102 e la struttura di supporto girevole 104, in particolare il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole. In ugual modo si può prevedere una configurazione corrispondente del dispositivo di compensazione del rollio 105. Così per esempio si possono prevedere dei fermi corrispondenti per i bracci oscillanti 106.5, 106.6.

Nel presente esempio, l'attuatore 107.1 è realizzato in modo tale che una prima deviazione trasversale massima dya maxdell'involucro del vagone 102 dalla posizione neutra che si verifica in direzione trasversale del veicolo (asse yf) nella marcia in curva verso l'esterno della curva sia limitata a 120 mm. Dato che le strutture di supporto girevoli 104 nel veicolo 101 sono disposte nella zona terminale dell'involucro del vagone 102, è di particolare interesse il fatto di limitare in modo corrispondente le deviazioni trasversali verso l'interno della curva. L'attuatore 107.1 limita di conseguenza, in aggiunta, una seconda deviazione trasversale massima dyimaxdell'involucro del vagone 102 che si verifica verso l'interno della curva in direzione trasversale del veicolo durante la marcia in curva dell'involucro del vagone dalla posizione neutra ad un valore di 20 mm.

Questa diversa delimitazione della deviazione trasversale massima verso l'interno della curva (dyimax) e verso l'esterno della curva (dya max) nel presente esempio la si realizza attraverso il dispositivo di comando 107.2. Il dispositivo di comando 107.2 pilota l'attuatore 107.1 a questo scopo (in funzione della direzione della curva di binario percorsa in quel momento) in modo tale che al raggiungimento della rispettiva deviazione trasversale massima (dyimaxovvero dya max) venga impedita una deviazione trasversale ulteriore oltre il valore massimo.

Inoltre si può prevedere che il dispositivo di comando 107.2 faccia variare la deviazione trasversale massima verso l'interno della curva dyimax(P) e/o verso l'esterno della curva dya max(P) in funzione della posizione istantanea P del veicolo 101 sulla rete ferroviaria percorsa. Così per esempio in determinati tratti della rete si può ammettere verso l'interno della curva e/o verso l'esterno della curva una deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone 102 più ridotta che non in altri tratti della rete. A questo riguardo si comprende che il dispositivo di comando 107.2 deve allora avere a disposizione una corrispondente informazione relativa alla posizione istantanea P.

Inoltre si può prevedere che il dispositivo di comando 107.2 limiti la differenza

tra l'angolo di rollio dwi sulla struttura di supporto girevole 104 anteriore e l'angolo di rollio aW2sulla struttura di supporto girevole 104 posteriore ovvero limiti la differenza

tra la deviazione trasversale dyWi sulla struttura di supporto girevole anteriore 104 e la deviazione trasversale dyw2sulla struttura di supporto girevole posteriore 104. Anche qui si può effettuare una simile regolazione attiva della delimitazione, che dipende eventualmente dal tratto di linea percorso in quel momento e/o da altre grandezze (come per esempio la velocità di rollio nella zona della rispettiva struttura di supporto girevole 104).

Come si può ricavare da Figura 1, il dispositivo di molleggio 103 comprende per di più un dispositivo di molleggio di emergenza 103.3, che è disposto, nella direzione trasversale del veicolo, in posizione centrale sul telaio 104.2 della struttura di supporto girevole allo scopo di rendere possibile, anche nel caso di un guasto del molleggio secondario 103.2, un funzionamento di emergenza del veicolo 101. Il dispositivo di molleggio di emergenza 103.3 può fondamentalmente essere configurato in un qualsiasi modo adatto. Nel presente esempio, il dispositivo di molleggio di emergenza 103.3 è realizzato in modo tale per cui esso sostiene l'azione di compensazione del dispositivo di compensazione del rollio 105. A questo scopo, il dispositivo di molleggio di emergenza 103.3 può comprendere una guida a scorrimento e/o a rotolamento che (nel caso del suo utilizzo, di conseguenza dunque in un funzionamento di emergenza) è in grado di seguire il movimento di compensazione del dispositivo di compensazione del rollio 105.

