DISPOSITIVO PARA EL MONTAJE ELASTICO DEL BRAZO DE ACOPLAMIENTO DE UN ACOPLAMIENTO DE AMORTIGUADOR CENTRAL EN
UN VEHICULO FÉRREO. Descripción de la invención La invención se refiere a un dispositivo para el montaje elástico, articulado, de un brazo de acoplamiento (3) de un acoplamiento de amortiguación central en un vehículo ferroviario (1) en el que, a través de elementos elásticos, un sostén (2, 6) estriba a un bulón central (10) que constituye la prolongación del brazo de acoplamiento (3) contra cargas por tracción y contra cargas por presión, así como también contra fuerzas transversales verticales y horizontales . Un dispositivo del tipo bajo consideración se conoce por el documento DE 27 01 984 C2. Un dispositivo de esta índole sirve para acoplar uno con otro dos vehículos ferroviarios de manera que exista transmisión de fuerza, siendo que en primer lugar se deben transmitir cargas por tracción y cargas por presión en la dirección del eje de acoplamiento (eje longitudinal de los vehículos ferroviarios) . Además, el acoplamiento debe absorber en menor medida también fuerzas radiales, siendo que en esto se trata en particular de fuerzas en la dirección vertical por el peso propio del brazo de acoplamiento y de fuerzas transversales en la dirección horizontal que se producen en las curvas. El dispositivo que se describe en el documento DE 27 01 984 C2 comprende un sostén en forma de una caja fija al vehículo ferroviario tractor que rodea un bulón central o caña que constituye la prolongación del brazo de acoplamiento fijo al vehículo ferroviario tirado. Entre el bulón central y la caja se obtiene un acoplamiento de fuerza elástico a través de bordones anulares de goma o material sintético, siendo que los bordones anulares se disponen paralelos uno a otro en la dirección axial en rebajos circundantes sobre el bulón central y se encuentran con sus superficies externas en rebajos circundantes complementarios en la superficie interna de la caja. En el caso de una carga por tracción o presión el bulón central y la caja se desplazan relativamente uno a otra en la dirección axial, debido a lo cual los elementos elásticos dispuestos en los rebajos entonces ya no alineados se exponen primero a una carga cortante y con un incremento del desplazamiento axial también a una carga por presión. Debido a esto se producen fuerzas elásticas contrarias correspondientes que tienen por efecto de muelle en las cargas de choque . En el dispositivo mencionado se evita una torsión del brazo de acoplamiento alrededor de su eje longitudinal al proporcionar una sección transversal redonda alargada en el brazo de acoplamiento y el bulón central, siendo que el diámetro mayor de la sección transversal se extiende horizontal. En el caso de una torsión del brazo de acoplamiento se producen por consiguiente fuerzas contrarias correspondientes mediante los elementos elásticos. Además, un apoyo del peso propio del brazo de acoplamiento también se efectúa a través de los elementos elásticos, siendo que para este propósito es necesario configurar más duros los elementos inferiores que soportan el peso que los elementos superiores que no soportan una carga de peso. El documento DE 34 21 166 C2 muestra un perfeccionamiento del dispositivo previamente mencionado. En el dispositivo que en el se revela el diámetro mayor de la sección transversal del brazo de acoplamiento y del bulón central de sección transversal redonda alargada se orienta vertical, y preferiblemente solo se proporciona un bordón anular. Mediante la disposición del brazo de acoplamiento girada por 90° se consigue que la posición angular entre los vehículos ferroviarios acoplados uno con otro o bien entre la caja y el brazo de acoplamiento que se produce forzosamente en las curvas provoca menos fuerzas elásticas contrarias. En los dispositivos conocidos representa una desventaja que el esfuerzo cortante de los bordones anulares que se suscita primero conduce a una fuerza contraria disminuida y por consiguiente a un consumo de trabajo disminuido en virtud de una curva de fuerza por espacio de extensión plana. Debido a esto es necesario disponer varios anillos sucesivos para aumentar el consumo de trabajo, los que se encuentran constructivamente separados por espacios intermedios debido a la disposición en los rebajos de tipo ranura. Debido a ello el dispositivo de acoplamiento alcanza una longitud de construcción relativamente grande. Adem s, las secciones transversales redondas alargadas del brazo de acoplamiento y del bulón central y la caja implican una mayor complejidad de fabricación y por consiguiente costos mas elevados . Es inconveniente además que los mismos elementos elásticos son muelles tanto para fuerzas en la dirección axial como en la dirección radial, a pesar de que estas fuerzas son de magnitudes muy distintas y sus frecuencias e intervalos de aparición son diversos . Frente a estos antecedentes la tarea de la invención consistía en perfeccionar un dispositivo del tipo bajo consideración de manera que tiene una estructura compacta, garantiza una absorción óptima de fuerzas axiales y radiales y se puede fabricar con poca complejidad de la fabricación. Esta tarea se soluciona mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 