BRPI0402432B1 - truque de vagão ferroviário - Google Patents

Abstract

"truque de vagão ferroviário". um sistema de truque aperfeiçoado de três peças para vagões ferroviários provê mancais laterais de longo curso para maior estabilidade, um projeto de sapata de atrito 'larga' ou equivalente para aumentar a quadratura de armações laterais e travessa, um coxim de pedestal resiliente para melhor desempenho em curvas e maior resistência a desgaste, e um sistema de suspensão afinado e otimizado para vagões ferroviários terem uma capacidade de reserva mínima, menos do que 1,5, para aumentar o controle de movimento e qualidade de viagem, aumentar a resistência a assentamento da suspensão,e aumentar velocidade de limiar de variação pendular. um tal sistema de truque de controle de movimento é capaz de satisfazer recentes normas, mais limitadoras, da american association of railroads, como a m-796, para vagões ferroviários tendo uma taxa de carga bruta sobre trilho de 129,7 t.

Description

“TRUQUE DE VAGÃO FERROVIÁRIO". FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo técnico [001] A presente invenção refere-se a um sistema aperfeiçoado de truque de três peças para vagões ferroviários que provê mancais laterais de contato constante de longo curso para maior estabilidade, uma sapata de atrito tendo uma melhor quadratura, um coxim de pedestal resiliente para melhor desempenho em curvas e maiôs resistência a desgaste, e um sistema de suspensão afinado e otimizado para vagões ferroviários que melhora a qualidade de rolagem, aumenta a resistência à batida de fundo da suspensão, e aumenta a velocidade de limiar de variação pendular. O sistema de truque de controle de movimento é acreditado como satisfazendo ou excedendo os recentes requisitos M-976 da American Associatíon of Railroads - Associação americana de linhas ferroviárias (AAR).

Descricão da técnica anterior [002] As extremidades opostas de vagões ferroviários são co-mumente suportadas sobre conjuntos de truques separados um do outro que permitem o curso do vagão ferroviário ao longo da estrada de ferro. Um vagão ferroviário normal inclui um par de truques de vagão ferroviário que incluem um par de armações laterais suportadas sobre um par de eixos, cada um provido de um par de rodas presas a cada eixo e espaçadas uma da outra por uma distância correspondente à bitola dos trilhos ferroviários associados. Armações laterais são longitudinalmente operáveis ao longo da pista e correm paralelos ao eixo longitudinal do vagão ferroviário. Armações laterais incluem um membro de topo, um membro de compressão, um membro de tração, uma coluna, uma contrachaveta, um pedestal e um teto de pedestal. [003] Uma travessa vazada é posicionada transversalmente ao eixo longitudinal do vagão ferroviário, acoplando as armações laterais, e tem o corpo do vagão suportado sobre a mesma. Um côncavo central da travessa é provido, tendo uma abertura central. O côncavo central da travessa recebe e suporta uma placa central circular protube-rante de uma travessa de tração associada ao corpo do vagão. O côncavo central do truque provê a superfície de mancai principal para suportar o corpo do vagão sobre a travessa do truque. Côncavos centrais de truque são, muitas vezes, ajustados com uma laca de desgaste horizontal e um anel de desgaste vertical para melhorar as características de desgaste e aumentar a vida útil da travessa de truque associada. [004] Cada armação lateral inclui uma porção de janela para extremidades de travessa e grupos de molas que suportam a travessa, que permite a movimentação da travessa em relação à armação lateral. Cada grupo de mola inclui, tipicamente, uma pluralidade de molas helicoidais que se estendem entre uma porção de assento de mola de armação lateral e uma subsuperfície da extremidade da travessa distanciada acima do respectivo assento de mola de armação lateral. [005] Mancais laterais também podem ser dispostos entre a travessa de truque e o corpo do vagão, tipicamente provido lateralmente a cada lado do côncavo da placa central sobre a travessa sobre os coxins dos mancais. Mancais laterais de contato constante são comu-mente usados sobre truques de vagões ferroviários. Eles são localizados, tipicamente, sobre a travessa do truque, como sobre coxins de mancais laterais, mas podem ser localizados em qualquer outro lugar. Alguns projetos anteriores usaram uma única mola helicoidal montada entre uma base e um tampão. Outros usam múltiplas molas helicoidais ou elementos elastoméricos. [006] A capacidade de tamanho de truques de vagões de carga normais da Association of American Railroads (AAR) é comumente indicada pela capacidade de suporte de carga nominal ou classificada de um vagão ferroviário equipado com tais truques. Indicações de tamanho de truque típico são de 40t, 50t, 70t, 10Ot e 125t. Uma indicação mais específica de tamanho de truque é o peso bruto permitido total sobre o trilho de um vagão ferroviário equipado com o truque de tamanho particular. Exemplos de tais indicações de tamanho de truque são 64,326t, 80,181t, 99,660t, 119,139t e 142,695t, respectivamente. Desce 1994, truques de vagões ferroviários normais da AAR tem sido comercialmente disponibilizados para peso bruto sobre trilhos de vagões ferroviários com gradações de 119,139t. [007] Peso bruto total permitido ou máximo sobre trilhos para um truque ferroviário é, geralmente, determinado pela capacidade dos mancais de encosto sobre os eixos do truque ferroviário associado. Além disso, associado ao a cada tamanho de truque nominal de vagão ferroviário há um certo tamanho de diâmetro de roda para limitar tensão de contato roda/trilho. Exemplos de tamanhos típicos de mancai de encosto e tamanhos de rodas para truques de vagão de carga das normas da AAR estão incluídos na tabela a seguir.