Fondamentalmente si può prevedere che la regolazione attiva dell'angolo di rollio ovvero della deviazione trasversale attraverso il dispositivo di compensazione del rollio 105 si verifichi esclusivamente nella marcia in curva su un binario ricurvo, e di conseguenza che il dispositivo di compensazione del rollio 105 sia dunque attivo solo in una tale situazione di marcia. Nel presente esempio, il dispositivo di compensazione del rollio 105 è attivo anche nella marcia in rettilineo del veicolo 101, in modo tale che in ogni situazione di marcia si verifica almeno una regolazione della deviazione trasversale dywovvero eventualmente dell'angolo di rollio awin un secondo campo di frequenze F2 e di conseguenza il confort nelle oscillazioni è garantito in modo vantaggioso anche in queste situazioni di marcia.

Secondo esempio di esecuzione

Una forma di realizzazione vantaggiosa ulteriore del veicolo conforme all'invenzione 201 è rappresentata in Figura 6. Il veicolo 201 corrisponde a questo riguardo nella sua configurazione fondamentale e nel suo modo di funzionamento al veicolo 101 delle Figure da 1 a 5, di modo che si deve entrare qui solamente nelle differenze. In particolare componenti uguali sono dotati degli stessi numeri di riferimento, mentre i componenti di uguale tipo sono dotati di numeri di riferimento aumentati del valore 100. Nei limiti in cui nel seguito non vengano fomite spiegazioni di altro genere, per ciò che si riferisce agli aspetti peculiari, alle funzioni e ai vantaggi di questi componenti si rimanda alle realizzazioni di cui sopra riguardo al primo esempio di esecuzione.

La differenza rispetto alla forma di realizzazione delle Figure da 1 a 5 sta nella configurazione del dispositivo di compensazione del rollio 205. Questo, a differenza del veicolo 101, è disposto dal punto di vista cinematico in serie rispetto al dispositivo di molleggio 103 attraverso il quale l'involucro del vagone 102 è supportato sulle unità ruota 104.1 della rispettiva struttura di supporto girevole 104.

Il dispositivo di compensazione del rollio 205 comprende un dispositivo di guida 211, che è disposto da un punto di vista cinematico in serie rispetto al dispositivo di molleggio 103. Il dispositivo di guida 211 comprende due elementi di guida 211.1, i quali sono di volta in volta supportati da una parte su un supporto 211.2 e dall'altra parte si appoggiano all'involucro del vagone 102. Il supporto 211.2 si estende in direzione trasversale del veicolo e a sua volta è sostenuto attraverso il molleggio secondario 103.2 sul telaio 104.2 della struttura di supporto girevole.

Gli elementi di guida 211.1 definiscono, in movimenti di rollio dell'involucro del vagone 102, il movimento del supporto 211.2 in relazione all'involucro del vagone 102. Il rispettivo elemento di guida 211.1 è configurato come semplice dispositivo di molleggio a strati che comprende una molla a strati di gomma 211.3 formata da più strati.

La molla a strati di gomma 211.3 è composta da più strati, dove per esempio si alternano degli strati di metallo e degli strati di gomma. La molla a strati di gomma 211.3 è rigida alla compressione in una direzione perpendicolare ai suoi strati (in modo tale che lo spessore degli strati sotto carico non si modifica in un modo degno di nota in questa direzione), mentre essa in una direzione parallela ai suoi strati è cedevole sotto una spinta di taglio (in modo tale che sotto un carico di taglio in questa direzione si ottiene una deformazione degna di nota). Gli strati della molla a strati di gomma 211.3 nel presente esempio sono disposti in modo inclinato rispetto all'asse verticale del veicolo e rispetto all'asse trasversale del veicolo, in modo tale che essi definiscono l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo MP dell'involucro del vagone 102.

Nel presente esempio, gli strati della molla a strati di gomma 211.3 sono realizzati come semplici strati piani e in modo tale che il punto di intersezione delle loro perpendicolari centrali 211.4 definisca l'asse di rollio ovvero il centro di rotazione istantaneo MP dell'involucro del vagone 102. Però è tuttavia chiaro che in altre varianti della presente invenzione si può anche prevedere una diversa configurazione a curvatura semplice o multipla di questi strati. In particolare si può trattare di segmenti concentrici di mantello del cilindro i cui centri di curvatura si trovano nel centro di rotazione istantaneo MP.

