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ES2642047T3 - Bogie de dirección para material rodante, material rodante y vehículo articulado - Google Patents

Bogie de dirección para material rodante, material rodante y vehículo articulado Download PDF

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Publication number
ES2642047T3
ES2642047T3 ES08831334.1T ES08831334T ES2642047T3 ES 2642047 T3 ES2642047 T3 ES 2642047T3 ES 08831334 T ES08831334 T ES 08831334T ES 2642047 T3 ES2642047 T3 ES 2642047T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
truck
steering
airship
wheelset
truck frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES08831334.1T
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Kikko
Takuji Nakai
Yujin Tsutsui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp filed Critical Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2642047T3 publication Critical patent/ES2642047T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B61F5/44—Adjustment controlled by movements of vehicle body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Description

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DESCRIPCION
Bogie de direction para material rodante, material rodante y vehlculo articulado Campo tecnico
Esta invention se refiere a un carro de ferrocarril que comprende un camion dirigible y un travesano montado en la carrocerla.
Antecedentes de la tecnica
Mejorar la capacidad de un carro de ferrocarril para desplazarse sin problemas a lo largo de un carril curvo es y ha sido un problema tecnico importante. Hay un fuerte deseo de aumentar la capacidad de un carro de ferrocarril para desplazarse a lo largo de curvas, particularmente para carros de ferrocarril que viajan a lo largo de curvas pronunciadas en ferrocarriles suburbanos tales como ferrocarriles subterraneos.
La Figura 14 es una vista explicativa que muestra esquematicamente el comportamiento de un camion convencional 3 en el que las ruedas no estan orientadas con respecto a un bastidor de camion 2 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo 4. El bastidor de camion 2 que se esta desplazando a lo largo de un carril curvo 4, el juego de ruedas 1f posicionado hacia la parte delantera en la direccion del recorrido (referida en esta description como el juego de ruedas delanteras) y el juego de ruedas 1r posicionado hacia la parte trasera en la direccion del recorrido (referida en esta descripcion como el juego de ruedas traseras) adoptan las posturas que se muestran en la Figura 14. El slmbolo O en la Figura 14 indica el centro del arco definido por el carril curvo 4.
El Documento no Patente 1 hace publico que (a) la brida de la rueda 5 sobre el lado externo del juego de ruedas delanteras 1f contacta el riel 4a sobre el lado externo y desarrolla un angulo de ataque 0; (b) este angulo de ataque 0 provoca una presion lateral Qsi a ser aplicada por el carril interno; y (c) el juego de ruedas traseras 1r se localiza aproximadamente en la mitad entre los rieles izquierdo y derecho 4a y 4b, por lo que en el juego de ruedas traseras 1r un angulo de ataque 0 no desarrolla la misma extension que en el juego de ruedas delanteras 1f. Sin embargo, ya que no se obtiene una diferencia suficiente entre el radio de rodadura de las ruedas 5 izquierda y derecha, la diferencia de radio en el juego de ruedas traseras es insuficiente y provoca que se desarrolle una fuerza de fluencia longitudinal Fvc. La presion Qsi lateral de carril interno y la fuerza de fluencia longitudinal Fvc producen un momento de derrape My en el sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del centro de gravedad del bastidor de camion 2. En la Figura 14, Qso indica la presion lateral de carril externo que se desarrolla en el juego de ruedas delanteras 1f.
El Documento no Patente 2 hace publico que el bastidor de camion 2 tambien tiene un angulo de derrape □ que se define como el angulo en un plano horizontal de la llnea central de bastidor de camion en la direccion izquierda y derecha, con respecto a la direccion radial del carril curvo. El angulo de derrape □ del bastidor de camion 2 tiene la misma direccion de rotation que el angulo de ataque 0 del juego de ruedas delanteras 1f. El angulo de derrape □ del bastidor de camion 2 provoca que el angulo de ataque 0 del juego de ruedas delanteras 1f que esta soportado por este bastidor de camion 2 aumente aun mas.
El Documento de Patente 1 hace publico una invencion en la cual para que aumente la capacidad de un carro de ferrocarril de desplazarse a lo largo de un carril curvo, se usa un actuador como un medio suplementario, de modo tal que los bastidores de camion que se posicionan hacia la parte delantera y trasera en la direccion del recorrido pivotan en sincronla con respecto al carrocerla en el propio sentido de direccion. Esa invencion puede disminuir el angulo de derrape del bastidor de camion durante el recorrido a lo largo de un carril curvo.
Sin embargo, para realizar la invencion descrita en Documento de Patente 1, se necesita proporcionar no solo un actuador sino tambien un controlador para el actuador. Ademas, se necesita proporcionar medidas de seguridad para el caso en el que no se puede realizar el control del actuador de una manera normal. Por lo tanto, el aparato se vuelve complicado y costoso.
Tambien se desarrolla un camion dirigible de tipo union que usa uniones sin usar un actuador. La Figura 15 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un camion dirigible 11 tlpico de tipo union. La Figura 15(a) es una vista superior y la Figura 15(b) es una vista lateral de la misma.
En este camion dirigible 11, el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r se conectan a un travesano 12 que se monta sobre una carrocerla no ilustrada y a un bastidor de camion 13 mediante los pares de primeras uniones 14a y 14b. De las primeras uniones 14a y 14b, cada una de las primeras uniones 14b que se conecta al bastidor de camion 13 (referido en adelante como palancas de direccion 14b) se conecta a una caja de eje 19 que soporta de forma giratoria el juego de ruedas delanteras 1f o el juego de ruedas traseras 1r por una segunda union 15.
