"DISPOSITIVO DE GUIADO DE LOS EJES DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO"
El comportamiento dinámico de un vehículo ferroviario está directamente condicionado por el diseño de su suspensión. Esta va instalada en el bogie y se materializa, por lo general, en dos etapas: primaria y secundaria. La suspensión primaria, que va alojada entre los ejes y el bastidor de bogie, es la encargada entre otras cosas de asegurar la estabilidad de marcha, garantizar el guiado de los ejes a su paso por curva y conseguir repartir equilibradamente la carga vertical de las ruedas. La suspensión secundaria, por otra parte, tiene la función de filtrar las vibraciones procedentes, principalmente del contacto rueda-carril. De esta manera se asegura un nivel de confort aceptable sobre el pasajero.
La etapa de suspensión primaria de un vehículo ferroviario está formada por dos tipos de elementos: -. Resortes y amortiguadores verticales. Estos son los encargados de asegurar el reparto equilibrado de la carga vertical en las ruedas de un mismo bogie.
-. Dispositivo de guiado. Actúa principalmente en el plano horizontal y, aparte de la función de guiar los ejes en su rodadura por la vía, tiene la misión de asegurar la conexión entre el bogie y los ejes, garantiza la transmisión de los esfuerzos de tracción y frenado, y proporciona estabilidad de marcha al vehículo.
En un vehículo ferroviario se demuestra que, para asegurar la estabilidad de marcha a velocidades altas es necesario recurrir a rigideces longitudinales y transversales del dispositivo de guiado de alto valor. Tanto más cuanto mayor sea la velocidad.
Por otra parte, en la circulación por curva se precisan bajos valores de las rigideces de guiado, en especial la de la rigidez longitudinal.
Las rigideces de guiado longitudinal y transversal pueden ser materializadas de diversas maneras. La utilización conjunta de elementos elastoméricos con otros metálicos es quizás la más extendida en la actualidad. La forma geométrica de la pieza y la distribución del elastómero y de las partes metálicas permiten ofrecer una gran variedad de valores de rigidez, no sólo en una dirección sino en varias a la vez.
Pero un resorte elastomérico presenta unas características de rigidez definidas por su geometría y por el comportamiento mecánico del elastómero. Estas características resultan poco dependientes de la frecuencia. En los requerimientos exigidos al dispositivo de guiado de los ejes de un vehículo.se observa que, el valor de la rigidez longitudinal para conseguir el comportamiento óptimo del vehículo en todas las situaciones debería ser variable en función de la situación: rigidez baja en los movimientos cuasi- estáticos relacionados con la circulación en curva; y alto valor para la circulación a grandes velocidades.
Para conseguir un dispositivo de guiado sensible a la velocidad del vehículo ferroviario y a la frecuencia de la excitación, con valores de rigidez longitudinal y transversales apropiados, tanto para la circulación por curva como por recta, el solicitante pensó en la combinación de las propiedades de un resorte elastomérico con las de los fluidos.
En la actualidad existen muchos dispositivos basados en una combinación de las propiedades de un elastómero junto con un fluido. Pero todos ellos están orientados y concebidos para el aislamiento de vibraciones de tipo general y de cualquier naturaleza (como en máquinas rotativas, soporte de motores, apoyo de bancos, no encontrándose nada que esté encaminado a satisfacer los requerimientos exigidos por el guiado de un vehículo ferroviario.
La invención presentada consiste en un nuevo dispositivo de guiado de tipo elasto-hidráulico aplicable a material rodante ferroviario que está
formado por una articulación elástica convencional a la que se le practican unas cavidades o cámaras estancas y simétricas en su interior a ambos lados del eje de la pieza y en la dirección longitudinal. Dichas cámaras están completamente llenas de un fluido hidráulico y se encuentran comunicadas entre sí mediante un conducto de pequeña sección. La combinación del elemento elastomérico con el efecto amortiguador del paso de fluido hidráulico de una cámara a otra a través de un paso estrecho, permite conseguir un dispositivo de guiado que ofrece a la vez bajos valores de rigidez longitudinal para movimientos de baja frecuencia, como los que se producen en la circulación por curva; y altos valores para movimientos de frecuencia superior.