Le perpendicolari centrali 211.4 nel presente esempio si trovano in un piano comune che si estende in direzione perpendicolare all'asse longitudinale del veicolo (asse Xf). Conformemente a ciò, il complesso costituito dalle due molle a strati di gomma 211.3 in direzione trasversale del veicolo può trasmettere delle forze relativamente alte anche senza mezzi ausiliari aggiuntivi, mentre essa in direzione dell'asse longitudinale del veicolo può trasmettere delle forze solo a certe condizioni ovvero con una forte deformazione di taglio. Conformemente a ciò, di regola tra l'involucro del vagone 102 e il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole è previsto un collegamento articolato longitudinale che rende possibile una corrispondente trasmissione di forze in direzione dell'asse longitudinale del veicolo.

E' però chiaro che in altre varianti della presente invenzione si può anche prevedere una configurazione delle due molle a strati di gomma 211.3 che rende possibile la trasmissione di tali forze longitudinali. Così per esempio si possono prevedere degli strati con curvatura doppia. In ugual modo però si possono anche prevedere più di due molle a strati di gomma le quali sono disposte in modo non colineare e con una distribuzione nello spazio tale che le loro rette centrali ovvero i loro raggi di curvatura si intersechino nel centro di rotazione istantaneo MP dell'involucro del vagone.

Come si può ricavare per di più da Figura 6, il dispositivo di compensazione del rollio 205 comprende a sua volta un dispositivo di azionamento 207 con un attuatore 207.1 e con un dispositivo di comando 207.2 collegato con esso. In modo analogo all'attuatore 107.1, l'attuatore 207.1 agisce nella direzione trasversale del veicolo tra il supporto 211.2 e l'involucro del vagone 102.

Sotto il controllo da parte del dispositivo di comando 207.2, attraverso l'attuatore 207.1 viene impostato l'angolo di rollio dw ovvero viene impostata la deviazione trasversale dyw(come è accennato in Figura 6 per mezzo del contorno tratteggiato 102.2). A questo riguardo, il dispositivo di comando 207.2 nel presente esempio lavora in un modo analogo al dispositivo di comando 107.2. In particolare il dispositivo di comando 207.2 comanda o regola la forza dell'attuatore e/o la deviazione dell'attuatore 207.1 conformemente alla presente invenzione in modo tale che una prima deviazione trasversale quasi statica dywsdell'involucro del vagone 102 e una seconda deviazione trasversale dinamica dywddell'involucro del vagone 102 si sovrappongano una all'altra, in modo tale che nel complesso si ottiene una deviazione trasversale dywdell'involucro del vagone 102 per la quale vale l'equazione (2) di cui sopra. Anche qui la prima deviazione trasversale quasi statica dywsviene a sua volta impostata nel primo campo di frequenze FI, mentre la seconda deviazione trasversale dinamica dywdviene impostata nel secondo campo di frequenze F2.

Nel caso di inattività dei componenti attivi (dunque per esempio dell'attuatore 207.1 o del dispositivo di comando 207.2) del dispositivo di compensazione del rollio 205, si verifica un richiamo passivo dell'involucro del vagone attraverso la forza di richiamo elastica delle molle a strati di gomma 211.3. Le molle a strati di gomma 211.3 a questo riguardo possono essere configurate in modo tale che esse presentino una caratteristica simile a quella del molleggio secondario 103.2 del primo esempio di esecuzione, di modo che per ciò che le riguarda si fa riferimento alle realizzazioni di cui sopra.

Come si può per di più ricavare da Figura 6, tra il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole e il supporto 211.2 (in direzione parallela da un punto di vista cinematico rispetto al molleggio secondario 103.2) è previsto un sostegno antirollio 206 comune con bracci oscillanti 206.5, 206.6 che si estendono in parallelo fra di loro il quale si oppone ad una compressione disuniforme del molleggio secondario 103.2. Per di più tra il telaio 104.2 della struttura di supporto girevole e il supporto 211.2 in direzione trasversale del veicolo agisce un ulteriore attuatore 212 del dispositivo di compensazione del rollio 205, attraverso il quale si può influire sulla deviazione trasversale del supporto 211.2 e di conseguenza anche dell'involucro del vagone 102 con riferimento al telaio 104.2 della struttura di supporto girevole. E' però chiaro che in altre varianti della presente invenzione da una parte un tale attuatore ulteriore può anche eventualmente mancare e d'altra parte può anche di nuovo essere prevista una disposizione inclinata dei bracci oscillanti.