1. Los refinamientos favorables se indican en las reivindicaciones subordinadas . De acuerdo con esto, el dispositivo para el montaje elástico del brazo de acoplamiento de un acoplamiento de amortiguación central en un vehículo ferroviario comprende fijo directa o indirectamente al vehículo ferroviario un sostén, el cual, a través de elementos elásticos estriba a un bulón central que constituye la prolongación del brazo de acoplamiento contra cargas por tracción y cargas por presión. Por cargas por tracción y cargas por presión se deberán entender aquellas fuerzas que se desarrollan axiales, es decir, en la dirección del eje del acoplamiento, y que aparecen al incrementarse o acortarse la separación entre los vehículos ferroviarios. El dispositivo se caracteriza por el hecho de que en el sostén se dispone una placa central con un boquete, orientada sustancialmente perpendicular con respecto al bulón central, siendo que el bulón central se conduce a través del boquete y es apoyado por el boquete. Un dispositivo así tiene la ventaja de que las fuerzas axiales y radiales se absorben a través de rutas diferentes, de manera que estas rutas se pueden diseñar en cada caso óptimas para su finalidad. En particular, las cargas por tracción y las cargas por presión que actúan en la dirección axial se absorben mediante elementos elásticos y por consiguiente con un comportamiento de muelle y amortiguación ajustable, en tanto que las fuerzas radiales se absorben y transmiten principalmente por el contacto entre el bulón central y el borde del boquete en la placa central. Una transmisión de fuerza de esta Indole que sustancialmente tiene lugar en forma directa es conveniente en el caso de las fuerzas radiales, puesto que estas son de menor magnitud que las cargas por tracción y las cargas por presión, y aparecen con menor frecuencia y no en forma de golpe como las últimas. Por consiguiente no requieren tanto de un muelle elástico. Mediante la concentración de la función de los elementos elásticos al muelle de cargas por tracción y cargas por presión resulta además posible disponer estos elementos en forma específica para el fin perseguido y por consiguiente realizar formas de construcción mas compactas para el dispositivo. Además no se requiere dar al bulón central una forma especial, de manera que también se reduce la complej idad de fabricación para el dispositivo de acoplamiento. De acuerdo con un primer perfeccionamiento de la invención, entre la placa central y una placa de presión dispuesta en el brazo de acoplamiento se disponen elementos elásticos que se comprimen en el caso de una carga por presión. En el caso de una carga por presión los vehículos ferroviarios acoplados se acercan uno a otro, mediante lo cual también se produce un acercamiento entre la placa de presión que se encuentra en el extremo del brazo de acoplamiento y la placa central. Mediante la disposición de elementos elásticos adecuados entre la placa de presión y la placa central es posible producir por consiguiente fuerzas contrarias elásticas que actúan contra el acercamiento o bien a la carga por presión, y le oponen un muelle. Puesto que la función de estos elementos consiste exclusivamente o al menos primordialmente en una absorción de la carga por presión es posible elegirlos de manera óptima para este propósito en lo referente a sus propiedades del material y sus parámetros de comportamiento. Además, en una disposición de esta índole se produce exclusivamente o al menos preponderantemente una compresión (sin cizallamiento) de los elementos elásticos, lo cual conduce a un gran consumo de trabajo. Mediante la disposición descrita es posible realizar en total una muelle eficiente y ahorrativa de espacio de las cargas por presión. De acuerdo con un segundo perfeccionamiento de la invención, entre la placa central y una placa terminal dispuesta en el extremo libre del bulón central se disponen elementos elásticos de manera que se comprimen en el caso de una carga por tracción. En el caso de una carga por tracción en el acoplamiento, los vehículos ferroviarios acoplados se alejan uno de otro. Debido a ello se produce un acercamiento entre la placa central del sostén y la placa terminal del bulón central, puesto que el bulón central se conduce con su extremo libre a través del boquete de la placa central y, en el caso de un movimiento de alejamiento de los vehículos ferroviarios trata de retraerse a través del boquete. Por consiguiente, con el acercamiento de la placa central y la placa terminal se comprime el elemento elástico dispuesto entre estas dos partes, por lo que se origina una correspondiente fuerza elástica contraria. Debido a que exclusivamente o al menos preponderantemente solo se genera la compresión del elemento elástico se produce un gran consumo de trabajo. Además es posible adaptar de manera óptima el material y el comportamiento a la carga del elemento elástico al comportamiento deseado al presentarse una carga por tracción, puesto que el elemento elástico es muelle exclusivamente o al menos primordialmente para estas cargas por tracción. Las dos formas de realización previamente expuestas preferiblemente se combinan una con otra, de manera que existan por una parte elementos