La présente invention concerne du matériel roulant de chemin de fer et en particulier des suspensions pour des voitures de voyageurs légères.
Pour les voitures légères à grand rapport entre le poids en charge et le poids à vide, on considérait l'utilisation de ressorts ayant la souplesse souhaitable, comme incompatible avec le maintien de la stabilité latérale (par suite de l'espacement latéral nécessairement faible et de ce que les ressorts sont placés très bas dans les bogies classiques), et avec le maintien d'une tenue de roulement uniformément bonne et d'une hauteur d'attelage en substance constante- pour toute la gamme des charges du véhicule (par suite du taux constant des res- sorts métalliques classiques et leur flexion importante entre la position à vide et la position en charge).
Pour assurer une tenue de roulement uniforme et une hauteur d'attelage pratiquement constante sous n'importe quelle condition de char- ge, on a suggéré, et dans certains cas utilisés, des ressorts pneumatiques ayant une fréquence constante dans toute la gamme des charges du véhicule et agencés de façon à maintenir la hauteur du véhicule constante indépendamment de la charge.
Des ressorts pneumatiques sont désavantageux en ce qu'ils n'offrent pas une résis- tance latérale suffisante pour maitriser le déplacement latéral des caisses des voitures de chemin de fer sur leurs bogies, ils nécessitent plus de place que ce qui est normalement disponible pour les ressorts dans la structure habituelle du bogie, et en cas de fuites ou d'une impossibilité de les alimenter d'air comprimé, ils deviennent inopérants.
Cela étant, la présente invention a pour but de procurer une suspen- sion latéralement stable quoique très souple, propre à maintenir une tenue de rou- lement uniformément bonne et une hauteur d'attelage pratiquement constante dans toute la gamme des charges du véhicule.
L'invention a encore pour but de procurer une suspension de véhicule ferroviaire dans laquelle la charge de la caisse passe des parois latérales de la caisse du véhicule qui supportent la charge aux rails d'une façon plus directe que dans un équipement classique, permettant ainsi un allègement substantiel des tra- verses de la caisse et des bogies.
L'invention a aussi pour but de procurer un dispositif élastique com- pact et xûr capable de maintenir une tenue de roulement uniforme et une hauteur d'attelage pratiquement constante dans toute la gamme des charges d'un véhicule supporté et de maîtriser les mouvements latéraux du véhicule supporté.
On atteint les buts précités et d'autres encore, comme décrit ci-après, en prévoyant des bogies porteurs intérieurs comportant un châssis rigide élastique- ment supporté par les essieux et supportant Une traverse danseuse prévue sur le châssisdu bogie, de façon à ne se déplacer qu'autour d'un axe de pivotement cen- tral vertical ; ses extrémités, bien à l'extérieur des porte-roues du châssis du bogie, la traverse danseuse porte des ressorts sur lesquels est supportée la cais- se du véhicule, la traverse danseuse étant reliée à la caisse du véhicule par des biellettes longitudinales ou organes d'ancrage de manière que des mouvements rela- tifs latéraux et verticaux soient permis entre la traverse danseuse et la caisse, la traverse ne pouvant cependant pas pivoter ou se déplacer longitudinalement par rapport à la caisse.
En supportant la caisse près de ses parois latérales qui supportent la charge au lieu de sur son axe longitudinal central, et en supportant le châssis du bogie sur les essieux à l'intérieur des roues, on réduit sensible- ment des moments de flexion verticaux sur la traverse danseuse de la caisse et sur les traverses du bogie, ce qui permet d'utiliser des organes beaucoup plus légers.
L'emplacement intérieur du châssis du bogie permet ainsi de maintenir la hauteur de traverse danseuse suffisamment basse pour éviter une excentricité indésirable entre la traverse danseuse et les essieux, et une intrusion indésirable des res- sorts vers le haut dans la caisse ; cetemplacement permet également d'utiliser des ressorts-de support de la caisse de diamètre relativement grand. Afin d'utiliser la souplesse d'élasticité rendue possible par l'emplacement élevé et l'espacement large des ressorts, on utilise en combinaison des ressorts pneumatiques et hélicoî-
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daux. Dans ces ressorts, un ressort hélicoïdal souple entoure le ressort pneumati- que et est agencé de façon à supporter la caisse sans ltaide du ressort pneumati- que quand la charge est faible.
Le ressort pneumatique est pourvu d'une valve rac- cordant le ressort à une source d'air comprimé pour maintenir une hauteur de res- sort pratiquement constante.