En este camion dirigible 11, el desplazamiento del travesano 12 sobre el lado de carrocerla con respecto al camion 11 por el angulo de bogie se transmite a las palancas de direccion 14b a traves de las primeras uniones 14a. En el ejemplo que se muestra en la Figura 15, los puntos de conexion entre las primeras uniones 14a y las palancas de direccion 14b son puntos de conexion 16 sobre el lado de carrocerla.
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El desplazamiento transmitido ajusta la cantidad de direccion con base en la relacion de palanca cuando los puntos de conexion entre las palancas de direccion 14b y el bastidor de camion 13, es decir, los puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion actuan como centros de pivote (fulcros), y el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r se orientan a traves de los puntos de conexion entre las palancas de direccion 14b y las segundas uniones 15, a saber, a traves de los puntos de conexion 18 sobre el lado de juego de ruedas.
La Figura 16 es una vista explicativa que muestra el comportamiento del camion dirigible 11 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo.
Como se muestra en la Figura 16, en este camion dirigible 11, el angulo de direccion a1, que es el angulo entre la llnea central CL1 del juego de ruedas delanteras 1f y una llnea recta imaginaria CL3 en un plano horizontal que conecta el centro del bastidor de camion 13 con el centro de un arco circular definido por el carril curvo, es el mismo que el angulo de direccion a2 formado entre la llnea central CL2 del juego de ruedas traseras 1r y la llnea recta CL3. El Documento de Patente 2 hace publico un dispositivo de direccion que reduce la presion lateral maxima en una seccion curva para eliminar movimiento sinuoso en una seccion recta. El dispositivo de direccion descrito tiene un primer y segundo juego de ruedas. Por lo menos el segundo juego de ruedas se orienta a la fuerza por un medio de direccion en respuesta a un desplazamiento de un camion delantero de dos ejes. El movimiento sinuoso se elimina haciendo mas flexible la rigidez de soporte en la direccion longitudinal del primer juego de ruedas cuando se requiere que en la direccion longitudinal del segundo juego de ruedas.
- Documento no Patente 1: “Properties of Trucks and Tracks During Travel Along a Sharp Curve and their Effect on Rail Corrugation”, J-Rail '95
- Documento no Patente 2: “Methods of Measuring the Attack Angle of Wheels and the Relative Displacement of Wheels and Rails by Measurement on the Ground”, Proceedings of the 73rd Regular General Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers
- Documento de Patente 1: JP 2002-87262 Al
- Documento de Patente 2: JP 2000-272514 A
Description de la Invention Problema a resolver por la Invencion
Con el camion dirigible 11 que se muestra en las Figuras 15 y 16, para aumentar la capacidad de desplazamiento a lo largo de una curva, se necesita que el bastidor de camion 13 soporte de modo movible las cajas de eje 19 para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1 r, de modo tal que el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r tengan los angulos de direccion a1 y a 2 prescritos.
Por lo tanto, en este camion dirigible 11, hay un llmite para el grado de aumento de la rigidez con la que el bastidor de camion 13 soporta el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r, y no es facil proporcionar simultaneamente todas las propiedades demandadas por un camion para un carro de ferrocarril que incluye la capacidad de desplazarse establemente a lo largo de un carril recto y propiedades de vibration prescritas.
La presente invencion fue hecha a la luz de tales problemas de la tecnica anterior, y proporciona un camion dirigible para un carro de ferrocarril que puede ser realizado de forma simple a un bajo coste y con excelente capacidad de desplazamiento a lo largo de un carril curvo, sin empeorar propiedades tales como la capacidad de desplazamiento a lo largo de un carril recto y propiedades de vibracion. Tambien proporciona un carro de ferrocarril y carros articulados equipados con este camion dirigible.
Medios para solucionar el problema
El angulo de direccion del juego de ruedas delanteras y el angulo de direccion del juego de ruedas traseras en el camion dirigible descrito en el Documento de Patente 1 y similares y en el camion dirigible explicado mientras se hace referencia a las Figuras 15 y 16 se establecen con el mismo valor, con base en la premisa de que un carro de ferrocarril que puede invertir la direccion del recorrido deberla ser simetrico en la direccion hacia adelante y hacia atras.
La presente invencion es contraria a tal sentido comun tecnico, y es con base en el concepto tecnico original: “Cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo, los angulos de direccion de los juegos de ruedas que se definen como los angulos entre una llnea recta imaginaria que conecta el centro del bastidor de camion y el centro de un arco circular definido por el carril curvo en un plano horizontal (referido en adelante como la llnea de referencia) y las llneas de centro de los juegos de ruedas delanteras y traseras, controlando el angulo de direccion del juego de ruedas traseras y preferiblemente controlando el angulo de direccion solamente del juego de ruedas traseras, de modo tal que el angulo de direccion que es el angulo entre la llnea de referencia y la llnea central del juego de ruedas traseras se vuelve mas grande que el angulo de direccion, que es el angulo entre la llnea de referencia y la llnea central del juego de ruedas delanteras, la direccion se realiza de modo tal que el bastidor de camion se alinea con la direccion tangencial del carril curvo. A saber, puede disminuirse el angulo de derrape del bastidor de camion, que es el angulo en un plano horizontal de la llnea central en la direccion izquierda y derecha del bastidor de camion con respecto a la direccion radial del carril curvo. Como resultado, puede proporcionarse un camion dirigible para un carro de ferrocarril que tiene excelente capacidad de desplazamiento a lo largo de un carril curvo y que puede realizarse de forma simple y a un bajo coste y
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sin empeorar propiedades tales como la capacidad de desplazamiento a lo largo de un carril recto y propiedades de vibracion”.
La presente invencion es un carro de ferrocarril (31) que comprende un camion dirigible segun la reivindicacion 1, y carros articulados segun la reivindicacion 7.
