ES2250574T3 - Amortiguador, especialmente para vehiculos ferroviarios. - Google Patents

Abstract

Amortiguador, especialmente para vehículos ferroviarios, que está constituido por dos partes de carcasa cilíndricas, guiadas una dentro de la otra, con guía de muelle de ajuste y con un muelle pretensado en el interior, así como por un anillo de seguridad que se extiende alrededor del tubo del casquillo, una de cuyas partes de la carcasa está configurada en el extremo como placa de base para la fijación del amortiguador y por varias piezas individuales unidas por soldadura con un tubo de casquillo, caracterizado porque la parte de la carcasa está constituida por un tubo de casquillo (1), por un fondo (2) y por una brida (3), que están unidos entre sí por medio de asientos prensados o por unión positiva y soldadura (4) en al menos un lado frontal, de manera que el fondo (2) y la brida (3) forman una placa de base y la ranura de guía (6) posee en el extremo del tubo de casquillo (1), con relación a su eje longitudinal, un ensanchamiento (7) y está configurada en esta zona de forma continua através de la pared del tubo.

Description

Amortiguador, especialmente para vehículos ferroviarios.

La invención se refiere a un amortiguador elástico, especialmente para vehículos ferroviarios, con partes de la carcasa que se deslizan una dentro de la otra (casquillo amortiguador y empujador), con una placa de base para la fijación en el bastidor de un vehículo y, por otra parte, con un disco amortiguador. Las dos partes de la carcasa están aseguradas contra giro por medio de un muelle de ajuste conducido en una ranura de guía. En la parte interior de la carcasa se encuentra un muelle pretensado para la amortiguación del movimiento del empujador.

Estado de la técnica

Las partes de la carcasa son fabricadas, por un lado, por fundición. Esto es favorable para números mayores de piezas desde el punto de vista de la técnica de fabricación. Para hacer frente a las altas solicitaciones (solicitación a impacto y solicitación duradera) que se requieren en el servicio ferroviario, las partes son de pared gruesa, con lo que un amortiguador es muy pesado. Se incrementa la masa del vehículo y, por lo tanto, los costes de funcionamiento.

Se conoce también la fabricación de las partes de la carcasa como piezas forjadas avellanadas, estando realizados el tubo del casquillo con la placa de base y el empujador con el disco amortiguador, respectivamente, como una pieza. La fabricación es muy costosa porque son necesarios avellanados caros y técnica de forja así como una profundidad grande debe forjarse en varias fases. Para la reducción de los costes es habitual actualmente unir por soldadura la placa de base o bien el disco amortiguador, respectivamente, con el tubo del casquillo. Aquí solamente la placa de base/el disco amortiguador están constituidos por una pieza y están conectados con el tubo del casquillo por medio de una soldadura circundante. Una solución de este tipo se conoce, por ejemplo, para el empujador del amortiguador a partir del documento DE PS 4337257. Ahora se ha mostrado que en el caso de utilización prolongada de la guía pueden aparecer grietas en la zona de la costura de soldadura. Las causas de ellos son, entre otros, los errores subjetivos de soldadura, que nunca se pueden evitar totalmente. La costura de soldadura en el casquillo del amortiguador está especialmente cargada, puesto que está dispuesta en el extremo del casquillo, es decir, inmediatamente delante de la fijación del amortiguador. Las fuerzas transversales en la circulación en las curvas actúan, por lo tanto, a través de una palanca grande (aproximadamente la longitud del amortiguador) sobre la costura de soldadura.

En la publicación de patente GB 1 044 582 se describe un amortiguador de impacto hidráulico para un acoplamiento automático en vagones de ferrocarril. Este amortiguador está constituido por una carcasa de forma cilíndrica, que está cerrada en un extremo por medio de una tapa y en el otro extremo por medio de un fondo fijo. El fondo sirve, además, para la fijación del amortiguador de impacto. A través de la tapa se conduce un empujador cilíndrico, que se apoya en la carcasa sobre otra guía y muelles. Para la amortiguación del movimiento están dispuestos espacios y válvulas para un líquido hidráulico. El fondo está constituido, según una variante, por un disco dispuesto en la carcasa de forma cilíndrica, que se apoya sobre un apéndice de la carcasa. La carcasa de forma cilíndrica está rodeada en el exterior en el mismo plano por una placa. El disco y la placa están unidos por soldadura enrasados con la carcasa de forma cilíndrica, de manera que se forma una placa de fondo. A través de esta configuración se mejora la aplicación de fuerzas desde la carcasa de forma cilíndrica. Sin embargo, las fuerzas laterales sobre la placa solamente se transmiten a través de las costuras de soldadura. Para elevar la rigidez se sueldan en el exterior adicionalmente varias chapas de nudos. Esto incrementa los costes de fabricación y, además, solamente se puede aplicar allí donde el empujador está guiado en la carcasa fijada. Pero en el caso de los amortiguadores de ferrocarril, los empujadores están guiados de una manera predominante sobre la carcasa fija. Las chapas de nudos limitarían entonces el recorrido elástico del empujador. Pero puesto que la longitud del amortiguador y el recorrido elástico están normalizados, está construcción no se puede transferir a casquillos de amortiguación de amortiguadores ferroviarios.

