MX2015005013A - Dispositivo centrador de resorte de torsion de acoplador. - Google Patents

Dispositivo centrador de resorte de torsion de acoplador.

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MX2015005013A
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Jason D Peckham
William C Swindler
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Wabtec Holding Corp
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Abstract

Se describe un acoplador para un vehículo férreo que incluye un anda acopladora y un dispositivo centrador de acoplador que tiene un par de sub-ensambles de brazo. Cada sub-ensamble de brazo tiene un brazo centrador superior conectado a un brazo centrador inferior por medio de una barra de torsión que se extiende a través del anda acopladora. Los brazos centradores inferiores están conectados por un eslabón cruzado de tal manera que el movimiento de uno de los brazos centradores superiores cause un movimiento correspondiente de ambos de los brazos centradores inferiores. Cada brazo centrador superior acopla un rodillo que rueda a lo largo de una superficie curva del brazo centrador cuando el acoplador es hecho girar horizontalmente hacia el brazo centrador superior. Un elemento de tope centrador impide el movimiento del brazo centrador superior opuesto para generar una fuerza restauradora en las barras de torsión que facilite el movimiento horizontal del acoplador. El dispositivo centrador de acoplador puede ser desacoplado de una posición centradora activa para facilitar el mantenimiento del acoplador.

Description

DISPOSITIVO CENTRADOR DE RESORTE DE TORSIÓN DE ACOPLADOR REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. 61/718,866, presentada el 26 de octubre de 2012, y titulada “Dispositivo Centrador de Resorte de Torsión de Acoplador”, la descripción de la cual se incorpora en la presente en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a acopladores para vagones de tren, y, más particularmente, a un dispositivo para centrar horizontalmente un acoplador de vagón de tren.
DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Los vagones de vehículos férreos incluyen acopladores para conectar vagones adyacentes entre sí y formar una composición de tren. Cada acoplador está adaptado para vascular dentro de un intervalo angular predeterminado en una dirección horizontal para facilitar el acoplamiento y movimiento de los vagones en una vía curva. Los acopladores de vagones adyacentes deben ser alineados para estar centrados con el eje longitudinal del vagón de tren durante un procedimiento de acoplamiento de vagones. Debido a variaciones en tamaños de los vagones y al tipo de acoplador instalado en cada vagón, puede existir desplazamientos horizontales significativos entre acopladores adyacentes en la dirección lateral del vagón de tren. Estos desplazamientos horizontales se complican aún más cuando se intenta acoplar vagones de tren adyacentes en una sección curva de una vía férrea o mientras hay movimiento en la vía curva. Los acopladores existentes utilizan dispositivos centradores de acopladores asistidos neumática o hidráulicamente capaces de mover el acoplador del vagón dentro de un intervalo angular predeterminado en una dirección horizontal para facilitar el acoplamiento con un acoplador de vagón adyacente. Estos dispositivos comúnmente requieren de equipo auxiliar, tales como bombas, mangueras y válvulas, que se coloca en un lado inferior de cada vagón de tren.
Los diseños existentes para dispositivos centradores de acopladores están asociados con un número de desventajas. Los dispositivos centradores de acopladores convencionales requieren equipo neumático o hidráulico complicado que incrementa el costo total del vagón de tren y complica el mantenimiento del mismo. En el caso de una descompostura del mecanismo neumático o hidráulico, el dispositivo centrador de acoplador completo comúnmente se hace inoperante. Debido a la complejidad y peso de los componentes, el movimiento manual del dispositivo centrador de acoplador no es posible. Además, debido a las bombas, mangueras, válvulas y otro equipo auxiliar, los dispositivos centradores de acoplador convencionales ocupan una cantidad sustancial de espacio alrededor del acoplador. Estas disposiciones impiden la instalación de otros componentes auxiliares adyacentes al acoplador. Además, los dispositivos centradores de acoplador existentes podrían no ser ajustables para controlar la fuerza requerida para mantener al acoplador en el centro con el acoplador centrado con el acoplador en un vagón de tren adyacente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En vista de lo anterior, existe una necesidad por un dispositivo centrador de acoplador que reemplace maquinaria centradora de acoplador neumática o hidráulica complicada con un dispositivo centrador mecánico. Existe una necesidad adicional por proporcionar un dispositivo centrador de acoplador que tenga dimensiones compactas y peso reducido para permitir la instalación de componentes auxiliares en o cerca del acoplador de vagón. Existe una necesidad más por un dispositivo centrador de acoplador adaptado para la manipulación manual del acoplador cuando se alineen acopladores adyacentes durante el acoplamiento. Existe otra necesidad más por proporcionar un dispositivo centrador de acoplador que sea ajustable para controlar la cantidad de fuerza requerida para mantener al acoplador centrado con el acoplador de un vagón adyacente.