Dans les dessins annexés la figure 1 est une vue en plan d'une forme d'exécution préférée de l'agencement dit bogie et des ressorts ; la figure 2 est une vue de coté du bogie représenté sur la figure 1; la figure 3 est une coupe verticale longitudinale en élévation sui- vant la ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 4-4 de la figure 1 ; la figure 5 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 5-5 de la figure 3 ; la figure 6 est une coupe verticale transversale du ressort qui sup- porte la caisse représenté dans le bogie des figures 1 à 5 ; la figure 7 est une vue en plan d'une variante de l'invention ;
la figure 8 est une vue de coté du bogie représenté sur la figure 7; la figure 9 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 9-9 de la figure 7 ; la figure 10 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 10-10 de la figure 7 ; la figure 11 est une vue en plan d'une autre variante de l'invention; la figure 12 est une vue de coté du bogie représenté sur la figure 11;
et, la figure 13 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 13-13 de la figure 11
Dans les dessins, le bogie représenté sur les figures 1 à 5 comprend des roues 1 des essieux 2 des bottes d'essieux 3 montées sur.les essieux 2 du coté intérieur des roues 1, des longerons surbaissés 4 supportés à leurs extrémi- tés sur les bottes d'essieux 3 et s'étendant longitudinalement entre elles, des ressorts hélicoïdaux 5 supportés sur les parties surbaissées des longerons, et un cadre rigide 6 comprenant des porte-roues 7 qui s'étendent longitudinalement et qui sont supportés sur les ressorts hélicoïdaux 5. et des traverses 8 qui relient les porte-roues 7 de façon à former une charpente rigide.
Les porte-roues 7 sont surbaissés en 7a entre les ressorts compensateurs 5, et sont reliés par une traverse médiane 9 ayant la forme d'un caisson et formant entre ses extrémités, une crapaudine centrale tournée vers le haut, comprenant un évidement cylindrique vertical 10 et une surface annulaire plane 11 qui entoure l'évidement 10. Ce der- nier est doublé d'une garniture cylindrique 12 en matière de friction et une gar- niture annulaire 13 en matière analogue recouvre la surface annulaire 11.
La traverse danseuse 15 est une poutre en caisson et sa paroi infé- rieure comprend une cheville ouvrière centrale dirigée vers le bas et comportant un organe cylindrique central 16, susceptible de pivoter dans l'évidement 10 pré- vu dans la traverse 9 du châssis du bogie, et une surface annulaire 17 entourant l'organe 16 et portant sur la face supérieure de la garniture 13, la charge ver- ticale portée par la traverse danseuse étant ainsi reportée sur le châssis du bo- gie.
La traverse danseuse 15 peut pivoter par rapport au châssis du bogie, mais des oscillations autour de l'axe de pivotement vertical, formé par les organes cylindriques complémentaires 10 et 16 sont freinées par la résistance au frotte-
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ment offerte par les-garnitures de friction .12 et 13 @
Les parties d'extrémité de la traverse danseuse s'étendent vers l'ex- térieur par dessus les parties surbaissées 7a des porte-roues et s'élargissent à l'extérieur des porte-roues de façon à former des sièges de ressort de relati- vement grand diamètre en forme de coupelles. tournées vers le haut 18, sur chacun' desquels repose un dispositif à ressort hélicoïdal et ressort-pneumatique combi- , nés, représenté de façon détaillée sur la figure 6.
Les sièges de ressort 18 sont chacun pourvus d'une console dirigée vers le bas 19 à laquelle est élastiquement fixée une tige d'ancrage qui s'étend longitudinalement 19a l'autre extrémité de la tige d'ancrage 19a étant fixée à une console 19b descendant du châssis U du. véhicule, de sorte que des mouvements latéraux et verticaux entre la naisse .et la- traverse danseuse soient permis, mais que la traverse danseuse ne puisse ae dépla- cer longitudinalement ou angulairement par rapport au châssis U.
Le châssis U est . pourvu sur les cotés de brides cylindriques 20 qui coïncident avec des'brides cy- lindriques verticales coopérantes 21 de la coiffe de ressort 22.' Chaque dispositif à ressorts représenté sur la figure 6 comprend un ressort pneumatique disposé ver- ticalement et comprenant des coupelles supérieure et inférieure 23 et .24 pratique- ment identiques, pourvues chacune d'éléments verticaux 25 et 26 qui viennent se placer dans des ouvertures coopérantes 27 et 28 respectivement ménagées dans les coiffes de ressort 22 et dans les sièges de ressort 18, et qui sont bloqués de fa- çon à ne pas pouvoir tourner par,,des goupiiles 30.
Les coupelles 23 et 24 sont partiellement cylindriques, par exemple en 31 et 32 mais comportent à leurs par- ties inférieure et supérieure respectivement, des parties de paroi tronconiques 33 et 34 qui se terminent par des brides 35 et 36 dirigées horizontalement vers l'intérieur. Les brides 35 et 36 sont reliées par une paroi flexible en matière caoutchouteuse comprenant des circonvolutions supérieure et inférieure flexibles 37 et 38 respectivement et une partie cylindrique de liaison rigide 39 de diamè- tre supérieur aux parties cylindriques 31 et 32 de coupelles supérieure et infé- rieure 23 et 24.
On peut voir que pendant des mouvements axiaux, les circonvolu- ' tions 37 et 38 s'affaissent et roulent hors de contact des surfaces extérieures coniques 33 et 34 des coupelles supérieure et inférieure respectivement, la pro- portion des circonvolutions en contact avec la surface tronconique des coupelles et le rayon de courbure de la partie restante étant fonction de la hauteur du res- sort à un moment donné quelconque. Les parties en forme de coupelle du siège de ressort et les coiffes de ressort 18 et 22, respectivement, on un diamètre sensi- blement supérieur à celui de la chambre pneumatique 23 et 24 et constituant un siège et une coiffe pour un ressort hélicoïdal 40 qui entoure complètement et en- ferme la chambre pneumatique.