La conducción de las partes de la carcasa, que se deslizan una dentro de la otra, de amortiguadores ferroviarios a través de un muelle de ajuste y una ranura de guía es igualmente habitual desde hace algunos años. De esta manera debe evitarse una torsión del amortiguador con respecto al casquillo amortiguador bajo carga, para que el disco amortiguador mantenga su posición horizontal. En la periferia exterior de la parte interior de la carcasa, de una manera predominante el casquillo amortiguador enroscado en el soporte del amortiguador, está mecanizada una ranura de guía en la dirección longitudinal. En esta ranura de guía está guiado un muelle de ajuste aproximadamente con la mitad del espesor. Con el espesor restante menos el juego está fijado en una escotadura en la pared interior de la parte exterior de la carcasa.

En el caso de uso prolongado del amortiguador, pueden aparecer grietas en la zona de la ranura de guía. Éstas comienzan con mucha frecuencia en el fondo de la ranura de guía en el extremo abierto de la ranura de guía, que se encuentra en el extremo del tubo. Esto conduce finalmente a una destrucción de la guía. Con la torsión posible de esta manera del disco amortiguador se pone en peligro la función.

Es evidente un refuerzo del espesor de la pared. Pero esto no es posible en el tubo interior debido a las normas predeterminadas, por ejemplo, para amortiguadores ferroviarios. Por lo tanto, también las muescas que pasan a través de todo el espesor de la pared están fabricadas como guías. En esta forma de realización, el muelle de ajuste debe estar fijado con seguridad en el interior en la parte exterior de la carcasa. La guía del muelle de ajuste es, por lo tanto, una muesca abierta en un lado. Cuando se produce carga lateral, debido a la presión del muelle de ajuste, se ensancha la muesca en el extremo abierto y se inicia la formación de una grieta en el extremo de la muesca.

Este potencial de peligro requiere, para evitar interferencias en el servicio, una supervisión frecuente y, dado el caso, la sustitución de las piezas de amortiguación o de los amortiguadores. De esta manera, se incrementan los costes para garantizar la seguridad del servicio. A pesar de todo, permanece un riesgo residual con posibles accidentes.

Cometido de la invención

El cometido de la invención es crear a partir de elementos relativamente sencillos una pieza de la carcasa o bien un casquillo amortiguador con alta resistencia duradera y con un peso reducido. En este caso debe reducirse la influencia de los errores de soldadura sobre la resistencia. Además, deben mantenerse bajas las fuerzas específicas de prensado superficial entre los elementos de la parte de la carcasa, y debe evitarse una corrosión entre éstos y las grietas en la zona de la ranura de guía de la guía del muelle de ajuste.

Según la invención, el cometido se soluciona a través de las características de la reivindicación 1. Por medio de la unión conjunta de tres componentes individuales con una combinación de asientos prensados o bien unión positiva y soldadura en zonas poco cargadas se crea un casquillo amortiguador ligero y resistente duradero. La solución es sorprendentemente sencilla, puesto que se desvía de un principio básico hasta ahora, en el sentido de que la placa de base está constituida por una pieza.

La ampliación propuesta en el extremo de la ranura de guía acorta su pared lateral de soporte, a pesar de todo se reduce en una medida considerable la tensión máxima en esta zona de la parte de la carcasa/tubo de casquillo. Con esta característica fácil de realizar se evitan con seguridad las formaciones de grietas en el extremo del fondo de la ranura de guía.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa según la reivindicación 2, las uniones prensadas están fabricadas a través de retracción, es decir, a través de calentamiento o bien refrigeración de un componente respectivo de la pareja. Debido a las fuerzas de retracción grandes, solamente son necesarias todavía uniones soldadas pequeñas para asegurar el asiento bien la juntura.