De acuerdo con una modalidad, un acoplador para un vagón de tren puede incluir un ancla acopladora y un mecanismo acoplador que pivote con relación al ancla acopladora de una posición centrada a una posición descentrada en un plano sustancialmente horizontal. El acoplador puede incluir además un dispositivo centrador de acoplador para centrar el mecanismo acoplador con relación al ancla acopladora. El dispositivo centrador de acoplador puede incluir un primer sub-ensamble de brazo centrador que tenga un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extienda a través del ancla acopladora en una dirección sustancialmente vertical y un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tenga un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrador conectado a una segunda barra de torsión que se extienda a través del ancla del acoplador en la dirección sustancialmente vertical. El acoplador puede incluir además un eslabón cruzado que conecte al primero y segundo eslabones centradores. Un par de primero y segundo rodillos pueden ser proporcionados para estar en contacto con primero y segundo brazos centradores respectivos.
De acuerdo con otra modalidad, el acoplador puede incluir un soporte de apoyo acoplado al mecanismo acoplador. El primero y segundo rodillos pueden ser conectados al soporte de apoyo de tal manera que un primero y un segundo ejes de rodillo se orienten sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador. El primero y segundo brazos centradores pueden ser precargados contra el primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión para restablecer el mecanismo acoplador a la posición centrada cuando el mecanismo acoplador sea pivotado a la posición descentrada. En una modalidad, el movimiento pivotal del mecanismo acoplador de la posición centrada puede causar que uno del primero y el segundo brazos centradores rueden a lo largo del uno del primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión.
En una modalidad más, la fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión puede incrementarse en proporción al movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada. La fuerza restauradora en las primera y segunda barras de torsión puede restablecer el mecanismo acoplador a la posición centrada. En otra modalidad más, el primero y segundo brazos centradores pueden moverse a una posición desacoplada en la cual el mecanismo de acoplamiento no sea impulsado a una posición centrada. El primero y segundo brazos centradores pueden tener una forma curva y la primera y segunda barras de torsión pueden tener una forma transversal sustancialmente hexagonal.
De acuerdo con otra modalidad más, un acoplador para vagón de tren para acoplar vagones de tren puede incluir un ancla acopladora y un mecanismo acoplador pivotal con relación al ancla acopladora desde una posición centrada hasta una posición descentrada en un plano sustancialmente horizontal. El acoplador de vagón de tren puede incluir además un dispositivo centrador de acoplador para centrar el mecanismo acoplador con relación al ancla acopladora. El dispositivo centrador de acoplador de vagón de tren puede incluir un primer sub-ensamble de brazo centrador que tenga un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extienda a través del ancla acopladora en una dirección sustancialmente vertical y un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tenga un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrador conectado a una segunda barra de torsión que se extienda a través del ancla acopladora en la dirección sustancialmente vertical. El acoplador de vagón de tren puede incluir además un eslabón cruzado que conecte el primero y segundo eslabones centradores. Un par de primero y segundo rodillos pueden ser provistos para estar en contacto con el primero y segundo brazos centradores respectivos.
De acuerdo con otra modalidad, el acoplador de vagón de tren puede incluir un soporte de apoyo acoplado al mecanismo acoplador. El primero y segundo rodillos pueden ser conectados al soporte de apoyo, de tal forma que el primero y segundo ejes de rodillos sean orientados sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador. El primero y segundo brazos centradores pueden ser precargados contra el primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión para restablecer al mecanismo acoplador a la posición centrada cuando e mecanismo acoplador sea pivotado a la posición descentrada. En una modalidad, el movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada puede causar que uno del primero y segundo brazos centradores rueden a lo largo del uno del primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión.
En una modalidad más, la fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión puede incrementarse en proporción con el movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada. La fuerza restauradora en las primera y segunda barras de torsión puede restablecer el mecanismo acoplador a la posición centrada. En otra modalidad más, el primero y segundo brazos centradores pueden moverse a una posición desacoplada en la cual el mecanismo de acoplamiento no sea impulsado a una posición centrada. El primero y segundo brazos centradores pueden tener una forma curva y la primera y segunda barras de torsión pueden tener una forma transversal sustancialmente hexagonal.
De acuerdo con otra modalidad más, un dispositivo centrador de acoplador para centrar un mecanismo acoplador con relación a un ancla acopladora de un vagón de tren puede incluir un primer sub-ensamble de brazo centrador que tenga un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extienda a través del ancla acopladora. El dispositivo centrador de acoplador puede incluir además un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tenga un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrado conectado a una segunda barra de torsión que se extienda a través del ancla acopladora. Un eslabón cruzado puede ser provisto para conectar el primero y segundo eslabones centradores. Además, un par de primero y segundo rodillos pueden estar en contacto con el primero y segundo brazos centradores respectivos. En una modalidad, un soporte de apoyo puede ser acoplado al mecanismo acoplador, de tal manera que el primero y segundo rodillos sean conectados al soporte de apoyo, de tal forma que el primero y segundo ejes de rodillo sean orientados sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador. El primero y segundo brazos centradores pueden tener una forma curva y la primera y segunda barras de torsión pueden tener una forma transversal sustancialmente hexagonal.