Il est à remarquer que les sièges de ressort et les coiffes comprennet chacun un mince tampon de matière caoutchouteuse 41 et 42 sur ¯leurs surfaces respectives qui supportent le ressort et qui sont supportées par lui, à l'effet d'étouffer les sons. Sous charge faible, les ressorts hélicoïdaux
40 supportent toute la charge de la caisse.
Les coiffes de ressort et les sièges de ressort 22 et 18, respective- ment sont pourvus de consoles descendantes 43 et de bossages verticaux 44 diri- gés l'un vers l'autre et destinés à venir en contact en cas de bris d'un ressort.
Une des consoles 43 sur chaque coiffe de ressort supporte une valve 45 qui est raccordée par une conduite 46 à une source d'air comprimé (non représentée) et par une autre conduite 47 à la coupelle supérieure 23 du ressort pneumatique. Une troisième ouverture inférieure 48 de la valve 45 communique avec l'atmosphère. Le fonctionnement de la valve 45 est réglé par un bras 50 qui est relié par une biel- le 51 à la partie 18 formant siège de ressort de la traverse danseuse, de sorte que la valve 45 est sensible à des changements de hauteur entre le siège et la coiffe de ressort.
La valve est agencée de façon que tant que la charge est fai- ble, toute la charge de la caisse du véhicule soit supportée sur le ressort héli- coîdal 40, comme décrit plus haut, et, lorsque la charge du véhicule devient lour- de, de sorte que le ressort hélicoïdal 40 est comprimé, la bielle 51 sollicite vers le haut l'extrémité y reliée du bras 50, amenant ainsi la valve 45 à raccor- der'l conduite 47 à la conduite 46 et à admettre de l'air supplémentaire dans la
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chambre pneumatique.
Aussit8t que l'air supplémentaire gonflant-la chambre pneuma- tique a étendu le ressort jusqu'à sa hauteur prédéterminée normale, la valve 45 actionnée par la bielle 51 et le bras 50 ferme la communication entre les condui= tes 47 et 46 jusqu'à ce qu'une charge supplémentaire comprime le ressort davanta- ge. Au contraire, lorque la charge est enlevée du véhicule et que le ressort se détend au-delà de la hauteur prédéterminée normale, la bielle 51 amène 1'extrémi- té extérieure du bras 50 à se déplacer vers le bas, mettant ainsi la conduite 47 à l'atmosphère et permettant à l'excès d'air de la chambre pneumatique de s'é- chapper jusqu'à ce que la chambre ait repris sa hauteur prédéterminée, la valve se fermant à ce moment.
Il ressort de ce qui précède que, puisque la faible charge du véhicu- le n'est supportée que par le ressort hélicoïdale on peut utiliser un ressort pneu- matique plus-petit en combinaison avec le ressort hélicoïdal que si le ressort pneumatique était seul à supporter la charge du véhicule. En ajoutant le ressort hélicoïdal au ressort pneumatique, on peut utiliser un ressort hélicoïdal très souple qui procure la vitesse et.'la fréquence d'élasticité appropriée pour de faibles charges. Si on utilise un ressort hélicoïdal de ce genre seul, le ressort se comprime en charge et la hauteur du véhicule est sensiblement réduite par sui- te de la souplesse du ressort. Si on utilise un ressort hélicoïdal plus raide, il serait trop raide pour procurer une tenue de roulement satisfaisante à faible charge.
D'autre part, en prévoyant un ressort pneumatique, grâce à ses caractéris- tiques de fréquence constantes et son aptitude à fonctionner à une hauteur cons- tante indépendamment de la charge, en combinaison avec un ressort hélicoïdal sou- ple capable de supporter seul la faible charge, on obtient comme résultat un dis- positif élastique compact présentant une fréquence en substance constante sur une gamme relativement étendue de charge, avec une bonne tenue de roulement. De plus, la combinaison du ressort hélicoïdal avec le ressort pneumatique assure une maîtrise positive du déplacement latéral relatif entre la traverse danseuse et le châssis du véhicule, puisque la résistance relativement faible du ressort pneuma- tique à une déformation latérale est renforcée par la résistance élevée du res- sort hélicoïdal à une telle déformation.
D'autres avantages de la combinaison sont la sûreté de marche,ce que l'on n'obtient pas à l'aide d'un ressort pneuma- tique seul, par suite de-la possibilité d'un manque de pression d'air. Comme co- rollaire à l'avantage mentionné en dernier lieu, cette combinaison de ressorts offre une plus grande facilité de mouvement de manoeuvres, du fait que les res- sorts pneumatiques ne doivent pas être chargés avant les mouvements de ce genre comme ils devraient l'entre'avec une suspension entièrement pneumatique.