Tamanho nominal Peso bruto máximo Tamanho de man- Diâmetro de de truque sobre trilhos cal de encosto tamanho de roda 40t 64,326t 12,7 x 22,86cm 83,82cm 50 80,181t, 13,97 x25,4cm 83,82cm 70 99,660t 15,24 x 27,94cm 83,82cm 100 119,139t 16,51 x30,48cm 91,44cm 125 142,695t 17,78 x 30,48cm 96,52cm Tabela 1 [008] A Association of American Railroads (AAR) estabelece os critérios para estabilidade, carregamento sobre roda e estrutura de grupo de mola de vagão ferroviário. Estes critérios são estabelecidos ou definidos pelo reconhecimento que modos de vibração dinâmica de corpo de vagão ferroviário, como oscilação de grandeza suficiente, pode comprimir molas individuais do grupo de molas em extremidades alternadas da travessa, mesmo para uma condição sólida ou próximo a sólida. Esta compressão de mola em extremidade alternada é seguida por uma expansão das molas, cuja ação-reação pode amplificar e exagerar o carregamento de roda “aparente” sobre o sistema de suspensão e subseqüente to oscilatório do vagão ferroviário, em oposição ao peso ou carga real ou “médio” do vagão ferroviário. Como uma conseqüência do movimento oscilatório amplificado, a força de contato entre os trilhos e as rodas pode ser dramaticamente reduzida sobre as laterais alternadas do vagão ferroviário. Em um caso extremo, as rodas podem se elevar e ficarem desalinhadas com os trilhos, o que aumenta a oportunidade de um descarrilamento. [009] Há vários modos de movimento de um corpo de vagão ferroviário, que são pular, arfar, guinar e oscilação lateral, bem como, a citada rolagem (balanço rotacional ao longo do eixo longitudinal do vagão). Na rolagem do corpo do vagão, ou torção e rolagem como definido pela AAR, o corpo do vagão parece estar girando alternadamente em direção a qualquer lateral como ao redor de um eixo longitudinal do vagão ferroviário. A arfagem do vagão ferroviário pode ser considerada um movimento rotacional da frente para trás ao redor de um eixo de rotação transversal do vagão ferroviário, de modo que o vagão ferroviário pareça estar mergulhando entre suas direções longitudinais, para frente e para trás. Salto do corpo de vagão refere-se a um movimento vertical e linear do vagão ferroviário. Guinada é considerada um movimento rotacional ao redor de um eixo vertical se estendendo através do vagão ferroviário, o que dá a aparência das extremidades do vagão se moverem em vaivém à medida que o vagão ferroviário se desloca sobre trilhos. Finalmente, estabilidade lateral é considerada uma trans-lação oscilatória lateral do corpo do vagão. Alternativamente, variação pendular do truque se refere a uma deformação em paralelogramo ou deformação (empenamento) do truque do vagão ferroviário, não do corpo do vagão, que é um fenômeno distinto separado dos movimentos do corpo do vagão citados acima. A variação pendular do truque é também uma translação oscilatória lateral dos conjuntos de rodas devido às rodas terem uma seção transversal cônica. Todos estes modos de movimento são indesejáveis e podem levar desempenho inaceitável do vagão ferroviário, bem como, contribuir para operação insegura do mesmo. [0010] Um aparelho comum utilizado para controlar as respostas dinâmicas de truques e corpos de vagão ferroviário é um conjunto de sapata de atrito que provê amortecimento de movimento oscilatório da travessa do carro para a armação lateral. Sapatas de atrito dissipam energia do sistema de suspensão por amortecer ficcionalmente a movimentação relativa entre a soleira de vagão e a armação lateral. [0011] Sapatas de atrito são, geralmente, mais usadas com estruturas de amortecimento friccionais de solicitação constante ou fixa, com as sapatas de atrito contatando superfícies internas complementares das bolsas de travessa. Uma mola de retenção ou controle, que exerce solicitação sobre a sapata de atrito e a mantém contra a superfície da borda da travessa e a superfície de desgaste de coluna da armação lateral, é suportada pela base da mola ou porção de assento da armação lateral sob a sapata de atrito. Com uma solicitação fixa ou constante ou grupo de molas de amortecimento, as molas de controle não suportam carga e a taxa de compressão do conjunto da mola de conjunto de sapata de atrito, que é o deslocamento de mola em função da força, permanece essencialmente inalterada durante a movimentação relativa entre a travessa e a armação lateral. Desse modo, em um arranjo de solicitação constante, a força de solicitação aplicada à sapata de atrito permanece constante por todas as faixas de operação tanto para a movimentação relativa como deslocamento de mola de solicitação entre a travessa e as armações laterais para todas as con- dições de carregamento do vagão ferroviário. Conseqüentemente, força de atrito entre a sapata de atrito e a superfícies de desgaste de coluna permanece relativamente constante. [0012] Alternativamente, a resposta de sapatas de atrito em arranjos de solicitação variável varia com o comprimento comprimido da mola de retenção. Por conseguinte, a força de atrito entre a sapata de atrito e a coluna de armação lateral varia com a movimentação vertical da travessa. Entretanto, em uma estrutura de mola de taxa variável, a faixa operacional, ou a taxa de mola, da mola de controle pode não ser adequada para responder às forças aplicadas, ou seja, o peso do vagão ferroviário e as forças dinâmicas oscilatórias provenientes de variações nos trilhos e condições operacionais. Pelo menos em alguns dos arranjos de força de atrito variável, a distância entre a sapata de atrito e o assento de mola de armação lateral tem sido considerada como adequada para acomodar uma mola de solicitação de sapata de atrito com uma característica de projeto adequada para cuidar das variações e faixas de força no conjunto de roda-truque, mesmo para vagões ferroviários com uma capacidade nominal maior de suporte de carga. [0013] Em arranjos de solicitação fixa ou constante, a sapata de atrito tem, freqüentemente, uma bolsa de mola para receber uma mola de controle tendo comprimento e diâmetro de bobina adequados para prover o amortecimento friccionai exigido. [0014] Os arranjos de grupo de molas juntamente com as sapatas de atrito suportam o vagão ferroviário e amortecem a interação relativa entre a travessa e a armação lateral. Há inúmeros tipos de grupos de molas utilizados por sistemas de suspensão de vagão ferroviário, como molas concêntricas dentro do grupo de mola; arranjos de cinco, sete e nove molas; molas alongadas para a sapata de atrito; e combinações de mola curta-mola longa para a sapata de atrito dentro do con- junto de multimolas. Estes são apenas alguns dos muitos arranjos molas existentes que têm sido posicionados entre conjuntos de armação lateral e ponta de travessa. Estes conjuntos de molas têm que conformar com as normas estabelecidas pela Association of American Rail-roads (AAR), que prescreve uma altura de mola fixa para cada mola helicoidal na condição de mola totalmente comprimida ou sólida. O arranjo de mola particular para qualquer vagão ferroviário depende da estrutura física do vagão ferroviário, sua capacidade nominal de suporte de carga e a estrutura do conjunto roda-truque. Ou seja, o arranjo de grupo de molas tem que ser responsivo a variações nos trilhos, bem como, no vagão ferroviário, como o peso de vagão ferroviário vazio, o peso do vagão ferroviário carregado em sua capacidade máxima, distribuição de peso do vagão ferroviário, características operacionais do vagão ferroviário, espaço vertical disponível entre a plataforma de mola da armação lateral e a extremidade da travessa, o projeto específico da sapata de atrito e outros parâmetros operacionais e físicos. [0015] Projetos anteriores de grupos de molas foram limitados à capacidade de reserva mínima de 1,5 pelas normas AAR S-259 e Regra 88. Embora a capacidade de reserva mínima permitida seja de 1,5 pelas normas da AAR, a capacidade de reserva de suspensão para suspensões de vagão amortecidas por atrito foi reduzida para vagões ferroviários de transporte de automóveis, devido a eles serem equipados com suas próprias suspensões. A capacidade de reserva reduzida para esses tipos de carga foi considerada aceitável para melhorar a qualidade de viagem, Com exceção de vagões ferroviários transportando automóveis, a capacidade de reserva mínima da AAR de 1,5 foi considerada como senso a capacidade mínima permitida de mola para impedir o assentamento da suspensão. Entretanto, a técnica anterior não considerou o comprimento do vagão ou a interação dos sistemas de suspensão dentro de um vagão. O mesmo projeto de suspensão e amortecimento foi usado para todos os tipos de vagões. [0016] O vagão ferroviário tem que ser fisicamente capaz de suportar o peso de carga nominal e manter contato com os trilhos à medida que o vagão se move a velocidades variáveis ao longo de diferentes contornos de trilhos com condições de pista variáveis. Simultaneamente, os conjuntos de vagão ferroviário e truque têm que ter características operacionais que possibilitem sua operação segura sobre estas mesmas condições variáveis de trilhos na condição descarregada, ou seja, de vagão vazio. Ambos os pesos extremos operacionais têm que ser acomodados sem apresentar o risco de descarrilamento iminente em qualquer condição. [0017] Para prover um vagão ferroviário com as mencionadas capacidades de faixa operacional, o grupo de molas de sistema de amortecimento incorporado no conjunto de truque tem que ter certas características operacionais estáticas e dinâmicas. Ou seja, a operação de um vagão em movimento sobre trilhos com uma grande variação de condições de trilho e de contorno, pode levar a problemas operacionais dinâmicos de oscilações, que podem progredir para instabilidades incontroláveis do vagão, especialmente em curvas superelevadas. A separação de trilho e roda é um resultado de diversas condições, incluindo o cruzamento de imperfeições de trilho,e em conjunto com a freqüência oscilatória do vagão ao cruzar os trilhos não-uniformes, o desencaixe de uma roda de um vagão ferroviário descarregado não é uma condição incomum. Embora o desencaixe de rodas em relação aos trilhos não resulte, geralmente, em descarrilamento, o risco implícito de uma tal separação é prontamente perceptível e deve ser evitado, caso possível. [0018] Um dos métodos primários para tratar com as oscilações de um conjunto de vagão ferroviário e truque é o amortecimento pela mencionada sapata de atrito, bem como, o efeito estabilizador das molas de suporte. Estas oscilações podem ser devidas, em parte, às condições físicas dos trilhos experimentadas por vagões ferroviários durante a operação dos mesmos. Variações nas condições de trilhos, por exemplo, juntas de trilhos, podem afetar a operação do conjunto de truque, cujos efeitos de variação de trilhos podem ser amplificados ao serem transferidos pelas rodas, eixo e suspensão para a armação. Isto pode afetar a operação do vagão ferroviário quando ele se desloca pelos trilhos e encontra mais desses problemas operacionais induzidos por trilhos. [0019] Arranjos típicos de mancais laterais são projetados para controlar a variação pendular do vagão ferroviário. Ou seja, à medida que as rodas semi-cônicas do truque do vagão ferroviário se deslocam ao longo de trilhos, um movimento de eixo de guinada é induzido no truque do vagão ferroviário. À medida que o truque guina, parte do mancai lateral é deslizada através do lado de baixo do corpo do vagão ferroviário. O atrito resultante produz um torque oposto que atua para impedir este movimento de guinada. Uma outra finalidade de mancais laterais de truque de vagão ferroviário é controlar ou limitar o movimento de rolagem do corpo do vagão. A maioria dos projetos de mancais laterais anteriores limitavam o curso dos mancais a cerca de 0,80 cm. O curso máximo desses mancais laterais é especificado pelas normas da Association of American Railroads (AAR). Normas anteriores, como a M-948-77, limitavam o curso a 0,80 cm para muitas aplicações. [0020] Novas normas foram produzidas, exigindo que truques de vagões ferroviários satisfaçam requisitos mais exigentes. A mais recente norma da AAR, M-976, que é aplicável a vagão ferroviário tendo uma carga bruta sobre trilhos maior do que 121,40 t.