Estas y otras características y funciones del dispositivo centrador de acoplador, así como los métodos de operación y funciones de los elementos relacionados de estructuras y la combinación de partes y economías de fabricación, serán más aparentes después de una consideración de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas con referencia a los dibujos acompañantes, todos los cuales forman una parte de esta descripción, en donde números de referencia iguales designan partes correspondientes en las diferentes figuras. Sin embargo, se debe entender expresamente que los dibujos son para efectos de ilustración y descripción únicamente, y no están destinados como una definición de los límites de la invención. Según se usa en la descripción y las reivindicaciones, la forma singular de “uno”, “una”, “el” y “la” incluyen referentes plurales a menos que el contexto claramente dicte lo contrario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en perspectiva frontal de un acoplador de vehículo férreo que tiene un dispositivo centrador de acoplador de acuerdo con una modalidad.
La figura 2 es una vista frontal del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 que muestra al dispositivo centrador de acoplador instalado en el mismo.
La figura 3 es una vista posterior del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 que muestra al dispositivo centrador de acoplador instalado en el mismo.
La figura 4 es una vista superior del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 que muestra al dispositivo centrador de acoplador instalado en el mismo.
La figura 5 es una vista inferior del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 que muestra al dispositivo centrador de acoplador instalado en el mismo.
La figura 6 es una vista lateral del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 que muestra al dispositivo centrador de acoplador instalado en el mismo.
La figura 7 es una vista en perspectiva frontal parcial de una porción superior del acoplador de vehículo férreo ilustrado en la figura 1 , que muestra al dispositivo centrador de acoplador en un estado despiezado.
La figura 8 es una vista en perspectiva parcial de una porción inferior del acoplador de vehículo férreo ilustrado en la figura 1 , que muestra al dispositivo centrador de acoplador en un estado despiezado.
La figura 9 es una vista en perspectiva frontal del dispositivo centrador de acoplador de la figura 1 sin el acoplador de vehículo férreo.
La figura 10 es una vista frontal del dispositivo centrador de acoplador mostrado en la figura 9.
La figura 11 es una vista posterior del dispositivo centrador de acoplador mostrado en la figura 9.
La figura 12 es una vista superior del dispositivo centrador de acoplador mostrado en la figura 9.
La figura 13 es una vista inferior del dispositivo centrador de acoplador mostrado en la figura 9.
La figura 14 es una vista lateral del dispositivo centrador de acoplador mostrado en la figura 9.
La figura 15 es una vista en perspectiva frontal del acoplador de vehículo férreo de la figura 1, que muestra al dispositivo centrador de acoplador en una posición inactiva.
La figura 16 es una vista superior del acoplador de vehículo férreo de la figura 1 , que muestra al dispositivo centrador de acoplador en una posición centradora activa.
La figura 17 es una vista superior del acoplador de vehículo férreo de la figura 1, que muestra al dispositivo centrador de acoplador en otra posición centradora activa.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Para efectos de la descripción en adelante, los términos “superior”, “inferior”, “derecha”, “izquierda”, “vertical”, “horizontal”, “arriba”, “abajo”, “lateral”, “longitudinal” y derivados de los mismos, se referirán a la modalidad según está orientada en las figuras del dibujo. Sin embargo, se debe entender que la invención puede asumir variaciones alternativas y secuencias de etapas, excepto cuando se especifique expresamente lo contrario. También se debe entender que los dispositivos y procesos específicos ilustrados en los dibujos anexos, y descritos en la siguiente descripción, son simplemente modalidades ejemplares de la invención. En consecuencia, las dimensiones específicas y otras características físicas relacionadas con las modalidades descritas aquí no se deben considerar como limitativas.
En referencia a los dibujos en los cuales caracteres de referencia similares se refieren a partes iguales a lo largo de las diferentes vistas de los mismos, la presente invención se dirige generalmente a un acoplador de vagón de tren que tiene un mecanismo centrador de acoplador para ajustar la alineación del acoplador en un plano horizontal en una dirección lateral del vagón de tren.
En referencia inicialmente a las figuras 1-6, se muestra una modalidad de un acoplador 10. El acoplador 10, como se describe en la presente, está diseñado para su conexión a un bastidor (no mostrado) de un vagón de tren (no mostrado), como será fácilmente aparente para aquellos expertos en la téenica de vehículos férreos. El acoplador 10 está adaptado para usarse en vehículos férreos usados para tránsito de pasajeros y/o carga. Sin embargo, este uso está destinado a ser no limitativo y el acoplador 10 tiene aplicaciones en vagones de tren generalmente. El acoplador 10 en la modalidad ilustrada incluye generalmente un ancla acopladora 20, un mecanismo acoplador 50, un tubo de deformación absorbente de energía 40 y un mecanismo amortiguador de absorción de energía 30. Un cabezal de acoplador (no mostrado) está acoplado al mecanismo acoplador 50 para conectar un vagón de tren a un vagón adyacente. El tubo de deformación 40 conecta el mecanismo acoplador 50 al ancla acopladora 20 por conexión con el mecanismo amortiguador 30.