Le bogie est pourvu d'une paire de moteurs 53 qui sont chacun rigi- dement reliés à une boite d'engrenages 54 montée sur un essieu adjacent. Pour permettre un jeu latéral des essieux et des mouvements verticaux du châssis sur les ressorts compensateurs, les moteurs sont suspendus aux traverses intermédiai- res 8 au moyen d'un balancier transversal 55 articulé sur la traverse et por- tant à chacune, de ses extrémités une tige d'ancrage 55a; aux extrémités inférieu- res de ces tiges sont fixées des oreilles latérales 56 du moteur. Les tiges d'an- crage 55a comprennent les liaisons d'extrémité élastiques 57 qui permettent une légère angularité entre les tiges d'ancrage et les extrémités du balancier et des oreilles 56 du moteur, respectivement.
Il ressort de cette construction que le moteur est libre de se prêter de lui-même à n'importe quelle position que l'es- sieu peut prendre par rapport au châssis, provoquée par une angularité du chas- sis due à un affaissement inégal des ressorts compensateurs opposés ou par 'un jeu latéral de l'essieu dans ses bottes d'essieux.
Pour amortir les mouvements verticaux des ressorts 18 qui supportent la caisse, dès amortisseurs à friction montés verticalement 58 sont reliés entre les sièges de ressort 18 et les coiffes de ressort 22, et pour amortir les mou- vements latéraux entre le châssis U et la traverse danseuse, il est prévu un amortisseur hydraulique classique 59, monté sur les sièges de ressort 18 et com- portant un levier coudé 60 relié par une tige 61 qui.s'étend latéralement au châs-
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sis U du véhicule.
Une seconde forme d'exécution du bogie, représentée sur les figures
7 à 10, comprend les roues à bourrelet habituelles 61, les essieux 62, les boites d'essieux 63 montées sur les essieux 62 du. coté intérieur des roues 61, des lon- gerons surbaissés 64 s'étendant longitudinalement au bogie entre les essieux et' supportés à leurs extrémités sur les boites d'essieux 63, des ressorts compensa-' teurs 65 et un châssis de bogie rigide 66, comprenant des porte-roues 67 qui s'é- tendent longitudinalement et qui sont élastiquement supportés sur les ressorts compensateurs 65, des traverses 68, et un organe central longitudinal.69 qui re.- lie les deux traverses 68.
Entre les ressorts compensateurs 65, les porte-roues
67 sont ajourés verticalement de façon à procurer une construction en forme de trapèze isocèle et consistant en des bras inclinés. 70, une-semelle supérieure 71 qui s'étend dans le même sens que la partie supérieure- du porte-roue, et une se- melle inférieure horizontale 72 qui s'étend longitudinalement.
Une traverse dan-. seuse 73 traverse les fenêtres des porte-roues délimitées par les' parties. 70, 71 et 72 et est supportée sur les semelles inférieures 72 par des supports coulis- sants comprenant des plaques d'usure à contact de frottement 74 et 75 L'organe longitudinal 69 du châssis du bogie comporte une bride de support cylindrique 76, dans laquelle pivote un organe cylindrique vertical coopérant 77 sur la surface supérieure de la traverse danseuse. La traverse danseuse forme un caisson à l'exception de ses parties d'extrémité formant sièges de ressort 78, la partie formant paroi supérieure de la traverse danseuse étant enlevée près de ses extrémités de façon 9\ former une cuvette ouverte vers le haut.
Des ressorts sont pla- cés dans des sièges 78 et leurs extrémités supérieures viennent dans des coiffes de ressort en forme de cuvette ouvertes vers le bas 79 qui sont prévues sur le châssis V du véhicule. Les parties formant sièges de ressort 78 de la traverse danseuse 73 sont chacune pourvues de consoles verticales 80 auxquelles sont élas- tiquement fixées des tiges d'ancrage 81 qui s'étendent longitudinalement, les autres extrémités des tiges d'ancrage 81 étant reliées élastiquement à une conso- le 80a descendant du châssis V du véhicule de façon à empêcher la\traverse dan- seuse de pivoter ou de se déplacer longitudinalement par rapport au châssis V tout en permettant simultanément des mouvements relatifs verticaux et latéraux entre ces éléments.
Le ressort utilisé dans cette forme d'exécution comprend une coupelle inférieure 82, placée dans un siège de ressort 78 sur la traverse danseuse, une coupelle supérieure inversée 83-logée dans et supportant la partie formant coiffe de ressort 79 du châssis V du véhicule et une paroi flexible à deux circonvolu- tions 84 en matière caoutchouteuse qui relie les coupelles inférieure et supérieu- re et forme avec celles-ci une chambre étanche à l'air. Un ressort hélicoïdal 85 placé au fond de la coupelle inférieure et prenant appui normalement contre la partie supérieure de la coupelle supérieure 83 supporte la charge de la caisse du véhicule quand la charge est faible.
Le ressort est relié à une source d'air comprimé par une valve du type décrit avec référence à la première forme d'exécu- tion de l'invention et la valve est actionnée de façon analogue. CeTa étant, la valve et son dispositif d'actionnement ne seront pas décrits de façon détaillée dans cette forme d'exécution de l'invention.