En la forma de realización según la reivindicación 3, la unión prensada se realiza a través del prensado de las parte con sobremedidas correspondientes. En esta forma de realización, a través de una unión soldada más fuerte se compensa la fuerza de retención más reducida del asiento prensado.

La soldadura se realiza en la zona frontal de las partes, o bien de la placa de fondo en junturas de costura correspondientemente preparadas. Con esta disposición de la costura de soldadura favorable desde el punto de vista de la construcción, se reduce en una medida considerable la carga de las costuras de soldadura. Las fuerzas principales son transmitidas a través de los asientos prensados, o bien a través de una unión positiva según la reivindicación 6. Las soldaduras tienen esencialmente sólo todavía la función de cerrar herméticamente las junturas de los asientos y de posibilitar una superficie continua de la placa de base. Por lo tanto, las mermas de la calidad de la soldadura, que se producen en el caso particular, no influyen en la resistencia total del casquillo amortiguador.

Las medidas de los componentes o bien para el amortiguador propiamente dicho no se pueden seleccionar de forma discrecional. Deben cumplirse normas correspondientes para el amortiguador. El UIC -Código de la Asociación Internacional de Ferrocarriles- prescribe, por ejemplo, para amortiguadores con 105 mm de carrera para vagones de mercancías una pluralidad de medidas y de cargas límite posibles. En las piezas de pared fina, es decir, con superficies prensadas pequeñas, son necesarias fuerzas de prensado grandes en el asiento prensado para desviar las fuerzas que actúan sobre el amortiguador. Se producen fuertes presiones superficiales, que podrían provocar grietas con cargas duraderas.

Por lo tanto, en otra configuración de la invención, de acuerdo con la reivindicación 5, la brida en la zona del asiento prensado está realizada con un espesor mayor con una transición hacia el espesor general de la brida. De acuerdo con la reivindicación 6, el asiento entre el tubo del casquillo y el fondo están configurados en unión positiva. Una costura de soldadura en un lado impide un aflojamiento. Las fuerzas principales aplicadas son transmitidas desde las superficies de las piezas incrementadas con respecto al espesor de la pared. De esta manera, se reduce la presión superficial específica.

En la zona de las costuras de soldadura, se reduce o se anula la tensión previa de prensado a través del calor de soldadura. Por lo tanto, las costuras de soldadura deberían ser lo más pequeñas posible o deberían eliminarse totalmente. Por otra parte, se ha mostrado que con cargas fuertes en el asiento de prensado sin unión por soldadura de las junturas, se abre de una manera predominante la juntura en el orden de magnitud de micrómetros. En el caso de la utilización habitual de larga duración del amortiguador al aire libre, esto puede provocar una corrosión de la hendidura. En la zona, en la que el asiento "trabaja" de una manera especialmente fuerte, no se suelda la juntura anular, sino que solamente se cierra elásticamente de acuerdo con las reivindicaciones 9 y 10. Con esta medida se evitan las grietas capilares y la corrosión de la hendidura también en el caso de carga duradera. En las reivindicaciones 11 a 15 se publican configuraciones ventajosas de la ranura de guía.

En el caso de una ranura de guía según la reivindicación 11, el ensanchamiento máximo corresponde a 1 a 3 veces la anchura de la ranura de guía.

Cuando lo permiten las relaciones espaciales, de acuerdo con la reivindicación 12, la ranura de guía se prolonga aproximadamente en la medida de la longitud del ensanchamiento o bien se desplaza el asiento del muelle de ajuste. Con una suspensión máxima, de esta manera el muelle de ajuste es guiado sobre toda la longitud en la ranura de guía, lo que provoca una reducción adicional de la tensión.

La invención se puede aplicar, evidentemente, también en otras formas de realización de amortiguadores, distintas al ejemplo de realización explicado a continuación.

Ejemplos

A continuación se explica la invención en dos ejemplos de realización. La figura 1 muestra una sección longitudinal a través de una carcasa de amortiguador, la figura 2 muestra una vista lateral, vista desde el extremo abierto del tubo de casquillo, y la figura 3 muestra una sección longitudinal del extremo con la placa de base en una segunda forma de realización. La figura 4 muestra la carcasa de amortiguación (casquillo amortiguador) en la vista en planta superior y la figura 5 muestra una representación espacial ampliada del ensanchamiento de la ranura de guía.

