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Dispositif de suspension des moteurs dans les véhicules
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Dans le matériel roulant en général et plus parti-
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culièrement dans les b-sit.ui=<s motrices circulant sur voie ferré'-.) les moteurs ,qu'ils soient électriques, à essence ou utilisant un carburant généralement quelconque, peuvent être fixés : 1 ) directement sur 100 essieux ou sur des éléments soli- daires des essieux sans qu'il soit donc interposé de res- sorts entre les essieux et les moteurs ; 2 ) en partie directement sur les essieux et en partie sur des éléments reposant sur les essieux par l'intermédiaire de ressorts ; 3 ) entièrement sur des éléments reposant sur les essieux par l'intermédiaire de ressorts.
Les éventualités des 1 et 2 ci-dessus ne peuvent être envisagées que pour du matériel devant circuler à des vitesses réduites..Pour des voitures plus rapides, il devient
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nécessaire par suite de l'importance des chocs en provenance de la voie, de prévoir la fixation du moteur sur des éléments béneficiant d'une suspension constituée de ressorts ou d'au- tres éléments analogues. Dans ce cas, on utilise,pour la transmission du couple moteur au réducteur solidaire, ..de l'essieu,un arbre intermédiaire réuni par des joints elas- tiques ou articulés à l'arbre du réducteur d'une part et l'arbre du moteur d'autre part.
Cette disposition est in- dispensable en vue de permettre les dénivellations du mo- teur par rapport au réducteur par suite du fonctionnement ces ressorts intercalés entre l'élement supportant le moteur d'une part et l'essieu supportant le réducteur d'autre port.
Dans la pratique courante, l'élément recevant le moteur est soit le cnâssis de caisse, soitle châssis de be- gie, soit le châssis de truck. En général, on fixe le moteur en 4 points ou plus sur le châssis de véhicule, mais on se limite souvent à points lorsque le moteur se fixe sur le châssis de truck ou de bogie .
On constate en service que des tersions excessives sollicitent les organes de fixation des moteurs. Ces tensions dépassent largement les efforts théoriques auxquels ces orga- nes devraient normalement être soumis.Des contraintes anorma- les sont également constatëes sur les paliers supportant l'ar- bre du moteur et l'arbre du réducteur ainsi que pour les élé- ment:. ce fixation du bras de réaction.
Ces surcharges sont à attribuer : 1 ) au fonctionnement défectueux des joints élastiques ou arti- cules prévus pour la, jonction de l'arbre intermédiaire avec les arbres de réducteur ou de moteur.Ce fonctionnement dé- fectueux peut provenir soit du mauvais état de ces organes, soit du fait que l'importance des couples à transmettre et la vitesse de rotation de l'arbre provoquent une réduction telle
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de la sensibilité de ces joints que leur fonctionnement exige des efforts considérables ;
2 ) aux contraintes résultant des déformations de l'élément auquel sont fixés les moteurs.
Sous ce dernier rapport, la suspension du moteur en trois points, bien que constituant une amélioration incon- testable, ne représente cn fait qu'une solution partielle du problème. En effet, complémentair: ment aux torsions du châssis résultant des dénivellations des'voies, il y a lieu également de considérer les déformations du châssis dans le plan hori- zontal. Ces déformations sont provoquées par les contraintes lors des passages en courbe et par- les chocs lateuaux aux ap- pareil.? de voie. lles sont relativement importantes surtout quand les châssis constitués d'éléments boulonnés ourivés sont :.ujéts à dislô.cation après un certain tamps d'usage.
La suspension même réduite à 3 points s'oppoet a la redisation de ces déformations dans le plan horizontal.
Le dispositif faisant l'objet de la présente inven- tion a pour but d'éliminer les causes des contraintes exces- sives signalées ci-dessus en assurant au moteur une mobilité suffisante.
Dans ce but, le moteur est fixé sur son support par deux tourillons dont les génératrices sont situées sur un même axe perpendiculaire à l'axe du moteur et passant au centre de gravité du moteur ou au proche voisinage de ce centre.
Dans la réalisation pra.tique de l'invention, le mo- teur est muni de prolongements qui sont terminés par les tou- rillons dont la génératrice est prévue perpendiculaire à l'ar- bredu moteur.