Chaque essieu du bogie porte une botte d'engrenages d'entraînement
86 comportant un bras de torsion longitudinal 87 fixé au moyen d'un boulon et d'une rondelle élastique 88 à une console intérieure de l'un des bras inclinés 70 des pièces porte-roues, La botte d'engrenages 86 est reliée par l'arbre à car- dan longitudinal habituel 89 à un moteur 90, le moteur 90 étant suspendu d'une façon connue à la traverse 68 à l'extrémité opposée de la botte d'engrenages à laquelle il est relié. Chaque essieu est pourvu d'un moteur et d'une boite d'en- grenages, les boîtes d'engrenages étant supportées aux extrémités opposées des essieux de façon à permettre le placement des moteurs et des arbres d'entraîne- ment de liaison aux cotés opposés du bogie.
Une troisième forme d'exécution de la présente invention est représen-
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tée sur les figures 11 à 13. Le bogie comprend les roues à bourrelets habituelles 91 des essieux 92 et des bottes d'essieu 93 montées sur les essieux 92 du coté intérieur des roues 91 Un châssis de bogie comprenant des porte-roues longitudi-' naux 94, reliés par une traverse 95 est élastiquement supporté en 96 sur les boî- tes d'essieux 93 qui peuvent coulisser verticalement entre les bras 97 et 98 for- mant des guidages en forme d'arcade des porte-roues.
Entre les bras intérieurs 98, le porte-roue forme une poutre en treillis comprenant une semelle supérieure 99 et une semelle inférieure 100 reliées par des colonnes verticales 101 et des parties obliques 102 Une traverse 95 s'étend entre les semelles inférieures 100 avec les- quelles elle fait corps, et elle comporte un élément cylindrique vertical central 104. Une traverse danseuse 105 s'étend à l'extérieur des porte-roues à travers les 'fenêtres ménagées dans ceux-ci et formées par les semelles supérieures 99, les semelles inférieures 100 et les colonnes 101, et est supportée sur les semelles in- férieures 100 par un support 106 susceptible de coulisser longitudinalement.
La traverse danseuse 105 comporte un élément cylindrique 107 dans lequel pivote l'é- lément cylindrique 105 de la traverse 95, de sorte que la traverse danseuse peut, pivoter autour de l'organe 105. Les extrémités de la traverse danseuse sont sur- baissées pour recevoir une combinaison de ressorts hélicoïdal et pneumatique 82, 83, 84 du type représenté dans la forme d'exécution précédente ; le fonctionne- ment des ressorts est le même que dans la forme d'exécution précédente.
La tra- verse danseuse est pourvue de façon analogue à ses extrémités de consoles vertica- les 108, auxquelles sont élastiquement fixées des tiges d'ancrage 109 du type uti- lisé dans les autres formes d'exécution, qui s'étendent longitudinalement par rap- port au bogie et qui sont reliées à leurs extrémités opposées à une console 110, descendant du châssis W du véhicule de façon à empêcher des mouvements longitudi- naux et angulaires relatifs entre la traverse danseuse et le châssis du\véhicule et en même temps à admettre les mouvements latéraux et verticaux entre ces élé- ments qui peuvent être permis par les ressorts 82, 83,
84 de la traverse danseuse qui supportent le châssis W par l'intermédiaire de coiffes de ressort appropriées 111
Les amortisseurs de choc latéraux et verticaux habituels sont prévus dans cette forme d'exécution, comme dans la forme d'exécution précédente.
Il est clair que la présente invention n'est pas limitée à la descrip- tion détaillée qui précède mais que de nombreux changements et modifications peu- vent y âtre apportés sans sortir de son cadre.
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REVENDICATIONS.
1.- Bogie de véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comprend des équipages roues-essieu espacés et un châssis de bogie comprenant des organes latéraux supportés sur ces équipages et espacés l'un de l'autre transversalement par rapport au bogie ainsi qu'une traverse reliant ces organes latéraux, une tra- verse danseuse montée sur le châssis de façon à pivoter autour d'un axe vertical au milieu de la traverse, des ressorts verticaux placés sur la traverse danseuse, espacés transversalement du véhicule à partir de cet axe, et propres à flêchir verticalement et transversalement par rapport au bogie, ces ressorts pouvant sup- porter la caisse du véhicule.
2.- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que la traverse danseuse est empêchée de tourner autour d'un axe verti- cal par rapport à la caisse supportée.
30- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 1. caracté- risé en ce que des biellettes longitudinales sont reliées par une extrémité à cha- que extrémité de la traverse danseuse et sont propres à être reliées par leurs au- tres extrémités à la caisse pour empêcher la traverse danseuse de tourner autour d'un axe vertical par rapport à la caisse.
4.- Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que les ressorts verticaux comprennent des cham-
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bres pneumatiques à paroi flexible.
50- Bogie de véhicule ferroviaire suivant 1a revendication 1 carac- térisé en ce que des soupapes sensibles à la charge du véhicule commandent l'ad- mission et l'évacuation de l'air des .chambres de façon à maintenir la hauteur de la caisse du véhicule en substance constante, indépendamment de la charge.
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60- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que les ressorts comprennent des ressorts hlicoîdaux métalliques pro- pres à supporter la charge 'légère du véhicule.
7.- Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des.reven- dications 1 à 6, caractérisé en.ce que les organes latéraux du cadre.se trouvent du-coté intérieur des roueso
80- Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que la traverse danseuse s'étend sur une dis- tance substantielle vers l'extérieur au-delà des organes latéraux et les ressorts sont supportés sur les parties d'extrémité extérieures de la traverse danseuse.
90- Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que le châssis est une construction rigide d'une pièce.
10,.0 Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisé en ce que les organes latéraux du châssis sont élastiquement supportés par les équipages roues-essieu.
11- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 9 carac- térisé en ce que les. longerons s'étendent entre des équipages roues-essieu adja- cents de chaque côté du bogie, et en ce que les organes latéraux du châssis sont . élastiquement supportés par ces longerons.
120- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 1 carac- térisé en ce que le support de la traverse danseuse sur le châssis comprend une paire de cylindres verticaux complémentaires placés sur la traverse du châssis et sur la traverse danseuse et une paire de surfaces annulaires horizontales tour- nées l'une vers l'autre sur le châssis et sur la traverse danseuse et entourant les éléments cylindriques verticaux.
!3 Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 12, carac- térisé en ce qu'une garniture annulaire en matière de friction est intercalée entre les surfaces annulaires horizontales tournées l'une vers l'autre de façon à empêcher le bogie d'osciller par rapport à la traverse danseuseo
140- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 9 carac- térisé en ce que les organes latéraux sont de construction ajourée et compren- nent une paire de semelles inférieure et supérieure verticalement espacées entre les équipages roues-essieu et la traverse danseuse passe entre ces semelles verti- calement espacées et est supportée de façon à pouvoir coulisser sur la semelle inférieure pour tourner autour de l'axe vertical.
15- Bogie de véhicule ferroviaire suivant la revendication 14, carac- térisé en ce que le pivot prévu entre la traverse danseuse et le châssis consis- te, uniquement en une paire d'éléments cylindriques verticaux complémentaires prévus sur la traverse danseuse et sur le châssis, respectivement.
16.- Bogie de véhicule ferroviaire suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il est relié à une caisse de véhicu- le pourvue de coiffes de ressort fixes, transversalement espacées, qui reçoivent les ressorts.
17,- Bogie de véhicule ferroviaire, en substance comme décrit avec référence aux figures 1 à 6 des dessins annexés.
18 Bogie de véhicule ferroviaire, en substance comme décrit avec
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référence aux figures 7 à 10 des dessins annexés.
19 Bogie de véhicule ferroviaire, en substance comme décrit avec référence aux figures 11 à 13 des dessins annexés.
The present invention relates to railway rolling stock and in particular to suspensions for light passenger cars.
For light cars with a large ratio between laden weight and unladen weight, the use of springs having the desirable flexibility was considered incompatible with the maintenance of lateral stability (due to the necessarily low lateral spacing and that the springs are placed very low in conventional bogies), and with the maintenance of a uniformly good rolling behavior and a substantially constant coupling height - for the whole range of vehicle loads (hence constant rate of conventional metal springs and their significant bending between the empty position and the loaded position).
To ensure uniform rolling behavior and a substantially constant hitch height under any load condition, it has been suggested, and in some cases used, air springs having a constant frequency throughout the load range of the vehicle. vehicle and arranged to keep the height of the vehicle constant regardless of the load.
Air springs are disadvantageous in that they do not provide sufficient lateral strength to control the lateral displacement of the bodies of railway cars on their bogies, they require more space than what is normally available for them. springs in the usual structure of the bogie, and in the event of leaks or an inability to supply them with compressed air, they become inoperative.
This being the case, the object of the present invention is to provide a laterally stable, although very flexible suspension capable of maintaining uniformly good rolling resistance and a practically constant coupling height over the entire range of vehicle loads.
Another object of the invention is to provide a rail vehicle suspension in which the body load passes from the side walls of the vehicle body which support the load to the rails in a more direct manner than in conventional equipment, thus allowing Substantial lightening of the cross members of the body and the bogies.
Another object of the invention is to provide a compact and safe resilient device capable of maintaining a uniform rolling behavior and a practically constant coupling height over the entire load range of a supported vehicle and of controlling lateral movements. of the supported vehicle.
The aforementioned aims and others are achieved, as described below, by providing internal carrying bogies comprising a rigid frame resiliently supported by the axles and supporting a cross member provided on the frame of the bogie, so as to avoid move only around a vertical central pivot axis; its ends, well outside the wheel carriers of the bogie frame, the cross member carries springs on which the vehicle body is supported, the cross member being connected to the vehicle body by longitudinal rods or components anchoring so that relative lateral and vertical movements are permitted between the dancer cross member and the body, the cross member not however being able to pivot or move longitudinally relative to the body.
By supporting the body close to its load bearing side walls instead of on its central longitudinal axis, and by supporting the bogie frame on the axles inside the wheels, vertical bending moments on the wheels are significantly reduced. the cross member of the body and on the cross members of the bogie, which allows the use of much lighter components.
The internal location of the bogie frame thus makes it possible to keep the height of the dancer cross member low enough to avoid an undesirable eccentricity between the dancer cross member and the axles, and an undesirable intrusion of the springs upwards into the body; this location also allows the use of relatively large diameter body support springs. In order to utilize the elasticity made possible by the high location and wide spacing of the springs, a combination of air and coil springs is used.