Las dimensiones del elastómero, de las cámaras de fluido, del conducto de intercomunicación, así como las propiedades mecánicas del elastómero y fluido hidráulico permiten adaptarse fácilmente a las diferentes exigencias de los vehículos ferroviarios. La articulación elasto-hidráulica objeto de esta Patente está concebida para ser instalada sobre una caja de grasa articulada y con ausencia de elementos deslizantes ente sí, es decir, con ausencia de elementos de fricción con lo que se evitan las holguras en la estabilidad de marcha del vehículo.
La articulación presentada está diseñada para materializar las rigideces longitudinal y transversal del dispositivo de guiado de un vehículo ferroviario. Dicho dispositivo va alojado en el punto de articulación de la caja de grasa con el bastidor de bogie; por lo que no precisa de ningún elemento o mecanismo adicional para desacoplar el movimiento vertical del longitudinal y lateral. La articulación está compuesta por un casquillo exterior que se une a la caja de grasa del eje, y por un eje interior, que se une al bastidor de bogie (o viceversa). Ambos son elementos metálicos. Entre ellos se vulcaniza el elastómero con dos cavidades o cámaras estancas a cada lado del eje de la pieza
en dirección longitudinal. Las dos cámaras, que se encuentran llenas de fluido hidráulico, se unen entre sí mediante un conducto estrecho alojado en el mismo eje de la pieza que permite el paso del fluido de una cámara a la otra, en función del desplazamiento longitudinal relativo del eje de la articulación respecto al casquillo exterior.
Aparte del conducto de intercomunicación entre las dos cámaras, el eje lleva otros dos conductos mediante los cuales se une cada cámara con el exterior. Estos conductos, que se utilizan para la limpieza y llenado de la articulación, son útiles en las labores de mantenimiento. En funcionamiento normal, los tubos van cerrados mediante unos tapones roscados al cuerpo del eje.
Cuando el dispositivo es sometido a una solicitación de fuerza longitudinal, el eje tiende a desplazarse hacia un lado aproximándose más hacia el casquillo por un lado, y alejándose de él por el otro lado. Debido a la práctica incompresibilidad del fluido hidráulico y al desplazamiento del eje, las cámaras elásticas tienden a deformarse obligando al fluido a ocupar una nueva posición que equilibre toda la pieza. Como consecuencia, se produce un paso de fluido hidráulico de una cámara a otra. Dinámicamente, este paso de fluido depende también de la frecuencia de la excitación a la que se ve sometida la articulación y será tanto menor cuanto mayor sea la frecuencia de la solicitación aplicada. Este comportamiento ocasiona un efecto rigidizador en función del incremento de la frecuencia de la excitación. Es decir, para movimientos de muy baja frecuencia, las paredes del elastómero que envuelven a las cámaras del fluido se deforman convenientemente y el fluido hidráulico pasa sin oponer mucha resistencia de una cámara a otra. La rigidez que presenta en este movimiento la articulación es baja. En cambio, a medida que la frecuencia de la solicitación sube, el paso de fluido hidráulico de una cámara a la otra disminuye y las paredes de las cámaras se ven obligadas a deformarse ofreciendo mayor resistencia por lo que la rigidez que presenta el dispositivo es mayor.
La curva de rigidez respecto a la frecuencia que presenta la articulación es controlada mediante la selección adecuada de los parámetros geométricos y de las propiedades mecánicas del elastómero y del fluido hidráulico. Entre ellos caben destacar los siguientes: longitud axial de las cámaras Le, longitud del conducto de intercomunicación Lp, diámetro del conducto de intercomunicación Dp, módulo de Young E del elastómero y viscosidad del fluido hidráulico μ. Con todos ellos se define el comportamiento adecuado de la pieza, bien mediante una aproximación teórica, bien mediante un estudio experimental o ambos. Dicho comportamiento deberá ir acorde con las características del vehículo.
La articulación presentada no necesita de ninguna intervención exterior a la misma a lo largo de la vida útil, salvo la propia de las labores de mantenimiento.
En ausencia de fluido hidráulico en el interior de la articulación, o en el caso de una pérdida importante del mismo durante su funcionamiento, se pierde el efecto rigidizador de la articulación y su rigidez permanece en su mínimo valor. En dicha situación el vehículo podrá seguir circulando aunque, en algún caso, con una velocidad máxima inferior.