El ancla acopladora 20 tiene un cuerpo de ancla 60 de forma sustancialmente rectangular que está truncado de sus lados laterales. Una cara frontal del cuerpo de ancla 60 define una pluralidad de aberturas de montaje de ancla 65 que aceptan elementos de aseguramiento (no mostrados) para interconectarse con y asegurar el cuerpo de ancla 60 al bastidor de vagón de un vagón de tren. El cuerpo de ancla 60 soporta pivotalmente el mecanismo acoplador 50, tubos de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30. En una modalidad, el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 están alineados axialmente y son pivotales alrededor de un eje vertical 70 que se extiende a través de una porción de montaje 80 del cuerpo de ancla 60. El mecanismo acoplador 50, tubos de deformación 40 y mecanismos de engranaje 30 son pivotales en un plano horizontal en cualquier dirección desde un eje longitudinal 90 del vagón de tren. El mecanismo acoplador 50, tubos de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 pueden pivotar a través de un intervalo angular predeterminado a partir de una posición centrada que sea sustancialmente paralela con el eje longitudinal 90. Como se muestra en las figuras 16-17, el mecanismo acoplador 50, tubos de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 pueden pivotar a un primer ángulo a lejos del eje longitudinal 90 (figura 16) y un segundo ángulo b lejos del eje longitudinal 90 (figura 17). Un experto en la téenica apreciará que el primero y segundo ángulos a y b son únicamente ejemplos y que el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 pueden ser pivotados a cualquier posición angular desplazada de la posición centrada en cualquier lado lateral del eje longitudinal 90.
Con referencia continua a las figuras 1-6, el acoplador 10 incluye además un dispositivo centrador de acoplador 100 para centrar el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 a una posición centrada que sea alineada con el eje longitudinal 90 del vagón de tren. El dispositivo centrador de acoplador 100 funciona para centrar el acoplador 10 para facilitar el acoplamiento de vagones de tren adyacentes permitiendo al mismo tiempo el movimiento angular libre durante el viaje del vagón a lo largo de una vía curva.
Como se muestras en las figuras 1-6, el dispositivo centrador de acoplador 100 incluye un par de sub-ensambles de brazo centrador 102, 104 conectados operativamente al cuerpo de ancla 60. Un primer sub-ensamble de brazo centrador 102 incluye un primer brazo centrador 106 un primer eslabón centrador 108 conectado a una primera barra de torsión 110 que se extiende a través de un lado lateral del cuerpo de ancla 60. La primera barra de torsión 110 se extiende en una dirección sustancialmente vertical mientras que el primer brazo centrador 106 y primer eslabón centrador 108 se extienden sustancialmente perpendiculares a la primera barra de torsión 110 y sustancialmente paralelos al eje longitudinal 90 en una posición centrada del acoplador 10 con respecto al ancla acopladora 20. En forma similar, un segundo sub-ensamble de brazo centrador 104 incluye un segundo brazo centrador 1 12 y un segundo eslabón centrador 114 conectado a una segunda barra de torsión 116 que se extiende a través de un lado lateral opuesto del cuerpo de ancla 60 en comparación con la primera barra de torsión 110. La segunda barra de torsión 116 se extiende en una dirección sustancialmente vertical mientras que el segundo brazo centrador 112 y segundo eslabón centrador 114 se extienden sustancialmente perpendiculares a la segunda barra de torsión 116 y sustancialmente paralelos al eje longitudinal 90 en una posición centrada del acoplador 10 con respecto al ancla acopladora 20. El primero y segundo brazos centradores 106, 112 se ubican sobre un lado superior del cuerpo de ancla 60, mientras que el primero y segundo eslabones centradores 108, 114 se ubican debajo de un lado inferior del cuerpo de ancla 60.
Con referencia continua a las figuras 1-6, el primero y segundo brazos centradores 106, 112 incluyen un primero y segundo extremos proximales 1 18, 120 conectados a un extremo superior de primera y segunda barras de torsión 110, 116 y un primero y segundo extremos distales 122, 124 provistos opuestos del primero y segundo extremos proximales 118, 120. En forma similar, primero y segundo eslabones centradores 108, 114 incluyen un primero y segundo extremos proximales 126, 128 conectados a un extremo inferior de primera y segunda barras de torsión 110, 116 y un primero y segundo extremos distales 130, 132 que se extienden opuestos al primero y segundo extremos proximales 126, 128. El primero y segundo eslabones 108, 1 14 están acoplados uno al otro por un eslabón cruzado 134 que conecta primero y segundo extremos distales 130, 132 del primero y segundo eslabones centradores 108, 114. Cada brazo centrador incluye una superficie curva que se curva hacia adentro en dirección al eje longitudinal 90.