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daux. In these springs, a flexible coil spring surrounds the air spring and is arranged to support the body without the aid of the air spring when the load is low.
The air spring has a valve which connects the spring to a source of compressed air to maintain a substantially constant spring height.
In the accompanying drawings, Figure 1 is a plan view of a preferred embodiment of the so-called bogie arrangement and the springs; Figure 2 is a side view of the bogie shown in Figure 1; Figure 3 is a longitudinal vertical section in elevation taken along line 3-3 of Figure 1; Figure 4 is a vertical cross section taken on line 4-4 of Figure 1; Figure 5 is a vertical cross section taken on line 5-5 of Figure 3; Figure 6 is a vertical transverse section of the spring which supports the body shown in the bogie of Figures 1 to 5; Figure 7 is a plan view of a variant of the invention;
FIG. 8 is a side view of the bogie shown in FIG. 7; Figure 9 is a vertical cross section taken on line 9-9 of Figure 7; Figure 10 is a vertical cross section taken on line 10-10 of Figure 7; Figure 11 is a plan view of another variant of the invention; Figure 12 is a side view of the bogie shown in Figure 11;
and, Figure 13 is a vertical cross section taken along line 13-13 of Figure 11
In the drawings, the bogie shown in Figures 1 to 5 comprises wheels 1 of the axles 2 of the axle bundles 3 mounted on the axles 2 on the inner side of the wheels 1, lowered side members 4 supported at their ends on axle bundles 3 and extending longitudinally between them, coil springs 5 supported on the lowered portions of the side members, and a rigid frame 6 comprising wheel carriers 7 which extend longitudinally and which are supported on the coil springs 5. and cross members 8 which connect the wheel carriers 7 so as to form a rigid framework.
The wheel carriers 7 are lowered at 7a between the compensating springs 5, and are connected by a median cross member 9 having the shape of a box and forming between its ends, a central slider facing upwards, comprising a vertical cylindrical recess 10 and a planar annular surface 11 which surrounds the recess 10. The latter is lined with a cylindrical lining 12 of friction material and an annular packing 13 of similar material covers the annular surface 11.
The dancer cross member 15 is a box girder and its lower wall comprises a central kingpin directed downwards and comprising a central cylindrical member 16, capable of pivoting in the recess 10 provided in the cross member 9 of the chassis of the bogie, and an annular surface 17 surrounding the member 16 and bearing on the upper face of the lining 13, the vertical load carried by the dancer cross member thus being transferred to the frame of the bogie.
The dancer cross member 15 can pivot relative to the bogie frame, but oscillations around the vertical pivot axis, formed by the complementary cylindrical members 10 and 16 are slowed down by the friction resistance.
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offered by friction linings .12 and 13 @
The end parts of the dancer cross member extend outwardly over the lowered parts 7a of the wheel carriers and widen outwardly of the wheel carriers so as to form spring seats. - large diameter piece in the shape of cups. facing upwards 18, on each of which rests a combined coil spring and air spring device, shown in detail in Fig. 6.
The spring seats 18 are each provided with a downwardly directed console 19 to which is elastically attached a longitudinally extending anchor rod 19a the other end of the anchor rod 19a being attached to a bracket 19b descending from the U-frame of the. vehicle, so that lateral and vertical movements between the birth. and the dancer cross member are allowed, but that the dancer cross member cannot move longitudinally or angularly with respect to the U frame.
The U frame is. provided on the sides with cylindrical flanges 20 which coincide with cooperating vertical cylindrical flanges 21 of the spring cover 22. ' Each spring device shown in FIG. 6 comprises a vertically disposed pneumatic spring comprising substantially identical upper and lower cups 23 and 24, each provided with vertical members 25 and 26 which come to be placed in cooperating openings. 27 and 28 respectively provided in the spring caps 22 and in the spring seats 18, and which are blocked so as not to be able to turn by, pins 30.
The cups 23 and 24 are partially cylindrical, for example at 31 and 32, but comprise at their lower and upper parts respectively, frustoconical wall parts 33 and 34 which end in flanges 35 and 36 directed horizontally inward. . The flanges 35 and 36 are connected by a flexible wall of rubbery material comprising flexible upper and lower convolutions 37 and 38 respectively and a rigid connecting cylindrical part 39 of greater diameter than the cylindrical parts 31 and 32 of upper and lower cups. higher 23 and 24.
It can be seen that during axial movements the convolutions 37 and 38 collapse and roll out of contact with the tapered outer surfaces 33 and 34 of the upper and lower cups respectively, the proportion of the convolutions in contact with the surface. frustoconical of the cups and the radius of curvature of the remaining part being a function of the height of the spring at any given moment. The cup-shaped portions of the spring seat and the spring caps 18 and 22, respectively, have a substantially larger diameter than that of the pneumatic chamber 23 and 24 and constitute a seat and a cap for a coil spring 40 which completely surrounds and encloses the pneumatic chamber.
Note that the spring seats and the caps each include a thin pad of rubbery material 41 and 42 on their respective surfaces which support the spring and are supported by it, in order to muffle sounds. Under low load, the coil springs
40 bear the entire load of the crate.