Con una pequeña modificación en las dimensiones, el dispositivo presentado puede ser utilizado en aplicaciones de guiado de ejes de tipo activo. En la literatura técnica ferroviaria se recogen varios trabajos en los que queda demostrado que la colocación de los ejes radiales a la vía proporciona el mejor comportamiento del vehículo en circulación por curva. La orientación de los ejes en posición radial a la curva se puede hacer mediante la utilización de un sistema activo mecatrónico. Una posibilidad consiste en una configuración en la que se colocan unos actuadores en sentido longitudinal entre las cajas de grasa y el bastidor de bogie. Cuando el vehículo entra en la curva se inyecta fluido
hidráulico en una cámara y se extrae fluido de la otra. Así el actuador desplazará convenientemente cada extremo del eje para que éste adopte la posición radial.
Una articulación elástica como la descrita anteriormente puede ser utilizada para tal fin si se emplean los conductos de llenado de las cámaras para aportar/extraer fluido hidráulico de las mismas. De esta manera se consigue simular el comportamiento de un cilindro hidráulico embebido dentro del bogie entre bastidor y caja de grasa. El conducto de intercomunicación entre las dos cámaras se puede mantener o incluso eliminar en función del comportamiento que se le quiera dar al dispositivo de guiado en el caso de que éste se desconecte. Las articulaciones utilizadas como cilindros hidráulicos pued.en ser conectadas, o bien a una válvula distribuidora hidráulica (válvula proporcional, servodistribuidor,...), o bien a una bomba reversible que responda a la señal proveniente de un equipo de control de guiado de los ejes. De aquí en adelante se denominarán todos ellos como dispositivos distribuidores. El número de articulaciones utilizadas en un bogie con guiado activo, así como la intercomunicación elegida con el dispositivo distribuidor, dan lugar a muchos tipos de configuraciones para el sistema de guiado de ejes, siendo su comportamiento bastante similar. Las opciones posibles pueden ser, bogie con 1, 2 o 4 cilindros, conectados por 1, 2 o 4 dispositivos distribuidores de manera individual o agrupada. La conexión se realiza según convenga en cada diseño.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento. La figura 1 recoge una sección transversal de la articulación en la que se observan las dos cámaras de fluido interconectadas entre sí.
La figura 2 es una sección longitudinal de la misma articulación en la que se puede observar con más detalle los conductos de intercomunicación.
La figura 3 presenta una vista lateral del conjunto de la articulación.
La figura 4 presenta una vista lateral de medio bogie en la que se indica la ubicación de la articulación propuesta en este documento. La figura 5 presenta la misma sección de la articulación representada en la figura 1, pero deformada por acción de una fuerza aplicada entre el eje y la carcasa.
La figura 6 es la sección de la articulación cuando funciona como un actuador. Los conductos dibujados en los ejes conectan con el exterior las dos cámaras de la articulación-actuador.
La figura 7 es la misma sección que la representada en la figura 6 cuando se introduce fluido hidráulico a la cámara B y se extrae de la cámara A.
La figura 8 es la vista esquemática en planta de un bogie dotado de actuadores de guiado de ejes cuando el vehículo circula por recta. La figura 9 es la misma vista que la de la figura 8, cuando el vehículo circula por una curva. En este caso, los ejes adoptan una posición radial a la vía gracias a la acción de los actuadores.
Las figuras 10 a la 19 recogen diez diferentes configuraciones posibles de bogie dotado de una combinación de actuadores y dispositivos de distribución.
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.
Primeramente se presenta una forma preferente de realización práctica, no limitativa, de una articulación. Posteriormente se presenta una variante de la misma que funciona como cilindro o actuador hidráulico, y una serie de configuraciones de bogie de dos ejes con un dispositivo hidráulico de orientación de ejes activo basado en la articulación-actuador propuesto.
En las figuras 1 y 2 se representan las secciones de la articulación propuesta. La articulación consta de un eje 2 y un casquillo exterior 1 metálicos, entre los cuales se vulcaniza un elastómero 3. En el interior del elastómero, y a cada lado del eje 2, se practican dos cavidades o cámaras estancas 5 y 6 (simétricas o no) que se intercomunican entre sí mediante un conducto de pequeña sección 4, practicado en el eje 2 de la articulación. Ambas cámaras están unidas a sendos conductos 7 para comunicarse con el exterior. Las dos cavidades 5 y 6, y los tres conductos 4 y 7 se encuentran llenos de fluido hidráulico. En una aplicación de guiado de ejes de tipo pasivo; es decir, en una aplicación en la que no hay una intervención directa sobre el dispositivo, los conductos 7 se encuentran taponados en el exterior mediante un tapón roscado convencional.