Como se ilustra más en las figuras 1-6, el dispositivo centrador de acoplador 100 incluye además un soporte de apoyo 136 montado a una porción exterior del mecanismo amortiguador 30 por medio de una pluralidad de sujetadores de soporte de apoyo 138. Aunque las figuras 1-6 ilustran al soporte de apoyo 136 como estando sujetado al mecanismo amortiguador 30, alguien de capacidad ordinaria en la téenica apreciará que el soporte de apoyo 136 puede ser asegurado al mecanismo acoplador 50 o tubo de deformación 40. Como se muestra en las figuras 1-6, el soporte de apoyo 136 incluye un primer rodillo 140 y un segundo rodillo 142. El primer rodillo 140 está adaptado para acoplar el primer brazo centrador 106 del primer sub-ensamble centrador 102 mientras que el segundo rodillo 142 está adaptado para acoplar el segundo brazo centrador 112 del segundo sub ensamble centrador 104. El primero y segundo rodillos 140, 142 están asegurados en forma giratoria al soporte de apoyo 136 de tal manera que el primero y segundo rodillos 140, 142 puedan girar alrededor de primero y segundo ejes de rodillo 144, 146, respectivamente. Extremos proximales del primero y segundo brazos centradores 106, 112 acoplan una porción de primero y segundo rodillos 140, 142 cuando el acoplador 10 está en una posición centrada, es decir, cuando el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 están dispuestos en una disposición coaxial con el eje longitudinal 90.
Con referencia a las figuras 7-8, se ilustra una vista despiezada de una parte del primer sub-ensamble centrador 102. La figura 7 muestra una vista despiezada de una porción superior del primer sub-ensamble centrador 102, mientras que la figura 8 ilustra una porción inferior del primer sub-ensamble centrador 102. Con referencia a la figura 7, primero y segundo elementos de retén 148, 150 están provistos en el cuerpo de ancla 60 adyacentes a extremos proximales 118, 120 del primero y segundo brazos centradores 106, 112, respectivamente. El primer elemento de tope 148 está asegurado al cuerpo de ancla 60 usando una pluralidad de sujetadores 152. Un perno de tope ajustable 158 está en acoplamiento roscado con el primer elemento de tope 148 para permitir el ajuste del perno de tope 154 en una dirección lateral del cuerpo de ancla 60. Con referencia continua a la figura 7, la primera barra de torsión 110 incluye un buje superior 156 ubicado dentro de una cavidad del cuerpo de ancla 60. La primera barra de torsión 110 es soportada giratoriamente por el buje superior 156, el cual está asegurado dentro de la cavidad por una placa de cubierta superior 158 que está sujetada al cuerpo de ancla 60 por una pluralidad de sujetadores 152. Una arandela 160 se proporciona entre la placa de cubierta superior 158 y un primer elemento de aseguramiento 162 del primer brazo centrador 106 que está asegurado a un extremo superior 164 de la primera barra de torsión 110. Como se muestra en la figura 7, la primera barra de torsión 110 tiene una forma generalmente hexagonal con una pluralidad de porciones deprimidas 166 provistas en el extremo superior 164 y extremo inferior 168. El buje superior 156 y primer elemento de aseguramiento 162 tienen una forma hexagonal correspondiente adaptada para recibir la primera barra de torsión 1 10 a través de los mismos. Un tornillo 170 asegura el extremo superior 164 de la primera barra de torsión 110 al primer elemento de aseguramiento 162 al extenderse dentro de la porción deprimida 166.
Con referencia continua a la figura 7, el primer elemento de aseguramiento 162 incluye una porción de aseguramiento de brazo 172 que asegure el extremo proximal 118 del primer brazo centrador 106 al primer elemento de aseguramiento 162. El primer elemento de aseguramiento 162 incluye un primer orificio 174 y un segundo orificio 176 que están en alineación con un primer orificio 178 y un segundo orificio 180 en el primer brazo centrador 106. Un perno 182 pasa a través de los primeros orificios 174, 178 del primer elemento de aseguramiento 162 y primer brazo centrador 106 y es asegurado por una tuerca 184. La disposición de tuerca 184 y perno 182 permite que el extremo proximal 118 del primer brazo centrador 106 pueda girar con respecto al primer elemento de aseguramiento 162. La rotación del primer brazo centrador 106 con relación al primer elemento de aseguramiento 162 se describirá en adelante aquí con referencia a la figura 15. Un pasador removible 186 que tiene una correa de pasador 188 se extiende a través de segundos orificios 176, 180 del primer elemento de aseguramiento 162 y primer brazo centrador 106, respectivamente. El pasador 186 se puede retirar para permitir que el extremo proximal 118 del primer brazo centrador 106 gire con relación al primer elemento de aseguramiento 162.
En referencia a la figura 8, se ilustra una vista despiezada de una porción inferior del primer sub-ensamble centrador 102. El extremo inferior 168 de la primera barra de torsión 110 (no mostrada en la figura 8) incluye un buje inferior 190 ubicado dentro de una cavidad del cuerpo de ancla 60. La primera barra de torsión 110 es soportada giratoriamente dentro del buje inferior 190, que está asegurado dentro de la cavidad por una placa de cubierta inferior 192 que es sujetada al cuerpo de ancla 60 por una pluralidad de sujetadores 194. Una o más arandelas 196 son provistas entre la placa de cubierta inferior 192 y primer eslabón centrador 108 que está asegurado al extremo inferior 168 de la primera barra de torsión 110. Un tornillo 198 asegura el extremo inferior 168 de la primera barra de torsión 110 al primer eslabón centrador 108 al extenderse dentro de la porción deprimida 166. El extremo distal 130, 132 del primer eslabón centrador 108 es asegurado al eslabón cruzado 134 por un perno 200 y una tuerca 202. En una posición centrada del acoplador 10, primero y segundo eslabones centradores 108, 114 son sustancialmente perpendiculares al eslabón cruzado 134. Un ensamble completo del dispositivo centrador de acoplador 100 se ilustra en las figuras 9-14, en donde el dispositivo centrador de acoplador 100 se muestra sin acoplador 10. Aunque la discusión anterior con relación a las figuras 7-8 se enfoca en describir los componentes del primer sub-ensamble 102, el segundo sub-ensamble 104 es dispuesto de una manera exacta usando componentes idénticos.