'Le moteur est maintenu dans une position normale por rapport à l'élément qui le supporte par un stabilisateur ne permettant les oscillations du moteur par rapport à cet élément que sous des contraintes et dans des limites bien dé terminées.
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Les dessins ci-joints sont destines à montrer com- ment l'invention peut être réalisée en pratique :
La figure 1 est une vue en plan de la disposition généralement adoptée pour la fixation du moteur lorsque l'ar- bredu moteur estparallèle à. la voie.
La figure II estune vue en plan de la disposition généralement adoptéepour la fixation du moteur lorsque l'arbre du moteur est perpendiculaire à la voie.
La figure III est une vue en plan montrant la fixa- tion du moteur conformément à l'invention lorsque l'arbre du moteur est parallèle à la voie.
La figure IV est une vue en plan montrant la fixa- tion du moteur conformément à l'invention lorsque l'arbre du loteur est perpendiculaire à la voie.
La figure V est une. coupe suivant l'axe des touril- lons,
La figure VI est une coupe perpendiculaire à l'axe des tourillons et à l'amplomb du stabilisateur.
Sur les ligures I et II. on a désigné par 1 le mo- teur, a 2 l'arbre de transmission, 3 les joints élastiques ou articulés, 4 le réducteur, 5 le bras de réaction du réducteur, 8 les essieux, 7 le cadre supportant le moteur et compose 8 peut des lonwerens et des traverses 9. Le cadre 7 être xx indif- feremment un châssis de bogie, de truck ou de caisse de vé- hicule. Il repose sur les essieux 6 par l'intermédiaire de ressorts composés et répartis suivant les règles généralement adoptées dans lE matériel roulant pour la suspensionde ces éléments. Les moteurs 1 sont fixés au cadre 7 par des atta- ches (généralement des boulons) indiquées en 10.
Sur les figures III et IV, on a également désigné par 1 le moteur,2 l'arbre de transmission, 3 les joints élastiques ou articulés, 4 le réducteur , 5 le bras de réac- tion du réducteur, 6 les essieux, 7 le cadre supportant le moteurcomposé des longerons 8 et des traverses 9.
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Le cadre 7 peut aussi être indifféremment un châssis de bogie ,de truck ou de caisse de voiture supporté par des ressorts comme pour les pièces correspond antes des f'igu- res 1 et 2.
Conformément à l'invention, le moteur 1 est muni de prolongements 11 qui sont terminés par des tourillons 12 dont les génératrices sont perpendiculaires à l'arbre du moteur.
Comme montré par la figure 5, les tourillons 12 peu- vent s'emboiter dans des logements 17 formés dans les tra- verses ou les longerons 19 du cadre 7.
Eventuellement, en vue d'empêcher la transmission des vibrations, le logement des tourillons peut être pourvu d'une bague en caoutchouc ou en une autre matière isolante.
Les tourillons 12 peuvent venir de fusion avec ,ces prolongements de la carcasse du moteur ou être solidaires d'éléments fixés sur càlle-ci.
Le moteur qui se trouve ainsi en équilibre autour de l'axe passant par les tourillons est maintenu dans sa ¯position normale par un stabilisateur.
Celui-ci est én principe constitué par des ressorts
14 (fig.6) disposés de part et d'autre de l'axe des touril- lons. Ces ressorts 14 placés en tension reçoivent les mo- teurs par l'intermédiaire de pattes d'appui 13 solidaires de ceux-ci. Ces ressorts sont supportés par des tiges 15 s'appuyant sur IL'élément supportant le moteur et sont main- tenus en tension réglable par des écrous' 20 prévus sur des parties filetées de ces tiges.
A la figure 6, on a désigné par 16 les appuis de ces tiges filetées 15 sur les longerons ou les traverses
19 du cadre 7.
Des butées, évatuellement en caoutchouc, limitent les possibilités d'oscillation du moteur par rapport à l'é-
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lément support (châssis de truck, de bogie, ou de véhicule).
