MX2013002265A - Sistemas y metodos que proporcionan rigidez variable de resorte para el manejo de peso de un vehiculo ferroviario. - Google Patents

Abstract

Se describen sistemas y métodos que proporcionan la rigidez variable del resorte para el manejo de peso en un vehículo. Un sistema incluye una pluralidad de resortes y una pluralidad de retenes de resorte configurados para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes. Además, se proporciona un motor que está conectado con la pluralidad de retenes de resorte y configurados para activar los retenes del resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes. Además, se proporciona un controlador que está acoplado con el motor para controlar el motor para activar los retenes de resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes.

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS QUE PROPORCIONAN RIGIDEZ VARIABLE DE RESORTE PARA EL MANEJO DE PESO DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO Campo de la Invención Los vehículos, tales como locomotoras eléctricas-diesel, se pueden configurar con ensambles de vagón que incluyen dos vagones por ensamble, y tres ejes por vagón, por ejemplo. Los tres ejes pueden incluir por lo menos un eje energizado y por lo menos un eje no energizado. Los ejes se pueden montar en el vagón con mecanismos elevadores, tal como ensambles de suspensión que incluyen uno o más resortes, para ajustar la distribución del peso de la locomotora (incluyendo el peso del cuerpo de la locomotora y el peso del vagón de la locomotora) entre los ejes.

Antecedentes de la Invención Conforme el vehículo viaja a lo largo de los rieles, la cantidad de carga en cada uno de los ejes del vagón puede variar, en donde cada eje también tiene un peso máximo de carga. En ciertas condiciones, tal como durante climas extremos, la tracción apropiada con la vía puede perderse, lo cual resulta en uno o más deslizamientos de la rueda. De conformidad con esto, un esfuerzo de tracción para estos vehículos puede ser menos que el óptimo. Por ejemplo, el esfuerzo de tracción puede afectar los trenes, en particular de trenes o locomotoras pesadas, durante el arranque, las inclinaciones, y durante condiciones adversas de los rieles, tal como las provocadas por climas extremos u otras condiciones ambientales.

En sistemas de vehículo ferroviario conocidos, los resortes de los sistemas de suspensión para los vagones están pre-cargados. Por ejemplo, cada uno de los resortes está pre-cargado con una cantidad normal de peso a ser soportado por el sistema de suspensión para los ejes. Como resultado, bajo ciertas condiciones, los resortes pre-cargados pueden no proporcionar suficiente fuerza normal para mantener el contacto apropiado entre las ruedas del vagón y la vía, especialmente durante condiciones de riel adversas o de climas extremos.

Breve Descripción de la Invención De conformidad con varias modalidades, los sistemas y métodos proporcionan una rigidez variable del resorte para el manejo de peso en un vehículo. Una modalidad incluye una pluralidad de resortes y una pluralidad de retenes de resorte configurados para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes. Además, se proporciona un motor que está conectado con la pluralidad de retenes de resorte y configurado para accionar los retenes de resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes. Además, se proporciona un controlador que está acoplado con el motor para controlar al motor para accionar los retenes del resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes.

Breve Descripción de los Dibujos La presente invención se comprenderá mejor a partir de la lectura de la siguiente descripción de las modalidades no limitantes, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 es un diagrama de un vehículo energizado formado de conformidad con una modalidad La Figura 2 es una vista lateral de un vehículo que tiene vagones con suspensiones de rigidez variable de resorte, de conformidad con varias modalidades.

La Figura 3 es un diagrama que ilustra la redistribución de la carga con el uso de resortes, de conformidad con varias modalidades.

La Figura 4 es un diagrama de un arreglo de rigidez variable de resorte formado de conformidad con varias modalidades.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de un retén de resorte formado de conformidad con varias modalidades.

La Figura 6 es otra vista en perspectiva del retén de resorte formado de conformidad con varias modalidades y que tiene diferente rigidez.

La Figura 7 es una vista en sección transversal de otro retén de resorte formado de conformidad con varias modalidades dentro de la suspensión del vehículo.

La Figura 8 es una vista en sección transversal de otro retén de resorte formado de conformidad con varias modalidades dentro de la suspensión del vehículo.

La Figura 9 es un diagrama de flujo de un método para redistribuir el peso, en forma dinámica en un vehículo, de conformidad con varias modalidades.

Descripción Detallada de la Invención Hasta el grado en que las Figuras ilustran diagramas de lós bloques funcionales de las diferentes modalidades, los bloques funcionales no son necesariamente indicativos de los componentes de división. , De este modo, por ejemplo, uno o más bloques funcionales pueden implementarse en un solo dispositivo de hardware o múltiples dispositivos de hardware. Se debe entender que las diferentes modalidades no están limitadas a los arreglos e instrumentaciones mostradas en los dibujos.

Como se utiliza aquí, un elemento o paso descrito en singular y precedido por las palabras "un", "una", "el", "la" se debe comprender como no excluyendo los plurales de los elementos o pasos, a menos que tal exclusión sea mencionada explícitamente. Además, las referencias a "una modalidad" de la presente invención no tienen la intención de interpretarse como excluyendo la existencia de modalidades adicionales qué también incorporan las características descritas. Además, a menos que se explique lo contrario, las modalidades que "comprenden" o "tienen" un elemento o una pluralidad de elementos que tienén una propiedad particular pueden incluir tales elementos que no tienen tal propiedad.