[0021] Neste sentido, o documento do estado da técnica CA 2396525 revela um truque de vagão ferroviário para uso com um vagão ferroviário dotado de um peso bruto de pelo menos 129,7 t, compreendendo características elementares constantes do estado da técnica. No entanto, a documento canadense não define mancais laterais de longo curso providos sobre coxins, incluindo uma base, um tampão e elemento de propulsão, além de não revelar uma suspensão de truque, sapatas de atrito ou um coxim elastomérico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0022] Há a necessidade de novos sistemas de truques para vagões ferroviários que possam satisfazer novas normas da AAR, como M-796 ou Regra 88 do Manual de Escritório da AAR. [0023] Há a necessidade também de um truque ferroviário aperfeiçoado tendo um conjunto de características de projeto que funcionem em conjunto para prover características aperfeiçoadas de controle de movimento e utilização, particularmente benéfico para o transporte de cargas de grande volume. [0024] Estas e outras vantagens são obtidas pelos vários modos de realização da invenção. [0025] Nos modos de realização preferidos, um truque com controle de movimento aperfeiçoado incorpora duas ou mais das seguintes características: mancais laterais de contato constante em viagens longas; um projeto de sapata de atrito “grande” ou alternativa comparável, como uma sapata de atrito de borda dividida, ou uma sapata de ângulo de inclinação composto, com maior quadratura; coxins de pedestal elastoméricos resilientes; e um sistema de suspensão “afinado” e otimizado para ter uma capacidade de reserva mínima menor do que 1,5, Em um modo de realização mais preferido, todas as quatro características de projeto são incorporadas em um truque de controle de movimento e são acreditadas como tendo um efeito sinérgico que possibilita que o truque satisfaça ou exceda as recentes normas da AAR, co- mo a M-976 para vagões ferroviários para carga bruta nominal de 121,40 t. [0026] Mancais laterais de curso longo podem ser obtidos por qualquer um dos vários projetos convencionais ou desenvolvidos posteriormente, nos quais o curso do mancai lateral é permitido ser maior do que 0,80 cm, de preferência de pelo menos 1,59 cm. Por exemplo, isto pode ser obtido pelo uso de um elemento de propulsão resiliente, como um elemento elastomérico ou uma ou mais molas localizadas entre uma base e um tampão. Em exemplos de modos de realização, curso longo pode ser obtido em um arranjo de mancai lateral para truques de vagões ferroviários por uma combinação de características, incluindo redução de alturas de base e/ou tampão e/ou redução da altura sólida do elemento de propulsão resiliente para acomodar pelo menos o curso de 1,59 cm antes do elemento de propulsão ser totalmente comprimido (sólido) e antes do assentamento total da base e tampão. [0027] Em exemplos de modos de realização, a melhor operação do maçai lateral, incluindo características de melhor controle e variação pendular, é obtida pelo controle cuidadoso de espaçamentos longitudinais entre o tampão e a base. Isto foi verificado ser importante para impedir movimentação excessiva entre o tampão e a base, bem como, reduzir forças de impacto, tensões e desgaste associados. [0028] Nos exemplos de modo de realização, características aperfeiçoadas de trilhamento, fazer curvas e nivelamento de carga são obtidas sem afetar adversamente as características de variação pendular pela mudança de constante de mola do mancai lateral para que fique dentro de uma faixa predeterminada, de preferência, entre 713,38 kg/cm e 1070,08 kg/cm. [0029] Em exemplos de modos de realização, um melhor arranjo de superfície de contato com uma placa de desgaste de corpo do va- gão é obtido pelo remate dos cantos do tampão do mancai lateral e aumento da planura da superfície de contato de topo do tampão para melhorar as características de desgaste, como menor formação de canal. [0030] Em exemplos de modos de realização, uma maior quadra-tura é obtida pelo uso de uma sapata de atrito larga. Em um modo de realização particular, a sapata de atrito tem cerca de 20,32 cm ou maior largura, em comparação com 13,97em da sapata de atrito típica. [0031] Em exemplos de modos de realização, melhores curvas são feitas pelo uso de um coxim de pedestal elastomérica resiliente, [0032] Em exemplos de modos de realização, o truque é formado de moldado de peso levo para permitir maior capacidade de carga útil. [0033] Nos exemplos de modos de realização, melhor qualidade de percurso, resistência a assentamento e maior velocidade de limiar de variação pendular são obtidas por melhor suspensão afinada tendo grupos de molas helicoidais com uma capacidade de reserva mínima menor do que 1,5. Isto pode ser obtido, por exemplo, pela redução do número total de molas ou pela substituição do tipo de molas usado.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [0034] A invenção será descrita com referência aos desenhos a seguir, nos quais: [0035] a Fig. 1 é uma vista oblíqua de um conjunto de roda-truque de vagão ferroviário; [0036] a Fig. 2 é uma vista explodida em seção parcial de uma armação lateral, grupo de molas, ponta de travessa e sapatas de atrito em um lado do conjunto de roda-truque da Fig, 1; [0037] a Fig. 3 é uma vista obliqua de seção do conjunto de roda-truque montado da Fig, 1; [0038] a Fig. 4 é uma vista plana de uma ponta de travessa e suas bolsas de sapata de atrito; [0039] a Fig. 5 é uma vista em seção do grupo de molas, ponta de travessa e sapatas de atrito; [0040] a Fig. 6 é uma vista oblíqua inferior em seção de uma sapata de atrito alada; [0041] a Fig. 7A é uma vista oblíqua de um modo de realização alternativo de uma sapata de atrito; [0042] a Fig. 7B é uma vista oblíqua de um modo de realização alternativo de uma sapata de atrito; [0043] a Fig. 7C é uma vista oblíqua de um modo de realização alternativo de uma sapata de atrito; [0044] a Fig. 7D é uma vista explodida de um modo de realização alternativo de uma sapata de atrito; [0045] a Fig. 7E é uma vista oblíqua da sapata de atrito ilustrada na Fig. 7D; [0046] a Fig. 8A é uma vista em seção de um grupo de molas de suspensão amortecida variável em uma armação lateral com uma sapata de atrito; [0047] a Fig. 9 é uma vista em seção de um grupo de molas em uma armação lateral com uma sapata de atrito; [0048] a Fig. 10A é um exemplo de mola a uma altura livre de mola; [0049] a Fig. 10B é a mola da Fig. 10A comprimida para uma altura em uma condição de vagão vazio; [0050] a Fig. 10C é a mola da Fig. 10A comprimida para uma altura em uma condição de carregamento máximo; [0051] a Fig. 11 é uma vista plana de uma configuração normal de grupo de nove molas helicoidais e [0052] a Fig. 12 é uma vista plana de uma configuração de grupo de nove molas helicoidais de um modo de realização preferido; [0053] a Fig. 13 é um gráfico da aceleração vertical mostrada co- mo uma função de velocidade do vagão ferroviário; [0054] a Fig. 14 é uma vista plana de uma configuração normal de grupo de sete molas helicoidais; [0055] a Fig. 15 é uma vista plana de uma configuração de grupo de sete molas helicoidais de um modo de realização preferido; [0056] a Fig. 16 é uma ilustração de variação de superfície de trilho para arfagem e salto; [0057] a Fig. 17 é uma vista em perspectiva explodida de ume exemplo de mancai lateral de contato constante de acordo com a invenção; [0058] a Fig. 18 é uma vista de topo de um exemplo de base de mancai lateral de acordo com a invenção; [0059] a Fig. 19 é uma vista de seção transversal da base da Fig. 18 tomada ao longo das linhas 19-19; [0060] a Fig. 20 é uma vista de topo de um exemplo de tampão de mancai lateral de acordo com a invenção; [0061] a Fig. 21 é uma vista de seção transversal do tampão da Fig. 20 tomada ao longo das linhas 21-21; [0062] a Fig. 22 é uma vista de seção transversal do tampão da Fig. 20 tomada ao longo das linhas 22-22 configurado para receber uma ou uma pluralidade de molas; [0063] a Fig. 23 é uma tabela de exemplos de combinações de molas de mancais laterais utilizáveis com a invenção; [0064] a Fig. 24 é uma vista de seção transversal do tampão do mancai lateral da Fig. 20 tomada ao longo das linhas 22-22 mostrando um primeiro exemplo de configuração de trava de mola; [0065] a Fig. 25 é uma vista de seção transversal do tampão do mancai lateral da Fig. 20 tomada ao longo das linhas 22-22 mostrando um segundo exemplo de configuração de trava de mola; e [0066] a Fig. 26 é uma vista de seção transversal do tampão do mancai lateral da Fig. 20 tomada ao longo das linhas 22-22 mostrando um terceiro exemplo de configuração de trava de mola, utilizável com uma única mola grande.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS [0067] Um exemplo de conjunto de roda-truque de vagão ferroviário 10, conforme mostrado na Fig. 1, tem uma primeira armação lateral 12 e uma segunda armação lateral 14, que são arranjadas em alinhamento paralelo. A travessa transversal 16 acopla as primeira e segunda armações laterais 12 e 14 geralmente pelas suas respectivas janelas de mola 18, que ficam, aproximadamente, no ponto médio longitudinal das primeira e segunda armações laterais 12,14. O primeiro conjunto de eixo e roda 20 e o segundo conjunto de eixo e roda 22 são posicionados nas extremidades opostas de armações laterais alinhadas 12 e 14. Cada um dos primeiro e segundo conjuntos de eixo e roda 20, 22 tem um alinhamento de eixo 30 geral mente transversal ao eixo longitudinal 31 das primeira e segunda armações laterais 12, 14 e aproximadamente paralelo à travessa 16. Cada um dos primeiro e segundo conjuntos de rodas 20, 22 inclui rodas 24, 26 e eixo 28 com alinhamento de eixo 30. [0068] A travessa 16 tem primeira extremidade 32 e segunda extremidade 34 que se estendem, respectiva mente, através das janelas 18 das primeira e segunda armações laterais 12, 14 na Fig. 1. A janela 18, a extremidade de travessa 32, grupo de molas 36,a primeira sapata de atrito 38 e segunda sapata de atrito 40 da armação lateral 12 estão mostrados na Fig, 2 em uma vista ampliada, parcialmente secio-nada e explodida. Uma vez que as extremidades da travessa 32 e 34, as primeira e segunda armações laterais 12 e 14, e as janelas de armação lateral 18 são estrutural e funcional mente similares, apenas a extremidade de travessa 32 na primeira armação lateral 12 será des- crita, mas a descrição será também aplicável à extremidade de travessa 34 e janela 18 de uma segunda armação lateral 14. [0069] Na Fig. 2, a janela de armação lateral 18 tem plataforma de suporte inferior 42 com primeira e segunda colunas laterais verticais ou faces laterais 44 e 46, respectivamente, se estendendo verticalmente da plataforma 42. O grupo de molas 36 está mostrado como uma matriz 3x3 de molas de carga 48, 54 e 56. Nesta matriz, a primeira mola de controle interno 50 e a segunda mola de controle 52 são posicionadas concentricamente nas molas de controle externas 54 e 56, respectivamente, para prover subconjuntos de molas de controle, cujas molas de controle 50, 52, 54 e 56 também são elementos de suporte de carga de vagão ferroviário. As molas de carga 48, ou subconjuntos de molas de carga podem incluir 1, 2 ou molas individuais concentricamente arranjadas de uma maneira a satisfazer critérios de projeto ou prover desempenho dinâmico ótimo de grupo de molas de suspensão 36. [0070] O grupo de molas 36 pode ser afinado pela mudança do número de molas, arranjo das molas, e/ou tipo de molas. Desse modo, conforme usado aqui, o termo “grupo de mola afinado” é definido como significando um grupo de molas que foi modificado de um projeto normal de grupo de molas (tendo, tipicamente, uma capacidade de reserva maior do que 1,5 de acordo com os requisitos da AAR efetivos no momento desta invenção) pela remoção, substituição e/ou rearranjo de certos tipos de molas no grupo normal sem a adição de qualquer outro dispositivo, como, por exemplo, a adição de dispositivos de amortecimento hidráulico, em seu lugar dentro do conjunto de grupo de molas, cujo afinamento reduz, desejavelmente, a capacidade de reserva do grupo de molas conforme aqui descrito. A remoção de molas envolve a remoção de uma ou mais molas de um conjunto de molas ou a remoção de um conjunto de molas dentro do grupo de molas. A substituição de certos tipos de molas envolve a substituição de uma ou mais molas de um conjunto de molas ou a substituição de um conjunto de molas dentro do grupo de molas por uma mola diferente ou conjunto de molas, por exemplo, de uma mola de rigidez, tamanho ou similar diferentes. Exemplos de conjuntos de grupo de molas afinados são discutidos adicionalmente a seguir. [0071] A extremidade de travessa 32 nas Figs. 2 e 4 tem bolsa de sapata de atrito dianteira 61 na borda dianteira da travessa 