L'attuatore 212 è parimenti pilotato per mezzo del dispositivo di comando 207.2, in modo tale che il dispositivo di comando 207.2 attraverso il pilotaggio degli attuatoli 207.1 e 212 può produrre un comportamento di funzionamento del dispositivo di compensazione del rollio 205 come quello che è stato descritto più su in relazione con il primo esempio di esecuzione per il dispositivo di compensazione del rollio 105.

A questo punto è ancora solo il caso di far notare, tuttavia, che la configurazione del dispositivo di compensazione del rollio con un tale dispositivo di molleggio a strati per la definizione dell'asse di rollio dell'involucro del vagone rappresenta un concetto inventivo che può essere protetto in modo autonomo e che in particolare è indipendente dalla regolazione descritta in precedenza della deviazione trasversale (ovvero eventualmente dell'angolo di rollio) nel primo campo di frequenze FI e nel secondo campo di frequenze F2.

Terzo esempio di esecuzione

Una forma di realizzazione vantaggiosa ulteriore del veicolo conforme all'invenzione 301 è rappresentata in Figura 7. Il veicolo 301 corrisponde a questo riguardo nella sua configurazione fondamentale e nel suo modo di funzionamento al veicolo 201 della Figura 6, di modo che si deve entrare qui solamente nelle differenze. In particolare componenti uguali sono dotati delle stesse cifre di riferimento, mentre i componenti di uguale tipo sono dotati di cifre di riferimento aumentate del valore 100. Nei limiti in cui nel seguito non vengano fomite spiegazioni di altro genere, per ciò che si riferisce agli aspetti peculiari, alle funzioni e ai vantaggi di questi componenti si rimanda alle realizzazioni di cui sopra riguardo al primo esempio di esecuzione.

La differenza rispetto alla forma di realizzazione di Figura 6 sta solo nella disposizione del dispositivo di compensazione del rollio 305. Questo, a differenza del veicolo 201, è disposto da un punto di vista cinematico in serie tra il molleggio primario 103.1 e il molleggio secondario 103.2, attraverso il quale l'involucro del vagone 102 è sostenuto sulle unità mota 104.1 della rispettiva struttura di supporto girevole 104. Il dispositivo di compensazione del rollio 305 comprende a sua volta un dispositivo di guida 311 con due elementi di guida 311.1, i quali di volta in volta sono supportati da una parte su un supporto 311.2 e d'altra parte sul telaio 104.2 della struttura di supporto girevole. Sul supporto 311.2, che si estende nella direzione trasversale del veicolo, è sostenuto attraverso il molleggio secondario 103.2 l'involucro del vagone 102.

Gli elementi di guida 311.1 sono configurati come gli elementi di guida 211.1 e definiscono, in movimenti di rollio dell'involucro del vagone 102, il movimento del supporto 311.2 in relazione al telaio 104.2 della struttura di supporto girevole. Il rispettivo elemento di guida 311.1 a sua volta è configurato nella forma di un semplice dispositivo di molleggio a strati il quale comprende una molla a strati di gomma 311.3 composta da più strati che è configurata in un modo analogo alla molla a strati di gomma 211.3.

Come si può ricavare inoltre da Figura 7, il dispositivo di compensazione del rollio 305 comprende a sua volta un dispositivo di azionamento 307 con un attuatore 307.1 e con un dispositivo di comando 307.2 ad esso collegato che lavorano in un modo analogo all'attuatore 207.1 e al dispositivo di comando 207.2.

Come si può ricavare ulteriormente da Figura 7, tra l'involucro del vagone 102 e il supporto 311.2 (in parallelo da un punto di vista cinematico con il molleggio secondario 103.2) è previsto un normale sostegno antirollio 306 con bracci articolati 306.5, 306.6 che si estendono in parallelo tra di loro, il quale si oppone ad una compressione disuniforme del molleggio secondario 103.2. Per di più tra l'involucro del vagone 102 e il supporto 311.2 agisce in direzione trasversale del veicolo un ulteriore attuatore 312 del dispositivo di compensazione del rollio 305 attraverso il quale si può influire sulla deviazione trasversale dell'involucro del vagone 102 in relazione al supporto 311.2 e di conseguenza anche in relazione al telaio 104.2 della struttura di supporto girevole.

L'attuatore 312 è parimenti pilotato per mezzo del dispositivo di comando 307.2, in modo tale che il dispositivo di comando 307.2 attraverso il pilotaggio degli attuatoli 307.1 e 312 può produrre un comportamento di funzionamento del dispositivo di compensazione del rollio 305 come quello che è stato sopra descritto in relazione con il primo e con il secondo esempio di esecuzione.