elásticos entre la placa central y la placa de presión para la absorción de cargas por presión, y por otra parte elementos elásticos entre la placa central y la placa terminal para la absorción cargas por tracción. Mediante una diferente cantidad y/o tipo de los elementos elásticos es posible con esto ajustar un comportamiento de muelle variable y en cada caso adaptado óptimamente para la absorción de cargas por tracción y cargas por presión. En cambio, los elementos elásticos no necesitan absorber o en cada caso solo de manera subordinada las fuerzas transversales que se desarrollan en la dirección radial, puesto que estas fuerzas son soportadas en primer lugar por el boquete de la placa central . Los elementos elásticos empleados en las formas de realización previamente mencionadas pueden tener sustancialmente forma de toro o de disco y estar constituidos preferiblemente de goma o un material sintético elástico. Este tipo de elementos elásticos moldeados se pueden disponer con su hueco central sobre el bulón central del brazo de acoplamiento, de manera que se asegura un asiento seguro, imperdible y centrado. En esto de preferencia se disponen dos o mas elementos elásticos uno junto a otro vistos axialmente, siendo que entre dos elementos adyacentes preferiblemente es posible disponer una placa intermedia para separación. Mediante la disposición axial adyacente de varios elementos elásticos con forma de bordones anulares es posible, únicamente incorporando una cantidad correspondiente de elementos elásticos, ajué ar una fuerza del amortiguamiento elástico que se adapta de acuerdo a las cargas por tracción o cargas por presión que se esperan. Una separación a través de delgadas placas intermedias se encarga de que los materiales de los elementos elásticos no entren en contacto directo, lo cual podría conducir a un mayor desgaste debido a elevadas fuerzas de fricción y a una fuerte deformación. Es posible configurar las placas intermedias tan delgadas que debido a ellas prácticamente no se produce un alargamiento de la longitud de construcción del dispositivo . Otro perfeccionamiento de la invención se relaciona con el boquete de la placa central y/o la sección transversal del bulón central. Estos pueden tener una forma poligonal, de preferencia rectangular. Preferiblemente la sección transversal del bulón central se configura de manera complementaria al contorno del boquete en su región que llega a quedar dentro del boquete en el estado acoplado. Esto quiere decir que la sección transversal del bulón central es en esta zona de igual manera poligonal o bien rectangular como el boquete, siendo que las extensiones de la sección transversal del bulón central son algo menores que las extensiones del boquete de la placa central, para que sea posible introducir el bulón central en el boquete y se pueda mover dentro de este con holgura.
Mediante la forma de la sección transversal explicada se logra que el bulón central se aloje impedido de giro en la placa central. Esto es posible sin la complicada fabricación de una sección transversal redonda alargada del bulón central. Mas bien basta con aplastar el bulón central regularmente cilindrico en dos lados opuestos de la zona correspondiente . Los contornos de las secciones transversales del boquete y del bulón central se configuran preferiblemente con esquinas o cantos redondeados, para garantizar una intervención más suave entre los componentes . Además, el boquete de la placa central de preferencia se conforma de manera que visto en dirección axial, al menos desde un lado se estreche cónico hacía el plano central de la placa central. Preferiblemente se estrecha cónico hacía el plano central de la placa central, tanto desde el lado frontal como también desde el lado dorsal de la placa central . Mediante una conformación de esta índole se logra que el bulón central que se conduce a través del boquete también puede adoptar posiciones inclinadas con relación a la placa central, en las que el ángulo entre la placa central y el bulón central es menor de 90°. Este tipo de posiciones inclinadas se producen sobre todo en un plano horizontal durante la conducción en curvas, cuando los vehículos ferroviarios acoplados se encuentran en una posición angulada entre sí. Convenientemente la placa central se monta en el sostén de manera que gira alrededor de un eje vertical. El eje de giro para esto de preferencia se extiende a través del punto central del boquete de la placa central. En virtud del montaje giratorio la placa central, esta puede adoptar una posición inclinada con respecto al eje del acoplamiento. Esto es conveniente sobre todo en el caso de la conducción en curvas cerradas, puesto que entonces la placa intermedia puede seguir al brazo de acoplamiento o bien al bulón central. Mediante el movimiento de seguimiento también se puede asegurar que los elementos elásticos dispuestos entre la placa intermedia y la placa de presión y la placa terminal no se compriman unilateralmente, sino que siempre están disponibles para una transmisión simétrica de la fuerza. El bulón central de preferencia se fija al brazo de acoplamiento mediante una unión separable, como por ejemplo, una unión atornillada. A través de una unión de este tipo