On conçoit facilement que, dans ces conditions, le moteur s'alignera sensiblement sur la direction de l'arbre intermé- diaire pour autant que les efforts résultant des dénivellations du moteur par rapport au réducteur soient suffisamment impor- tants pour influencer le stabilisateur. Ces efforts seront ap- préciables lorsque les joints élastiques ou articulés utilisés pour l'arbre de transmission seront soumis à des sollicitations excessives ou seront en mauvais état.
La possibilité d'oscillation du moteur réduisant les né- cessités de déformation angulaire des joints, il cn récultera une diminution, de même ordre, des contraintes sur les paliers supports d'arbre de moteur et de réducteur. Enfin, la flexi- bilité des ressorts du stabilisateur limitera les contraintes résultant des torsions du cadre support de moteur et la faible portée des tourillons et leur disposition rendra possible l'ac- complissement des déformations du cadre support dans le plan horizontal. Eventuellement, la mobilité dans ce plan pourra en- co#.e être améliorée en interposant entre le tourillon et son logement une bague en caoutchouc.
On a à dessein schématisé les figures illustrant la description afin de permettre les aménagements de détail sui- vant les différents cas suscebtilbles de se présenter en pra- tique. Parmi ceux-ci , il y a lieu de considérer l'utilisation éventuelle de ressorts à lames, de rondelles Belleville en lieu et place des ressorts hélicoïdaux figurés, éventuellement, on peut également cnvjsagcr l'adjonction d'amortisseurs aux res- sorts du stabilisateur.
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Suspension device for engines in vehicles
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In rolling stock in general and more particularly
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especially in b-sit.ui = <s motor vehicles circulating on railway tracks' -) the motors, whether electric, gasoline or using any fuel generally any, can be fixed: 1) directly on 100 axles or on solid elements of the axles without the interposition of springs between the axles and the motors; 2) partly directly on the axles and partly on elements resting on the axles by means of springs; 3) entirely on parts resting on the axles by means of springs.
The contingencies of 1 and 2 above can only be considered for equipment that has to travel at reduced speeds. For faster cars, it becomes
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necessary owing to the importance of the shocks coming from the track, to provide for the fixing of the engine on elements benefiting from a suspension consisting of springs or other similar elements. In this case, one uses, for the transmission of the engine torque to the integral reducer, ..of the axle, an intermediate shaft joined by elastic joints or articulated to the reducer shaft on the one hand and the shaft. the engine on the other hand.
This arrangement is essential with a view to allowing the engine to be uneven relative to the reduction gear as a result of the operation of these springs interposed between the element supporting the motor on the one hand and the axle supporting the reduction gear on the other side.
In current practice, the element receiving the engine is either the body frame, or the trough frame, or the truck frame. In general, the engine is fixed at 4 or more points on the vehicle frame, but often it is limited to points when the engine is attached to the truck or bogie frame.
In service, it is observed that excessive tersions stress the engine fasteners. These tensions greatly exceed the theoretical stresses to which these components should normally be subjected. Abnormal stresses are also observed on the bearings supporting the motor shaft and the reducer shaft as well as for the components: . this fixing the reaction arm.
These overloads are to be attributed: 1) to the faulty operation of the elastic joints or articulations provided for the junction of the intermediate shaft with the reducer or motor shafts. This faulty operation may result either from the poor condition of these components, or from the fact that the magnitude of the torques to be transmitted and the speed of rotation of the shaft cause such a reduction
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the sensitivity of these joints that their operation requires considerable effort;
2) stresses resulting from deformations of the element to which the motors are attached.
In the latter respect, the three-point engine suspension, while constituting an undeniable improvement, represents only a partial solution of the problem. In fact, in addition to the torsions of the chassis resulting from the unevenness of the tracks, it is also necessary to consider the deformations of the chassis in the horizontal plane. These deformations are caused by the stresses during the passages in curves and by the lateral shocks to the apparatus. of track. They are relatively important especially when the frames made up of bolted orivated elements are: subject to dislô.cation after a certain buffer of use.
The suspension even reduced to 3 points opposes the redization of these deformations in the horizontal plane.
The purpose of the device which is the subject of the present invention is to eliminate the causes of the excessive stresses indicated above by ensuring sufficient mobility for the motor.
