ITTO20110671A1 - Elemento collassabile di un veicolo ferroviario - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“ELEMENTO COLLASSABILE DI UN VEICOLO FERROVIARIOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un elemento collassabile di un veicolo ferroviario.

Com’à ̈ noto, le motrici e i vagoni dei veicoli ferroviari hanno, alle proprie estremità, elementi o strutture preposti ad assorbire energia in caso di urto frontale. Ad esempio, si utilizza una coppia di elementi collassabili i quali sono montati a sbalzo lungo rispettivi assi orizzontali paralleli alla direzione longitudinale del veicolo, sono disposti in posizioni trasversalmente distanziate tra loro e, in genere, comprendono corpi scatolati che portano, ad una estremità, una piastra antisormonto o anti-climber. Gli assi orizzontali degli elementi collassabili sono ad un’altezza da terra tale per cui, in caso di incidente, le piastre anti-sormonto entrano in contatto contro corrispondenti piastre anti-sormonto del vagone urtato ed impediscono uno scorrimento relativo in direzione verticale per evitare un sollevamento dei vagoni. Nel contempo, i corpi scatolati assorbono energia cinetica deformandosi, ossia convertendo tale energia cinetica in energia di deformazione plastica, fino a quando opportuni tamponi di fine corsa limitano la deformazione, oppure fino a quando i corpi scatolati hanno raggiunto il loro impacchettamento massimo.

In pratica, quando le piastre anti-sormonto entrano in contatto tra loro durante un urto, i rispettivi elementi collassabili non sono mai coassiali perfettamente tra loro, ma esiste uno scostamento (offset) in direzione verticale. Tale scostamento genera una ripartizione asimmetrica del carico tra i corpi scatolati ed una rotazione della piastra anti-sormonto, per cui la quantità di energia complessiva effettivamente assorbita à ̈ minore di quella prevista a progetto.

Per risolvere tale inconveniente, il brevetto EP2011713, che corrisponde al preambolo della rivendicazione 1, illustra un sistema di guida avente una serie di setti verticali, i quali sono distanziati lungo l’asse longitudinale dell’elemento collassabile e sono forati assialmente. Il sistema di guida ha uno stelo assiale, il quale à ̈ fissato ad una faccia posteriore della piastra anti-sormonto ed impegna in modo scorrevole una parte di tali setti. Durante un urto frontale, lo stelo assiale arretra e si inserisce nella restante parte dei setti, che quindi guidano lo scorrimento dello stelo assiale, impedendo così sbandamento dello stelo assiale e rotazioni della piastra anti-sormonto.

Il sistema di guida appena descritto non risulta adeguato nel caso in cui non sia possibile prevedere uno spazio libero dietro all’elemento collassabile per alloggiare lo stelo assiale al termine della deformazione plastica.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un elemento collassabile di un veicolo ferroviario, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica il problema sopra esposto.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un elemento collassabile di un veicolo ferroviario, come definito nella rivendicazione 1.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 mostra, in prospettiva e con parti asportate per chiarezza, un veicolo ferroviario avente una preferita forma di attuazione dell’elemento collassabile secondo la presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una diversa prospettiva che mostra, in scala ingrandita ed in spaccato, l’elemento collassabile di figura 1;

- la figura 3 illustra la deformazione plastica dell’elemento collassabile al termine di un urto frontale; e

- la figura 4 mostra l’elemento collassabile secondo la sezione della linea IV-IV di figura 2.

In figura 1, con 1 Ã ̈ indicata, nel suo complesso, la motrice di un veicolo ferroviario. La motrice 1 comprende un telaio 2, il quale frontalmente comprende una testata 3 verticale che, in generale, forma uno scalino in modo da avere due parti a diverse altezze, distanziate orizzontalmente tra loro. Tali parti rispettivamente supportano una coppia di elementi 4 deformabili superiori e una coppia di elementi 5 deformabili inferiori. Gli elementi 4 e 5 sono collassabili per assorbire energia durante un urto frontale della motrice 1.