58 e bolsa de sapata de atrito traseira 63 na borda traseira da travessa 60, cujas bolsas de sapata de atrito 61 e 63 recebem primeira e segunda sapatas de atrito 38 e 40, respectivamente, para operação de deslizamento nas mesmas. Os diversos elementos de armação lateral 12, travessa 16 e grupo de molas 36 da Fig. 2 estão mostrados na forma montada na Fig. 3, Nesta figura, o contato de interface pode ser notado entre a face de desgaste de coluna lateral 46 (Fig. 2) e face de atrito 62 da sapata de atrito 40. Uma face de atrito similar 62 está também presente na sapata de atrito 38 e outras sapatas de atrito de truques de rodas. É a ação de interface friccionai entre uma sapata de atrito e uma face de desgaste, como a sapata de atrito 40 e face de desgaste 46, que provê a força de amortecimento da sapata de atrito. A força de solicitação aplicada às sapatas de atrito 38, 40 é provida pelas molas de controle 50, 52 e 56, nas superfícies inferiores da sapata de atrito 64, como visto na Fig. 5. [0072] As sapatas de atrito 38, 40 operam como dispositivos de amortecimento enquanto compartilham a carga com as molas de carga 48. A sapata de atrito 40 na Fig. 6 é uma sapata de atrito alada tendo porção central 41, primeira asa 43 e segunda asa 45. A porção central da sapata de atrito 41 pode ser casada deslizantemente com o entalhe 61 ou 63 da extremidade de travessa 32, conforme mostrado na Fig. 4, para manter a sapata de atrito 40 em posição e guiar a mesma durante sua alternância vertical à medida que o vagão ferroviário atravessa as vias férreas. Entretanto, a porção de exercer solicitação das molas de controle, subconjuntos ou pequenos pares 50, 54 e 52, 56 provêm uma ação de solicitação variável sobre a sapata de atrito associada aos mesmos 38, 40, que acomoda a faixa operacional dinâmica do conjunto rodas-truque 10 e vagão (não mostrado), na Fig. 6, o disco anular ou ânulo 47. geralmente posicionado centralmente sobre a superfície inferior 64, se estende da superfície inferior 64 para a mola he-licoidal de controle 52 para manter a mola 52 em alinhamento. A mola 52 fica em contato com a superfície de sapata inferior 64 e exerce solicitação sobre a sapata de atrito 40 para amortecimento da travessa 12 e truque 10 e, desse modo, do vagão. [0073] Em operação normal de um vagão ferroviário, o grupo de molas 36 põe em solicitação a travessa 16 e, assim, o vagão ferroviário é suportado pela travessa 16 na placa central 66. A força de solicitação controla ou acomoda as oscilações ou saltos do vagão ferroviário, mantém a estabilidade do vagão ferroviário durante o cruzamento de vias férreas e amortece qualquer perturbação de várias influências indeterminadas, como referido acima. [0074] Nas típicas configurações anteriores, as sapatas de atrito tinham uma largura de cerca de 13,97cm transversal à face de atrito 62. Entretanto, mos exemplos de modos de realização da invenção, verificou-se que uma sapata de atrito mais larga é benéfica para melhorar a quadratura e funciona bem em conjunto com várias outras características do truque., como grupo de molas afinadas 36, para obter um projeto de truque que pode satisfazer as recentes especificações da AAR para vagões ferroviários grandes, como a M-76. Em particular, foi verificado que uma sapata de atrito “larga”, com uma face de atrito 62 de cerca de 20,32 cm ou ainda mais larga, provê maior quadratura. O aumento da largura da sapata de atrito diminui a quantidade de “ba- lanço” das armações laterais 12, 14 em relação à travessa 16 durante o curso em curvas. Isto torna o truque mais quadrado por todo o tempo (ou seja, as armações laterais ficam substancialmente perpendiculares à travessa) e ajuda a retornar o truque para “esquadro” após negociar uma curva. Isto reduz o desgaste sobre o truque, rodas e trilhos. [0075] Estruturas alternativas para a sapata de atrito e a sapata de atrito com grupo de molas podem ser visualizadas nas Figs. 7A-7E, 8A e 8B. Deve ser notado que vários projetos de sapata de atrito podem ser usados com o projeto de suspensão de truque ferroviário da presente invenção. A chave principal para o melhor desempenho está no uso de um projeto de sapata de atrito em combinação com outras características de projeto que aumentam a qualidade de movimento do truque pelo aumento de sua quadratura. [0076] A Fig. 7A ilustra uma sapata de atrito 150 desprovida de uma estrutura de asa dupla. A Fig. 7B ilustra a sapata de atrito 150 com um coxim 151. A Fig. 7C ilustra uma sapata de atrito alternativa 152 com coxins duplos 153. Nas Figs. 7D e 7E, uma outra sapata de atrito alternativa 154 é uma estrutura de cunha dividida tendo um in-serto 155. Com esta alternativa de sapata de atrito, o inserto 155 é soldado na bolsa da travessa. Durante o curso, os dois elementos de cunhas separados constituindo a sapata de atrito 154 se espalham para fora quando a travessa 16 se move para baixo. Isto aumenta progressivamente a largura efetiva da sapata de atrito à medida que o deslocamento aumenta para aumentar a força de solicitação aplicada, resultando em uma melhor quadratura, comparável com a obtida com um projeto de sapata de atrito “larga” fixa. [0077] Na Fig. 8A, a segunda sapata de atrito alternativa 247 pode ser vista em um segmento ilustrativo de um grupo de molas de suspensão amortecida constante em uma armação lateral e travessa. Nesta estrutura, a sapata de atrito 247 tem uma porta inferior 249 aberta para a câmara interna 251 da sapata 247. A mola de controle 52 na câmara 251 exerce solicitação sobre a sapata 247 contra a travessa 36. Nesta estrutura, a sapata de atrito 247 pode ter qualquer forma, como uma face de asa dupla ou inclinada única. Na Fig. 8B, a segunda sapata de atrito alternativa 247 pode ser vista em um grupo de molas de suspensão amortecida variável ilustrado de uma armação lateral e travessa em um outro modo de realização da presente invenção. [0078] Conforme mostrado na Fig. 9, o desgaste típico dos elementos do conjunto rodas-truque (10 na Fig. 1) ocorre sobre a face de desgaste 46, a face de atrito 62, e a superfície inclinada de sapata de atrito 51. Tal desgaste faz com que a sapata de atrito suba dentro da bolsa de sapata 63 da travessa 16. À medida que a sapata de atrito 40 sobe, a bobina de controle 57 é descomprimida, causando uma redução na carga da coluna 55. Por conseguinte, a medição da altura da sapata de atrito é uma medida compreensiva de desgaste total do elemento de controle. A sapata de atrito tem um indicador visual 49 para determinar quando a sapata de atrito deve ser substituída com base no desgaste da face. [0079] A ação de amortecimento é freqüentemente aplicada através de aparelho, como sapatas de atrito 38 e 40, operáveis nas extremidades opostas de travessa 32, 34 e em cada borda dianteira e traseira 58, 60. Entretanto, não é simplesmente a aplicação de uma força de solicitação à extremidade da travessa 32, 34 e sapatas de atrito 38, 40, mas a aplicação da carga estática (força compressiva sobre a mola). ou seja, o peso do vagão ferroviário e um peso descarregado ou totalmente carregado. Entretanto, para qualquer vagão ferroviário em particular, o peso do vagão ferroviário é uma variável com uma larga faixa se estendendo de um peso de tara de veículo de vagão vazio a um vagão ferroviário carregado ao máximo e, talvez, carregado acima do peso do veículo nominal. À medida que o vagão ferroviário cruza a via, ele experimenta forças compressivas dinâmicas sobre as molas, e é suscetível a todas as condições de via citadas acima, bem como, outras mais, que poderíam contribuir para oscilações. O grupo de molas 36 e sapatas de atrito 38, 40 atuam em concerto para prover o amortecimento necessário ao vagão ferroviário e conjunto rodas-truque 10 para sua operação segura. [0080] Na Fig. 10A, um exemplo de mola 270 está ilustrado com altura livre de mola x e totalmente comprimida ou altura mecanicamente sólida A. Na Fig. 10B, a mola 270 foi comprimida por uma distância de compressão y’ até uma altura y de mola de vagão vazio e, na Fig. 10C, o vagão com carga máxima comprime a mola 270 até a altura z de mola com uma distância comprimida z’. Em uma operação dinâmica, o vagão ferroviário oscilará ao redor das alturas estáticas, ou seja, ele comprimirá e expandirá as molas ao redor destas alturas estáticas. A distância A’ na Fig. 10C é a distância de reserva ou de segurança projetada para molas acomodarem qualquer oscilação aleatória do vagão além das expectativas normais. [0081] Os conflitos estruturais e operacionais entre o peso de vagão ferroviário reduzido e a capacidade de transporte aumentada é uma condição operação primária, que tem que ser acomodada. Outros fatores de complicação incluem as normas e especificações estabelecidas pela AAR para vagões ferroviários utilizados em intercâmbio, ou seja, vagões ferroviários não dedicados a um único usuário., que, assim, caem sob a égide da AAR. Os fatores de limitação de peso levam a limitações operacionais para o projetista. Embora o usuário deseje maximizar a capacidade de carga do vagão ferroviário enquanto minimiza o peso do vagão ferroviário, características operacionais seguras são uma preocupação primária tanto do fornecedor como do usuário do vagão ferroviário. [0082] Indicativo de uma suspensão de vagão ferroviário e estrutura de amortecimento é o grupo de molas 36. A taxa ou resposta de mola de um arranjo individual de molas concêntricas, bem como o número de molas necessário de vários arranjos necessários em um grupo de molas específico 36 variará para um conjunto rodas-truque 10 particular e estilo de vagão ferroviário. Mudando-se o número de molas, arranjos de molas, e/ou tipos de molas, a qualidade de viagem e limiar de variação pendular são significativamente melhorados. Por exemplo, um grupo de molas normal de nove molas 36 inclui nove molas externas 36A e oito molas internas 36B, conforme mostrado na Fig. 11. Para um vagão ferroviário de 129,7 t e conjunto de truque (não mostrado) usando este projeto de conjunto normal de nove molas heli-coidais, a carga de coluna é 2,15 t, a taxa de grupo de molas é 5,10 t/cm, a força de amortecimento é de 0,966t e a relação de reserva é 1,61. Comparativamente, para um projeto de grupo de molas “afinado” usando 9 molas helicoidais externas 36A e 6 internas 36B, conforme mostrado na Fig. 12, a carga de coluna é de 2,702t, a taxa de molas do grupo é de 3,96 t/cm. a força de amortecimento é de 1.222t e a relação de reserva é de 1,47. O projeto afinado aumenta a força de amortecimento e reduz a capacidade de reserva da mola de acordo com a massa e geometria da carroceria do vagão e localização do truque; O projeto do sistema de suspensão dessa maneira requer a redução da capacidade de reserva a níveis menores do que a norma da AAR de 1,5. Isto foi testado em vários vagões e mostrou ser uma aperfeiçoamento significativo de qualidade de viagem e limiar de variação pendular. [0083] Com referência à Fig. 13, é mostrado um gráfico ilustrando a aceleração vertical de um vagão ferroviário em função de sua velocidade. À medida que um vagão ferroviário de 129,7 t e truque com o grupo normal de nove molas helicoidais se aproxima de velocidades superiores a 88,495km/h, a aceleração máxima vertical registrada se aproxima de 2,5g's. Comparativamente, à medida que um vagão ferroviário de 129,7 t e truque com projeto de grupo de molas afinadas se aproxima de velocidade de 88,495km/h, a aceleração máxima vertical fica próximo de 1,1 g’s. Diminuindo-se a capacidade de reserva para menos do que 1,5, a aceleração vertical máxima é significativamente reduzida, melhorando a qualidade de viagem e o limiar de variação pendular. [0084] Este projeto afinado provê melhor qualidade de viagem, maior resistência a assentamento da suspensão, e maior velocidade de limiar de variação pendular de um vagão ferroviário e é, assim, um fator de contribuição para a possibilidade de um truque satisfazer as novas especificações de desempenho de truque da AAR M-976, embora o uso do grupo de molas afinadas sozinho possa não ser suficiente para o truque satisfazer estas novas especificações. Em vez disso, pode ser necessário uma combinação de diversas características de truque, como uma ou mais das seguintes: coxins de pedestal elas-toméricos. mancais laterais de contato constante de grande curso; sapatas de atrito “largas” ou outras sapatas com maior quadratura; e/ou uma armação moldada leve. Modos de realização preferidos incluem pelo menos o grupo de molas afinadas e mancais laterais de grande curso, mas podem incluir ainda o projeto aperfeiçoado de sapata de atrito e/ou o coxim de pedestal resiliente. Um modo de realização mais preferido usa todas as quatro características de truque. [0085] Em um outro modo de realização da presente invenção, um conjunto