For this purpose, the engine is fixed to its support by two journals, the generators of which are situated on the same axis perpendicular to the axis of the engine and passing through the engine's center of gravity or in the close vicinity of this center.
In the practical embodiment of the invention, the motor is provided with extensions which are terminated by the journals, the generator of which is provided perpendicular to the shaft of the motor.
The engine is maintained in a normal position relative to the element which supports it by a stabilizer allowing the oscillations of the engine relative to this element only under constraints and within well-defined limits.
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The accompanying drawings are intended to show how the invention can be carried out in practice:
Figure 1 is a plan view of the arrangement generally adopted for securing the motor when the motor shaft is parallel to. the way.
Figure II is a plan view of the arrangement generally adopted for fixing the motor when the motor shaft is perpendicular to the track.
Figure III is a plan view showing the attachment of the motor according to the invention when the motor shaft is parallel to the track.
Figure IV is a plan view showing the attachment of the motor in accordance with the invention when the lotter shaft is perpendicular to the track.
Figure V is a. cut along the axis of the journals,
FIG. VI is a section perpendicular to the axis of the journals and to the lead of the stabilizer.
On Lures I and II. we denote by 1 the motor, a 2 the transmission shaft, 3 the elastic or articulated joints, 4 the reducer, 5 the reaction arm of the reducer, 8 the axles, 7 the frame supporting the motor and component 8 can lengths and cross members 9. The frame 7 be xx regardless of a bogie, truck or vehicle body frame. It rests on axles 6 by means of compound springs distributed according to the rules generally adopted in rolling stock for the suspension of these elements. The motors 1 are fixed to the frame 7 by fasteners (generally bolts) indicated at 10.
In Figures III and IV, the motor, 2 the transmission shaft, 3 the elastic or articulated joints, 4 the reducer, 5 the reaction arm of the reducer, 6 the axles, 7 the frame supporting the engine made up of side members 8 and cross members 9.
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The frame 7 can also be either a bogie, truck or car body frame supported by springs as for the corresponding parts of Figures 1 and 2.
According to the invention, the motor 1 is provided with extensions 11 which are terminated by journals 12, the generatrices of which are perpendicular to the motor shaft.
As shown in FIG. 5, the journals 12 can fit into housings 17 formed in the sleepers or the side members 19 of the frame 7.
Optionally, in order to prevent the transmission of vibrations, the housing of the journals may be provided with a ring of rubber or other insulating material.
The journals 12 may come from fusion with these extensions of the frame of the engine or be integral with elements fixed thereto.
The motor which is thus in equilibrium around the axis passing through the journals is maintained in its normal position by a stabilizer.
This is in principle constituted by springs
14 (fig.6) arranged on either side of the axis of the journals. These springs 14 placed in tension receive the motors via support lugs 13 integral with them. These springs are supported by rods 15 resting on the motor supporting member and are held in adjustable tension by nuts 20 provided on threaded portions of these rods.
In Figure 6, 16 denotes the supports of these threaded rods 15 on the side members or cross members
19 of box 7.
Stops, possibly made of rubber, limit the possibilities of oscillation of the motor with respect to the
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support element (truck, bogie or vehicle chassis).
It is easily understood that, under these conditions, the motor will substantially align itself with the direction of the intermediate shaft as long as the forces resulting from the unevenness of the motor relative to the reducer are sufficiently great to influence the stabilizer. These forces will be appreciable when the elastic or articulated joints used for the transmission shaft are subjected to excessive stresses or are in poor condition.
As the possibility of motor oscillation reduces the need for angular deformation of the seals, there will be a reduction, of the same order, in the stresses on the motor shaft support and reducer bearings. Finally, the flexibility of the stabilizer springs will limit the stresses resulting from the torsions of the engine support frame and the low bearing of the journals and their arrangement will make it possible to achieve deformations of the support frame in the horizontal plane. Optionally, mobility in this plane could also be improved by interposing a rubber ring between the journal and its housing.
The figures illustrating the description have purposely been schematized in order to allow the detailed arrangements according to the various cases which may arise in practice. Among these, it is necessary to consider the possible use of leaf springs, Belleville washers instead of the figured coil springs, possibly, one can also cnvjsagcr the addition of shock absorbers to the springs of the stabilizer. .