En la presente invencion, la unidad de direction de bastidor de camion controla preferiblemente solo el angulo de direction del juego de ruedas traseras durante el recorrido a lo largo de un carril curvo.
En la presente invencion, el control del angulo de direccion del juego de ruedas traseras mediante la unidad de direccion de bastidor de camion se realiza preferiblemente por un mecanismo de union montado sobre el bastidor de camion. Adicionalmente, el mecanismo de union preferiblemente controla el angulo de direccion en conformidad con el angulo de bogie, que es el desplazamiento relativo del bastidor de camion con respecto al travesano cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo.
En la presente invencion, el mecanismo de union preferiblemente tiene una primera union que conecta el carrocerla y el bastidor de camion, y una segunda union que conecta la primera union y por lo menos una caja de eje que soporta de forma giratoria el juego de ruedas traseras.
En la presente invencion, la rigidez de las uniones conectadas al juego de ruedas traseras preferiblemente es diferente de la rigidez de las uniones conectadas al juego de ruedas delanteras.
Desde otro punto de vista, la presente invencion es un carro de ferrocarril que tiene un camion sobre el lado delantero y un camion sobre el lado trasero en la direccion del recorrido, caracterizado por que por lo menos uno de los camiones sobre el lado delantero y el lado trasero en la direccion del recorrido es el camion dirigible descrito anteriormente para un carro de ferrocarril segun la presente invencion.
La presente invencion tambien es un carro de ferrocarril caracterizado por que tiene el camion dirigible, descrito anteriormente para un carro de ferrocarril segun la presente invencion, sobre el lado delantero y sobre el lado trasero en la direccion del recorrido, en donde se proporcionan los camiones dirigibles para un carro de ferrocarril, de modo tal que el juego de ruedas traseras se posiciona sobre el lado interno en la direccion del recorrido.
Ademas, la presente invencion son carros articulados caracterizados por que tienen el camion dirigible descrito anteriormente para un carro de ferrocarril, segun la presente invencion, por lo menos en la portion articulada entre dos cuerpos de carro.
Efectos de la Invencion
Segun la presente invencion, se puede proporcionar un camion dirigible para un carro de ferrocarril que tiene excelente capacidad de desplazamiento sobre un carril curvo y que se puede realizar realmente debido a que puede ser llevado a cabo de forma simple y a bajo coste, y un carro de ferrocarril y carros articulados que tienen este camion dirigible.
Breve explication de los dibujos
La Figura 1 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un primer ejemplo de un camion dirigible, segun la presente invencion (un ejemplo en el que solo se controla el juego de ruedas traseras), en donde la Figura 1(a) es una vista superior y la Figura 1(b) es una vista lateral.
La Figura 2 es una vista explicativa que ilustra el comportamiento del camion dirigible, segun la presente invencion, que se muestra en la Figura 1 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo.
La Figura 3 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un segundo ejemplo de un camion dirigible, segun la presente invencion (un ejemplo en el que las relaciones de palanca de palancas de direccion varlan), en donde la Figura 3(a) es una vista superior y en donde las Figuras 3(b) - 3(d) son vistas laterales, la Figura 3(b) muestra el caso en el que las relaciones de palanca de unas palancas de direccion son las mismas, la Figura 3(c) muestra el caso en el que la relation de palanca de una palanca de direccion es mayor para el juego de ruedas traseras, y la Figura 3(d) muestra el caso en el que solo se orienta el juego de ruedas traseras.
La Figura 4 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un tercer ejemplo de un camion dirigible, segun la presente invencion (un ejemplo en el que se varla la rigidez de las uniones de direccion), en donde la Figura 4(a) es una vista superior y la Figura 4(b) es una vista lateral.
La Figura 5 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un cuarto ejemplo de un camion dirigible, segun la presente invencion (un ejemplo en el que se varla la ubicacion de los puntos donde la uniones de direccion aplican una fuerza), en donde la Figura 5(a) es una vista superior y la Figura 5(b) es una vista lateral.
Las Figuras 6(a) y 6(b) son vistas explicativas que muestran un ejemplo de aplicacion de un camion dirigible, segun la presente invencion, en un carro con camiones de bogie de dos ejes.
La Figura 7 es una vista explicativa que muestra un ejemplo de aplicacion de un camion dirigible, segun la presente invencion, en carros articulados con camiones de bogie de dos ejes, en donde la Figura 7(a) es una vista explicativa que muestra esquematicamente los carros completos, la Figura 7(b) es una vista superior de
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una porcion articulada, y la Figura 7(c) es una vista lateral de la porcion articulada.
La Figura 8 provee graficos que muestran los resultados de una investigacion de la fuerza lateral en el carril externo que se desarrolla en el juego de ruedas delanteras cuando un carro se esta desplazando a lo largo de un carril curvo, en donde la Figura 8(a) muestra el caso usando un camion dirigible segun la presente invencion, y la Figura 8(b) muestra el caso usando un camion convencional.
La Figura 9 provee graficos que muestran los resultados de una investigacion de la fuerza de fluencia longitudinal que se desarrolla en el juego de ruedas traseras cuando un carro se esta desplazando a lo largo de un carril curvo, en donde la Figura 9(a) muestra el caso usando un camion dirigible segun la presente invencion y la Figura 9(b) muestra el caso usando un camion convencional.
La Figura 10 es una vista explicativa que muestra un ejemplo util para entender la invencion de aplicar un camion dirigible a un camion sin travesano, en donde la Figura 10(a) es una vista superior y la Figura 10(b) es una vista lateral.
La Figura 11 es una vista explicativa que muestra un ejemplo util para entender la invencion de aplicar un camion dirigible a un camion delantero de tres ejes, en donde la Figura 11 (a) es una vista superior y la Figura 11 (b) es una vista lateral.