de projeto normal de sete molas helicoidais é afinado para melhorar a qualidade de viagem e limiar de variação pendular. Especificamente, um grupo normal de sete molas helicoidais 36 tem 7 molas externas 36A, 9 molas internas 36B e 5 molas internas 36C, conforme mostrado na Fig. 14. Para um vagão ferroviário de 129,7 t, este projeto tem uma carga de coluna de 2,15 t, uma taxa de grupo de 5,45 t/cm, uma força de amortecimento igual a 0,966t e uma relação de reserva de 1,57. Pela remoção das molas internas-internas 36C e substituição da mola de controle, conforme mostrado na Fig. 15, para um vagão ferroviário de 129,7 t, a carga de coluna aumenta para 2,716t, a taxa de grupo diminui para 11,678t, a força de amortecimento aumenta para 1,222t, e a relação de reserva diminui para 1,42. Novamente, uma relação de reserva de menos do que 1,5 resulta em melhor qualidade de viagem e limiar de variação pendular. [0086] Deve ser notado que um número de diferentes projetos normais de mola helicoidal é correntemente usado, como, por exemplo, conjuntos incluindo 1) 9 molas externas com 7 molas internas; 2) 7 molas externas com 7 molas internas, 2 molas internas-internas e bobinas de controle duplo; 3) 7 molas externas e 7 molas internas e bobinas de controle duplo; 4) 7 molas externas com 7 molas internas, 2 molas internas-internas e bobinas de controle duplo; e 5) 6 molas externas com 7 molas internas, 4 molas internas-internas e bobinas de controle duplo. Cada um desses projetos normais de molas helicoidais pode ser afinado conforme referido acima para ter uma capacidade de reserva menor do que 1,5. [0087] É importante notar que o projeto afinado é um exemplo de um projeto para um comprimento particular de vagão e a interação dos sistemas de suspensão dentro do vagão. Conjuntos de molas para tipos diferentes de vagões são afinados de modo que o desempenho ótimo seja obtido, o que pode resultar em uma relação de reserva menor do que 1,5. Pela redução da capacidade de reserva de conjunto de molas de um vagão ferroviário e truque de um certo peso e configuração para menor do que 1,5, um resultado inesperado de uma diminuição na aceleração máxima vertical é obtido. A diminuição na aceleração vertical permite uma melhor qualidade de viagem, maior resistên- cia a assentamento de suspensão e maior velocidade de limiar de variação pendular do vagão ferroviário. [0088] Conforme descrito acima, um método preferido de ajustar a capacidade de reserva de um grupo de molas para menos do que 1,5, de preferência para menos do que 1,49, mais preferidamente para a faixa de 1,35 a menos do que 1,48 e/ou faixa de 1,40 a menos do que 1,47, é reduzir o número de molas internas, incluindo molas internas-internas, do conjunto de molas previamente usado para um dado vagão ferroviário que tinha uma capacidade de reserva de conjunto de molas maior do que 1,5, conforme exigido pelas especificações da AAR. A ordem e número específicos de molas a remover para obter a capacidade de reserva ajustada no conjunto de molas não são particularmente limitados e podem ser prontamente determinados para qualquer tipo de vagão ferroviário por alguém experiente na técnica. [0089] Este arranjo particular com o diâmetro de bobina, diâmetro de haste, material de mola e altura de molas apropriados foi verificado como provendo a resposta operacional que contribui para um truque ser capaz de satisfazer as especificações de desempenho M-796. [0090] Este arranjo estrutural das Figs. 12 e 15 não é apenas a configuração ou arranjo de molas disponíveis, mas satisfaz as limitações dimensionais de janelas de armações laterais 18 e permite melhor qualidade de viagem, maior resistência a assentamento da suspensão e maior velocidade de limiar de variação pendular de um vagão ferroviário. A resposta operacional ou característica de qualquer bobina de mola é considerada como sendo uma limitação do material da bobina, seu tratamento térmico, o diâmetro da haste ou fio usado para fazer a mola e o comprimento ou altura de mola. Por conseguinte, é considerado ser concebível preparar um grupo de molas 36 de uma configuração diferente e tendo um número diferente de molas de diferente diâmetro, requisitos de desempenho, mas com uma capacidade de reserva menor do que 1,5. [0091] Detalhes adicionais de exemplos de grupos de molas afinados podem ser encontrados no pedido co-pendente 10/770.463, depositado em 4 de fevereiro de 2004, cuja revelação é aqui incorporada pela referência.em sua inteireza. [0092] Uma outra consideração de projeto acreditada como sendo um fator de contribuição para possibilitar um truque satisfazer a nova especificação M-796 de desempenho de truque da AAR é o uso de mancais laterais de contato constante de longo curso. Um projeto preferido de maçai lateral de longo curso de controle de viagem é o revelado no pedido co-pendente 10/808.535, depositado em 25 de março de 2004, cuja revelação é aqui incorporada pela referência em sua totalidade. Entretanto, outros mancais laterais de longo curso capazes de atingir pelo menos 1,59 cm de curso podem ser usados. Tais mancais laterais de longo curso podem usar elementos de propulsão elas-toméricos no lugar de uma ou mais molas helicoidais. [0093] Um primeiro modo de realização de um mancai lateral de longo curso de acordo com a invenção será descrito com referência às Figs. 17-22. O conjunto de mancai lateral 300 tem um eixo longitudinal principal coincidente com o eixo longitudinal de um vagão ferroviário. Ou seja, quando o mancai lateral estiver montado sobre travessa de truque ferroviário 16 (apenas parcialmente mostrado na Fig. 17), o eixo principal do mancai lateral é perpendicular ao eixo longitudinal da travessa. Ou seja, o mancai lateral 300 fica alinhado com o eixo 31 na Fig. 1 e a travessa 16 fica alinhada com o eixo 30 na Fig. 1. [0094] O conjunto de mancai lateral 300 inclui como componentes principais, uma base 310, um tampão 320, e um ou mais elementos de propulsão resilientes 330, como uma mola ou elemento elastômero. No exemplo de modo de realização mostrado, são providas três molas, molas externa 330A, mola intermediária 330B e mola interna 330C que servem de elemento de propulsão, cada uma das quais tem uma constante de mola diferente para prover uma gradação global de carga combinada. [0095] A base 310 é fixada à travessa 16 por meios adequados. Conforme mostrado, a base 310 é aparafusada à travessa 16 por meio de parafusos de montagem 340, arruelas 342 e porcas de montagem 344 passando através de furos de montagem 346 providos sobre flan-ges da base 312. Alternativamente, a base 310 poderia ser rebitada no lugar. Depois, de preferência, a base 310 é soldada à travessa 16 ao longo de pelo menos lados transversais. [0096] Como melhor mostrado nas Figs. 18-19, a base 310 tem paredes laterais opostas 316 e paredes frontal e traseira 318. Cada uma das paredes frontal e traseira 318 inclui uma abertura grande, geralmente em forma de V. A abertura 314 serve de janela de inspeção, permitindo inspeção visual das molas 330A-C durante o uso do mancai lateral. A abertura 314 serve para reduzir o peso da base 310. [0097] Para aumentar o comprimento de curso do mancai lateral, as paredes 316, 318 são reduzidas na altura total por 0,80 cm em relação aos projetos anteriores, como o usado na patente US 3.748.001. Isto ajuda a obter maior curso da mola antes do tampão 320 e a base 310 ficarem casadas e impedirem curso adicional. Em um exemplo de modo de realização, a base 310 tem uma altura total de 8,412 cm (+/-0,0762), com paredes 316, 318 se estendendo por, aproximadamente, 7,1424cm acima do flange 312. [0098] Com referência às Figs. 20-22, o tampão 320 tem forma de copo e inclui paredes laterais se estendendo para baixo 321, e paredes frontal e traseira se estendendo para baixo 322 que circundam a base 310 de modo telescópico. As paredes frontal e traseira 322 são providas de um corte geralmente em forma de V invertido 324 correspondente, em localização, com o corte 314 na base 310 para ajudar a formar a janela de inspeção. As paredes laterais 321 também incluem um corte 326. As paredes se estendendo para baixo 321, 322 do tampão 320 ficam sobrepostas à base 310 de uma maneira que mesmo quando a(s) mola(s) 330 estiverem na sua altura livre ou em uma condição não comprimida, seja ainda provido uma quantidade de sobreposição entre as paredes 321, 322 e paredes 316 e 31’8. Isto elimina a necessidade de um pino de retenção para impedir a separação do tampão em relação à base. [0099] O tampão 320 é ainda provido de uma superfície de contato de topo 328, superfície de batente inferior 323, e superfície de suporte de mola em recesso inferior 327. De preferência, todas as bordas periféricas 329 são capeadas. Isto serve a diversas finalidades. Reduz o peso do tampão. Além disso, pelo capeamento dos cantos, há uma melhor superfície de contato que se apóia contra uma placa de desgaste de corpo do vagão (não mostrada, mas localizada sobre o lado de baixo de um corpo do vagão, imediatamente acima do tampão 320 no uso). Em particular, por ter cantos capeados, foi verificado que menos sulcamento ocorre sobre a placa de desgaste do corpo do vagão quando o tampão desliza e gira em encaixe por atrito com a placa de desgaste do corpo do vagão durante o uso. Para assistir ainda mais em uma melhor superfície de contato, a superfície de contato de topo 328 é formada substancialmente achatada, de preferência, dentro de 0,0254cm para melhorar ainda mais as características de desgaste. [00100] Para assistir em prover longo curso das molas, o tampão 320 é encurtado de modo similar ao da base 310. Em um exemplo de modo de realização, o tampão 320 é encurtado em altura por 0,80 cm sobre projetos anteriores para permitir curso adicional de mola(s) 330 antes do tampão 320 e base 310 serem casados e impedirem curso adicional. O tampão 320, de preferência, tem uma altura total de 8,89cm, com paredes laterais 321 e 322 se estendendo para baixo por, aproximadamente, 7,3152cm abaixo da superfície de suporte inferior 327. Isto permite que o tampão se sobreponha mais ainda sobre a base 310 antes dos lados 321, 322 atingirem o flange 312. [00101] Como mencionado, o tampão 320e base 310 do mancai lateral da invenção podem ser usados com um ou mais membros de propulsão, como molas 330 ou um elemento elastomérico (não mostrado). Para obter curso longo de pelo menos 1,59 cm, é preferível reduzir a altura sólida de mola em relação àquela usada nos projetos anteriores. Isto se deve aos projetos de molas anteriores se tornarem sólidos antes de 1,59 cm de curso ter sido atingido. Ou seja, as bobinas de molas individuais teriam sido comprimidas uma contra a outra de modo que nenhuma compressão adicional fosse possível. [00102] Muitos exemplos de configurações de molas foram projetados e testados. Exemplos de versões adequadas são providos em forma de tabela na Fig. 23. Cada uma destas é capaz de se cursar durante o uso além de 1,59 cm. Ou seja, cada uma teria se cursado de uma altura carregada (como 11,28 cm) para uma altura totalmente comprimida (como 9,3472cm, na qual a mola está totalmente comprimida ou o tampão e base estão casados excedendo a 1,59 cm de curso. Uma combinação de molas preferida é o conjunto #6. [00103] Embora três molas por mancai lateral esteja descrito em muitos modos de realização, a invenção não está limitada a isto e menos, ou, mais ainda molas poderíam ser usadas. De fato, o número e tamanho de molas de mancai lateral podem ser feitos sob-medida para uma aplicação em particular. Por exemplo, vagões mais leves usarão uma taxa de mola mais suave e podem usar molas mais suaves ou menos molas. Além disso, foi verificado que melhor desempenho pode ser obtido pelo uso de molas mais suaves de constantes de mola substancialmente mais suaves do que as previamente usadas. Isto foi verificado como provendo um sistema de suspensão com um tempo de reação mais lento, que foi verificado obter melhor tracionamento e execução de curvas sem afetar adversamente a variação pendular. Isto também foi verificado como resultando em menor sensibilidade para ajustar variações de altura ou tolerâncias de componentes de modo a obter um pré-carregamento mais consistente do sistema de truque. Isto tende a equaliza o carregamento e permitir que um vagão ferroviário permaneça mais plano, como menos inclinação ou rolagem tanto estática como dinamicamente. [00104] Para obter vida de fadiga mais longa, o material usado para a base 310 e tampão 320 foi mudado de aço classe C para aço classe E, que é mais duro e mais forte. Para assistir em maior vida de serviço, superfícies de desgaste endurecidas são providas sobre as superfícies externas das paredes de base 316. Adicionalmente, para impedir movimentações excessivas e desgaste acelerado, espaçamentos