Para facilitar la descripción, pero sin que exista una real asociación ni correspondencia entre cada cámara y cada elemento móvil, denominaremos a una de las cámaras estancas (5), (6) como cámara interna (6) y a la otra como cámara externa (5).
La articulación une la caja de grasa (9) y el bastidor de bogie (8) quedando la cámara interna (6) del lado del bastidor de bogie y la cámara externa (5) del lado de la caja de grasa o elemento directamente relacionado con dicha caja de grasa, es decir, cualquier elemento de unión del eje con la suspensión primaria.
En el caso de que la articulación una entre sí las cajas de grasa de un mismo larguero de bogie (correspondientes a ejes distintos) cada cámara se dispone del lado de cada caja de grasa (figura 17). En las figuras se han representado las cavidades 5 y 6 completamente embebidas en el elastómero 3, ya que se considera que esta solución es la óptima, pero entra dentro del objeto del invento que el elastómero sirva para separar las cavidades-cámaras y unir al casquillo 1 con el eje 2
quedando en consecuencia las cavidades también delimitadas por las partes metálicas casquillo 1, eje 2.
Pero con esta última solución y en el caso de una obstrucción del orificio de intercomunicación 4, se impide el paso de fluido de una cámara a la otra, con lo que la unión eje-casquillo se volvería muy rígida. En cambio, en la articulación de las figuras 1 y 2 las cámaras A y B se encuentran en el interior de un elastómero. De esta manera, al efecto producido por el paso de fluido de una cámara a otra, se le añade en serie una rigidez adicional que evita que, en los peores casos de obstrucción del conducto de intercomunicación 4, el bogie se quede sin un guiado elástico que asegure la estabilidad de marcha. Esta condición hace que la aplicación de la solución óptima a un guiado pasivo o activo de ejes de un vehículo ferroviario sea más ventajosa.
La apariencia externa de la articulación se presenta en la Figura 3. En la figura 4, se recoge una vista lateral de un bogie con cajas de grasa 9 articuladas al bastidor de bogie 8. La articulación, representada en su conjunto con la referencia 10, se coloca entre la caja de grasa 9 y el bastidor de bogie 8.
Cuando una caja de grasa 9 se desplaza en sentido longitudinal (desplazamiento según el eje X de las figuras) una cantidad x respecto al bastidor del bogie 8, la articulación 10 experimenta una deformación como la representada en la Figura 5. El desplazamiento longitudinal del eje 2, que normalmente va solidario con el bastidor de bogie 8, respecto a la carcasa exterior 1 de la articulación, que va solidaria con la caja de grasa 9, provoca una deformación en el interior del elastómero como la representada en la Figura 5. El volumen de la cavidad 5 se reduce, y el de la cavidad 6 aumenta. El fluido sobrante de la cavidad 5 pasa a la cavidad 6 a través del conducto de paso 4. La circulación del fluido por el paso calibrado de longitud efectiva Lp y de diámetro Dp (ver Figura 2) se produce gracias a la diferencia de presiones entre las dos cámaras 5 y 6. El caudal de paso se puede considerar como proporcional a la
diferencia de presiones entre las cámaras 5 y 6, y será tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia de presiones existente en los extremos del conducto. Además, la viscosidad del fluido utilizado influye directamente en la relación caudal -diferencia de presiones. Para una misma diferencia de presiones el caudal de paso es inversamente proporcional a la viscosidad del fluido utilizado. Debido a las características de la aplicación y al reducido espacio disponible, se utilizan
-y aceites y lubricantes con viscosidades que oscilan entre 10 y 1000 mm /s. El fenómeno descrito asegura un efecto disipativo a la articulación. Cuando el movimiento longitudinal es de baja frecuencia la rigidez ofrecida por la articulación es muy baja y de valor cercano a la rigidez de la articulación sin fluido hidráulico. En cambio, para movimientos de alta frecuencia, la articulación ofrece un alto valor de rigidez que se aproxima al que tendría la articulación con el conducto 4 cerrado. Para frecuencias intermedias, la rigidez de la articulación toma valores intermedios entre los dos límites anteriores. La suspensión longitudinal de primaria de un bogie basado en este tipo de articulaciones proporciona un comportamiento del vehículo óptimo en la circulación por curva y en la circulación por recta.