Con referencia a la figura 15, primero y segundo brazos centradores 106, 112 pueden ser movidos a una posición desacoplada al retirar el pasador 186 de segundos orificios 176, 180 en los brazos centradores 106, 112 y los elementos de aseguramiento 162. Retirar el pasador 186 permite que el primero y segundo brazos centradores 106, 112 se muevan fuera de contacto con el primero y segundo rodillos 140, 142 de tal manera que el acoplador 10 pueda ser hecho girar libremente desde una posición centrada hasta una posición descentrada sin acoplar el dispositivo centrador de acoplador 100. Esto es particularmente adecuado durante el servicio del acoplador 10 y/o dispositivo centrador de acoplador 100.
Habiendo descrito la estructura del dispositivo centrador de acoplador 100, un principio operativo del mismo se describirá ahora con referencia a las figuras 1-4, 16 y 17. Sub-ensambles 102, 104 son acoplados pivotalmente uno a otro por el eslabón cruzado 134 de tal manera que el movimiento de un sub-ensamble cause un movimiento correspondiente del otro sub-ensamble. Un desplazamiento angular del primer sub-ensamble 102 en una dirección lejos de una posición centrada paralela al eje longitudinal 90 causa un desplazamiento angular correspondiente del segundo sub-ensamble 104 en la misma dirección. En otras palabras, el movimiento angular pivotante del primer brazo centrador 106 causará un movimiento pivotante correspondiente del primer eslabón 108. Debido a que el primero y segundo eslabones centradores 108, 114 son conectados por el eslabón cruzado 134, el movimiento angular del primer eslabón centrador 108 alrededor de un eje vertical que se extiende a traves de la primera barra de torsión 110 causa un movimiento angular correspondiente del segundo eslabón centrador 1 14 y segundo brazo centrador 112. Sin embargo, como se describirá en adelante, el primero y segundo eslabones centradores 108, 114 se impiden de girar debido a la presencia del primero y segundo elementos de tope 148, 150.
Con referencia a las figuras 1 y 4, el acoplador 10 está en una posición centrada, en la que el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 50 y mecanismo de amortiguador 30 son sustancialmente paralelos y coaxiales con el eje longitudinal 90. En esta orientación, primero y segundo eslabones centradores 108, 114 están orientados en forma sustancialmente perpendicular en relación al eslabón cruzado 134. Primero y segundo brazos centradores 106, 1 12 contactan primero y segundo rodillos 140, 142 en lados laterales exteriores de los rodillos con respecto al eje longitudinal 90 y en un punto debajo del diámetro de cada rodillo medido perpendicular al eje longitudinal 90. En otras palabras, primero y segundo brazos centradores 106, 112 descansan contra una superficie exterior de los rodillos 140, 142 en una ubicación entre el extremo de rodillo más cercano al primero y segundo brazos centradores 106, 1 12 y primero y segundo ejes de rodillo 144, 146. El primero y segundo brazos centradores 106, 112 pueden ser precargados contra la superficie del primero y segundo rodillos 140, 142 al hacer girar el extremo superior 164 de la primera y segunda barras de torsión 110, 116 con respecto al extremo inferior 168 de las mismas para poder generar una fuerza de torsión dentro de las barras de torsión 1 10, 1 16. Las primera y segunda barras de torsión 1 10, 1 16 son hechas girar deseablemente en direcciones opuestas para crear así una fuerza equilibrada entre el primero y segundo sub-ensambles 102, 104. La fuerza de precarga en el primero y segundo rodillos 140, 142 también puede ser regulada al ajustar la longitud del perno de tope 154 en cada sub-ensamble 102, 104. Aflojar el perno del tope 154 del primer brazo centrador 106 lejos del eje longitudinal 90 libera la precarga en el primer rodillo 140, mientras que apretar el perno de tope 154 hacia el eje longitudinal 90 incrementa la precarga. En forma similar, aflojar el perno de tope 154 en el segundo brazo centrador 112 lejos del eje longitudinal 90 libera la precarga en el segundo rodillo 142 en una posición centrada del dispositivo centrador de acoplador 100, mientras que apretar el perno de tope 154 hacia el eje longitudinal 90 incrementa la precarga.