Se debe hacer notar que aunque una o más modalidades pueden ser descritas en conexión con los sistemas de vehículo de riel energizado que tienen locomotoras con carros de pasajeros o de carga, las modalidades aquí descritas no están limitadas a trenesJ En particular, una I o más modalidades se pueden implementar en conexión con diferentes tipos de vehículos, incluyendo vehículos con ruedas, otros vehículos de i riel y vehículos de vías.

Se proporcionan las modalidades ejemplificativas de uno o más aparatos y método para el manejo de peso de un vehículo. Las diferentes modalidades proporcionan el manejo dinámico de peso de un vehículo, el cual incluye cambiar la carga entre los ejes para redistribuir la carga en los ejes de un vagón en el sistema de vehículo. Como se describe después, una o más de estas modalidades proporcionan el manejo dinámico de peso de un vehículo que transfiere las fuerzas de reacción entre los ejes del vehículo, por ejemplo, desde el medio/centro o eje interno hasta los ejes externos al variar la rigidez de uno o más resortes del sistema de suspensión del vehículo. Por ejemplo, en algunas modalidades, un mecanismo de detección se utiliza para cambiar el número de muelles activos de los resortes al detener uno o más (o una porción de los mismos) de los muelles de los resortes.

Como se utiliza aquí, cuando se hace referencia a detener uno o más muelles, por lo general, se refiere a hacer uno o más muelles del resorte inactivos o poco efectivos. Por ejemplo, el detener uno o más muelles incluye trabar o de otra forma detener el movimiento o compresión de uno o más muelles o una porción de los resortes, tal como al trabar más de un muelle en su lugar.

Al practicar las diferentes modalidades y por lo menos un efecto técnica es la tracción incrementada en los ejes energizado, lo cual facilita el esfuerzo de tracción durante ciertos modos limitados de tracción durante la operación. Además, al practicar las diferentes modalidades, se pueden usar menos motores de tracción para generar la misma cantidad de fuerza o fuerzas de tracción. Por ejemplo, en un vagón de seis ejes, los motores de tracción pueden ser provistos en solamente cuatros de los ejes en lugar de todos los seis ejes. Además, la transferencia de peso entre los ejes de conformidad con las diferentes modalidades proporciona un contacto y tracción mejorados entre el riel y la rueda, lo que permite que el vagón del vehículo transporte cargas más pesadas, tal como jalar una carga con menos motores de tracción.

La Figura 1 es un diagrama de un vehículo 100 ferroviario energizado formado de conformidad con una modalidad, ilustrado como un sistema de locomotora en donde la transferencia de las fuerzas de reacción entre los ejes puede ser provista al variar la rigidez de uno o más resortes de la suspensión del sistema de locomotora. Por ejemplo, como se describe con más detalle aquí y como se menciona, un retén de resorte se puede utilizar para detener y cambiar el número de muelles activos de la suspensión del resorte para variar la rigidez de los resortes de la suspensión.

Aunque una modalidad de la presente materia se establece en términos de un vehículo ferroviario energizado, en forma alternativa, la materia se puede utilizar con otro tipo de vehículos a los aquí descritos. El vehículo 100 ferroviario incluye una unidad 102 guía energizada acoplada con varias unidades 104 de seguimiento que viajan a lo largo de uno o más rieles 106. En una modalidad, la unidad 102 guia energizada es una locomotora dispuesta en el extremo frontal del vehículo 100 del riel y las unidades 104 de seguimiento son vagones de carga para llevar pasajeros y/u otra carga. La unidad 102 guía energizada incluye un i sistema de motor, por ejemplo, un sistema 116 de motor diésel. El sistema 116 de motor diésel incluye un sistema de motor, por ejemplo, un sistema 116 de motor diésel. El sistema 116 de motor diésel está acoplado con una pluralidad de motores 110 de tracción para proporcionar el esfuerzo de tracción para impulsar el vehículo 100 ferroviario. Por ejemplo, el sistema 116 de motor diésel incluye un motor 108 diesel que energiza los motores 110 de tracción acoplados con las ruedas 112 del vehículo 100 ferroviario. El motor 108 diesel puede girar una flecha que está acoplada con un alternador o generador (no mostrado). El alternador o generador crea una corriente eléctrica con base en la rotación de la flecha. La corriente eléctrica se abastece a los motores 110 de tracción, que giran las ruedas 112 e impulsan el vehículo 100 ferroviario. Se debe hacer notar que para simplificar la ilustración, los motores 110 de tracción solamente se muestran en conexión con un juego de las ruedas 112. Sin embargo, los motores 110 de tracción pueden ser provistos en conexión con otras ruedas 112 o juegos de ruedas 112, como se describe aquí.

El vehículo 100 ferroviario incluye un controládor, tal como un módulo 114 de control que está acoplado en comunicación con los motores 110 de tracción y/o con el accionador 117 para controlar la rigidez de los resortes 132 del sistema 142 de suspensión (mostrados ambos en la Figura 4). Por ejemplo, el módulo 114 de control se puede acoplar con los motores 110 de tracción y/o con el accionador 117 por una o más conexiones cableadas y/o inalámbricas. El módulo 114 de control opera en algunas modalidades para controlar y redistribuir la carga soportada por cada una de las ruedas 112, y más en particular, cada eje 118 al variar la rigidez de uno o más muelles o una porción de los resortes 132, tal como al inmovilizar o detener uno o más muelles 138 de los resortes 132 (mostrados en la Figura 4).