La Figura 12 es una vista explicativa que muestra varios tipos de suspensiones de caja de eje que pueden usarse en un camion dirigible segun la presente invencion, en donde la Figura 12(a) muestra una suspension de la caja de eje de tipo brazo gula, la Figura 12(b) muestra una suspension de la caja de eje de tipo ala, y la Figura 12(c) muestra una suspension de la caja de eje de tipo amortiguamiento neumatico.
La Figura 13 es una vista explicativa que muestra varios tipos de caja de eje que se muestran en la Figura 15 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo.
Explicacion de slmbolos
1f juego de ruedas delanteras; 1r juego de ruedas traseras
12 travesano; 13 bastidor de camion
.. ... primera union (palanca de
direccion)
15 segunda union
16 punto de conexion sobre el lado de carrocerla
17 punto de conexion sobre el lado de bastidor de camion
18 punto de conexion sobre el lado de juego de ruedas
21 camion dirigible; 31 carro de ferrocarril
Mejor modo para realizar la Invencion
A continuation se explicara el mejor modo para realizar la presente invencion mientras se hace referencia a los dibujos en anexo.
En la siguiente explicacion, se dara un ejemplo del caso en que se controla el angulo de direction del juego de ruedas traseras mediante una unidad de direccion de bastidor de camion, que segun la presente invencion se realiza por un mecanismo de union montado sobre el bastidor de camion. Ademas, en la siguiente explicacion, los mismos componentes, que los componentes descritos anteriormente en las Figuras 14 - 16, estan sujetos a los mismos slmbolos, por lo que se omitira la repetition de la explicacion de los mismos.
La Figura 1 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un primer ejemplo de un camion dirigible 21 segun la presente invencion, en donde la Figura 1(a) es una vista superior y la Figura 1(b) es una vista lateral.
Este camion dirigible 21 tiene una unidad de direccion de bastidor de camion 20 montada solamente sobre el juego de ruedas traseras 1r.
El juego de ruedas traseras 1r en este camion dirigible 21 se conecta a un travesano 12 que se monta sobre una carrocerla no ilustrada y a un bastidor de camion 13 mediante pares de primeras uniones 14a y 14b. De las primeras uniones 14a y 14b, cada primera union 14b que se conecta al bastidor de camion 13 (referido en adelante como la palanca de direccion 14b) se conecta por una segunda union 15 a una caja de eje 19 que soporta de forma giratoria el juego de ruedas traseras 1r.
En este camion dirigible 21, se transmite el desplazamiento del travesano 12 sobre el lado de la carrocerla con respecto al camion 21 por el angulo de bogie desde las primeras uniones 14a hacia las palancas de direccion 14b. En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, las primeras uniones 14a se conectan a las palancas de direccion 14b en puntos de conexion 16 sobre el lado de la carrocerla.
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El desplazamiento transmitido ajusta la cantidad de direction en conformidad con la relation de palanca cuando los puntos de conexion entre las palancas de direccion 14b y el bastidor de camion 13, a saber, los puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion que actuan como centros de pivote (fulcros), y se orienta el juego de ruedas traseras 1r a traves de los puntos de conexion entre palancas de direccion 14b y las segundas uniones 15, a saber, a traves de puntos de conexion 18 sobre el lado de juego de ruedas.
La Figura 2 es una vista explicativa que muestra el comportamiento de este camion dirigible 21 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo.
Con este camion dirigible 21, solo se orienta el juego de ruedas traseras 1r mediante la unidad de direccion de bastidor de camion 20, por lo que la relacion entre el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f y el angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1r se vuelve a2 > a1.
El juego de ruedas traseras 1 r que se orienta mediante la unidad de direccion de bastidor de camion 20 se mueve hacia los rieles externos como se muestra mediante la flecha en la Figura 2, por la funcion de autodireccion (la funcion en que el juego de ruedas cambia en la direccion axial de modo tal que se obtiene una diferencia de radio de rodadura adecuada). Debido a este movimiento, se obtiene una diferencia de radio de rodadura entre ambas ruedas del juego de ruedas traseras 1r. Conforme aumenta la diferencia de radio de rodadura, las fuerzas de fluencia longitudinal Fvc terminan en las direcciones que se muestran en la Figura 2, que son opuestas a las direcciones de las fuerzas para el camion convencional 3 que se muestra en la Figura 14.
En un camion dirigible 21 en el que el travesano 12 sobre el lado de la carrocerla, el bastidor de camion 13, y el juego de ruedas traseras 1r se conectan por pasadores o similares, las fuerzas de fluencia longitudinal Fvc que actuan sobre el juego de ruedas traseras 1 r se transmiten mediante las palancas de direccion 14b desde el juego de ruedas traseras 1r a las cajas de eje 19 con los puntos de conexion 16 sobre el lado de la carrocerla que actuan como fulcros y con los puntos de conexion 18 sobre el lado de juego de ruedas que actuan como puntos de esfuerzo, y se transmiten al bastidor de camion 13 a traves de los puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion como fuerzas de accion F.
Por lo tanto, en el camion dirigible 21, como se ha descrito anteriormente, se aplican las fuerzas de fluencia longitudinal Fvc al bastidor de camion 13 como fuerzas de accion F en las direcciones opuestas desde un camion convencional 3.
Con el camion convencional 3 que se muestra en la Figura 14, las fuerzas de fluencia longitudinal Fvc producen un momento de derrape My (referido en adelante como un momento opuesto a la direccion, abreviado como ASM, por sus siglas en ingles) que imparte un angulo de derrape □ al bastidor de camion 13. En contraste, con este camion dirigible 21, las fuerzas F anteriormente descritas producen un momento M (momento de direccion, abreviado como SM, por sus siglas en ingles) que disminuye el angulo de derrape.
