tram e trasporto pubblico a Roma

Meccanica tramviaria e ferroviaria

I carrelli Brill, 1870-1930

I Brill, una famiglia di inventori e la J.G. Brill & Co.

Pochi sanno che la Brill fu fondata, nel 1868, da un immigrato tedesco di nome Johann Georg Brill, nato a Kassel (che allora si scriveva Cassel) nel 1817, giunto nel 1847 a Philadelphia, dove si naturalizzò cittadino degli Stati Uniti con il nome John George Brill, poi sempre noto semplicemente come J.G. Brill. Inizialmente il J.G. lavora insieme al figlio George Martin come fornitore di una ditta che costruisce rotabili ferroviari e vetture a cavalli, la Murphy & Allison con stabilimento a Philadelphia; quando, nel 1868, questa ditta, divenuta nel 1866 W.C. Allison & Sons, abbandona la costruzione di vetture per trazione a cavalli lasciando spazio sul mercato per altri costruttori, i Brill avviano la propria attività in una piccola officina nella Chestnut Street, che si specializza presto nella costruzione di parti di rotabili sotto il nome J. G. Brill & Sons. Nel censimento del 1870 i due Brill appaiono come carpentieri. All'azienda familiare si aggiunge, nel 1872, James Rawle, che apporta un notevole capitale e importanti contatti con uomini di affari e come conseguenza la ditta riceve i primi ordini di fornitura di rotabili; nel 1873 la Brill ha il suo primo contratto con un cliente all'estero, in Messico.

Negli anni Ottanta la ditta seguita ad espandersi, tanto che nel 1887 inizia la costruzione di una nuova sede in Woodland Avenue, ma il fondatore J.G. non riuscirà a vederla, morendo nel 1888 all'età di 71 anni. La nuova sede sarà inaugurata nel 1890.


I Brill: John George e i suoi tre figli George, Edward, John Martin.

Dopo la morte di J.G., la Brill è condotta dal suo ultimo figlio John Martin (1852-1908) e dai suoi due fratelli, George (1846-1906) e Edward (1850-1914), oltre che dal Rawle; il J. Martin è presidente e brevetta oltre 20 ritrovati. Dei suoi fratelli, il primogenito George non è altrettanto entusiasta del lavoro nella ditta, tanto che nel 1870 circa abbandona l'azienda familiare per darsi ad una attività che niente ha a che fare con la meccanica, quella del panettiere e tornerà a Philadelphia solo vent'anni dopo; seguirà invece l'attività paterna il secondo figlio, Edward, che nel 1880 apparirà come tesoriere e vice presidente della ditta.

Schema cinematico di un carrello

A chiarimento di quanto sarà esposto in seguito, segue qualche cenno sulla costituzione di un carrello ferroviario o tramviario, essenzialmente dal punto di vista cinematico, ossia dei movimenti reciproci compiuti dalle sue parti; ci riferiamo ovviamente ai carrelli costruiti in America e in Europa negli anni dal 1900 al 1930.

Si veda lo schema sopra riprodotto. Il telaio del carrello A insiste sui portaboccola E, all'interno dei quali l'asse delle ruote ruota in una boccola di metallo antifrizione; il portaboccola è libero di scorrere verticalmente tra le due piastre di guardia B (dette anche parasale), solidali al telaio del carrello. Tra portaboccola e telaio è inserita una molla C, che è quindi caricata da parte del peso del rotabile. In corrispondenza dell'accelerazione e della decelerazione del rotabile, tra una delle due facce interne di ogni piastra di guardia e la corrispondente del portaboccola si genera una forza che agisce approssimativamente in direzione normale alla direzione di marcia; onde permettere un facile scorrimento reciproco delle due superfici, la faccia interna del parasale è dotata di una parte in metallo antifrizione.