En varias modalidades, el manejo dinámico de peso puede proporcionar la distribución de carga en forma independiente a cada uno de los ejes 118. Por ejemplo, cada una de las unidades 102 y 104 pueden incluir dos juegos de ruedas 112 correspondientes a dos vagones 120 (mostrados más claramente en la Figura 2). Como se ¡lustra, cada vagón 120 incluye tres ejes 118, cada uno con dos ruedas 112. En algunas modalidades, los ejes 118a y 118c externos son energizados por un motor 110 de tracción con el eje 118b interno no energizado por el motor 110 de tracción. De conformidad con esto, para una unidad 102 ó 104 particular, los motores 110 de tracción son provistos en conexión con un total de cuatro ejes 118 en lugar de todos los seis ejes 118. Se debe hacer notar que el número de motores 110 de tracción y los ejes 118 que están conectados con el motor 110 de tracción se pueden modificar de tal forma que se pueden proporcionar diferentes configuraciones de la energía de tracción.

El módulo 114 de control puede incluir un procesador, tal como un procesador de computadora, un controlador, microcontrolador u otro tipo de dispositivo lógico que opera con base en un juego de instrucciones almacenado en un medio de almacenamiento legible por computadora, no transitorio. El medio de almacenamiento legible por computadora puede ser una memoria de solamente lectura programable (EEPROM); una memoria sencilla de solamente lectura (ROM); una memoria de solamente lectura programable (PROM); una memoria de solamente lectura, programable, borrable (EPROM), una memoria flash, un disco duro u otro tipo de memoria de computadora.

De este modo, como se ilustra por la locomotora 122 mostrada en la Figura 2, el manejo de peso, que en varias modalidades incluye la transferencia o la redistribución de peso, puede ser provista como cuando las ruedas 112 se deslizan con relación a los rieles (por ejemplo, el riel) 106. De conformidad con varias modalidades, el manejo de peso es provisto, de modo que el peso del eje 118b interno o medio se distribuye en los ejes 118a y 118c externos, ilustrados por las flechas más largas correspondientes a los ejes 118a y 118c externos y la flecha más pequeña correspondiente al eje 118 interno, que representa un cambio en el peso o carga en cada uno de los ejes 118a-c. El peso incrementado en los ejes 118a y 118c externos resultan en una tracción incrementada de las ruedas 112 de los ejes 118a y 118c con los rieles (por ejemplo, via) 106, que reduce la cantidad del deslizamiento de rueda, tal como durante los modos de operación de tracción limitada. De este modo, el módulo 114 de control puede proporcionar la redistribución dinámica del peso entre los ejes 8a-c Se debe hacer notar que la redistribución de peso puede ser provista en conexión con cualquier unidad del sistema de vehículo ferroviario.

La redistribución del peso en algunas modalidades incluye la transferencia del peso desde el eje 118b interno igual a los ejes 118a y 118c externos. La redistribución del peso es provista al cambiar o variar la rigidez de los resortes 132 en conexión con las suspensiones para uno o más ejes 118a-c. Por ejemplo, en algunas modalidades, se proporcionan cuatro resortes 132 por eje 118a-c. Sin embargo, el manejo de peso que incluye la redistribución de peso se logra al cambiar la rigidez de algunos, pero no todos los resortes 132.

Con referencia a las Figuras 3 y 4, varias modalidades redistribuyen el peso entre los ejes 118a-c, por ejemplo, al cambiar el número de muelles 138 activos para uno o más resortes 132, lo cual Cambia la rigidez de los resortes 132. De este modó, la rigidez de los resortes 132 se cambia de tal forma que resulta la redistribución de la carga. Por ejemplo, en una modalidad, como se ilustra en la Figura 4, se ilustra un arreglo 130 de rigidez variable del resorte, el cual forma parte del sistema 142 de suspensión. Se debe hacer notar que los números iguales representan partes iguales en las Figuras. El arreglo 130 de rigidez variable de resorte incluye un mecanismo para cambiar la rigidez de uno o más de los resortes 132 del sistema 142 de suspensión del vagón 120 (mostrado en la Figura 2), una porción del cual se ilustra en la Figura 3. Se proporciona una caja 134 de ejes (que también puede ser llamada como una caja de mando) que tiene una abertura 136 a través de la misma para recibir el eje, tal como el eje 118a-c de la locomotora 122 (mostrados ambos en la Figura 2) extendidos también a través de la rueda '112. En la modalidad ilustrada, se proporcionan dos resortes 132 en conexión con cada lado del eje y por tanto, se proporcionan un total de cuatro resortes 132 en conexión con la suspensión para cada eje 118a-c.

En una modalidad, como se muestra en la Figura 4, el mecanismo para cambiar el número de muelles 138 activos de los resortes 132 y asi, ajustar la rigidez de los resortes 132 incluye un retén 140 del resorte, que se puede configurar en diferentes formas. Por ejemplo, en algunas modalidades, el retén 140 del resorte puede tener una región interior con rosca, como se ilustra en la Figura 5 y 6 para recibir en la misma y trabar en su lugar una o más de los muelles 138. En otras modalidades, por ejemplo, como se muestra en la Figura 7, el retén 140 del resorte puede ser un perno de retención o un tornillo de retención que incluye una superficie exterior con rosca para recibir en la misma y trabar en su lugar uno o más de los muelles 138. Las roscas del retén 140 del resorte están configuradas para ser complementarias con los muelles 138, por ejemplo, al tener generalmente el mismo tamaño y contracción que los muelles 138.