resulta fácil montar y desmontar el dispositivo de acoplamiento y establecer el acoplamiento de dos vehículos ferroviarios. Adicional o alternativamente es posible fijar en el extremo libre del bulón central una placa terminal con una unión separable. En esto es posible que en particular se trate de una unión atornillada. Entre la placa terminal y la placa intermedia es posible de preferencia disponer de la manera previamente explicada al menos un elemento elástico que absorba cargas por tracción. El sostén fijo al vehículo ferroviario que tira se configura preferiblemente en forma de una caja constituida por dos partes de la caja unidas mediante uniones atornilladas. Entonces zafar las uniones atornilladas permite quitar una parte de la caja, de manera que queda libre el acceso a los elementos del dispositivo de acoplamiento . Finalmente el dispositivo de conformidad con la invención se puede complementar con elementos conocidos como, en particular, un dispositivo de centrado y/o un soporte vertical como apoyo adicional para el brazo de acoplamiento. Este tipo de dispositivos sirven en particular para absorber el peso propio del brazo de acoplamiento y no cargar con este el diapositivo de acoplamiento propiamente dicho. De acuerdo con un diseño favorable se propone que el sostén puede formar parte del vehículo ferroviario, y que el sostén este formado por una caja que se fija al vehículo ferroviario. A continuación la invención se explicará de manera ejemplar con el auxilio de las figuras anexas.
Muestran : la figura 1 una vista en planta sobre el dispositivo de conformidad con la invención; la figura 2 una vista en alzado lateral del dispositivo según la figura 1; la figura 3 una sección a lo largo de la línea
III-III de la figura 1; la figura 4 una sección a lo largo de la línea
IV- IV de la figura 2. En la figura 1 se representa una vista en planta sobre el dispositivo conforme a la invención para el montaje elástico de un brazo de acoplamiento 3 de un acoplamiento de amortiguación central en un vehículo ferroviario. La caja 1 del vagón del vehículo ferroviario tractor se esboza mediante una rayado. A la caja 1 del vagón se atornilla un sostén o bien una articulación 2 en forma de una caja abierta. En la caja se apoya el brazo de acoplamiento 3 de un acoplamiento de amortiguación central, para absorber fuerzas en dirección axial y/o dirección radial . Por la vista en alzado lateral de la figura 2 se puede apreciar que debajo de la caja 6 se disponen un dispositivo centrador 5 horizontal así como un soporte 4 vertical. En esto se trata de conjuntos estructurales usuales en los acoplamientos de amortiguación central, los cuales sirven primordialmente para absorber el peso propio del brazo de acoplamiento 3 y colocar al brazo de acoplamiento en un estado descargado con respecto a la caja 6. En la figura 2 se puede apreciar además que la caja 6 se divide en dos en un plano central horizontal, siendo que las mitades superior e inferior de la caja se ensamblan mediante uniones atornilladas 7. El zafar los tornillos 7 permite quitar la parte superior de la caja, de manera que el acoplamiento que se encuentra debajo de ella queda libre al acceso para abrirlo o para fines de mantenimiento . La estructura interna del dispositivo de acoplamiento conforme a la invención se aprecia mejor en la figura 3, la cual ilustra una sección vertical a lo largo del plano III-III de la figura 1. Primero, se puede apreciar que el brazo de acoplamiento 3 se prolonga en la dirección axial mediante un bulón central 10. El bulón central se puede conformar integral al extremo del brazo de acoplamiento 3, o ser fijado mediante una unión atornillada al extremo del brazo de acoplamiento 3. En el extremo del brazo de acoplamiento 3 se encuentra además perpendicular al eje de acoplamiento una placa 12 de presión. En el extremo libre del bulón central 10 se dispone perpendicular al eje de acoplamiento una placa terminal 14 que mediante una tuerca 13 se fija sobre un perno axial roscado del bulón central 10. Por la figura 3 se puede apreciar, además, que transversal al eje de acoplamiento se dispone una placa 8 central que en sus extremos superior e inferior se encuentra unida con la caja 6 en cada caso montada en cojinetes 15 y 16. Los cojinetes 15 y 16 se configuran de manera que es posible un movimiento de giro de la placa central 8 alrededor de un eje vertical. En la figura 4, que ilustra una sección transversal a través del dispositivo a lo largo de la línea IV- IV de la figura 2 se puede apreciar la placa central 8 en una vista en planta. La placa central tiene sustancialmente un contorno circular. Además se desprende de las figuras 3 y 4 que la placa central 8 tiene en su centro un boquete 9 rectangular, a través del cual se conduce el bulón central 10 del brazo de acoplamiento 3. La sección transversal del bulón central 10 corresponde sustancialmente al contorno del boquete 9 de la placa 8 central. En particular, el bulón central 10 comprende en los lados opuestos uno a otro dos aplanamientos perpendiculares que se extienden paralelos a las paredes perpendiculares del boquete 9. Mediante la conformación descrita se asegura que el bulón central 10 se aloja impedido de giro en el boquete 9.