Con referencia a las figuras 16-17, el movimiento pivotal del acoplador 10 con respecto al ancla acopladora 20 causa un movimiento correspondiente en el dispositivo centrador de acoplador 100. Como se muestra en las figuras 16-17, cuando el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 son pivotados a un ángulo a, b, o cualquier otro ángulo en una dirección lejos del eje longitudinal 90 y hacia el primer brazo centrador 106, el primer rodillo 140 también se mueve hacia el primer brazo centrador 106. En una modalidad, el mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 pueden ser girados hasta 30° en cualquier dirección lejos del eje longitudinal 90. La rotación continua del mecanismo acoplador 50, tubo de deformación 40 y mecanismo amortiguador 30 hacia el primer brazo centrador 106 causa que el primer rodillo 140 acople uña superficie curva 204 del primer brazo centrador 106 y ruede a lo largo de la superficie curva 204. El movimiento del primer rodillo 140 a lo largo de la superficie curva 204 del primer brazo centrador 106 causa una desviación del primer brazo centrador 106. Debido a que el primer brazo centrador 106 es fijado en su extremo proximal a la primera barra de torsión 110, la desviación del primer brazo centrador 106 se traduce en su rotación alrededor de un eje vertical de la primera barra de torsión 110. Eta rotación del primer brazo centrador 106 causa un torcimiento del extremo superior 164 de la primera barra de torsión 1 10 en relación al extremo inferior 168 de la misma. El torcimiento de la primera barra de torsión 110 causa un torcimiento correspondiente de la segunda barra de torsión 1 16 transmitido a través del movimiento del primero y segundo eslabones centradores 108, 114 y eslabón cruzado 134. El torcimiento de la segunda barra de torsión 1 16 se traduce en una tendencia del extremo proximal 120 del segundo brazo centrador 112 al girar alrededor de un eje vertical de la segunda barra de torsión 116. Sin embargo, debido a que el segundo elemento de tope 150 está interpuesto en la trayectoria de movimiento del segundo brazo centrador 1 12, el segundo brazo centrador 112 acopla el segundo elemento de tope 150 para evitar movimiento adicional del mismo. Debido a que el primer sub-ensamble 102 no está similarmente restringido, el movimiento del primer brazo centrador 106 causa que se acumule una fuerza restauradora dentro de la primera y segunda barras de torsión 1 10, 116 debido a la torsión relativa entre sus extremos superior e inferior. La fuerza restauradora está presente cada vez que el acoplador 10 está en una posición descentrada (es decir, fuera de alineación con relación al eje longitudinal 90). La fuerza restauradora dentro del dispositivo centrador de acoplador 100 hace posible el movimiento manual del acoplador 10 de regreso a una posición centrada sin la necesidad de ayuda de equipo hidráulico o neumático. El tamaño y longitud de la primera y segunda barras de torsión 110, 116 se selecciona de tal manera que suficiente fuerza restauradora se genere dentro del dispositivo centrador de acoplador 100 en cualquier posición descentrada como para permitir que un solo usuario manipule manualmente el acoplador 10 de regreso a la posición centrada. Por ejemplo, el dispositivo centrador de acoplador 100 puede diseñarse de tal manera que una entrada de fuerza de aproximadamente 36 kilos sea suficiente para restablecer el acoplador 10 de una posición descentrada a la posición centrada. Aunque la presente invención se enfoca en describir el movimiento del acoplador 10 en una dirección hacia el primer brazo centrador 106, un movimiento en reversa idéntico de los componentes del dispositivo centrador de acoplador 100 existe cuando el acoplador 10 es movido en una dirección hacia el segundo brazo centrador 1 12.
Un beneficio del acoplador 10 que incorpora el dispositivo centrador de acoplador 100 sobre el medio centrador de acoplador existente es que el dispositivo centrador de acoplador 100 está adaptado para hacer posible movimiento pivotal del acoplador 10 con respecto al ancla acopladora 20 para alinear el acoplador 10 de un vagón de tren con el acoplador de un vagón adyacente. El dispositivo centrador de acoplador 100 permite el ajuste manual del acoplador 10 para alinearlo desde una posición descentrada hasta una posición centrada que es sustancialmente paralela al eje longitudinal 90 del vagón de tren. Otro beneficio es que el uso de las barras de torsión 110, 116 en el dispositivo centrador de acoplador 100 crea un sistema mecánico que no depende de equipo secundario, tal como bombas hidráulicas o neumáticas, mangueras y válvulas. El dispositivo centrador de acoplador 100 permite una instalación más compacta y de peso ligero que permite espacio adicional para equipo auxiliar en o cerca del acoplador 10. De esta manera, el dispositivo centrador de acoplador 100 puede usarse para reemplazar un sistema de alineación de acoplador existente para de esta manera proporcionar ajuste manual, así como para proporcionar espacio adicional adyacente al acoplador 10 para la instalación de otro equipo.