El retén 140 de resorte puede ser cualquier mecanismo que detenga y cambie el número de muelles 138 activos. Se debe hacer notar que aunque el retén 140 de resorte se muestra en un extremo superior de los resortes 132, el retén 140 de resorte puede estar ubicado en el extremo inferior de los resortes 132. En la modalidad ilustrada, el extremo inferior del resorte 132 está soportado en la caja 134 de ejes con el uso de por ejemplo, una tapa de resorte. De este modo, el arreglo 130 de rigidez variable de resorte incluye un mecanismo muelles 138 en un extremo de los resortes 132 (ilustrado en el extremo superior de los resortes 132), en donde (i) se traban, que son referidos como muelles trabados o detenidos o (ii) se liberan para cambiar la rigidez de los resortes 132. Cualquier muelle 138 que no esté trabado o detenido son muelles 138 activos.

En la Figura 4, uno de los resortes 132 (el resorte 132 lateral derecho) se muestra sin el retén 140 de resorte acoplado y una porción del retén 140 de resorte acoplada con el resorte 132 lateral izquierdo se remueven para mostrar el resorte 132 en el mismo. El retén 140 del resorte puede incluir un extremo 143 de acoplamiento para permitir la activación controlable del arreglo 130 de rigidez variable del resorte, tal como por el módulo 114 de control (mostrado en la Figura 1) a través del activador 117, que puede ser un motor. La activación controlable en varias modalidades provoca que el arreglo 130 de rigidez variable de resorte gira el retén 140 del resorte, lo cual provoca que más o menos de los muelles 138 se detengan dependiendo de la dirección de rotación.

De este modo, el número de muelles activos de los resortes 132 puede ajustarse en forma dinámica, lo cual afecta la rigidez de los resortes 132 y la carga correspondiente en el eje 118. En algunas modalidades, el cambio de rigidez de los resortes 132 puede iniciarse con base en la entrada del usuario, por ejemplo, con base en que el usuario identifica el modo de operación de tracción limitada (por ejemplo, el deslizamiento de la rueda o una inclinación de riel entrante o una condición adversa del riel). En otras modalidades, el cambio de rigidez de los resortes 132 puede iniciarse automáticamente, por ejemplo, con base en el modo de operación de tracción limitada con el uso de uno o más sensores. En estas modalidades, luego de detectar el modo de operación de tracción limitada o un modo de operación de tracción limitada entrante por el sensor, que se comunica al módulo 114 de control, el módulo 114 de control cambia automáticamente la rigidez de los resortes 132. Se puede proporcionar una notificación del cambio automático de rigidez al operador, tal como con un indicador visual y/o audible.

En las diferentes modalidades, el módulo 114 de control instruye al arreglo 130 de rigidez variable de resorte para cambiar la rigidez de los resortes 132, por ejemplo, al operar un motor para girar el retén 140 del resorte. La rotación del retén 140 del resorte cambia el; número de muelles 138, por ejemplo, el número de vueltas del muelle que están detenidas y por tanto, los cambios en la rigidez de los resortes 132 para re-distribuir la carga entre los ejes 118 (mostrados en las Figuras 1 y 2). Por ejemplo, el módulo 114 de control puede provocar que el retén 1.40 del resorte gire hacia la izquierda o derecha para detener más o menos muelles 138, de modo que la rigidez de los resortes 132 se incrementa o disminuye para redistribuir la carga, como se ilustra en la Figura 3.

Por ejemplo, cuando el retén 140 de resorte se gira para incrementar el número de vueltas de muelle activo de los muelles 138, la rigidez de los resortes 132 disminuye. La disminución en la rigidez de los resortes 132 provoca un cambio o redistribución del peso entr^e los ejes 118, a saber desde o hacia los diferentes ejes 118.

Más en particular, con referencia al ejemplo de la Figura 3, que muestra una porción de una plataforma 150 del vagón (que está| soportada en una suspensión estándar), cuando la rigidez de los resortes 132 del eje 118b interno se incrementa al detener más muelles 138, el peso o carga se transfiere o redistribuye desde el eje 118b central' a los ejes 118a y 118c externos. Los resortes 132a y 132c externos corresponden a los ejes 118a y 118c externos y los resortes 132b internos corresponden a los ejes 118b internos. La redistribución del peso es aproximadamente igual cuando el cambio en la rigidez del resorte es la misma. De conformidad con esto, la redistribución del peso es provista la cambiar el número de muelles 138 activos de los resortes 132, lo cual cambia la rigidez de los resortes 132, También, en la modalidad ilustrada, el arreglo 130 de rigidez variable del resorte está configurado para cambiar la rigidez de los resortes 132b internos y no los resortes 132a y 132c externos. Sin embargo, el arreglo 130 de rigidez variable del resorte y en consecuencia, el control de la rigidez también se puede proporcionar a diferentes resortes, por ejemplo, los resortes 132a y 132c externos, en lugar de los resorjtes 132b internos o todos los resortes 132a-c, o una combinación de los mismos.

El retén 140 del resorte puede ser cualquier dispositivo apropiado para acoplar y retener (en un estado detenido) una porción o algunos de los muelles 138 en uno o más extremos de los resortes 132 para cambiar la rigidez de los resortes 132. Por ejemplo, el retén 140 del resorte puede ser una tapa o copa roscada o puede ser un mecanismo, de perno o tornillo roscado, como se describe aquí. Además, los resortes 132 pueden ser cualquier tipo de resorte, tal como cualquier resorte apropiado para una suspensión de locomotora.