Con el mismo diseño de articulación descrita se puede llevar a cabo un sistema de orientación de ejes de tipo activo. La articulación 10 puede f ncionar como un cilindro hidráulico si se conectan los conductos de llenado 7 a un dispositivo de distribución hidráulico exterior, como por ejemplo, una válvula proporcional, un servodistribuidor o una servoválvula; o bien una bomba hidráulica reversible.
En las figuras 6 y 7 se representa una sección transversal de la articulación-actuador. En este caso, el conducto de intercomunicación 4 ha desaparecido (o bien, se ha taponado el existente). Los conductos de llenado 7 se utilizan para extraer o introducir fluido hidráulico de las cámaras 5 y 6 de la articulación.
En la figura 6, se representa el caso en que las dos cámaras 5 y 6 están llenas y en equilibrio. El eje 2 está centrado respecto a la carcasa 1. En la figura 7 se ha dibujado la misma sección pero después de que se ha extraído una cantidad de fluido hidráulico de la cámara 5 (la cámara A) y se ha introducido en la cámara 6 (la cámara B). Debido al desplazamiento de fluido, el elastómero se deforma y el eje 2 se aproxima a la carcasa exterior 1 por el lado de la cámara 5, que pierde parte de su volumen inicial.
Si la operación de paso de fluido se realiza en el otro sentido; es decir, se extrae una cantidad de fluido de la cámara 6 y se introduce en la cámara 5, el desplazamiento relativo eje 2 - carcasa 1 se produce en el otro sentido. .
La ventaja principal que aporta la utilización de una articulación-actuador, como la propuesta, es que se aunan en un mismo dispositivo un cilindro hidráulico y un resorte elástico. El primero se materializa por la existencia de dos cámaras a cada lado del eje de la articulación, que pueden ser llenadas más o menos para conseguir el desplazamiento relativo eje- casquillo que se desee. Por otra parte, como las cámaras están embebidas en el elastómero, sus paredes son elásticas; por lo que cuando se quiere generar un desplazamiento relativo en la articulación mediante la aportación de fluido hidráulico a una de las cámaras, es preciso deformar las paredes para que la cavidad aumente de volumen. Esta deformación está causada por el desplazamiento del eje de la articulación respecto al casquillo. Debido a esta característica se ha representado la articulación-actuador 10 de forma esquemática como un cilindro hidráulico dispuesto en sentido longitudinal y colocado en paralelo con una rigidez 15 tal y como se representa en las figuras 8 a 19. Cualquier movimiento que se quiera imponer a la articulación se hace a costa de trabajar contra dicha rigidez. La rigidez 11, que une el bastidor de bogie con la caja de grasa 9, representa la rigidez transversal propia de la articulación.
Otra ventaja añadida es que la articulación-actuador así concebida funciona como un resorte de rigidez Kxl en el caso de que ocurra un fallo en el sistema de guiado activo, como por ejemplo, la pérdida total o parcial del fluido hidráulico de la instalación. En las figuras 8 y 9 se presenta una vista en planta simplificada de un bogie dotado de 4 articulaciones-actuador alojadas entre el bastidor de bogie 8 y las cajas de grasa 9.
En la figura 8, las articulaciones-actuador están centradas y mantienen los ejes 12 paralelos entre sí. Esta es la posición adoptada en circulación por recta. En cambio, en la figura 9 se representa el mismo bogie .en el que cada articulación-actuador se ha deformado convenientemente para que los ejes 12 adopten una posición radial a la curva (los ejes se colocan perpendicularmente al eje de la vía).
La consecución de la posición radial de los ejes puede ser llevada a cabo de múltiples formas. En las figuras 10 a la 19 se han recogido algunas de ellas. Las diferencias entre ellas se basan en 3 conceptos: el número de articulaciones-actuador instaladas por bogie 4, 2 o 1, el número de elementos de distribución hidráulicos utilizados por bogie 4, 2 o 1, y el tipo de interconexionado entre ellos. En las figuras indicadas se ha representado una válvula proporcional, aunque pueden utilizarse también otros tipos de dispositivos distribuidores, como por ejemplo una bomba hidráulica reversible.