En este camion dirigible 21, debido al bastidor de camion 13 que gira en el sentido de las agujas del reloj como se muestra en la Figura 2, disminuyen la fuerza lateral de carril externo Qso, la fuerza lateral de carril interno Qsi y el angulo de ataque 0 del juego de ruedas delanteras 1f.
A continuation, se explicara la diferencia entre un camion dirigible tlpico de tipo union y un camion segun la presente invention. En el camion dirigible 11 tlpico de tipo union que se muestra en la Figura 15, el angulo de direccion del juego de ruedas delanteras 1f y el angulo de direccion del juego de ruedas traseras 1r son los mismos. En contraste, en el camion dirigible 21 segun la presente invencion mostrado en la Figura 1, el angulo de direccion del juego de ruedas traseras 1r es mas grande que el angulo de direccion del juego de ruedas delanteras 1f. La diferencia entre un camion dirigible 11 tlpico y un camion dirigible 21 segun la presente invencion es una diferencia en la funcion de las palancas de direccion 14b. La relacion se resume en la Tabla 1. En la Tabla 1, el patron 1 corresponde con el camion dirigible 11 tlpico de tipo union que se muestra en la Figura 15, y el patron 2 corresponde con el camion dirigible 21 segun la presente invencion mostrado en la Figura 1. El camion dirigible 11 tlpico que se muestra en la Figura 15 usa los puntos de conexion 16 con el travesano [sobre el lado de la carrocerla] como puntos de esfuerzo, usa los puntos de conexion 17 con el bastidor de camion como fulcros, y usa los puntos de conexion 18 con las cajas de eje como puntos de carga, a traves de los cuales se orientan tanto los juegos de ruedas delanteras como traseras. En contraste, en el camion dirigible 21 de la presente invencion mostrado en la Figura 1, se usan los puntos de conexion 18 con las cajas de eje como puntos de esfuerzo f, los puntos de conexion 16 con el travesano [sobre el lado de la carrocerla] se usan como fulcros, y los puntos de conexion 17 con los bastidores de camion se usan como puntos de carga, y se orienta el bastidor de camion.
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Tabla 1
Punto de conexion 16 Punto de conexion 17 Punto de conexion 18 Ubicacion de Direccion
Patron 1
Punto de esfuerzo Fulcro Punto de carga Direccion de juego de ruedas
Patron 2
Fulcro Punto de carga Punto de esfuerzo Direccion de bastidor de camion
Al comparar la Figura 16 y la Figura 2, puede verse que al hacer el angulo de direccion del juego de ruedas traseras 1r mas grande que el angulo de direccion del juego de ruedas delanteras 1f, la direccion puede ser realizada de modo tal que el bastidor de camion 13 se alinea con la direccion tangencial del carril curvo 4. Como resultado, se pueden disminuir la fuerza lateral de carril externo Qso que actua sobre el juego de ruedas delanteras 1f y el angulo de ataque 0.
La presente invencion se consiguio con base en el nuevo conocimiento descrito anteriormente.
A saber, conforme se muestra en las Figuras 1 y 2, cuando un camion dirigible 21 para un carro de ferrocarril, segun la presente invencion, se esta desplazando a lo largo de un carril curvo, controlando el angulo de direccion del juego de ruedas traseras 1r y preferiblemente solo el angulo de direccion del juego de ruedas traseras 1r de modo tal que el angulo de direccion a2 que es el angulo formado en un plano horizontal entre la llnea central CL2 del juego de ruedas traseras 1r con respecto a la llnea de referencia CL3 que es una llnea recta imaginaria que conecta el centro del bastidor de camion 13 y el centro del arco circular definido por el carril curvo se hace mas grande que el angulo de direccion a1 que es el angulo de la llnea central CL1 del juego de ruedas delanteras 1f con respecto a la llnea de referencia CL3, el bastidor de camion 13 se orienta para ser alineado con la direccion tangencial del carril curvo. A saber, se puede disminuir el angulo de derrape □ del bastidor de camion que es el angulo en un plano horizontal de la llnea central del bastidor de camion en la direccion izquierda y derecha con respecto a la direccion radial del carril curvo.
Como un ejemplo de la estructura de una unidad de direccion de bastidor de camion 20 que hace que el bastidor de camion 13 sea orientable como se muestra en la Figura 1, por ejemplo, puede conectarse el travesano 12 sobre el lado de la carrocerla y el bastidor de camion 13 mediante las primeras uniones 14a y 14b, y pueden conectarse primeras uniones 14b y el juego de ruedas traseras 1r mediante las segundas uniones 15.
Esta unidad de direccion de bastidor de camion 20 de tipo union hace innecesarios los actuadores, tales como los que se usan en el Documento de Patente 1, por lo que no solo un controlador para un actuador se vuelve innecesario, sino que tambien se vuelven innecesarias las medidas de seguridad para el caso en el que el control del actuador no se puede llevar a cabo de forma normal.
En un camion dirigible 21 para un carro de ferrocarril segun la presente invencion, una unidad de direccion de bastidor de camion 20, que hace que el angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1r sea mas grande que el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f, no se limita a la que se muestra en la Figura 1 que orienta solo el juego de ruedas traseras 1r.
Conforme se muestra en las Figuras 3 - 5, un camion 21 que orienta tanto el juego de ruedas delanteras 1f como el juego de ruedas traseras 1 r puede emplearse de forma similar siempre y cuando el angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1 r se haga mas grande que el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f.