En el estado inicial de rigidez, tal como cuando no se detecta el modo de operación de tracción limitada, todos los resortes 132a, 132b y 132c tienen la misma rigidez. De este modo, todos los resortes 132a, 132b y 132c pueden tener la misma o aproximadamente la misma rigidez. Ya que la rigidez de los resortes 132a y 132b externos se incrementa, la pre-carga neta en el eje 118b interno (eje central) cambia y l carga o peso se redistribuye a los ejes 118a y 118c externos.

El retén 140 del resorte se puede implementar en diferentes configuraciones y arreglos. En varias modalidades, el retén 140 del resorte puede tener un interior de rosca o un exterior de rosca para acoplar los muelles 138 de los resortes 132. Se debe hacer notar que se pueden usar otros métodos o aparatos de retención del resorte. Por ejemplo, el retén 140 del resorte puede ser un dispositivo de traba o un dispositivo de fijación que puede detener porciones de los resortes 132.

En general, las diferentes modalidades proporcionan la rigidez variable de resorte con el uso del retén 140 del resorte roscado. Por ejemplo, el retén 140 del resorte incluye un dispositivo de retención que se puede ubicar en la parte superior o inferior de los resortes 132. Como se ilustra en las Figuras 5 y 6, el extremo móvil del resorte 132 que se acopla con el retén 140 del resorte es el extremo inferior con el extremo superior del resorte 132 que está fijo. Por ejemplo, un activador opera para girar el retén 140 del resorte para cambiar la rigidez de los resortes 132 (solamente se muestra un resorte) al cambiar el número de muelles activos. En esta modalidad, el activador puede estar montado en la caja de ejes o en otras porciones de la locomotora, por ejemplo, con el marco del vagón. En varias modalidades, el activador solamente se monta en los ejes 118a y 118c externos, que incluyen el arreglo 130 de rigidez variable del resorte. Sin embargo, el arreglo 130 de rigidez variable del resorte con un activador correspondiente puede ser provisto' en diferentes ejes, por ejemplo, cada uno de los ejes 118b internos, con los ejes 118a y 118c externos no incluyendo al arreglo 130 de rigidez variable de resorte.

En la modalidad ilustrada en las Figuras 5 y 6, el retén 140 del resorte está configurado para tener roscas internas. En esta modalidad, el retén 140 del resorte incluye una tapa 160 roscada que tiene la capacidad de rotación. La tapa 160 roscada incluye un extremo 162 abierto para recibir el resorte 132 y un extremo 164 cerrado que define una base, la cual limita el número máximo de muelles 138 del resorte 132 que pueden quedar retenidos y detenidos dentro de la tapa 160 roscada.

La tapa 160 roscada incluye una o más roscas 166 internas que tienen un tamaño y contracción complementarios a los muelles 138 de los resortes 132, de modo que cuando la tapa 160 roscada se gira, las roscas 166 se acoplan y retienen algunos de los muelles 138 o una porción de los mismos. Se debe hacer notar que el extremo del resorte 132 opuesto al extremo del resorte que se acopla con la tapa 160 roscada es un extremo 168 fijo (soportado en el lecho del vagón) que recibe la fuerza de compresión, por ejemplo, desde una carga soportada por el sistema de suspensión de la locomotora 122 (mostrada en la Figura 2).

De este modo, como se ilustra en las Figuras 5 y 6, la tapa 160 roscada e gira en la dirección hacia la izquierda (representada por la flecha CCW), más vueltas del resorte 132, tal como uno o más muelles 138 del resorte 132 se acoplan por la tapa 160 roscada y quedan detenidos en la misma. Por ejemplo, la tapa 160 roscada puede operar en forma similar a una tuerca de extremo roscado, de modo que la rotación provoca más del resorte 132 a ser acoplado dentro de las roscas 166 en una manera de ajuste por fricción. Como se puede observar mejor, más muelles 138 de los resortes 132 quedan retenidos dentro de la tapa 160 roscada en la Figura 6 (después de la rotación hacia la izquierda de la tapa 160 roscada) que en la tapa 60 roscada de la Figura 5. De este modo, la rigidez del resorte 132 es más baja en la Figura 5 que en la Figura 6, ya que el número de muelles 138 activos del resorte 132 en la Figura 5 es ¡mayor que el número de muelles 138 activos del resorte 132 en la Figura 6. De este modo, en varias modalidades, la cantidad de fuerza de compresión soportada por el resorte 132 cambia conforme la rigidez cambia.

En particular, la rigidez del resorte 132 se puede definir en la siguiente Ecuación 1: sd3iV En donde K representa la rigidez, d= el diámetro en sección transversal del resorte 132; D = el diámetro del resorte 132 y N = el número de vueltas del muelle activo del resorte 132.

Durante la operación, con el incremento en el número de vueltas activas (N), la rigidez disminuye y con la disminución en el número de vueltas (N) activas, la rigidez se incrementa. De este modo, la tapa 160 roscada se puede activar o accionar, tal como el un bucle cerrado para ajustar el número de vueltas del muelle que están activas, lo cual cambia la rigidez del resorte 132. Al ajustar la rigidez de los diferentes resortes 132, la carga o peso de la locomotora se puede redistribuir, como se describe aquí. De este modo, al trabar una porción del resorte 132 dentro de la tapa 160 roscada, esa porción del resorte 132 se vuelve inefectiva o inactiva. Conforme se incrementa la rigidez del resorte 132, la carga en los otros resortes correspondientes a los otros ejes disminuye con la carga en el resorte rígido incrementado.