Con riferimento alla figura 2, ciascun elemento 4 si estende a sbalzo dalla testata 3 lungo un asse 6 sostanzialmente orizzontale e parallelo alla direzione longitudinale della motrice 1, e, complessivamente, ha una forma tronco-piramidale che si allarga verso la testata 3.

Con riferimento alla figura 2, l’elemento 4 termina, posteriormente, con una piastra 7 sostanzialmente verticale, la quale à ̈ fissata alla testata 3 in modo noto non descritto in dettaglio.

L’elemento 4 comprende poi quattro corpi 18 tubolari o scatolati, i quali sono plasticamente deformabili a compressione, sono disposti lungo gli spigoli laterali dell’elemento 4, hanno una sezione trasversale quadrangolare, e preferibilmente hanno una forma sostanzialmente tronco-conica che si allarga verso la testata 3 per incrementare l’energia assorbita con l’aumentare della corsa di compressione lungo l’asse 6.

L’elemento 4 comprende un foglio di rivestimento 19 disposto lungo i quattro lati, in modo da coprire almeno in parte i corpi 18 verso l’esterno. L’elemento 4 comprende, inoltre, una piastra 20 anteriore verticale, la quale ha una faccia 21 posteriore fissata alle estremità anteriori dei corpi 18 ed una faccia 22 anteriore che porta in posizioni fisse una pluralità di nervature o denti 23 orizzontali, o altri accorgimenti equivalenti, per svolgere una funzione anti-sormonto quando la piastra 20 viene a contatto, durante un urto frontale, con una corrispondente piastra anti-sormonto di un altro veicolo ferroviario.

Le dimensioni, la distanza reciproca ed il numero dei denti 23 à ̈ tale da limitare la possibilità di scorrimento reciproco in direzione verticale tra le piastre antisormonto.

L’elemento 4 comprende, inoltre, un dispositivo 25 di guida per impedire la rotazione della piastra 20 durante la deformazione plastica dei corpi 18 in caso di urto frontale, in modo tale che la piastra 20 ripartisca uniformemente il carico sui corpi 18, mettendo l’elemento 4 in condizione di funzionare correttamente e di assorbire la quantità di energia prevista a progetto.

Il dispositivo 25 comprende uno stelo 26, il quale à ̈ fissato, ad una propria estremità anteriore, alla faccia 21 e, ad una propria estremità posteriore, alla piastra 7. Il fissaggio, ad esempio, à ̈ definito da saldature 24.

Lo stelo 26 si estende lungo l’asse 6 in uno spazio centrale tra i corpi 18, à ̈ tubolare cilindrico, ed à ̈ costituito da una pluralità di tubi 26a,26b,26c accoppiati tra loro in maniera telescopica. In particolare, il tubo 26a comprende una porzione 27 terminale posteriore che impegna in modo assialmente scorrevole una porzione 28 terminale anteriore del tubo 26b; ed il tubo 26b comprende una porzione 29 terminale posteriore che impegna in modo assialmente scorrevole una porzione 30 terminale anteriore del tubo 26c. Ne consegue che i tubi 26a e 26c sono fissati rispettivamente alle piastre 20 e 7.

Le porzioni 27 e 29 terminano posteriormente con rispettive pareti 27a e 29a di base, le quali sono trasversali all’asse 6 e sono affacciate assialmente tra loro.

Il dispositivo 25 comprende, inoltre, una pluralità di setti, in particolare quattro, i quali sono alloggiati nella struttura deformabile definita dai corpi 18 e dal foglio di rivestimento 19, sono fissati ai corpi 18 e/o al foglio di rivestimento 19, ad esempio tramite saldatura, sono ortogonali all’asse 6 e sono assialmente distanziati tra loro.

I setti hanno, al centro, rispettivi fori 32 di guida, i quali sono coassiali tra loro lungo l’asse 6 e sono impegnati dai tubi 26a,26b,26c. In particolare, i setti sono costituiti da un setto 31a anteriore impegnato dal tubo 26a; da un setto 31b intermedio impegnato dal tubo 31b; e da due setti 31c posteriori impegnati dal tubo 26c.

Preferibilmente, il setto 31b ha un inspessimento in una zona 33 anulare centrale che circonda i fori 32, in modo da rinforzare la zona 33 rispetto alla periferia dei setti 31b. In particolare, nel setto 31b, una delle due facce à ̈ piana, mentre l’altra ha uno scalino che mette in rilievo la zona 33.