Aunque varias modalidades de un dispositivo centrador de resorte de torsión de acoplador fueron provistas en la anterior descripción, los expertos en la téenica pueden hacer modificaciones y alteraciones a estas modalidades sin alejarse del alcance y espíritu de la invención. Por ejemplo, se debe entender que esta descripción contempla que, en la medida de lo posible, una o más características de cualquier modalidad se pueden combinar con una o más características de cualquier otra modalidad. En consecuencia, la anterior descripción intenta ser ilustrativa más que restrictiva. La invención descrita en la presente arriba se define por las reivindicaciones anexas y todos los cambios en la invención que estén dentro del significado y el alcance de equivalencia de las reivindicaciones se deben abarcar dentro de su alcance.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un acoplador para un vagón de tren, caracterizado porque comprende: un ancla acopladora; un mecanismo acoplador que pivota con relación al ancla acopladora desde una posición centrada hasta una posición descentrada en un plano sustancialmente horizontal; y un dispositivo centrador de acoplador para centrar el mecanismo acoplador con relación al ancla acopladora, el dispositivo centrador de acoplador comprende: un primer sub-ensamble de brazo centrador que tiene un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extiende a través del ancla acopladora en una dirección sustancialmente vertical; un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tiene un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrador conectado a una segunda barra de torsión que se extiende a través del ancla acopladora en la dirección sustancialmente vertical; un eslabón cruzado que conecta el primero y segundo eslabones centradores; y un par de primero y segundo rodillos en contacto con el primero y segundo brazos centradores respectivos.
2. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende además un soporte de apoyo acoplado al mecanismo acoplador, en donde el primero y segundo rodillos están conectados al soporte de apoyo de tal manera que un primero y segundo ejes de rodillo sean orientados sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador.
3. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores son precargados contra el primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión para el restablecimiento del mecanismo acoplador a la posición centrada cuando el mecanismo acoplador sea pivotado a la posición descentrada.
4. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada causa que uno del primero y segundo brazos centradores rueden a lo largo del uno primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión.
5. El acoplador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión se incrementa en proporción al movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada.
6. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión restablece el mecanismo acoplador a la posición centrada.
7. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores puede moverse a una posición desacoplada en la cual el mecanismo de acoplamiento no es impulsado a una posición centrada.
8. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores tienen una forma curva.
9. El acoplador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la primera y segunda barras de torsión tienen una forma transversal sustancialmente hexagonal.
10. Un acoplador de vagón de tren para acoplar vagones de tren, el acoplador de vagón de tren se caracteriza porque comprende: un ancla acopladora conectada a un cuerpo de vagón de tren; un mecanismo acoplador que puede pivotar con relación al ancla acopladora desde una posición centrada hasta una posición descentrada en un plano sustancialmente horizontal; y un dispositivo centrador de acoplador para centrar el mecanismo acoplador con relación al ancla acopladora, el dispositivo centrador de acoplador comprende: un primer sub-ensamble de brazo centrador que tiene un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extiende a través del ancla acopladora en una dirección sustancialmente vertical; un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tiene un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrador conectado a una segunda barra detorsión que se extiende a través del ancla acopladora en la dirección sustancialmente vertical; un eslabón cruzado que conecte el primero y segundo eslabones centradores; y un par de primero y segundo rodillos en contacto con el primero y segundo brazos centradores respectivos.
11. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además un soporte de apoyo acoplado al mecanismo acoplador, en donde el primero y segundo rodillos están conectados al soporte de apoyo de tal manera que un primero y segundo ejes de rodillos se orienten sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador.
12. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores son precargados contra el primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión para restablecer el mecanismo acoplador a la posición centrada cuando el mecanismo acoplador sea pivotado a la posición descentrada.
13. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada causa que uno del primero y el segundo brazos centradores ruede a lo largo del uno del primero y segundo rodillos para generar una fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión.
14. El acoplador de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la fuerza restauradora en la primera y segunda barras de torsión se incrementa en proporción al movimiento pivotal del mecanismo acoplador desde la posición centrada.
15. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la fuerza restauradora en las primera y segunda barras de torsión restablece el mecanismo acoplador a la posición centrada.
16. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores se pueden mover a una posición desacoplada en la cual el mecanismo de acoplamiento no es impulsado a una posición centrada.
17. El acoplador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores tienen una forma curva, y en donde la primera y segunda barras de torsión tienen una forma transversal sustancialmente hexagonal.
18. Un dispositivo centrador de acoplador para centrar un mecanismo acoplador con relación a un ancla acopladora de un vagón de tren, el dispositivo centrador de acoplador se caracteriza porque comprende: un primer sub-ensamble de brazo centrador que tiene un primer brazo centrador y un primer eslabón centrador conectado a una primera barra de torsión que se extiende a traves del ancla acopladora; un segundo sub-ensamble de brazo centrador que tiene un segundo brazo centrador y un segundo eslabón centrador conectado a una segunda barra de torsión que se extiende a través del ancla acopladora; un eslabón cruzado que conecte primero y segundo eslabones centradores; y un par de primero y segundo rodillos en contacto con el primero y segundo brazos centradores respectivos.
19. El acoplador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende además un soporte de apoyo acoplado al mecanismo acoplador, en donde el primero y segundo rodillos están conectados al soporte de apoyo de tal manera que un primero y segundo ejes de rodillo se orienten sustancialmente perpendiculares a un eje longitudinal del mecanismo acoplador.
20. El acoplador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el primero y segundo brazos centradores tienen una forma curva y en donde la primera y segunda barras de torsión tienen una forma transversal sustancialmente hexagonal.
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