La Figura 3 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un segundo ejemplo de un camion dirigible 21 segun la presente invencion (un ejemplo en el que se varlan las relaciones de palanca de las palancas de direccion), en donde la Figura 3(a) es una vista superior, y las Figuras 3(b) - 3(d) son vistas laterales. La Figura 3(b) muestra el caso en el que las relaciones de palanca de las palancas de direccion son las mismas, la Figura 3(c) muestra el caso en el que las relaciones de palanca para las palancas de direccion son mayores para el juego de ruedas traseras, y la Figura 3(d) muestra el caso en el que solo se orienta el juego de ruedas traseras.
En la unidad de direccion de bastidor de camion 20-1 que se muestra en la Figura 3, se reemplazan las primeras uniones 14a y 14b horizontales de la unidad de direccion de bastidor de camion 20 de tipo union que se muestra en la Figura 1 por palancas de direccion 14b dispuestas verticalmente. El angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1r se hace mas grande que el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f haciendo las relaciones de palanca de las palancas de direccion 14b diferentes para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r.
En este caso, las relaciones de palanca de las palancas de direccion 14b para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r no satisface Lr = Lf como se muestra en la Figura 3(b), sino que las relaciones de palanca
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de las palancas de direccion 14b para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r se hacen para satisfacer Lr > Lf como se muestra en la Figura 3(c), a traves de las cuales se hace mas grande el angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1 r. En esta unidad de direccion de bastidor de camion 20-1 tambien la estructura puede ser hecha de modo tal que solo se orienta el juego de ruedas traseras 1r (Lf = 0) como se muestra en la Figura 3(d).
De esta forma, haciendo el angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1r mas grande que el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f, la fuerza que actua en el juego de ruedas traseras 1r se hace diferente de la fuerza que actua sobre el juego de ruedas delanteras 1f, por lo que una fuerza actua sobre puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion. Por consiguiente, la presente invencion tambien puede conseguirse mediante la estructura que se muestra en las Figuras 3(c) y 3(d).
La Figura 4 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un tercer ejemplo de un camion dirigible, segun la presente invencion (un ejemplo en el que se varla la rigidez de las uniones de direccion), en donde la Figura 4(a) es una vista superior y la Figura 4(b) es una vista lateral.
Para hacer el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f diferente del angulo de direccion a2 del juego de ruedas traseras 1r, la unidad de direccion de bastidor de camion 20-2 que se muestra en la Figura 4 varla la rigidez de las segundas uniones 15 para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r en vez de variar las relaciones de palanca de las palancas de direccion 14b para el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1r como se muestra en la Figura 3.
Haciendo la rigidez del juego de ruedas traseras 1r mayor que la rigidez del juego de ruedas delanteras 1f, se afecta el equilibrio de las fuerzas que actuan sobre los puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion, se generan fuerzas en los puntos de conexion 17, y se orienta el bastidor de camion 13 mediante las fuerzas que actuan en los puntos de conexion 17.
La Figura 5 es una vista explicativa que muestra esquematicamente la estructura de un cuarto ejemplo de un camion dirigible segun la presente invencion (un ejemplo en el que se varlan las posiciones de los puntos donde la uniones de direccion aplican una fuerza), en donde la Figura 5(a) es una vista superior y la Figura 5(b) es una vista lateral.
La unidad de direccion de bastidor de camion 20-3 que se muestra en la Figura 5 varla los puntos donde se aplican fuerzas para orientar el juego de ruedas traseras 1r y el juego de ruedas delanteras 1f para variar el angulo de direccion a1 del juego de ruedas delanteras 1f y el angulo de direccion a2 de juego de ruedas traseras 1r, en vez de variar las relaciones de palanca de las palancas de direccion 14b como se muestra en la Figura 3, o variar la rigidez de las segundas uniones 15 como se muestra en la Figura 4.
Si las posiciones de la uniones de direccion 14b para el juego de ruedas delanteras 1f estan hacia adentro en el sentido de la anchura de un carro desde las posiciones de las uniones de direccion 14b para el juego de ruedas traseras 1r, incluso si las relaciones de palanca son las mismas, si las distancias bf, br de las posiciones donde actuan fuerzas sobre el juego de ruedas delanteras 1f y el juego de ruedas traseras 1 r satisfacen br > bf, se afecta el equilibrio de las fuerzas que actua sobre los puntos de conexion 17 sobre el lado de bastidor de camion. Como resultado, puede orientarse el bastidor de camion 13.
A continuation, sera explicada una situation en la que se monta un camion dirigible 21 segun la presente invencion sobre un carro de ferrocarril 31.
Las Figuras 6(a) y 6(b) son vistas explicativas que muestran un ejemplo en el que se aplica un camion dirigible, segun la presente invencion, a un carro con camiones de bogie de dos ejes.
La disposition basica es de modo tal que el angulo de direccion para el juego de ruedas traseras 1r de cada camion dirigible 21 es mayor para los camiones dirigibles 21 montados ambos sobre el lado delantero y sobre el lado trasero en la direccion del recorrido en la Figura 6(a).
Sin embargo, la direccion del recorrido del carro de ferrocarril 31 se invierte. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 6(b), la disposicion del camion dirigible 21 posicionado sobre el lado trasero en la direccion del recorrido en la Figura 6(a) puede ser la opuesta que la disposicion del camion dirigible 21 posicionado sobre el lado delantero en la direccion del recorrido. Esto se debe a que el juego de ruedas que tiene la presion lateral mas grande en el carro de ferrocarril 31 es el juego de ruedas delanteras 1f del camion dirigible 21 sobre el lado delantero en la direccion del recorrido, y la presion lateral del juego de ruedas delanteras del camion dirigible 21 sobre el lado trasero en la direccion del recorrido es mas pequena. Por la misma razon, la estructura puede ser tal que solo el camion sobre el lado delantero en la direccion del recorrido se hace un camion dirigible 21 segun la presente invencion.