De conformidad con esto, la tapa 160 roscada opera con el resorte 132 para ajustar la rigidez del resorte 132. Por ejemplo, algunas vueltas del resorte 132 están en las roscas 166 de la tapa 160 roscada. La tapa 160 roscada mantiene el resorte 132 en un extremo con el otro extremo del resorte 132 fijo. Al girar la tapa 160 roscada en una dirección (ilustrada como a la izquierda), un mayor número de vueltas del muelle son provistas y se mantienen dentro de la tapa 160 de extremo, lo cual disminuye el número de muelles 138 activos, lo cual incrementa la rigidez del resorte 132. Al girar la tapa 160 roscada en la dirección opuesta (en la dirección a la derecha en este ejemplo) el número de vueltas de muelle en la tapa 160 roscada se disminuye, lo cual incrementa el número de muelles 138 activos, lo cual disminuye la rigidez del resorte 132. Como se podrá notar, la activación y el movimiento de la tapa 160 roscada se puede proporcionar y regular con cualquier dispositivo, tal como un motor, etc.

En otras modalidades, por ejemplo, como se ¡lustra en la Figura 7, un retén 140 del resorte está configurado para tener roscas externas. En esta modalidad, el retén 140 del resorte incluye un perno 170 roscado (o tornillo roscado) que tiene la capacidad de girar. El perno 170 roscado incluye roscas 172 para recibir los muelles 138 del resorte 132 y trabar los muelles 138 recibidos en su lugar, de modo que los muelles 138 quedan detenidos e inactivos. En esta modalidad, el perno 170 roscado se coloca dentro de los muelles 138 del resorte 132. Como se muestra, solamente una porción del perno 170 roscado incluye roscas 172 (ilustradas en la parte superior del perno 170 roscado) para detener una porción del resorte 132 al trabar, por ejemplo, ciertos muelles 132 en una posición fija. El retén 140 del resorte que incluye al perno 170 roscado se muestra montado dentro de la caja 134 de ejes. Sin embargo, se debe hacer notar que el arreglo 130 de rigidez variable del resorte con el retén 140 del resorte se puede configurar y colocar en diferentes ubicaciones de la locomotora en conexión con la suspensión.

En esta modalidad, el perno 170 roscado queda soportado en el extremo inferior por el alojamiento del marco del vagón. El otro extremo del perno 170 roscado se inserta a través de una abertura dentro de la caja 134 de ejes y se acopla con un cojinete 178 de soporte. Cada uno de los pernos 170 roscados está conectado por el extremo superior con un motor 180 a través de una rueda 182 dentada y una cadena 184 de propulsión. Se debe hacer notar que el motor 180 puede ser cualquier tipo de motor, por ejemplo, un motor eléctrico que provoca que los pernos 170 roscados giran con el uso de la cadena 184 de propulsión. Además, el mecanismo de conexión para conectar el motor 180 con los pernos 170 roscados puede ser cualquier medio de acoplamiento apropiado, tal como una banda de transmisión, etc. Se debe hacer notar que se puede usar un mecanismo de activación similar para girar la tapa 160 roscada, mostrada en las Figuras 5 y 6 Durante la operación, al girar los pernos 170 roscados, el número de muelles 138a detenidos se cambia, lo cual varía la rigidez del resorte 132, como se describe aquí. De este modo, al cambiar el número de muelles 138 inactivos o inefectivos, la rigidez del resorte 132 se varia, lo cual cambia la carga en los resortes 132.

Se debe hacer notar que se pueden proporcionar mecanismos de activación separados en conexión con cada uno de los resortes 132, como se ilustra en la Figura 8. También, el número de componentes se puede cambiar. Por ejemplo, aunque se muestran dos motores 180 en la Figura 8, solamente se proporciona un motor 180.

De este modo, al cambiar la rigidez de los resortes 132 externos de la locomotora 122, el manejo del peso es provisto al redistribuir la carga entre los ejes 118 de la locomotora 122. Por ejemplo, suponiendo las siguientes condiciones iniciales para las diferentes modalidades, se opera para proporcionar el manejo de peso como se describe a continuación: 1 es la rigidez inicial de todos los resortes 132.

FL1 es la longitud libre de todos los resortes 132 en una condición operativa normal.

Deltal es la deflexión de la plataforma del vagón. Se debe hacer notar que todos los resortes se desvían igual (deltal = F/3K1).

Cada resorte también toma una carga igual (F/3).

Se debe hacer notar que los resortes 132 externos de la suspensión de la locomotora que corresponden a los ejes 118 externos pueden tener vueltas de muelle adicionales (por ejemplo, cuatro vueltas adicionales), comparados con los resortes 32 de los ejes 118 internos. Las vueltas de muelle adicionales se pueden proporcionar entre los extremos soportados del arreglo 130 de rigidez variable del resorte con el uso del retén 140 de resorte.