La parte di peso del rotabile spettante ad un carrello non grava direttamente sul telaio di questo, ma si trasmette attraverso una piastra dotata di una certa mobilità in senso verticale, la traversa oscillante G; il peso grava sulla traversa tramite il perno F, solidale alla cassa, e una piastra H, detta ralla. Tra traversa oscillante e telaio del carrello sono inserite delle molle J; tra traversa e telaio, ancora come tra piastra di guardia e portaboccola, vi è una azione di scambio in un senso o nell'altro in accelerazione o in decelerazione, che viene sostenuta da adatti blocchi di spinta K sui quali può appoggiarsi la traversa. Le molle tra traversa e telaio costituiscono un primo stadio di sospensione del carrello, mentre le molle tra telaio e portaboccola ne costituiscono un secondo; un carrello con queste caratteristiche è quindi detto a due stadi di sospensione, detti sospensione primaria risp. secondaria.

I dettagli nella parte destra della figura danno in a) una sezione del carrello in corrispondenza della linea XX, nella quale si nota la traversa oscillante appoggiata elasticamente al telaio. In b) è mostrato un primo stadio di sospensione di tipo leggermente diverso: qui la traversa G insiste, tramite molle, su una traversa ausiliaria L collegata tramite pendoli o pendini N al telaio del carrello, pendini che operano evidentemente a trazione. Questa sospensione è talvolta detta a pendolo e, se da un lato offre vantaggi nella comodità di marcia del rotabile, dall'altro presenta non pochi inconvenienti dipendenti dallo stato del binario. In c) è infine mostrato un modo di trasmettere gli sforzi reciproci tra telaio e traversa, diverso dai blocchi di arresto prima citati, a mezzo di una biella o barra di trazione P imperniata alle due estremità.

Osservazioni.

  1. Non tutti i carrelli sono a due stadi di sospensioni; i tipi più primitivi ebbero un solo stadio, costituito o dalle sole molle sui portaboccole, ed in tal caso la traversa poggia direttamente sul telaio, oppure dalle sole molle tra traversa e telaio.
  2. Nell'esempio di cui sopra si è supposto l'uso di molle elicoidali; all'atto pratico anche altri tipi di molle hanno trovato applicazione; le molle a balestra sono state ad esempio largamente impiegate.
  3. Quello che si è detto sui carrelli vale anche per i truck delle vetture a due assi, anch'essi a semplice o a multipla sospensione.
  4. Secondo altre norme è primaria la sospensione tra telaio e sale e secondaria quella sotto la traversa oscillante.

Alcuni tipi di carrelli Brill

Nota. - Non è noto il criterio di classificazione dei carrelli Brill: carrelli con la stessa sigla numerica ma con diverso suffisso letterale possono essere completamente diversi (ved. ad es. i carrelli tipo 27). In generale, un numero aggiunto dopo la sigla letterale indica una variante al tipo di carrello, ad es. su passo, diametro ruote, ecc.. Nella tabella riassuntiva alla fine del capitolo sono elencati i carrelli Brill per i quali è stato possibile trovare alcuni dati.

Carrello tipo 77-E

E' stato uno dei carrelli Brill più diffusi in America; in Europa, nelle nazioni anglossassoni e i Italia, ha trovato vasta applicazione nelle costruzioni tramviarie e ferroviarie leggere; normalmente utilizzato come carrello motore, è stato montato in qualche caso anche su rotabili rimorchiati o come carrello portante in motrici a quattro assi e due motori. E' a doppio stadio di sospensione, con la sospensione primaria graduata, ossia che interviene con elasticità variabile al variare del carico.

Carrello 77-E.
1, ralla; 2, traversa oscillante; 3, telaio del carrello; 4 e 5, sospensione primaria; 6, sospensione secondaria;
7, guarnizione della piastra di guardia; 8, portaboccola; 9, pendino di collegamento tra balestra e telaio.

A questo scopo tra la traversa oscillante 2 e la molla a balestra 5 è inserita una breve molla a spirale 4 che interviene da sola fino ad un certo carico (come dice una pubblicazione della Brill: fino a che tutti i posti a sedere della vettura sono occupati e non ci sono passeggeri in piedi), mentre la balestra, per la sua rigidità, non ha praticamente effetto; superato il punto in cui, aumentando il carico, la molla 4 è completamente compressa e i due piattelli di estremità sono in contatto, interviene la molla a balestra. La balestra trasmette il carico al telaio del carrello attraverso i due pendini 9 che operano a trazione. I motori, in numero di due, sono a montaggio interno, ossia tra le sale.