La Figura 7 es una vista explicativa que muestra un ejemplo en el que se aplica un camion dirigible, segun la presente invencion, a carros articulados con camiones de dos ejes. La Figura 7(a) es una vista explicativa que muestra esquematicamente el carro completo, en donde la Figura 7(b) es una vista superior de una portion articulada, y la Figura 7(c) es una vista lateral de la porcion articulada.
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En el caso que se muestra en la Figura 7(a) en el que el carro A se monta sobre el carro B para formar carros articulados, puede usarse un camion dirigible 21 segun la presente invencion como los camiones para el carro B. En este caso, se obtiene el mismo efecto que para el caso que se muestra en la Figura 6(b) independientemente de la direccion del recorrido. En el caso del carro articulado que se muestra en la Figura 7, los camiones instalados en ubicaciones diferentes de donde se conectan dos cuerpos de carro tambien usan un camion dirigible 21 segun la presente invencion, pero puede usarse un camion convencional en porciones diferentes de las porciones articuladas.
El camion dirigible 21 segun la presente invencion mostrado en la Figura 1 fue montado como se muestra en la Figura 6(a) sobre un tren suburbano tlpico, se realizo un ensayo a una velocidad de 15 km/hora sobre una region curva con un radio de curvatura R de 120 m (peralte de 60 mm), y se midieron la presion lateral de carril externo generada en el juego de ruedas delanteras 1f y la fuerza de fluencia longitudinal generada en el juego de ruedas traseras 1r. Los resultados de la medicion se muestran en la siguiente Tabla 2 y en los graficos de las Figuras 8 y 9.
Tabla 2
Camion convencional Camion dirigible de la presente invencion Comentarios
Presion lateral de riel externo producida en el juego de ruedas delanteras [kN]
11 4
Fuerzas de fluencia longitudinal producidas en el juego de ruedas traseras [kN]
-7,4 3,7 + valor: que actua como SM
A partir de los resultados que se muestran en la Figura 8 y en la Tabla 2, puede verse que la presion lateral de carril externo que se desarrolla en el juego de ruedas delanteras 1f de un camion dirigible 21 segun la presente invencion es menor que la presion lateral de carril externo que se desarrolla en el juego de ruedas delanteras de un camion convencional. Ademas, puede verse, como se muestra en la Figura 9(a), que en un camion dirigible 21, segun la presente invencion, las fuerzas de fluencia longitudinal que se desarrollan en el juego de ruedas traseras 1r cambian de las direcciones que producen un ASM a las direcciones que producen un SM para alcanzar la direccion deseada.
Un camion dirigible segun la presente invencion exhibe el comportamiento que se muestra en la Figura 2 cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo. Debido al juego de ruedas traseras que se mueve hacia el lado de carril externo se desarrolla una diferencia de radio de rodadura, y las fuerzas de fluencia longitudinal actuan en las direcciones opuestas que en un camion convencional. Debido a las “palancas de direccion”, este momento de derrape en el sentido de las agujas del reloj actua sobre el bastidor de camion como un momento de derrape en el sentido de las agujas del reloj.
En este momento, como se muestra en la Tabla 1, los fulcros de las “palancas de direccion” estan sobre el lado de la carrocerla, los puntos de esfuerzo estan sobre el lado de juego de ruedas, y los puntos de carga estan sobre el lado de bastidor de camion. Por lo tanto, debido al momento de derrape que actua sobre el bastidor de camion, el angulo de derrape del bastidor de camion disminuye. Debido a la disminucion del angulo de derrape del bastidor de camion, tambien disminuye el angulo de ataque del juego de ruedas delanteras, y tambien disminuyen la presion lateral de carril interno y presion lateral de carril externo.
En la description anterior, fueron explicados los ejemplos para realizar la presente invencion, pero la presente invencion no se limita a esos ejemplos, y por supuesto, son posibles variaciones adecuadas siempre y cuando entren dentro del concepto tecnico establecido por las reivindicaciones.
La Figura 10 es una vista explicativa que muestra un ejemplo util para entender la invencion de aplicar un camion dirigible a un camion sin travesano, en donde la Figura 10(a) es una vista superior y la Figura 10(b) es una vista lateral.
Las Figuras 1-5 explican ejemplos en que se aplica la presente invencion a un camion de tipo travesano. En ellos, el angulo de bogie como una entrada corresponde con un desplazamiento relativo de un carro y un camion. Un ejemplo util para entender la presente invencion es un camion sin travesano, como se muestra en la Figura 10. El numero de referencia 30 en la Figura 10 indica una carrocerla.
La Figura 11 es una vista explicativa que muestra un ejemplo util para entender la invencion, en que se aplica un camion dirigible a un camion de bogie de tres ejes.
La Figura 11(a) es una vista superior y la Figura 11(b) es una vista lateral.
Las Figuras 1-9 muestran ejemplos en que se aplica un camion dirigible 21 segun la presente invencion a un camion de
dos ejes. En el caso que se muestra en la Figura 11 en que se aplica un camion dirigible 21 segun un ejemplo util para entender la presente invention a un camion de bogie de tres ejes, el angulo de direction del juego de ruedas traseras 1r se hace mas grande de la misma forma que para un camion de dos ejes. El slmbolo 1m en la Figura 11 indica el juego de ruedas del medio.