La presente invenzione è stata sopra descritta esclusivamente sulla base di esempi per veicoli su rotaia. E’ però chiaro che la presente invenzione può venire impiegata anche in combinazione con altri veicoli a piacere.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Veicolo, in particolare veicolo su rotaia, con un involucro del vagone (102), che è appoggiato attraverso un dispositivo di molleggio (103) in direzione di un asse verticale del veicolo su un carrello (104), e un dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305), che è accoppiato con l'involucro del vagone (102) e con il carrello (104), dove il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) è disposto in particolare in modo parallelo da un punto di vista cinematico rispetto al dispositivo di molleggio (103), il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) in una marcia in curva si oppone a movimenti di rollio dell'involucro del vagone (102) verso l'esterno della curva, intorno ad un asse di rollio parallelo ad un asse longitudinale del veicolo, il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) al fine di aumentare il confort nelle inclinazioni è realizzato in modo tale da imprimere all'involucro del vagone (102), in un primo campo di frequenze sotto una prima deviazione trasversale dell'involucro del vagone (102) in direzione di un asse trasversale del veicolo, un primo angolo di rollio intorno all'asse di rollio, angolo che corrisponde alla curvatura effettiva di un tratto di binario che viene di fatto percorso, e caratterizzato dal fatto che il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) al fine di aumentare il confort nelle oscillazioni è realizzato in modo tale da imprimere all'involucro del vagone (102) in un secondo campo di frequenze una seconda deviazione trasversale che si sovrappone alla prima deviazione trasversale, dove il secondo campo di frequenze si trova almeno in parte, in particolare in modo completo, al di sopra del primo campo di frequenze.
2. Veicolo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) presenta un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) con almeno un attuatore (107.1; 207.1; 307.1) pilotato da un dispositivo di comando (107.2; 207.2; 307.2), dove il dispositivo di azionamento (107; 207; 307) in particolare è realizzato in modo tale da contribuire alla generazione del primo angolo di rollio nel primo campo di frequenze almeno in modo prevalente, in particolare per generare in sostanza il primo angolo di rollio.
3. Veicolo secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che il primo campo di frequenze si estende da 0 Hz a 2 Hz, di preferenza da 0,5 Hz a 1,0 Hz, il secondo campo di frequenze si estende da 0,5 Hz a 15 Hz, di preferenza da 1,0 Hz a 6,0 Hz, il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) è attivo anche nella marcia in rettilineo.
4. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'involucro del vagone (102) presenta una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e rettilineo, e il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305), in particolare un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305), è realizzato in modo tale che una prima deviazione trasversale massima dell’involucro del vagone (102) dalla posizione neutra che si verifica in una direzione trasversale del veicolo durante una marcia in curva verso l'esterno della curva è limitata ad un valore da 80 mm a 150 mm, di preferenza è limitata ad un valore da 100 mm a 120 mm, e/o una seconda deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone (102) dalla posizione neutra che si verifica verso l'interno della curva in una direzione trasversale del veicolo durante una marcia in curva è limitata ad un valore da 0 mm a 40 mm, di preferenza è limitata a 20 mm.
5. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) è realizzato in modo tale da agire da dispositivo di fermo di fine corsa per la definizione di almeno un fermo terminale per il movimento di rollio dell'involucro del vagone (102), dove il dispositivo di azionamento è realizzato in modo tale da definire in modo variabile la posizione degli uno o più fermi terminali per il movimento di rollio dell'involucro del vagone (102).
6. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) in caso di sua inattività oppone ad un movimento di rollio dell'involucro del vagone (102) al massimo una scarsa resistenza, in particolare non oppone in sostanza alcuna resistenza.
7. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'involucro del vagone (102) presenta una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e rettilineo, il dispositivo di molleggio (103) in caso di inattività di un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) esercita sull'involucro del vagone (102) un momento torcente di richiamo intorno all'asse di rollio, dove il momento torcente di richiamo nel caso in cui il dispositivo di azionamento (107; 207; 307) sia inattivo è scelto di un valore tale che una deviazione trasversale dell'involucro del vagone (102) dalla posizione neutra sotto un carico nominale dell'involucro del vagone (102) e con il veicolo che si trova su un rilievo massimo ammissibile del binario abbia un valore da 10 mm a 40 mm, di preferenza abbia un valore minore di 20 mm, e/o - una deviazione trasversale dell'involucro del vagone (102) dalla posizione neutra sotto un carico nominale dell'involucro del vagone (102) e nel caso di un'accelerazione trasversale del veicolo massima ammissibile che agisce in direzione di un asse trasversale del veicolo abbia un valore da minore di 40 mm a 80 mm, di preferenza abbia un valore minore di 60 mm.
8. Veicolo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il dispositivo di molleggio (103) definisce una curva caratteristica di richiamo, dove la curva caratteristica di richiamo riproduce la variazione del momento torcente di richiamo in funzione della deviazione di angolo di rollio e - la curva caratteristica di richiamo presenta un andamento degressivo, dove in particolare la curva caratteristica di richiamo in un primo campo di deviazione trasversale presenta una prima pendenza e in un secondo campo di deviazione trasversale che si trova al di sopra del primo campo di deviazione trasversale presenta una seconda pendenza che è minore della prima pendenza, dove - il rapporto tra la seconda pendenza e la prima pendenza è compreso in particolare in un campo da 0 a 1, di preferenza è compreso in un campo da 0 a 0,5, in modo ulteriormente preferenziale è compreso in un campo da 0 a 0,1, e/o - in particolare il primo campo di deviazione trasversale si estende da 0 mm a 60 mm, di preferenza si estende da 0 mm a 40 mm, e il secondo campo di deviazione trasversale si estende in particolare da 20 mm a 120 mm, di preferenza si estende da 40 mm a 100 mm.
9. Veicolo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che - l'involucro del vagone (102) presenta una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e rettilineo, e il dispositivo di molleggio (103) presenta una rigidità trasversale in direzione di un asse trasversale del veicolo che dipende da una deviazione trasversale dell'involucro del vagone (102) in direzione dell'asse trasversale del veicolo dalla posizione neutra, dove in particolare il dispositivo di molleggio (103) in un primo campo di deviazione trasversale presenta una prima rigidità trasversale e in un secondo campo di deviazione trasversale che si trova al di sopra del primo campo di deviazione trasversale presenta una seconda rigidità trasversale che è minore della prima rigidità trasversale, dove - la prima rigidità trasversale in particolare è compresa in un campo da 100 N/mm a 800 N/mm, di preferenza si trova in un campo da 300 N/mm a 500 N/mm, e la seconda rigidità trasversale è compresa in particolare in un campo da 0 N/mm a 300 N/mm, di preferenza è compresa in un campo da 0 N/mm a 100 N/mm, e/o in particolare il primo campo di deviazione trasversale si estende da 0 mm a 60 mm, di preferenza si estende da 0 mm a 40 mm, e il secondo campo di deviazione trasversale si estende in particolare da 20 mm a 120 mm, di preferenza si estende da 40 mm a 100 mm.
10. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'involucro del vagone (102) presenta un carico nominale e una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e diritto, e il dispositivo di molleggio (103) in direzione di un asse trasversale del veicolo presenta una rigidità trasversale, dove la rigidità trasversale del dispositivo di molleggio (103) è scelta di un valore tale che in caso di inattività del dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) in una marcia in curva con un’accelerazione trasversale massima ammissibile del veicolo che agisce in direzione di un asse trasversale del veicolo una prima deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone (102) dalla posizione neutra che si verifica verso l'esterno della curva in una direzione trasversale del veicolo è limitata ad un valore da 40 mm a 120 mm, di preferenza è limitata ad un valore da 60 mm a 80 mm, e/o una seconda deviazione trasversale massima dell'involucro del vagone (102) dalla posizione neutra che si verifica verso l'interno della curva in una direzione trasversale del veicolo è limitata ad un valore da 0 mm a 60 mm, di preferenza è limitata ad un valore da 20 mm a 40 mm.
11. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'involucro del vagone (102) presenta una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e rettilineo, il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) è realizzato in modo tale che un dispositivo di azionamento (107; 207; 307) del dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) nel primo campo di frequenze presenti dalla posizione neutra una deviazione massima di un valore da 60 mm a 110 mm, di preferenza da 70 mm a 85 mm, e/o nel secondo campo di frequenze presenti da una posizione di partenza una deviazione massima da 10 mm a 30 mm, di preferenza da 15 mm a 25 mm, e/o nel primo campo di frequenze eserciti una forza di attuatore massima da 10 kN a 40 kN, di preferenza da 15 kN a 30 kN, e/o nel secondo campo di frequenze eserciti una forza di attuatore massima da 5 kN a 35 kN, di preferenza da 5 kN a 20 kN.
12. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'involucro del vagone (102) presenta una posizione neutra che esso assume quando il veicolo è fermo in un binario piano e rettilineo, l'involucro del vagone (102) presenta un centro di gravità che nella posizione neutra in direzione dell'asse verticale del veicolo presenta una prima altezza sopra il binario il dispositivo di compensazione del rollio (105; 205; 305) è realizzato in modo tale per cui l'asse di rollio nella posizione neutra in direzione dell'asse verticale del veicolo presenta una seconda altezza al di sopra del binario, dove il rapporto della differenza tra la seconda altezza e la prima altezza sulla prima altezza è pari al massimo a 2,2, di preferenza è pari al massimo a 1,3, in modo ulteriormente preferenziale ha un valore da 0,8 a 1,3.
13. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il dispositivo di compensazione del rollio (105) comprende un dispositivo di sostegno antirollio (106) il quale è disposto parallelamente da un punto di vista cinematico al dispositivo di molleggio (103) ed è realizzato in modo tale da opporsi a movimenti di rollio dell'involucro del vagone (102) intorno all'asse di rollio durante la marcia in rettilineo, dove in particolare il dispositivo di sostegno antirollio (106) comprende due bracci oscillanti (106.5, 106.6) i quali alle loro estremità sono di volta in volta collegati in modo articolato all'involucro del vagone (102) e alla loro altra estremità sono collegati di volta in volta in modo articolato a estremità opposte di un elemento di torsione (106.3) che è supportato sul carrello (104), e/o il dispositivo di compensazione del rollio (205; 305) comprende un dispositivo di guida (211; 311), il dispositivo di guida (211; 311) è disposto da un punto di vista cinematico in serie rispetto al dispositivo di molleggio (103), il dispositivo di guida (211; 311) comprende un elemento di guida (211.1; 311.1) che è disposto tra il carrello (104) e l'involucro del vagone (102), e il dispositivo di guida (211; 311) è realizzato in modo tale da definire, nel caso di movimenti di rollio dell'involucro del vagone (102), un movimento dell'elemento di guida (211.1; 311.1) con riferimento all'involucro del vagone (102) o al carrello (104), dove il dispositivo di guida (211; 311) comprende in particolare almeno un dispositivo di molleggio a strati (211.3; 311.3).
14. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il carrello (104) presenta un telaio del carrello (104.2) e almeno un’unità ruota (104.1) e il dispositivo di molleggio (103) presenta un molleggio primario (103.1) e un molleggio secondario (103.2), dove il telaio del carrello (104.2) è sostenuto attraverso il molleggio primario (103.1) sull’unità ruota (104.1) e l'involucro del vagone (102) è sostenuto sul telaio del carrello (104.2) attraverso il molleggio secondario (103.2) realizzato in particolare come sospensione ad aria e - il dispositivo di compensazione del rollio (105) è disposto da un punto di vista cinematico in parallelo con il molleggio secondario (103.2) tra il telaio del carrello (104.2) e l'involucro del vagone (102).
15. Veicolo secondo la rivendicazione 14 caratterizzato dal fatto che il dispositivo di molleggio (103) comprende un dispositivo di molleggio trasversale (110), dove il dispositivo di molleggio trasversale (110) da una parte è collegato con il telaio del carrello (104.2) e dall'altra parte è collegato con l'involucro del vagone (102) e/o - da una parte è collegato con il telaio del carrello (104.2) o con l'involucro del vagone (102) e dall'altra parte è collegato con il dispositivo di compensazione del rollio (105) e il dispositivo di molleggio trasversale (110) è realizzato in particolare in modo tale da aumentare la rigidità del dispositivo di molleggio (103) in direzione dell'asse trasversale del veicolo, dove il dispositivo di molleggio trasversale (110) presenta in particolare una caratteristica di rigidità degressiva.
16. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che - il dispositivo di molleggio (103) presenta un dispositivo di molleggio di emergenza (103.3) che è disposto in direzione trasversale del veicolo in posizione centrale sul carrello (104), dove il dispositivo di molleggio di emergenza (103.3) è realizzato in particolare in modo tale che esso sostenga l'azione di compensazione del dispositivo di compensazione del rollio (105).