En la figura 10, el sistema de guiado activo se basa en cuatro articulaciones-actuador 10 conectadas individualmente a cuatro válvulas distribuidoras 13. El conjunto formado por articulación-actuador 10 y válvula 13 se encarga de asegurar un desplazamiento relativo entre la caja de grasa 9 y el bastidor de bogie 8 adecuado para que los ejes 12 se coloquen en posición radial. Si se llama R al radio de curva, S al semi empate del bogie y Lkl a la semidistancia entre las articulaciones-cilindro en sentido transversal, los
desplazamientos relativos bastidor de bogie - caja de grasa que debe ser asegurada por cada articulación deben ser (por semejanza de triángulos):
d, 1 = dη2 = -d, 3 = -d 4, = — R • Lk\
siendo dt el desplazamiento relativo longitudinal ejercido por la articulación-actuador i entre la caja de grasa y el bastidor de bogie y suponiendo que el centro de giro del eje 12 sea su centro r. Lo es la longitud teórica de la rigidez longitudinal 15 en reposo, 1, 2, 3, 4 son las indicaciones para los conjuntos correspondientes a las cuatro ruedas de un bogie. La ley de actuación que se ha propuesto es de desplazamiento, pero también cabe la posibilidad de utilizar una ley en fuerza que proporcione la deformación a la articulación necesaria para que los ejes 12 se coloquen en posición radial. Con una estrategia de control en fuerza, las articulaciones-actuador 10 ejercen una fuerza entre el eje 2 y el casquillo exterior 1 proporcional a la señal de consigna enviada. Si se le llama ft a la fuerza que debe ejercer la articulación-actuador i, y consideramos positivas las fuerzas de compresión y negativas las de tracción, sus valores durante la circulación por una curva de radio R serán:
f] = f2 = -f3 = -f< = ' Lkl * Kx\ . K
siendo Kxl la rigidez longitudinal 15 equivalente de la articulación-actuador, y K un factor de proporcionalidad en torno a la unidad y que puede tener en cuenta factores de circulación como velocidades, aceleraciones laterales no compensadas, radios de curva,... Las líneas representadas en la figura como P y
T son, respectivamente, la toma hidráulica de presión y la línea de retorno de fluido hidráulico. Ambas son propias de una instalación hidráulica convencional.
La configuración de la figura 11 es la simplificación de la representada en la figura 10. En este caso, sólo se utilizan dos articulaciones- actuador y dos válvulas colocadas sobre un mismo larguero de bogie. En una
actuación en desplazamiento, las distancias relativas aseguradas entre la caja de grasa y el bastidor de bogie por las dos articulaciones-actuador serán iguales y de valor (se supone que el centro de giro del eje 12 es el centro r de la caja de grasa sobre la que no actúa la articulación-actuador 10):
d, = d2 = - * Lk\ » 2
1 2 R
En el caso de utilizar una ley de control en fuerza con las articulaciones, las fuerzas ejercidas por éstas serán:
1 2 R La figura 12 recoge una variante de la representada en la figura 11 en la que las articulaciones-actuador están colocadas en diagonal, cada una de ellas en un larguero diferente. Las señales de consigna de desplazamiento son:
d, = -d-, = — • Lk\ • 2 1 2 R
En el caso de utilizar una ley de control en fuerza con las articulaciones, las fuerzas ejercidas por éstas serán:
f, = -& = — • Lk\ » Kx\ » K » 2
1 2 R
La configuración presentada en la figura 13 es una simplificación de la configuración de la figura 10. En este caso, se utilizan cuatro articulaciones-actuador 10 conectados dos a dos, a dos válvulas distribuidoras 13. Las cámaras de las articulaciones-actuador de un mismo lado o larguero de bogie se han unido convenientemente entre sí uniéndose sus cámaras correspondientes, las cámaras 5 entre sí, y las cámaras 6 entre sí, para que, en una circulación con la válvula 13 cerrada, se mantenga la condición de distancia constante entre las cajas de grasa 9 a las que van acopladas las articulaciones-actuador de un larguero. Así, el ángulo relativo entre los dos ejes 12 permanece constante.
Una configuración como la presentada en la figura 13 proporciona mejores niveles de estabilidad que la de la figura 10, con un menor coste y más sencillez de instalación.