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Las Figuras 12 y 13 son vistas explicativas que muestran varios tipos de suspensiones de la caja de eje que pueden usarse en un camion dirigible segun la presente invencion. La Figura 12(a) muestra una suspension de la caja de eje de tipo brazo gula, la Figura 12(b) muestra una suspension de la caja de eje de tipo ala, la Figura 12(c) muestra una suspension de la caja de eje de tipo amortiguamiento neumatico, la Figura 13(a) muestra suspension de la caja de eje 10 de tipo ballesta, la Figura 13(b) muestra una suspension de la caja de eje de tipo Alstom, y la Figura 13(c) muestra una suspension de la caja de eje de tipo neumatica conica multicapa.
Una suspension de la caja de eje usada en un camion dirigible segun la presente invencion no se limita al tipo monounion como en los ejemplos de las Figuras 1, 2, 7, y 10 y tambien es posible usar varias suspensiones de caja de 15 eje como aquellas que se muestran en las Figuras 12 y 13.

Claims (7)

  1. 5
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    REIVIN DICACIONES
    1. Un carro de ferrocarril (31) que comprende un camion dirigible (21) y un travesano (12) montado en la carrocerla,
    el camion dirigible (21) que tiene un bastidor de camion (13) que soporta de forma giratoria un juego de ruedas delanteras (1f) posicionado sobre un lado delantero del bastidor de camion (13) en la direction del recorrido y un juego de ruedas traseras (1r) posicionado sobre un lado trasero en la direccion del recorrido a traves de cajas de eje, y una unidad de direccion de bastidor de camion para controlar un angulo de direccion de por lo menos el juego de ruedas traseras (1r) cuando se desplaza a lo largo de un carril curvo en la direccion del recorrido, caracterizado por que cuando el camion se esta desplazando a lo largo de un carril curvo,
    (a) el bastidor de camion (13) se orienta para ser alineado con la direccion tangencial del carril curvo, y/o
    (b) el angulo de derrape del bastidor de camion (13), que es el angulo formado en un plano horizontal entre la direccion radial del carril curvo y la llnea central de bastidor de camion en la direccion izquierda y derecha
    (13), se disminuye,
    controlando el angulo de direccion del juego de ruedas traseras (1r) mediante la unidad de direccion de bastidor de camion de modo tal que el angulo de direccion del juego de ruedas traseras (1r) es mas grande que el angulo de direccion del juego de ruedas delanteras (1f),
    en donde el control del angulo de direccion del juego de ruedas traseras (1r) mediante la unidad de direccion de bastidor de camion se realiza por un mecanismo de union montado sobre el bastidor de camion (13), en donde el mecanismo de union comprende:
    1) un par de primeras uniones (14a),
    2) un par de palancas de direccion (14b), en donde los pares de primeras uniones (14a) y palancas de direccion (14b) conectan el juego de ruedas traseras (1r) al bastidor de camion (13) y al travesano (12); y
    3) un par de segundas uniones (15), cada uno de los cuales conecta la palanca de direccion (14b) y una caja de eje (19) que soporta de forma giratoria el juego de ruedas traseras (1r); y
    primeros puntos de conexion (16), cada uno de los cuales conectan una respectiva primera union (14a) y una respectiva palanca de direccion (14b) de los respectivos pares de primeras uniones (14a) y palancas de direccion (14b) y se usan como un fulcro,
    segundos puntos de conexion (18), cada uno de los cuales conectan una respectiva palanca de direccion (14b) y una respectiva segunda union (15) de los respectivos pares de palancas de direccion (14b) y segundas uniones (15), y se usan como un punto de esfuerzo, y
    terceros puntos de conexion (17), cada uno de los cuales conectan el bastidor de camion (13) y una respectiva palanca de direccion (14b) y se usan como un punto de carga,
    el angulo de direccion de los juegos de ruedas delanteras y traseras (1f, 1r) que se define como el angulo entre una llnea recta imaginaria que conecta el centro del bastidor de camion (13) y el centro de un arco circular definido por el carril curvo en un plano horizontal y la llnea central del juego de ruedas delanteras t traseras (1f, 1r), respectivamente.
  2. 2. Un carro de ferrocarril (31) segun la reivindicacion 1, en donde solamente el angulo de direccion del juego de ruedas traseras (1r) se controla mediante la unidad de direccion de bastidor de camion durante el recorrido a lo largo de un carril curvo.
  3. 3. Un carro de ferrocarril (31) segun la reivindicacion 1, en donde el mecanismo de union controla el angulo de direccion en conformidad con el angulo de bogie, que es el desplazamiento relativo del bastidor de camion (13) con respecto al travesano durante el recorrido a lo largo de un carril curvo.
  4. 4. Un carro de ferrocarril (31) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la rigidez de una union conectada al juego de ruedas traseras (1r) es diferente de la rigidez de una union conectada al juego de ruedas delanteras (1f).
  5. 5. Un carro de ferrocarril (31) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el carro de ferrocarril que tiene un camion sobre el lado delantero y un camion sobre el lado trasero en la direccion del recorrido, caracterizado por que por lo menos uno de los camiones sobre el lado delantero y sobre el lado trasero en la direccion del recorrido es el camion dirigible (21).
  6. 6. Un carro de ferrocarril (31) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por tener el camion dirigible (21) tanto sobre el lado delantero como sobre el lado trasero en la direccion del recorrido, en donde
    la disposition del camion dirigible (21) posicionado sobre el lado trasero del carro de ferrocarril en la direccion del recorrido es opuesta, con respecto a la position del juego de ruedas delanteras (1f) y el juego de ruedas traseras (1r), a la disposicion del camion dirigible (21) posicionado sobre el lado delantero en la direccion del recorrido.
  7. 7. Carros articulados caracterizados por tener un carro de ferrocarril (31) segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5 con el camion dirigible (21) por lo menos en la portion articulada entre dos cuerpos de carro.
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