BOGIE FERROVIARIO DE RUEDAS ORIENTABLES SEGÚN LA CURVATURA DE LA VÍA.

Bogie ferroviario con ruedas orientables de acuerdo con la curvatura de la vía,

que comprende un bastidor (C), articulado alrededor de un pivote vertical (5) con respecto al bastidor (V) del vehículo, y dos ejes de bisel opuestos (B1, B2) que, soportando cada uno un juego de ruedas, se articulan sobre este bastidor (C) alrededor de ejes verticales (Z), cada eje de bisel prolongándose, en el lado opuesto al juego de ruedas y hacia el otro eje de bisel, mediante una cabeza (6a, 6b) que lleva una articulación (A) de control de su giro, estando unida dicha articulación de control (A) a unos medios (28) que detectan el desplazamiento angular relativo del bogie (C) con respecto al bastidor (V) del vehículo, siendo aptos estos medios para hacer girar los ejes de bisel (B1, B2) con el fin de dar a los ejes geométricos de giro (G1, G2) de los juegos de ruedas (9) una orientación en la que estos ejes prácticamente van convergiendo hacia el centro de la curva de la vía, caracterizado porque la articulación de control de cada eje de bisel (B1, B2) rodea el pivote (5) del bogie y está unida a los medios (28) que detectan el desplazamiento angular relativo del bogie (C) mediante una biela (27) que es independiente de la biela (27) de la articulación de control del otro eje de bisel (B1, B2), mientras que cada una de las ruedas (9) de un juego de ruedas es independiente en rotación de la otra rueda del mismo juego de ruedas.

Bogie ferroviario de ruedas orientables según la curvatura de la vía La invención se refiere a un bogie para vehículo ferroviario con ruedas independientes y orientables según la curvatura de la vía.

Tradicionalmente, un vehículo ferroviario está equipado con ruedas metálicas colocadas por pares y en los extremos de un eje común montado libre en rotación dentro de los cojinetes denominados cajas de grasa. A estos los llevan o bien dentro del bastidor del vehículo, o bien dentro del bastidor de un bogie articulado alrededor de un eje vertical con respecto al vehículo. Cada rueda tiene una forma ligeramente troncocónica y está bordeada, en su lado interior, por una pestaña cuya parte destinada a entrar en contacto con el interior del carril está en forma de rincón achaflanado redondeado. Este rincón achaflanado se aplica de vez en cuando contra la cabeza del carril para volver a colocar transversalmente al vehículo.

En una curva de la vía, el radio de la curva del carril interior es más pequeño que el radio de la curva del carril exterior, de tal forma que, cuando un vehículo circula por la curva, las dos ruedas de un mismo eje recorren unas distancias diferentes. Ahora bien, como estas tienen los mismos diámetros y desarrollos lineales, y están unidas mediante el eje común, solo pueden girar a la misma velocidad. De esto se derivan deslizamientos de las ruedas con respecto a los carriles, rozamientos, ruidos, vibraciones parásitas, desgaste de las ruedas y de los carriles, resistencias al avance y energía de tracción que se emplea como complemento para compensar estas resistencias.

Hay que precisar en este punto que, cuando un vehículo ferroviario se inscribe en una curva, son las pestañas de las ruedas que circulan por el carril exterior las que están más solicitadas y, cuanto menor es el radio de la curva, más rozan sus rincones achaflanados con la cabeza del carril.

No estando repartido de manera uniforme el desgaste de las ruedas, hay que proceder regularmente a su reperfilado que, por el metal que deja en las ruedas, reduce la vida útil de cada rueda y la distancia que esta recorre. Estas operaciones de reperfilado implican la inmovilización de los vehículos y tienen un coste importante que hay que añadir a los costes de explotación.

En lo que se refiere a los carriles, también se ven sometidos a desgastes localizados que exigen su cambio de forma más frecuente en las curvas.