Los desplazamientos dt de las articulaciones-actuador deben cumplir la siguiente ecuación de restricción:
dl + d2 = -(d3 + d4) = — • Lk\ • 2 R
Si la ley de actuación es en fuerza, las fuerzas ejercidas por las articulaciones-cilindro serán:
fl = f2 = -f3 = -f, = ^ Lki » κx K
K En la figura 14, se ha representado una variante simplificada de la configuración de la figura 13 en la que sólo se utilizan dos articulaciones-actuador y una válvula distribuidora por bogie. Las cámaras de las articulaciones-actuador están unidas tal y como se describe en la figura 13 y los centros de giro de la figura 11. Los desplazamientos provocados por las articulaciones-actuador deben cumplir la siguiente condición:
d, + d-, = — • Lk\ • 4 ' 2 R
Si la ley de actuación es en fuerza, las fuerzas ejercidas por las articulaciones-cilindro serán:
f, = f1 = S- » Lkl » Kx\ * K » 2
1 R
La figura 15 presenta una variante de la anterior (invirtiéndose la correspondencia de comunicación entre cámaras) en la que las dos articulaciones-actuador se han instalado en diferentes largueros del bogie. En este caso, las leyes de desplazamiento de cada articulación deben cumplir la siguiente restricción (centros de giro r similares a la figura 12):
d, - d - — • Lk\ • 4 1 2 R
Si la ley de actuación es en fuerza, las fuerzas ejercidas por las articulaciones-actuador serán:
J X J 2 R En la configuración de la figura 16 se interconectan convenientemente entre sí cuatro articulaciones-cilindro y se unen a una única válvula distribuidora de tal manera que, en circulación con la válvula cerrada se mantenga el mismo ángulo relativo entre los dos ejes independientemente del desplazamiento de los actuadores. Para esta disposición, las distancias longitudinales relativas provocadas por las cuatro articulaciones-actuador deben satisfacer la siguiente restricción (centros de giro como en la figura 9):
dl + d2 - d3 - d4 = — • Lk\ • 4 R
En una estrategia de guiado activo con control en fuerza, las fuerzas ejercidas por las cuatro articulaciones-actuador son:
A = f2 = -Λ = -f4 = ~ * Lkl * Kx\ . K
La configuración propuesta en la figura 17 parte de dos articulaciones-actuador que unen directamente las cajas de grasa 9 de un mismo larguero del bogie. Cada una de ellas está comandada por una única válvula distribuidora independiente. En este caso, el desplazamiento realizado por cada articulación es:
d, = -d7 = - » Lkl » 2 1 2 R
En una estrategia de guiado activo con control en fuerza, las fuerzas ejercidas por las dos articulaciones-actuador son:
/.=- .= — • Lk\ • Kx\ • K
1 2 R
Esta configuración se distingue de las anteriores en que no hay conexión mecánica entre las articulaciones y el bastidor de bogie.
La disposición de la figura 18 es una simplificación de la de la figura 17 en la que se utiliza únicamente una articulación-actuador y una válvula distribuidora instalada en uno de los largueros del bogie.
La consigna de desplazamiento para la articulación es, en este caso:
d,=-*Lk\»4 1 R Y en una estrategia de control en fuerza, la fuerza proporcionada por la articulación será:
f,=-»Lk\»Kx\*K*2 1 R
Por último la disposición presentada en la figura 19 utiliza las mismas articulaciones que en la configuración de la figura 17 pero con sus cámaras convenientemente interconectadas entre sí, y éstas a una única válvula distribuidora (invirtiendo la correspondencia).
La interconexión de las cámaras de las articulaciones permite que, en circulación con la válvula cerrada, se asegura un ángulo relativo entre los ejes constante. Las consignas de distancia de las articulaciones deben satisfacer la siguiente restricción:
Y en una estrategia de control en fuerza, las fuerzas proporcionadas por las articulaciones serán:
f,=-f,=-»Lk\»Kxl»K
1 2 R
Las 10 configuraciones de las figuras 10-19 pueden combinarse:
- Con válvulas distribuidoras (proporcionales, ...)
- Con bomba hidráulica reversible
- Con ley de control en desplazamiento
- Con ley de control en fuerza
- Con un dispositivo hidráulico convencional (cilindro)
- Con actuadores de otra tecnología que cumplan la misma función
- Con eje montado, con eje de ruedas independiente, de ancho variable
- Para bogies de un solo eje.