El tubo de casquillo 1 está fabricado a partir de una pieza de tubo. En un extremo del tubo, en el lado exterior y en el lado interior, está torneado un asiento para un ajuste a presión. Adicionalmente, en los cantos están configurados chaflanes. En el extremo opuesto está fresada una ranura de guía 6. El fondo 2 está recortado a partir de una chapa gruesa o está fabricado como pieza de forja. El diámetro exterior está torcido con sobremedida ajustada hacia el diámetro interior del tubo de casquillo 1 y está provisto con chaflanes. La brida 3 forma el cuerpo principal de la placa de base y posee un taladro central con ajuste para el tubo de casquillo 1. En la periferia del taladro, la brida 3 está realizada más gruesa, para reducir las presiones superficiales y para desviar mejor las fuerzas. Además, está prefabricados cuatro taladros de paso para los tornillos de fijación para el soporte del amortiguador.

Para la fabricación del casquillo amortiguador se calienta, por ejemplo, el tubo del casquillo 1 y se inserta el fondo frío 2 en el tubo del casquillo 1. Después de la refrigeración se coloca la brida 3 caliente sobre el tubo del casquillo 1. A continuación se unen por soldadura las junturas preparadas en el lado frontal y se alisan las superficies de la costura. La unión por soldadura 4 se representa de forma exagerada en la figura 1. La zona opuesta de las junturas se cierra herméticamente a través de la aplicación de una masa de obturación 5 que contiene goma.

Después del montaje del muelle, del muelle de ajuste, de otras piezas individuales y del empujador sobre el casquillo amortiguador, el amortiguador está completo. Ahora se enrosca la brida 2 del casquillo amortiguador con el soporte del amortiguador del vehículo.

En otro ejemplo de realización según la figura 3, la pared del tubo del casquillo 1 está realizada de manera que se incremente en el interior hacia el extremo del tubo, de tal forma que se obtiene un asiento en forma de tronco de cono. En la figura 3, esto se reproduce sobreelevado en gran medida para la representación. Adicionalmente, en los cantos están realizados chaflanes para las costuras de soldadura. El fondo 2 está recortado a partir de una chapa gruesa o una pieza de forja. El diámetro exterior está configurado en forma de tronco de cono, de manera que el fondo 2 se puede insertar a través del tubo del casquillo 1 hasta el asiento.

Para la fabricación del casquillo amortiguado, se prensa el fondo 2 en el asiento interior del tubo de casquillo 1 y se une por soldadura en el exterior en el chaflán. El muelle del amortiguador, insertado posteriormente en el tubo del casquillo 1, presiona sobre el fondo 2 y éste conduce las fuerzas sobre el soporte del amortiguador del vagón. A continuación, se coloca la brida 3 caliente sobre el tubo de casquillo 1. Luego se une por soldadura la juntura exterior 4 preparada y se cierra herméticamente la zona opuesta de la juntura a través de la aplicación de una masa de obturación elástica 5 de venta en el comercio. Esto se realiza en una tira sobre la juntura, de manera que en la zona inmediata de la juntura es posible un movimiento de las piezas 1 y 3 entre sí, sin desprender, en general, la obturación.

Como se deduce a partir de la figura 4, en la periferia exterior del tubo de casquillo 1, paralelamente al eje longitudinal, está fresada una ranura de guía 6. Esta ranura de guía no atraviesa todo el espesor de la pared, de manera que permanece un fondo de ranura de varios milímetros de espesor. El extremo de la ranura de guía 6 posee un ensanchamiento 7 en la zona del extremo del tubo de casquillo. Este ensanchamiento tiene la forma de una sección cilíndrica con un ensanchamiento máximo en el extremo del tubo de casquillo. El ensanchamiento 7 atraviesa todo el espesor de la pared. De esta manera, se retrasa el comienzo del fondo de la ranura y la pared lateral del ensanchamiento 7 se extiende en forma de arco. La pared lateral puede poseer también un desarrollo curvado modificado.

En la parte exterior de la carcasa no representado está fijado un muelle de deslizamiento, que corresponde a la ranura de guía 6. Para el montaje se guía en primer lugar el muelle en el tubo de casquillo 1. A continuación se acopla la parte exterior de la carcasa con el muelle de deslizamiento, de manera que el muelle de deslizamiento es guiado en la ranura de guía (6). Un anillo de seguridad, que se extiende alrededor del tubo de casquillo 1, impide un deslizamiento de separación de las partes de la carcasa.