Carrello tipo 76-E

Ha la stessa struttura del 77-E, con un passo minore; è stato prevalentemente utilizzato per vetture rimorchiate.
Nota. - Risulta utilizzato per le motrici Breda del 1923 per la tramvie di Lima (Alessandro Albe').

Carrelli tipo 39-E

Sono carrelli del tipo detto ad aderenza massima.


Carrelli 39-E, 39-E2.

Nei primi tipi di carrelli 39-E si ha una struttura simile a quella dei carrelli 77-E e 76-E, mancante però della sospensione primaria graduata: la traversa oscillante appoggia direttamente sulla molla a balestra. Motore (per la ruota di diametro maggiore) a montaggio esterno.


Carrello 39-E con sospensione graduata.

La sospensione primaria graduata è stata applicata anche al carrello 39-E, come mostra l'immagine sopra riportata: la struttura del carrello, a parte le sale con ruote di diverso diametro, appare quindi identica a quella del 77-E; la sigla corretta del carrello dovrebbe essere 39-E1.

Carrelli tipo 27-G

Il telaio di questi carrelli riproduce quasi esattamente quello del 76-E, ma la differenza dai carrelli precedenti è che la sospensione primaria graduata è ottenuta con due molle a spirale 2 inserite dopo (in senso cinematico) la molla a balestra 1; la traversa oscillante insiste quindi direttamente sulla molla a balestra, ogni estremità della quale è collegata ad un tirante che, passando all'interno di una molla a spirale, si collega al piattello superiore della stessa (tutto ciò è scarsamente visibile nelle immagini), scaricando il peso sul telaio tramite due pendini 3.


Carrelli 27-G, 27-G1, 27-GE1.

I tipi 27-G e 27-G1 dovrebbero differire solo per il passo. Motori a montaggio esterno.

Carrelli tipo 27-F, 27-E

Questi carrelli dovrebbero costituire una versione dei 27-G; la struttura è infatti praticamente la stessa, con la differenza che la sospensione primaria è ottenuta con due molle a balestra montate in senso trasversale rispetto all'asse della via, invece che in senso longitudinale; le molle a balestra sono doppie, ossia ognuna è costituita da due molle semiellittiche unite per gli estremi. Non si hanno, al momento, immagini del carrello 27-E che però da un disegno (ved. oltre) appare essere una versione del 27-F con passo maggiore. La molla a balestra trasversale anzichè longitudinale sarà in seguito applicata su molti tipi di carrelli e questo potrebbe far sospettare che i 27-E e 27-F siano in realtà successivi ai 27-G.


Carrelli 27-F, 27-E1-1/2.


Carrelli 27-F, 27-E.
1, ralla; 2, prima parte della traversa oscillante; 3, sospensione primaria (doppia balestra ellittica); 4, seconda parte della traversa oscillante; 5, molla di graduazione della sospensione primaria; 6, pendino di collegamento tra detta e telaio; 7, sospensione secondaria; 8, telaio del carrello.

Qui la traversa oscillante 2 insiste su una traversa intermedia 4 tramite una molla a balestra ellittica doppia 3; dalla traversa intermedia il carico passa al telaio del carrello con una molla di graduazione a stelo interno come per il carrello 27-G e successivamente al portaboccola tramite la sospensione secondaria 7. Motori a montaggio esterno per il 27-F e interno per il 27-E.

Nota. - Il materiale motore SRFN del 1932 ha carrelli che sembrerebbero derivati dal Brill 27-E con la soppressione delle molle di graduazione.

Carrelli tipo 27-M.C.B.

Noto sotto svariati nomi, quali Commonwealth, Pennsylvania, Pullmann, è forse il carrello che ha avuto il maggior impiego in assoluto nelle costruzioni ferro tramviarie del mondo: il suo campo di applicazione ha spaziato dalle leggere motrici a carrelli per servizio urbano in città europee fino ai mastodontici locomotori diesel elettrici americani che, in multiplo attacco di tre, quattro e più motrici, trainano pesantissimi treni merci; presente su molte reti ferroviarie europee, la CIWL ne ha fatto il carrello standard per i propri rotabili fin dall'inizio del secolo XX. La sigla M.C.B. sta per Master Car Buildings, una serie di prescrizioni per i costruttori di rotabili.