Il tubo 26b non à ̈ saldato ad alcun componente. È previsto però un elemento di ritenzione, che mantiene il tubo 26b in posizione assiale fissa e che si rompe al di sopra di una data compressione lungo l’asse 6, in particolare in caso di urto frontale, in modo da lasciare libero il tubo 26b di scorrere assialmente rispetto ai tubi 26a e 26c sotto la guida del setto 31b e della porzione 30.

L’elemento di ritenzione à ̈ definito da almeno una spina 34 trasversale (figura 4). In particolare, à ̈ prevista una prima spina (non illustrata) che attraversa le porzioni 27 e 28, ed una seconda spina che attraversa le porzioni 29 e 30.

In caso di urto frontale della motrice 1 contro una motrice o un vagone che porta una coppia di elementi collassabili analoghi agli elementi 4, ciascun elemento 4 si deforma plasticamente a compressione, mentre i setti 31c supportano il tubo 26c, ed i setti 31a e 31b contribuiscono a guidare rispettivamente l’arretramento assiale dei tubi 26a e 26b, insieme alla funzione di guida svolta dalle porzioni 28 e 30.

In questo modo, vengono evitate inclinazioni dello stelo 26, per cui le sollecitazioni di compressione dalla piastra 20 vengono ripartite sui corpi 18 in maniera equamente distribuita.

Durante l’urto, in modo progressivo i corpi 18 ed il rivestimento 19 si accartocciano a partire dalla loro zona anteriore, ed il tubo 26a arretra assialmente sotto la guida del setto 26a e della porzione 28.

Quando la sollecitazione raggiunge una data soglia sulla spina 34, quest’ultima si rompe, per cui il tubo 26b si libera e può arretrare assialmente sotto la guida del setto 31b e della porzione 30 del tubo 26c, che invece rimarrà fermo.

Quando la deformazione plastica raggiunge una zona intermedia prossima alla porzione 28 e/o quando il tubo 26a à ̈ alloggiato completamente nel tubo 26b, con la parete 27a che à ̈ entrata in battuta contro la parete 29a, anche il tubo 26b inizia effettivamente ad arretrare assialmente dentro al tubo 26c.

La figura 3 mostra una fase finale della deformazione plastica dell’elemento 4: il tubo 26b, a sua volta, risulta alloggiato nel tubo 26c, con la parete 29a disposta in battuta contro la piastra 7 o contro il fondo del tubo 26c.

L’elemento 4 à ̈ progettato in modo da assorbire energia senza che la deformazione plastica raggiunga la porzione terminale posteriore dell’elemento 4 in cui à ̈ alloggiato il tubo 26c. infatti, i tubi 26a e 26b hanno lunghezze tali per cui, alla fine della deformazione dell’elemento 4, vengono alloggiati all’interno del tubo 26c: a questo punto, la corsa di deformazione si conclude per il fatto che i tubi 26a, 26b e 26c svolgono la funzione di “tampone†interno, in quanto sono molto rigidi.

Grazie alla guida esercitata dai setti 31a,31b e dalle porzioni 28 e 30, l’asse dello stelo 26 rimane sostanzialmente orizzontale ed i quattro corpi 18 si accartocciano in modo sostanzialmente uniforme tra loro. In altre parole, alla fine dell’urto, lo stelo 26 ha una inclinazione trascurabile rispetto all’asse 6. Pertanto, il funzionamento della piastra 20 à ̈ ottimale, in quanto non ci sono sollevamenti significativi della motrice 1 e fenomeni di sormonto o scavalcamento, ed i rischi di deragliamento sono estremamente ridotti.

L’attrito provocano dallo strisciamento dei tubi 26a e 26b nei setti 31a e 31b e nelle porzioni 28 e 30 hanno un’entità relativamente bassa, per cui generano reazioni trascurabili lungo l’asse 6.