En el estado suspendido, en decir, en ausencia de la actuación de la fuerza sobre el amortiguador, el muelle de deslizamiento soporta sólo sobre una parte de su longitud. Bajo carga, la parte exterior de la carcasa (empujador) cede elásticamente hacia dentro, de manera que el muelle de deslizamiento soporta aproximadamente en toda la longitud. El ensanchamiento 7 no está cargado en este caso directa-
mente.

Relación de los signos de referencia

1

Tubo del casquillo

2

Fondo

3

Brida

4

Soldadura

5

Medio elástico duradero

6

Ranura de guía

7

Ensanchamiento

Claims (15)

1. Amortiguador, especialmente para vehículos ferroviarios, que está constituido por dos partes de carcasa cilíndricas, guiadas una dentro de la otra, con guía de muelle de ajuste y con un muelle pretensado en el interior, así como por un anillo de seguridad que se extiende alrededor del tubo del casquillo, una de cuyas partes de la carcasa está configurada en el extremo como placa de base para la fijación del amortiguador y por varias piezas individuales unidas por soldadura con un tubo de casquillo, caracterizado porque la parte de la carcasa está constituida por un tubo de casquillo (1), por un fondo (2) y por una brida (3), que están unidos entre sí por medio de asientos prensados o por unión positiva y soldadura (4) en al menos un lado frontal, de manera que el fondo (2) y la brida (3) forman una placa de base y la ranura de guía (6) posee en el extremo del tubo de casquillo (1), con relación a su eje longitudinal, un ensanchamiento (7) y está configurada en esta zona de forma continua a través de la pared del tubo.

2. Amortiguador según la reivindicación 1, caracterizado porque los asientos prensados entre el fondo (2) y el tubo de casquillo (1), así como la brida (3) y el tubo de casquillo (1) están fabricados a través de calentamiento o refrigeración de una parte de la pareja.

3. Amortiguador según la reivindicación 1, caracterizado porque los asientos prensados entre el fondo (2) y el tubo de casquillo (1) así como la brida (3) y el tubo de casquillo (1) están fabricados a través de prensado.

4. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el tubo de casquillo (1), el fondo (2) y la brida (3) están unidos, adicionalmente al asiento prensado, por medio de una soldadura (4) en la zona frontal de la placa de base.

5. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la brida (3) posee en la zona del asiento prensado un espesor mayor con una transición hacia el espesor general de la brida.

6. Amortiguador según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de casquillo (1) y el fondo (2) de la parte de la carcasa están conectados por unión positiva y a través de soldadura (4) en al menos un lado frontal.

7. Amortiguador según la reivindicación 6, caracterizado porque la conexión por unión positiva está configurada en forma de tronco de cono.

8. Amortiguador según la reivindicación 6 y 7, caracterizado porque el tubo de casquillo (1) está estrechado en el diámetro interior en la zona extrema hacia la placa de base, de manera que se forma una superficie de asiento en forma de tronco de cono para el fondo (2).

9. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las junturas de los asientos prensados, no cerradas por medio de la soldadura, están recubiertas con efecto de obturación con un medio (5) elástico duradero.

10. Amortiguador según la reivindicación 9, caracterizado porque el medio (5) elástico duradero es una combinación de resina sintética, una mezcla de goma o una masa de obturación de junturas elástica duradera de venta en el comercio.

11. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el ensanchamiento máximo (7) de la ranura de guía (6) corresponde a 1 a 3 veces la anchura de la ranura de guía.

12. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la ranura de guía (6) está prolongada aproximadamente en la medida de la longitud del ensanchamiento (7) o bien el asiento del muelle de ajuste está desplazado de tal forma que, con una suspensión máxima, el muelle de ajuste está guiad sobre toda la longitud en la ranura de guía (6).

13. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el ensanchamiento (7) posee la forma de una sección cilíndrica, que está simétrica al eje medio de la ranura de guía (6) y cuya anchura máxima está en el extremo del tubo del casquillo (1).

14. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el ensanchamiento (7) se extiende en forma de elipse y el vértice se encuentra sobre el eje medio de la ranura de guía (6).

15. Amortiguador según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el extremo cerrado de la ranura de guía (6) termina en un ensanchamiento (7), cuyo ensanchamiento máximo (7) corresponde a 1,1 a 3 veces la anchura de la ranura de guía.