La trave 1 è composta da due ferri piatti della caratteristica forma (detta talvolta a collo d'oca, che fa riconoscere il carrello a colpo d'occhio) tra loro opportunamente distanziati, che appoggiano direttamente sui portaboccole; tra questi due ferri si trova una seconda trave 2, libera di spostarsi verticalmente che abbraccia i portaboccole come le piastre di guardia in altri titpi di carrelli; tra le travi 1 e 2 è posta la sospensione secondaria costituita da due molle ad elica. Il carico insiste attraverso la ralla sulla trave oscillante 4 ed è trasmesso alla trave 2 a mezzo di una doppia balestra 3 per lato che costituisce la sospensione primaria, tra la trave oscillante e un cestello 6 solidale alla trave 2. Massima semplicità, tipica delle realizzazioni americane; alla semplicità è senz'altro dovuta buona parte della fortuna che ha avuto il carrello. Motori a montaggio interno.


Aggiunta di una molla di graduazione al carrello 27-M.C.B.

Del carrello 27-MCB è stata anche realizzata una versione a tre assi.


Carrello 27-M.C.B. a tre assi.

Carrelli tipo Diamond

Si tratta di carrelli motori con struttura derivata dal tipo Diamond, largamente usato in America per i carri merci.


Carrelli 55-D, 50-E a semplice stadio di sospensione.


Carrello 69-E a doppio stadio di sospensione.

Il carrello 69-E è del tipo ad aderenza massima, anche se la differenza tra i diametri delle ruote motrici e portante è ridotta e le boccole sono eguali per le due sale; due stadi di sospensione con molla a balestra per il primo e molla elicoidale per il secondo. Adatto per motrici con alimentazione a batterie, con un motore per carrello. Motori a montaggio interno.

Due primitivi carrelli Brill


Carrelli 11, 22-SP.

Il carrello tipo 11 è del 1890, primo carrello ad aderenza massima costruito da Brill, ad un solo stadio di sospensione. Nel carrello 22-SP la cassa poggia sui due pattini visibili in prossimità delle ruote motrici; il carico è trasmesso al telaio dalle doppie molle elicoidali lunghe (sospensione primaria) e dal telaio ai portaboccole dalle molle sopra gli stessi (sospensione secondaria); su questo carrello è stato talvolta montato un freno a pattini elettromagnetici. Motori a montaggio esterno.

Passo, diametro ruote e montaggio motori per alcuni tipi di carrelli Brill
per trazione tramviaria e ferroviaria leggera

tipo passo diam. ruote montaggio
motori
note
22-E 4' 20/33" interno Ad aderenza massima; diam. ruote portanti/motrici;
talvolta chiamato tipo Eureka.
27-E 6' 34" interno  
27-E1 6' 33" interno Talvolta passo=6'8", diam. ruote=34".
27-E1-1/2 6' 34" interno   
27-F 6' 34" esterno  
27-G, G2 4'6" 33" esterno  
27-G1 4'6" 2'9" esterno  
27-GE1 4'6" 33" esterno   
27-GE2 4'6"      
27-MCB1 6'6" 34" interno Talvolta diam. ruote=33".
27-MCB2 6'3" 34" interno  
27-MCB2X 6'6" 33" interno  
27-MCB3 7' 34" interno Talvolta passo=6'6", diam. ruote=33".
27-MCB3X 6'6" 34" interno  
39-E 4'6" 21/33" esterno Ad aderenza massima; diam. ruote portanti/motrici.
39-E1 4'6" 21/33" esterno Ad aderenza massima; diam. ruote portanti/motrici.
50-E     interno Carrello Diamond.
51-E1 4'10" 26"    
53-F 5' 24"   Per rotabili a pianale particolarmente basso.
55-D 48"     Carrello Diamond; per ferr. agricole scart. 36".
57-D     interno Carrello Diamond.
57-Trailer 4'6" 34"   Per vetture rimorchiate.
76-E 4'7" 30" esterno  
77-E 5'11" 20-26" interno Talvolta diam. ruote=22-24".
69-E 4'6"   interno Carrello Diamond.

Nota. - Sono state mantenute le misure inglesi che caratterizzano meglio il tipo di carrello; 1"=25,4 mm, 1'=12"=304,8 mm.


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rev. D 07/07/18