La maggiore quantità di energia (circa 70%) à ̈ dissipata dalla deformazione dei corpi 18. La restante parte à ̈ dissipata dal rivestimento 19 e dai cordoni di saldatura. Per quanto riguarda la testata 3, si tratta di un elemento strutturale sostanzialmente rigido che non svolge funzione di dissipazione di energia, ma garantisce il supporto e il collegamento degli elementi 4.

Pertanto, appare evidente come la presenza dell’accoppiamento telescopico consenta di guidare efficacemente lo stelo 26, senza necessità di riservare spazio dietro all’assorbitore 4 per la fuoriuscita dello stelo 26.

Inoltre, il tubo 26c ed i setti 31c tendono ad irrigidire la zona posteriore dell’elemento 4, senza creare ingombri esterni aggiuntivi, per stabilizzare efficacemente la deformazione plastica.

Visti gli ingombri ridotti in direzione trasversale, l’elemento 4 può essere installato anche su motrici e vagoni già in funzione, in sostituzione di assorbitori meno efficaci.

Da quanto precede appare, infine, evidente che all’elemento 4 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione.

In particolare, i corpi 18 tubolari potrebbero avere forma e/o dimensioni diverse da quelle indicate; e/o gli elementi 5 potrebbero essere collegati a strutture di supporto diverse dalla testata 3.

I tubi 26a,26b,26c potrebbero essere sostituiti con porzioni di stelo aventi forma diversa da quella illustrata; e/o il tubo 26c potrebbe essere fissato ai setti 31c in alternativa o in combinazione al fissaggio alla piastra 7.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Elemento collassabile (5) di un veicolo ferroviario; l’elemento collassabile comprendendo: - una piastra posteriore (7) collegabile ad un supporto (3); - una struttura di assorbimento (18,19), la quale si estende a sbalzo dalla detta piastra posteriore (7) lungo un asse (6) sostanzialmente orizzontale, à ̈ plasticamente deformabile per assorbire energia, e ha una estremità anteriore supportante una piastra anti-sormonto (20); - un dispositivo di guida (25) comprendente: a) una pluralità di setti ortogonali al detto asse (6), alloggiati nella detta struttura di assorbimento tra le dette piastre anti-sormonto e posteriore (20,7) in posizioni assialmente distanziate tra loro, fissati alla detta struttura di assorbimento, ed aventi, al centro, rispettivi fori (32) coassiali; b) uno stelo (26), il quale à ̈ fissato alla detta piastra anti-sormonto (20), si estende lungo il detto asse (6) all’interno della detta struttura di assorbimento, ed impegna i detti fori (32); caratterizzato dal fatto che il detto stelo (26) à ̈ costituito da una pluralità di porzioni di stelo (26a,26b,26c), le quali sono coassiali e sono accoppiate in maniera assialmente scorrevole tra loro; e dal fatto di comprendere primi mezzi di fissaggio (24) per fissare una porzione di stelo terminale posteriore (26c) di detto stelo (26). 2.- Elemento collassabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di fissaggio (24) collegano detta porzione di stelo terminale posteriore (26c) a detta piastra posteriore (7). 3.- Elemento collassabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto stelo (26) comprende, inoltre, una porzione di stelo terminale anteriore (26a) ed almeno una porzione di stelo intermedia (26b). 4.- Elemento collassabile secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere secondi mezzi di fissaggio (34) per fissare la detta porzione di stelo intermedia (26b); detti secondi mezzi di fissaggio (34) essendo frangibili al di sopra di una data soglia di sollecitazione lungo il detto asse (6). 5.- Elemento collassabile secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo setto (31a) impegnato in modo assialmente scorrevole dalla detta porzione di stelo terminale anteriore (26a), ed almeno un secondo setto (31b) impegnato in modo assialmente scorrevole dalla detta porzione di stelo intermedia (26b). 6.- Elemento collassabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dette porzioni di stelo (26a,26b,26c) sono definite da tubi accoppiati in modo telescopico tra loro. 7.- Elemento collassabile secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le estremità posteriori di una parte dei detti tubi sono definite da rispettive pareti di base (27a,29a), le quali sono trasversali al detto asse (6) e sono affacciate in modo da poter andare in battuta assiale tra loro quando i detti tubi sono entrati completamente l’uno dentro l’altro.