longitudinais reduzidos entre o tampão 320 e base 310 são providos pela redução das tolerâncias em relação aos valores anteriores. Isto pode ser obtido, por exemplo, pelo controle mais preciso de moldagem ou outro,processo de formação do tampão 320 e paredes laterais da base 110. Por exemplo, a base 310 tem um distância longitudinal de 17,78cm (+ 0,0127cm/- 0,0381 cm) entre superfícies externas das paredes laterais 316, e as superfícies internas das paredes laterais 322 têm uma distância longitudinal de 18,5674cm (+0/- 0,0508cm). Isto resulta em um vão controlado mínimo/máximo de cerca de 0,015 cm a 0,06096cm, que é uma tolerância muito mais precisa e vão menor do que previamente usados e resulta em controle substancialmente maior do truque. O mínimo é atingido quando as paredes laterais da base 116 estão na tolerância máxima de 17,7927cm as paredes laterais de tampão estão na tolerância mínima de 17,80794cm. O máximo é atingido quando as paredes laterais de base 116 estão na tolerância mínima de 17,7419cm e as paredes laterais do tampão 122 estão na to- lerância máxima de 17,85874cm. Além disso, é importante manter a distância da superfície de topo 327 até a superfície de batente inferior 323 em 3,175cm (+/- 0,0762cm) de modo a assegurar curso de pelo menos 1,59 cm antes da compressão total do tampão 320 sobre a base 310. [00105] Devido à possibilidade de várias combinações de molas, é desejável prover uma característica de segurança que impeça a inter-cambialidade de componentes impróprios para uma dada aplicação. Para que isto seja obtido, exemplos de modos de realização provêem características chaves sobre ambos, tampão 320 e base 310, para impedir o não-casamento de componentes. Além disso, os tampões 320 podem ser providos de características de travamento de mola que impedem combinações impróprias de molas serem usadas. [00106] Um primeiro exemplo de modo de realização no qual todas as três molas 130A, 130B e 130C são usadas está mostrado de novo na Fig. 17. Esta aplicação seria usada para vagões ferroviários mais pesados e pode usar qualquer uma das combinações de três molas listadas na Fig. 23. O uso de uma combinação de três molas é particu-larmente adequado para vagões ferroviários de mais de 29,44 t, tipicamente entre 29,44 t e 49,83 t. Estes vagões são muitas vezes vagões fechados, vagões de carvão para aço, vagões de transporte de carros com multi-níveis e similares tendo gradações de peso bruto sobre trilhos de 129,7 t. [00107] Esta configuração inclui uma primeira configuração de característica de chaveamento consistindo de características de chave-amento em recesso de meio-círculo vertical 350 providas sobre cantos externos diagonalmente opostos de base 310 (ver Fig. 18) e correspondentes características de chaveamento protuberantes de semicírculo vertical 360 (ver Fig. 20) providas sobre correspondentes cantos internos do tampão 320. Com estas características de chaveamen- to, base e tampões apenas para esta aplicação serão permitidos casar e ficarem sobrepostos. Isto impede o não casamento dos componentes. Por exemplo, a característica de chaveamento deve, de preferência, impedir o uso de um tampão apropriado, mas girado girado de 180° de uma orientação correta. Diferentes características de chaveamento podem ser providas para outras aplicações, como vagões ferroviários de peso médio ou leve. Detalhes adicionais de modos de realização alternativos podem ser encontrados no pedido co-pendente 10/808.535, depositado em 25 de março de 2004. [00108] O uso das características de chaveamento acima 350, 360 atingem o casamento apropriado de componentes de base e tampão. Entretanto, características adicionais são necessárias para assegurar que as combinações de molas apropriadas sejam usadas para uma aplicação em particular.. O modo de realização da Fig. 17 usa todas as três molas. Devido a isto, não há necessidade de uma característica de travamento de mola. Desse modo, o lado inferior do tampão 320, neste modo de realização, aparecerá como na Fig. 22. Entretanto, em outros modos de realização, várias combinações de molas 330A-C podem ser suadas. Para impedir o uso de mola 330C, a superfície inferior de suporte de mola em recesso 327 do tampão 320 na Fig. 24 é provida de uma característica de travamento de mola adequada 370 que impede a inserção de uma mola inapropriada. Neste caso, a característica de travamento de mola 370 pode ser um ressalto que se projeta descendentemente e é dimensionado para impedir o uso de mola pequena 330C, mas dimensionado para não interferir com a colocação das molas 330A ou 330B contra a superfície de suporte de mola 327 sobre o interior do tampão 320. Similarmente, para impedir o uso da mola média 330B, a superfície inferior de suporte de mola em recesso 327 do tampão 320 pode ser provida de um segundo exemplo de característica de travamento de mola 370 que se projeta descen- dentemente e impede o uso da mola média 330B, sem interferir com a colocação as molas 330A ou 330C, conforme mostrado na Fig. 25. Outras configurações de uma característica de travamento de mola 370 são contempladas. Por exemplo, se apenas a mola externa 330A for desejada ser usada, um terceiro exemplo de característica de travamento de mola 370 poderia ser provido como na Fig. 26 para impedir o uso de ambas as molas interna e média 330B e 330C. Desse modo, a combinação de características de chaveamento de base e tampão 350, 360 e as características de travamento de mola 370 impedem o intercâmbio de componentes impróprios para uma aplicação em particular. [00109] Vantagens adicionais são obtidas pelo uso de constantes de molas específicas no mancai lateral da invenção. Antes de projetos de três molas tivessem constantes de molas dramaticamente maiores, o que foi acreditado ser necessário para obter suporte apropriado de carga e amortecimento para o vagão ferroviário. Por exemplo, para um vagão ferroviário de 29,44 t, muitos projetos anteriores tinham uma taxa de carga combinada de cerca de 1,27 t/cm (0,66 t/cm para a mola externa, 0,38 t/cm para a mola média, e 0,22 t/cm para a mola interna). O exemplo de topo na Fig. 23 cai dentro desta categoria. Entretanto, foi verificado que características substancialmente melhores de viagem e balanceamento de carga podem ser obtidas pela redução dramática da taxa de carga das molas, com efeito, tornando-as muito mais suaves. Muitos benefícios podem ser obtidos se a taxa de carga combinada ficar entre cerca de 0,71 t/cm - 1,07 t/cm. Se a taxa for diminuída muito abaixo de 0,71 t/cm, é possível que o mancai lateral se desencaixe do contato com o fundo do corpo do vagão, o que é indesejável. À medida que a carga aumenta para 1,07 t/cm, benefícios similares podem ser obtidos. Entretanto, quanto maior na faixa, mais sensível serão as molas em relação a tolerância de fabricação e des- vios de ajuste. [00110] Um modo de realização preferido de acordo com a invenção está mostrado no fundo da Fig. 23 (exemplo #6) e usa uma taxa de carga total combinada de cerca de 0,80 t (0,44 t/cm para a mola externa, 0,27 t/cm para a mola média e 0,09 t/cm para a mola interna). Uma combinação de molas próximo ao fundo da faixa preferida de 0,71 t/cm -1,07 t/cm foi verificada como particularmente adequada por diversas razões. Primeiro, ela permite que o mancai lateral se torne menos sensível a variações e tolerâncias de ajuste de altura. Ou seja, pequenos desvios de um mancai lateral para um outro sobre um truque foram verificadas como tendo pouco efeito sobre a pré-carga obtida. Desse modo, uma mola com esta faixa de pré-carga foi verificada ser capaz de uma pré-carga mais consistente de mancai lateral para mancai lateral, mesmo se houver menores alturas de ajuste ou outras variações de tolerância ou não-uniformidades. Isto tende a equalizar o carregamento e permitir que um vagão ferroviário permaneça mais plano, com menor inclinação ou rolagem tanto estática como dinamicamente. Segundo, tais taxas menores provêem um sistema de suspensão com um tempo de reação mais lento. Que foi verificado obter melhor tracionamento e execução de curvas, sem afetar adversamente a variação pendular. Entretanto, como mencionado, maiores taxas de molas, próximas de 1,07 t/cm, podem ser usadas. Entretanto, para obter desempenho similar, várias tolerâncias de projeto têm que ser mais rigorosamente controladas, devido à medida que a taxa de mola aumenta para 1,07 t/cm, a sensibilidade de ajuste e variações de tolerância aumenta. Desse modo, sem controle apropriado destas tolerâncias, tais desvios podem resultar em carregamento desnivelado, resultando em inclinação indesejável do corpo do vagão de um estado plano, se um mancai lateral sobre o truque não for igualmente ajustado como o outro. [00111] Esta combinação de características obteve também grande redução de peso em relação aos projetos anteriores. Por exemplo, o exemplo de mancai lateral 100 foi verificado ter um peso de apenas 21,43 kg, que é menor do que 25,32 kg dos projetos anteriores. [00112] Uma outra consideração de projeto acreditada como sendo um fator contributivo em possibilitar um truque satisfazer as novas especificações M-796 da AAR de desempenho de truque é o uso de um coxim de pedestal elastomérico. Um coxim adequado de pedestal elastomérico está revelado na patente US 6.371.033, de Smith, cuja revelação é aqui incorporada pela referência em sua totalidade. [00113] Com referência novamente à Fig. 1, cada truque de carro típico 10 inclui um par de armações laterais 12, 14 suportadas sobre conjuntos de rodas 20, 22. Uma travessa vazada 16 se estende entre, e, é suportada sobre grupos de molas montados sobre as armações laterais. As armações laterais 12, 14 compreendem um membro de topo 400, membro de compressão 410, membro de tração 420, coluna 430, pedestal 440, cobertura de pedestal 450, mancais 460 e adaptadores de mancais 470. Cada extremidade de travessa 16 inclui uma asa protuberante, referida como uma contrachaveta, 480. Cada extremidade de armações laterais 12, 14 é provida de um pedestal 440 que é dimensionado para ser encaixado, respectivamente, com conjuntos de mancais 460 e podem incluir uma abertura que é encaixada com adaptadores de mancais 470. na maioria dos projetos anteriores, o adaptador de mancai 470 contatava e roçava diretamente sobre a cobertura de pedestal 450. Entretanto, for verificado que o uso de um coxim de pedestal elastomérico resiliente 490, que até o momento tem sido usado apenas em aplicações muito limitadas, entre a cobertura do pedestal 450 e o adaptador de mancai 470, reduz forças de roda contra o trilho e trabalha com outras características de truque da invenção para aumentar o controle de movimento do truque e ajuda a obter um projeto de truque que satisfaz as especificações M-796. [00114] Um coxim de pedestal preferido é o sistema Pennsy Adap-terPlus. Este coxim interage entre a armação lateral e o adaptador para melhorar o desempenho em curvas. O Pennsy AdapterPlus é disponível comercialmente pela Pennsy Corporation of West Chester, Pensilvânia. Um outro tipo de coxim de pedestal é um coxim elastomé-rico feito por Lord Corporation, a partir de borracha natural. Ele é resistente à fadiga e muito rígido verticalmente. Desse modo, ele pode suportar a carga do vagão ferroviário. Entretanto, ele trabalha em corte de modo que, em curvas ou voltas, ele atua para enrijecer o conjunto de truque ao sair da curva. Pela redução de forças de roda contra trilho, o desgaste é minorado, bem como, o controle de viagem. Desse modo, o desempenho em curvas é grandemente melhorado enquanto reduz-se o desgaste de componente de truque. [00115] Desse modo, a invenção provê uma combinação de características de projeto que funcionam para obter melhor controle de movimento que melhora a qualidade de viagem, aumenta a resistência a assentamento da suspensão, aumenta a velocidade de limiar de variação pendular. Aumenta q quadratura, melhora o desempenho em curvas, e tem melhores propriedades de desgaste de modo a satisfazer ou exceder a recente especificação M-796 da AAR. Esta combinação de características inclui duas ou mais das seguintes características: um grupo de molas “afinado”, mancais laterais de contato constante de longo curso, uma “larga” ou outra sapata de atrito com maior quadratura, e/ou um coxim de pedestal elastomérico. [00116] Embora apenas modos de realização específicos da invenção tenham sido descritos e mostrados, é aparente que várias alternativas e modificações podem ser feitas aos mesmos. Alguém experiente na técnica reconhecerá também que certas adições podem ser feitas nestes modos de realização ilustrativos. Portanto. É a intenção nas reivindicações anexas cobrir todas essas alternativas, modificações e adições que caiam dentro do verdadeiro escopo da invenção.