Para remediar estos inconvenientes, es conocido, por una parte, disponer las ruedas en un bogie, montado de forma giratoria alrededor de un eje vertical con respecto al bastidor del vehículo, y, por otra parte, hacer que cada una de las ruedas sea independiente con respecto a la que es coaxial a ella. Esta disposición permite que cada rueda adapte su velocidad de giro sin que le estorbe la que es coaxial a ella y, en las curvas, reducir el desgaste de los caminos de rodadura y de las llantas por rozamientos y deslizamientos sobre el carril. Por el contrario, esto no tiene ningún efecto sobre los rozamientos de las pestañas de las ruedas exteriores contra la cabeza del carril exterior de una curva, rozamientos producidos por el ángulo de ataque o de cizallamiento, es decir por el ángulo que forma, con respecto a la tangente al carril, la parte de la rueda que entra en contacto con este carril. Cuanto más pequeño es el radio de la curva del carril, mayor es el ángulo y más rozamientos, ruidos y desgastes genera, incluso a baja velocidad.

El documento GB 446565 describe un bogie ferroviario con ruedas orientables de acuerdo con la curvatura de la vía, que comprende un bastidor, articulado alrededor de un pivote vertical con respecto al bastidor del vehículo, y dos ejes de bisel opuestos que, soportando cada uno un juego de ruedas, se articulan sobre este bastidor alrededor de ejes verticales, cada eje de bisel prolongándose, en el lado opuesto al juego de ruedas y hacia el otro eje de bisel, mediante una cabeza que lleva una articulación de control de su giro. Esta articulación de control está conectada a unos medios que, al detectar el desplazamiento angular relativo del bogie con respecto al bastidor del vehículo, son aptos para hacer girar los ejes de bisel para dar a los ejes geométricos de giro de los juegos de ruedas una orientación, en la que estos ejes van a converger prácticamente hacia el centro de la curva de la vía.

Esta disposición se acerca un poco más a la solución, pero no resuelve el problema de los rozamientos, deslizamientos, ruidos y desgaste de las ruedas en las curvas, ya que cada una de las ruedas de un mismo juego está unida a su vecina por el eje que la lleva y no puede adaptar su velocidad a la configuración de la vía.

La presente invención tiene por objeto remediar estos inconvenientes proporcionando unos medios que perfeccionan este estado de la técnica, al reducir en las curvas los deslizamientos y los rozamientos entre ruedas y carriles, reducen los desgastes y los ruidos diversos, al mismo tiempo que mejoran la adherencia de las ruedas a los carriles.

En el bogie de acuerdo con la invención, la articulación de control de cada eje de bisel rodea el pivote del bogie y está unida a los medios que detectan el desplazamiento angular relativo del bogie mediante una biela que es independiente de la biela de la articulación de control del otro eje de bisel, mientras que cada una de las ruedas de un juego de ruedas es independiente en rotación de la otra rueda del mismo juego de ruedas.

Gracias a esta disposición, cada juego de ruedas de un eje de bisel es angularmente independiente del juego de ruedas del otro eje de bisel, y cada eje de bisel puede girar con respecto al bogie que lo lleva y en función del valor de desplazamiento de este bogie con respecto al vehículo. De esta manera, cuando el vehículo entra en una curva y el bogie gira para inscribirse en la curva modificando su posición angular con respecto al bastidor del vehículo, este giro provoca en las bielas unos movimientos en un mismo sentido pero que, al empujar o estirar la articulación de control del giro de los ejes de bisel, provocan:

- el desplazamiento con respecto al pivote del bogie del eje de articulación de control de giro de los ejes de bisel;

- el giro de los ejes de bisel, con respecto al eje longitudinal del bogie; y

- la colocación de los ejes geométricos de los juegos de ruedas de los ejes de bisel de un mismo bogie de acuerdo con unas direcciones que convergen hacia el centro de la curvatura de la vía, o al menos se aproximan a este centro, reduciendo de manera considerable la fricción.