Durante la operación, el manejo de peso se puede proporcionar como sigue: 1. Inicialmente, todos los resortes tienen una longitud FL1 libre, y una rigidez K1 del resorte. La rigidez total inicial de todos los resortes es 3*K1. 2. Bajo la carga (F), todos los resortes se desvían por una cantidad igual: delta 1 = F/(3*K1), de modo que la carga tomada por cada uno de los resortes = F/3. 3. Para los resortes externos, al girar el retén 140 del resorte, un mayor número de vueltas del muelle se inserta entre el vagón y el retén 140 del resorte. Como resultado, debido al incremento en el número de vueltas del muelle entre el retén 140 del resorte y la plataforma del vagón, la longitud libre de la suspensión externa se cambia por el retén 140 del resorte desde FL1 a FL2 (FL1 < FL2; K2 < K1). 4. Debido al incremento en el número de vueltas (N) del muelle activo, hay una reducción en la rigidez de la suspensión externa de K1 a K2 (como se describe en conexión con la Ecuación 1), de modo que K2 < K1. La rigidez total cambiada de todos los resortes es 2*K2 + K1.

De este modo, la rigidez inicial total de todos los resortes es 3*K1 que es mayor que la rigidez total cambiada de todos los resortes, que es 2*K2 + K1.

De conformidad con esto, el cambio en la rigidez resulta en la siguiente redistribución de la carga: 1. En la condición final cambiada, después de la aplicación de la carga F; la plataforma del vagón permanece paralela al suelo con los extremos libres de todos los resortes a una distancia igual desde el suelo. 2. Cuando el resorte medio o interno se desvía por una cantidad delta2, los resortes externos se desvían con un valor delta2 + (FL2-FL1), ya que la longitud libre de los resortes (FL2) externos es ahora mayor que la longitud libre del resorte (FL1) interno. 3. La carga tomada por la suspensión externa es Lo = K2*(delta2 + (FL2-FL1)) y la carga tomada por la suspensión interna o media es LM = K1*delta2. 4. El efecto de la pre-carga (K2*(FL2-FL1 ) en la suspensión externa provoca que la suspensión externa soporte una porción más alta de la carga (F). 5. La carga tomada por los resortes internos o medios es: Lm = K1*delta2 y la carga tomada por los resortes externos es Lo = K2*(delta2 + (FL2-FL1).

De este modo, por ejemplo, suponiendo cuatro suspensiones en cada extremo y la carga F se incrementa por cuatro veces de 52/5 klbs a 210 klbs, la carga de la suspensión externa se incrementa de 70 klbs (17.5 x 4) a 90 klbs (22.5 x 4) y la carga de la suspensión media o interna se reduce de 70 klbs (17.5 x 4) a 30 (7.5 x 4) klbs.

Un método 210, como el mostrado en la Figura 9 puede ser provisto para redistribuir dinámicamente el peso en un vehículo. El método 210 incluye configurar resortes de una suspensión de vehículo para una rigidez variable en el 212. Por ejemplo, un mecanismo para variar una porción de los resortes que están detenidos para hacer esa porción de los resortes inactiva o inefectiva se puede proporcionar con el uso de un arreglo de rigidez variable de resorte, como se describe aquí.

El método 210 entonces incluye montar el arreglo de rigidez variable de resorte con el vehículo en el 214. Por ejemplo, los resortes que tienen un arreglo de rigidez variable de resorte se pueden montar en el vehículo o en una porción del mismo, tal como en la caja de eje. En algunas modalidades, el arreglo de rigidez variable de resorte es provisto en los resortes de los ejes externos y no en el eje interno de un vagón de tres ejes, con dos vagones provistos por vehículo.

Con un arreglo de rigidez variable de resorte montado con los resortes, la rigidez de los resortes es controlada en el 216 al detener una porción de los resortes. Por ejemplo, al variar el número de muelles activos del resorte, la rigidez de los resortes se puede cambiar, lo cual redistribuye la carga entre los ejes del vehículo. El control puede ser provisto con un módulo de control que ajusta dinámicamente el número de vueltas de muelle de los resortes que están detenidos. Los cambios en la rigidez pueden estar con base en diferentes factores, tal como los modos de operación limitados de tracción.

De este modo, las diferentes modalidades pueden controlar dinámicamente la distribución del peso al variar la rigidez del resorte en un vehículo. Por ejemplo, al variar el número de las vueltas de muelle que son inefectivas o inactivas, lo cual se puede llevar a cabo al detener el número de vueltas de muelle, la rigidez de los resortes se cambia.

Las diferentes modalidades se pueden implementar sin cambios en el marco del vehículo. Por ejemplo, el motor y el arreglo de rigidez variable del resorte pueden estar montados en el marco del vehículo en el interior o en el exterior del marco.

Se debe entender que la descripción anterior tiene la intención de ser ilustrativa y no restrictiva. Por ejemplo, las modalidades antes descritas (y/o aspectos de la misma) se pueden usar en combinación una con otra. Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptarse a la situación o material particular con las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance de la misma. Aunque las dimensiones y tipos de materiales aquí descritos tiene la intención de definir los parámetros de la materia descrita, en ningún sentido son limitantes, y las modalidades son ejemplificativas. Muchas otras modalidades y modificaciones dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica luego de revisar la descripción y las ilustraciones. El alcance de la materia aquí descrita y/o ilustrada se debe determinar con referencia a las reivindicaciones anexas, junto con el alcance completo de los equivalentes que las reivindicaciones describen. En las reivindicaciones anexas, los términos "incluyendo" y "en donde" se utilizan con sus equivalentes simples en inglés, de los términos "comprende" y "en donde" equivalentes. Además, los términos "primero, "segundo" y "tercero" en las reivindicaciones se utilizan solamente como etiquetas, y no tienen la intención de imponer requerimientos numéricos de sus objetos. Además, las limitaciones de las siguientes reivindicaciones no están escritas en un formato dé medios-más-función y no tienen la intención de ser interpretadas con base en el artículo 35 U.S.C § 112, sexto párrafo, a menos que las limitaciones de las reivindicaciones expresamente usen la frase "medios para" seguido por la función de otra estructura.

Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir las diferentes modalidades de la materia anterior, incluyendo el mejor modo, y para permitir a las personas experimentadas en la técnica a practicar las modalidades de la materia, incluyendo hacer y usar cualquier dispositivo o sistema y llevar a cabo cualquier método incorporado. El alcance patentable de la materia aquí descrita se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos contemplados por las personas experimentadas en la técnica. Tales ejemplos tienen la intención se estar dentro del alcance de las reivindicaciones cuando tengan elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones o cuando incluyan elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Una suspensión de vehículo, caracterizada porque comprende: una pluralidad de resortes; una pluralidad de retenes de resorte configurada para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes; un motor conectado con la pluralidad de retenes de resorte y configurada para activar los retenes de resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes; y un controlador acoplado con el motor para controlar el motor para activar los retenes de resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes.

2. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el controlador controla dinámicamente el motor para activar los retenes de resorte para ajustar el número de muelles inactivos de la pluralidad de resortes con base en las condiciones operativas.

3. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de retenes de resorte comprende tapas roscadas que tienen roscas internas para el acoplamiento de los muelles de la pluralidad de resortes.

4. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque las tapas roscadas comprenden un extremo abierto para recibir el resorte en el mismo y un extremo cerrado para limitar el número máximo de muelles inactivos.

5. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de retenes de resorte comprende pernos roscados que tienen roscas externas para acoplar los muelles de la pluralidad de resortes.

6. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque las roscas externas se extienden a lo largo de solamente una porción de los pernos roscados.

7. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de retenes de resorte comprende roscas configuradas para acoplar los muelles con la pluralidad de resortes.

8. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el motor está conectado con la pluralidad de retenes de resorte para girar la pluralidad de retenes de resorte.

9. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la pluralidad de retenes de resorte está configurada para detener los muelles de la pluralidad de resortes para ajustar el número de muelles inactivos.

10. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de resortes está fija a un extremo opuesto a la pluralidad de retenes de resorte.

11. La suspensión de vehículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de resortes comprende resortes de eje externo y resortes de eje interno, y en donde la pluralidad de retenes de resorte están acoplados solamente con los resorites de eje interno.

12. Un sistema de vehículo, caracterizado porque comprende: un marco configurado para recibir la pluralidad de ejes, cada uno de los ejes tiene un sistema de suspensión de resorte correspondiente con una pluralidad de resortes; un motor de tracción acoplado con por lo menos algunos de la pluralidad de ejes; una pluralidad de retenes de resorte configurados para variar la rigidez de la pluralidad de resortes; un motor conectado con la pluralidad de retenes de ; resorte y configurado para mover los retenes de resorte para ajustar el húmero de muelles detenidos de la pluralidad de resortes para variar la rigidez de la pluralidad de resortes; y un controlador acoplado con el motor para controlar al motor para mover los retenes de resorte para ajustar el número de muelles detenidos de la pluralidad de resortes para variar la rigidez de la pluralidad de resortes.

13. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el controlador controla en forma dinámica el motor para mover los retenes de resorte para ajustar el número de muelles detenidos de la pluralidad de resortes para variar la rigidez de la pluralidad de resortes con base en las condiciones operativas.

14. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación Í2, caracterizado porque la pluralidad de retenes de resorte comprende tapas roscadas que tienen roscas para acoplar los muelles de la pluralidad de resortes.

15. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la pluralidad de retenes de resorte comprende pernos roscados que tienen roscas externas para acoplar los muelles de la pluralidad de resortes.

16. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque las roscas externas se extienden a lo largo de solamente una porción del perno roscado.

17. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el motor está conectado con la pluralidad de retenes de resorte para provocar la rotación de la pluralidad de retenes de resorte.

18. El sistema de vehículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los motores de tracción están acoplados solamente con los ejes externos y la pluralidad de retenes de resorte está acoplada con las suspensiones de resorte correspondientes a los ejes internos y la pluralidad de retenes de resorte varía la rigi¡dez de la pluralidad de resortes para redistribuir la carga desde un eje interno hasta los ejes externos de la pluralidad de ejes.

19. Un método para redistribuir dinámicamente el peso en un vehículo, el método está caracterizado porque comprende: configurar la pluralidad de resortes de un sistema de suspensión de vehículo para la velocidad variable; montar un arreglo de rigidez variable de resorte con la pluralidad de resortes para el sistema de vehículo; y controlar la rigidez de la pluralidad de resortes al detener por lo menos una porción de algunos de la pluralidad ' de resortes para proporcionar la redistribución de carga entre los ejes del sistema de vehículo.

20. El método de conformidad con la -reivindicación 19, caracterizado porque además comprende usar el retén de resorte roscado que está configurado para acoplar los muelles de la pluralidad de resortes para controlar la rigidez.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende controlar la, rigidez del resorte con base en el modo de operación de tracción limitada con el uso de un módulo de control.

22. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende controlar la rigidez de los resortes en una suspensión interna conectada con el eje interno que no tiene motor de tracción y en donde las suspensiones externas están conectadas con los ejes externos que incluyen los motoYes de tracción.