Como se puede apreciar además por las líneas a rayas en la figura 3, el boquete 9 de la placa central 8 tiene un desarrollo cónico desde ambos lados. Es decir que el boquete 9 se estrecha cónicamente desde la superficie frontal de la placa intermedia 8 hacía el plano central. Asimismo se estrecha a imagen de espejo con respecto al estrechamiento anterior desde la superficie dorsal hacía el plano central. Mediante esta configuración se consigue que el bulón central 10 puede adoptar una posición inclinada dentro de ciertos límites con respecto a la placa intermedia 8, es decir que entre el bulón central 10 y la placa intermedia 8 se puede ajustar un ángulo que difiere de los 90°. Mediante esto el bulón central 10 se aloja en cardan en el boquete, de manera que se permiten los movimientos relativos entre el bulón central 10 y la placa central 8 , inevitables en virtud de los movimientos relativos entre ambos vehículos ferroviarios acoplados. Este tipo de movimientos relativos o bien posiciones inclinadas del bulón central con respecto a la placa central 8 se producen en particular durante la conducción en curvas, cuando los ejes de ambos vehículos acoplados adoptan un ángulo que difiere de 0o de uno a otro. Otra adecuación del dispositivo de acoplamiento para la conducción en curvas se logra mediante el montaje giratorio anteriormente explicado de la placa central 8 en ambos cojinetes 15 y 16. En virtud de la posibilidad de giro alrededor de un eje perpendicular la pica central 8 puede girar con el bulón central 10, de modo que también es posible la conducción en curvas muy cerradas. Como se desprende adicionalmente de la figura 3, en el bulón central 10 se disponen elementos elásticos anulares 11 de goma o material sintético. En esto se encuentran dos de estos elementos entre la placa de presión 12 en el extremo del brazo de acoplamiento 3 y la placa intermedia 8. Otro elemento 11 se encuentra entre la placa intermedia 8 y la placa terminal 14 atornillada al extremo libre del bulón central 10. En el caso de una carga por tracción entre el brazo de acoplamiento 3 y la caja 6 en la dirección axial, la placa 14 terminal se mueve hacía la placa intermedia 8 y en esto comprime el elemento elástico 11 que se encuentra entre ellas. Mediante esto se genera una fuerza elástica contraria y se producen un correspondiente amortiguamiento y muelle del tirón. Inversamente, en el caso de una carga por presión se comprimen ambos elementos elásticos 11 dispuestos entre la placa de presión 12 y la placa intermedia 8. Mediante esto se absorben en muelle y amortiguan los impactos axiales correspondientes. Entre ambos elementos elásticos 11 mencionados se encuentra una placa intermedia para impedir un contacto directo de los elementos .
El dispositivo conforme a la invención tiene la ventaja de que en el caso de cargas por tracción o cargas por presión los elementos elásticos se comprimen en todo su volumen, lo cual conduce a un consumo de trabajo y por consiguiente un efecto amortiguador correspondientemente grande. Además se ven afectados distintos elementos elásticos debido a la carga por tracción y la carga por presión, de manera que su cantidad y comportamiento a la compresión se puede ajustar de manera específica a la carga que se deberá absorber. Por consiguiente es posible, en especial, proporcionar otras cantidades y distribuciones de los elementos elásticos que las que se representan en las figuras .
Símbolos de referencia
1 Caja del vagón 2 Articulación 3 Brazo de acoplamiento 4 Apoyo vertical 5 Dispositivo centrador horizontal
6 Caja bipartita 7 Unión atornillada 8 Placa central/placa intermedia 9 Boquete 10 Bulón central 11 Arandela de goma o material sintético
12 Placa de presión 13 Tuerca 14 Placa terminal 15 Coj inete 16 Coj inete