Claims (14)

1. Truque de vagão ferroviário (10) para uso com um vagão ferroviário, o vagão ferroviário quando equipado com o truque de vagão ferroviário (10) tendo um peso bruto de gradação de trilho de pelo menos 129,7 t, o truque (10) compreendendo: duas armações laterais (12, 14), cada armação lateral (12, 14) tendo um pedestal (440) formado sobre suas extremidades opostas e colunas (430) substancialmente verticais definindo uma janela na armação lateral (18) intermediária aos pedestais, superfícies de atrito (44, 46) sendo providas sobre as colunas (430) verticais, cada pedestal (440) tendo uma abertura de pedestal dimensionada para receber um adaptador de mancai (470); uma travessa (16) situada transversalmente em relação às armações laterais (12, 14) e suportada dentro das janelas das armações laterais (18), a travessa (16) incluindo coxins de mancai lateral (16A) sobre uma superfície superior da travessa (16) entre as armações laterais (12, 14); caracterizado pelo fato de que o truque de vagão ferroviário (10) compreende ainda: uma suspensão de truque consistindo de um grupo de molas (36) provido em cada janela de armação lateral (18) que suporta as respectivas extremidades da travessa (16), o grupo de molas (36) tendo uma capacidade mínima de reserva menor do que 1,5; e pelo menos um dos seguintes: mancais laterais de longo curso (300) providos sobre cada coxim de mancai lateral (16A), os mancais laterais de longo curso (300) incluindo uma base (310), um tampão (320), e pelo menos um elemento de propulsão resiliente (330) tendo um curso de pelo menos 1,59 cm antes do elemento de propulsão resiliente (330) ser totalmente comprimido ou a base (310) e o tampão (320) ficarem assentados; sapatas de atrito (38, 40) de alta quadratura dispostas entre a travessa (16) e as janelas das armações laterais (18), cada sapata de atrito (38, 40) incluindo uma parede substancialmente vertical en-caixável com a superfície de atrito (44, 46) sobre as colunas (430) verticais e uma face de atrito (62); e um coxim elastomérico (490) disposto sobre uma cobertura (450) da abertura de pedestal de modo a ficar disposto entre o pedestal (440) e o adaptador de mancai (470), no uso.

2. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das sapatas de atrito (38, 40) terem uma face de atrito (62) efetiva de pelo menos 20,32 cm.

3. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das sapatas de atrito (154) terem um projeto de cunha dividida com dois membros de sapata separados e um membro de inserção (155), os dois membros de sapata separados sendo espalhados para fora durante o curso da travessa para obter a face de atrito efetiva.

4. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das sapatas de atrito serem sapatas de ângulo de inclinação composto.

5. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das sapatas de atrito (247) serem do tipo de solicitação fixa.

6. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato das sapatas de atrito (247) serem do tipo de solicitação variável.

7. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato do truque (10) incluir pelo menos mancais laterais de longo curso (300), uma suspensão de truque com uma capacidade de reserva menor do que 1,5 e sapatas de atrito (38, 40) de alta quadratura tendo uma face de atrito (62) efetiva de pelo menos cerca de 20,32 cm.

8. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato do truque (10) incluir pelo menos mancais laterais de longo curso (300), uma suspensão de truque com uma capacidade de reserva menor do que 1,5 e um coxim elastomérico (490) disposto sobre uma cobertura (450) da abertura de pedestal (440) de modo a ficar disposto entre o pedestal e o adaptador de mancai (470), no uso.

9. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato do coxim elastomérico (490) ser formado de borracha natural ou plástico.

10. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato dos mancais laterais de longo curso (300) terem uma taxa de carga combinada entre cerca de 0,71 t/cm e 1,07 t/cm.

11. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato dos mancais laterais de longo curso (300) terem um vão espacial longitudinal entre a base (310) e o tampão (320) de cerca de 0,015 cm - 0,117 cm.

12. Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato dos mancais laterais de longo curso (300) terem um membro de propulsão resiliente (330) em forma de pelo menos uma mola helicoidal.

13.

Truque de vagão ferroviário (10) de acordo com as reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender: mancais laterais de longo curso (300) providos sobre cada coxim de mancai lateral (16A), os mancais laterais de longo curso (300) incluindo uma base (310), um tampão (320), e pelo menos um elemento de propulsão resiliente (330) tendo um curso de pelo menos 1,59 cm antes do elemento de propulsão resiliente (330) ser totalmen- te comprimido ou a base (310) e tampão (320) ficarem assentados; uma suspensão de truque consistindo de um grupo de molas (36) provido em cada janela de armação lateral (18) que suporta as respectivas extremidades da travessa (16), o grupo de molas (36) tendo uma capacidade mínima de reserva menor do que 1,5; sapatas de atrito (38, 40) de alta quadratura dispostas entre a travessa (16) e as janelas das armações laterais (18), cada sapata de atrito (38, 40) incluindo uma parede substancialmente vertical en-caixável com a superfície de atrito (44, 46) sobre as colunas (430) verticais e uma face de atrito (62), onde as sapatas de atrito (38, 40) mantêm substancial quadratura da travessa (16) com as armações laterais (12, 14); e um coxim elastomérico (490) disposto sobre uma cobertura (450) da abertura de pedestal de modo a ficar disposto entre o pedestal (440) e o adaptador de mancai (470), no uso.