Este dispositivo mecánico simple funciona de manera completamente automática, sin ninguna entrada de energía y es, por lo tanto, especialmente fiable con respecto a los dispositivos del estado de la técnica. Aporta las siguientes ventajas:

- reducción de los rozamientos, de los ruidos y del desgaste de las ruedas y de los carriles, generando así una reducción de los costes de mantenimiento;

- reducción de la resistencia al avance en las curvas y contracurvas, que implica una mejora del rendimiento energético;

- menor consumo de energía de tracción y, a igual valor, aumento de la carga remolcada; y

- posibilidad de modificar la distancia entre las ruedas de un mismo juego de ruedas, para adaptarlo sin desmontaje al ancho de las vías.

De forma ventajosa, cada una de las articulaciones de control del giro de los ejes de bisel comprende dos casquillos concéntricos y espaciados, respectivamente, interior y exterior, que rodean un anillo de material viscoelástico, y cuyo casquillo interno está atravesado por el pivote del bogie.

La capacidad de compresibilidad de la articulación de control, por una parte, proporciona la carrera necesaria para el giro de los ejes de bisel y, por otra parte, da también a estos últimos la posibilidad de desplazarse verticalmente o de efectuar unos movimientos transversales de alabeo para absorber los defectos de nivelación de la vía o las variaciones de nivel de los aparatos de vía, como cruzamientos, agujas, corazones de cambio de agujas, juntas…

La compresibilidad del anillo viscoelástico puede absorber desplazamientos de varios milímetros, suficiente para los vehículos que circulan por las vías a gran velocidad, con curvas cuyos radios tienen al menos 300 metros, pero se puede mostrar insuficiente para los vehículos de mercancías que pueden circular por vías de servicio con curvas que tienen unos radios de 100 metros. En efecto, en este caso y con un bogie que tiene una distancia entre ejes de 2,... [Seguir leyendo]

1. Bogie ferroviario con ruedas orientables de acuerdo con la curvatura de la vía, que comprende un bastidor (C) , articulado alrededor de un pivote vertical (5) con respecto al bastidor (V) del vehículo, y dos ejes de bisel opuestos (B1, B2) que, soportando cada uno un juego de ruedas, se articulan sobre este bastidor (C) alrededor de ejes verticales (Z) , cada eje de bisel prolongándose, en el lado opuesto al juego de ruedas y hacia el otro eje de bisel, mediante una cabeza (6a, 6b) que lleva una articulación (A) de control de su giro, estando unida dicha articulación de control (A) a unos medios (28) que detectan el desplazamiento angular relativo del bogie (C) con respecto al bastidor (V) del vehículo, siendo aptos estos medios para hacer girar los ejes de bisel (B1, B2) con el fin de dar a los ejes geométricos de giro (G1, G2) de los juegos de ruedas (9) una orientación en la que estos ejes prácticamente van convergiendo hacia el centro de la curva de la vía, caracterizado porque la articulación de control de cada eje de bisel (B1, B2) rodea el pivote (5) del bogie y está unida a los medios (28) que detectan el desplazamiento angular relativo del bogie (C) mediante una biela (27) que es independiente de la biela (27) de la articulación de control del otro eje de bisel (B1, B2) , mientras que cada una de las ruedas (9) de un juego de ruedas es independiente en rotación de la otra rueda del mismo juego de ruedas.

2. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las articulaciones (A) de control del giro de los ejes de bisel (B1, B2) comprende dos casquillos concéntricos y espaciados, interior (20) y exterior (22) respectivamente, que rodean un anillo (21) de material viscoelástico y cuyo casquillo interno (20) está atravesado por el pivote (5) del bogie.

3. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de detección del desplazamiento angular relativo del bogie (C) con respecto al bastidor del vehículo (V) están compuestos por una palanca acodada (28) , articulada cerca de su codo (en 29) sobre el bastidor (C) del bogie y de la cual uno de sus brazos está unido mediante una articulación (30) al bastidor (V) del vehículo, mientras que el otro brazo está unido mediante una articulación (31) a uno de los extremos de una de las bielas (27) .

4. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo interior de cada una de las dos bielas laterales (27) está articulado sobre una pata (25) que sobresale radialmente de un anillo de control (24, 124) que rodea unas prolongaciones verticales (20a, 122a) de los casquillos, exterior (20) o interior (22, 122) , de las articulaciones superpuestas (A) de control del giro de los dos ejes de bisel.

5. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el casquillo interior (22) de cada una de las dos articulaciones de control superpuestas (A) comprende un orificio transversal (23) cuya longitud es superior a la medida transversal correspondiente del pivote (5) de bogie que lo atraviesa verticalmente, mientras que este pivote (5) de bogie presenta, al menos en la parte que atraviesa dichos casquillos interiores (22) , una sección transversal, cuadrangular o delimitada entre dos superficies planas, de la que una de sus dimensiones es igual, excepto por la holgura funcional, a la anchura de los orificios transversales (23) dentro de los que este pivote se puede deslizar.

6. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las ruedas (9) del bogie está unida en rotación a un motor eléctrico independiente (40) cuya alimentación eléctrica está dirigida por unos medios (44, 45) que comparan un eje de referencia (X'-X) del bogie con un eje de referencia (X'1-X1) del vehículo, con el fin de que las velocidades de giro del motor y de la rueda (9) se adapten al radio de la curva de la vía y a la posición interior o exterior de esta rueda, con respecto a esta curva de la vía.

7. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada eje de bisel (B1, B2) presenta, de forma longitudinal y a ambos lados de su articulación (Z) sobre el bogie (C) , dos horquillas (7) , laterales y espaciadas, que llevan cada una las cajas de grasa (11) para los extremos de eje (10) solidarios con la rueda (9) correspondiente, y porque el intervalo (E) entre los brazos (8) de cada horquilla (7) es al menos igual, excepto por la holgura funcional, a la carrera transversal que debe realizar una rueda (9) para pasar de un ancho de vía determinado a otro ancho de vía determinado, realizándose este desplazamiento transversal de los ejes (10) de cada rueda, por una parte, mediante una modificación progresiva del ancho de la vía bajo el vehículo en desplazamiento y, por otra parte, mediante unos medios neumáticos de asistencia (51, 68) , que actúan sobre cada extremo de eje (10) .

8. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque cada caja de grasa (11) que lleva un extremo de eje (10) está montada deslizante sobre unas correderas (50) , paralelas al extremo de eje

(10) y que se extienden entre los dos brazos (8) de la horquilla (7) correspondiente, y coopera, mediante sus extremos y en cada una de sus dos posiciones correspondientes a un ancho de vía, con unos cerrojos radiales de control (58) .

9. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque cada extremo de eje de rueda (10a) está montado deslizante dentro del rodamiento (62) colocado dentro de su caja de grasa (11a) , fijada al brazo (8a) de la horquilla (7a) correspondiente, y cada uno de los dos extremos de eje (10a) está unido en traslación a una prolongación (10b) , provista de al menos dos ranuras (64) , cuyo espaciado corresponde a la carrera de la

rueda para pasar de un ancho de vía a otro, pudiendo recibir cada ranura un cerrojo radial de control (65) llevado por la caja de grasa (11a) .

10. Bogie con ruedas orientables de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque cada cerrojo (58, 65) es solidario con el pistón (57a, 66b) de un mando neumático (57, 66) de simple efecto, estando solicitado este pistón, por una parte, por un muelle de retorno (57b, 66a) que se apoya sobre él, que actúa de forma permanente y en el sentido del enclavamiento, y, por otra parte, por un flujo neumático, que actúa contra el muelle y en el sentido del desenclavamiento, durante la fase de modificación de la distancia entre las ruedas.