The spring caps and the spring seats 22 and 18, respectively, are provided with descending brackets 43 and vertical bosses 44 directed towards each other and intended to come into contact in the event of a breakage. spring.
One of the consoles 43 on each spring cover supports a valve 45 which is connected by a line 46 to a source of compressed air (not shown) and by another line 47 to the upper cup 23 of the air spring. A third lower opening 48 of the valve 45 communicates with the atmosphere. The operation of the valve 45 is controlled by an arm 50 which is connected by a link 51 to the spring seat portion 18 of the dancer cross member, so that the valve 45 is sensitive to changes in height between the seat. and the spring cover.
The valve is arranged so that while the load is low, the entire load of the vehicle body is supported on the coil spring 40, as described above, and when the load of the vehicle becomes heavy. , so that the coil spring 40 is compressed, the connecting rod 51 biases the y-connected end of the arm 50 upwardly, thereby causing the valve 45 to connect the line 47 to the line 46 and admit water. additional air in the
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pneumatic chamber.
As soon as the additional air inflating the pneumatic chamber has extended the spring to its normal predetermined height, the valve 45 actuated by the connecting rod 51 and the arm 50 closes the communication between the conduits 47 and 46 until until an additional load compresses the front spring. On the contrary, when the load is removed from the vehicle and the spring expands beyond the normal predetermined height, the connecting rod 51 causes the outer end of the arm 50 to move downward, thereby placing the pipe 47. to atmosphere and allowing excess air from the pneumatic chamber to escape until the chamber has returned to its predetermined height, the valve closing at this time.
It emerges from the foregoing that, since the low load of the vehicle is only supported by the coil spring, a smaller air spring can be used in combination with the coil spring than if the air spring was alone. bear the load of the vehicle. By adding the coil spring to the air spring, a very flexible coil spring can be used which provides the appropriate speed and frequency of elasticity for low loads. If such a coil spring is used alone, the spring compresses under load and the height of the vehicle is substantially reduced due to the flexibility of the spring. If a stiffer coil spring is used, it would be too stiff to provide satisfactory rolling resistance at low load.
On the other hand, by providing an air spring, thanks to its constant frequency characteristics and its ability to operate at a constant height regardless of the load, in combination with a flexible coil spring capable of supporting the load alone. low load, the result is a compact elastic device having a substantially constant frequency over a relatively wide range of load, with good rolling resistance. In addition, the combination of the coil spring with the air spring provides positive control of the relative lateral displacement between the dancer cross member and the vehicle frame, since the relatively low resistance of the air spring to lateral deformation is enhanced by the high resistance. of the helical spring to such deformation.
Further advantages of the combination are the safety of operation, which cannot be achieved with the aid of a pneumatic spring alone, owing to the possibility of a lack of air pressure. . As a corollary to the last mentioned advantage, this combination of springs affords greater ease of movement of maneuvers, since the air springs do not have to be loaded before such movements as they should. 'between' with fully air suspension.
The bogie is provided with a pair of motors 53 which are each rigidly connected to a gearbox 54 mounted on an adjacent axle. To allow lateral play of the axles and vertical movements of the chassis on the compensating springs, the motors are suspended from the intermediate cross members 8 by means of a transverse beam 55 articulated on the cross member and bearing at each of its ends an anchor rod 55a; at the lower ends of these rods are fixed side ears 56 of the motor. Anchor rods 55a include resilient end links 57 which allow slight angularity between the anchor rods and the ends of the rocker arm and engine lugs 56, respectively.
It emerges from this construction that the motor is free to lend itself to any position that the axle may take with respect to the frame, caused by an angularity of the chas- sis due to unequal sagging of the opposing compensating springs or by lateral play of the axle in its axle boots.
To damp the vertical movements of the springs 18 which support the body, vertically mounted friction dampers 58 are connected between the spring seats 18 and the spring caps 22, and to damp the lateral movements between the U frame and the cross member dancer, a conventional hydraulic shock absorber 59 is provided, mounted on the spring seats 18 and comprising an angled lever 60 connected by a rod 61 which extends laterally to the frame.
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sis U of the vehicle.
A second embodiment of the bogie, shown in the figures
7 to 10, includes the usual bead wheels 61, axles 62, axle boxes 63 mounted on axles 62 of the. on the inner side of the wheels 61, lowered rails 64 extending longitudinally of the bogie between the axles and 'supported at their ends on the axle boxes 63, compensating springs 65 and a rigid bogie frame 66, comprising wheel carriers 67 which extend longitudinally and which are elastically supported on the compensating springs 65, cross members 68, and a longitudinal central member 69 which connects the two cross members 68.
Between the compensating springs 65, the wheel carriers
67 are vertically perforated so as to provide an isosceles trapezoidal construction consisting of inclined arms. 70, an upper sole 71 which extends in the same direction as the upper part of the wheel carrier, and a lower horizontal sole 72 which extends longitudinally.
A dan-. seuse 73 passes through the windows of the wheel carriers delimited by the 'parties. 70, 71 and 72 and is supported on the lower flanges 72 by sliding supports comprising frictional contact wear plates 74 and 75 The longitudinal member 69 of the bogie frame comprises a cylindrical support flange 76, in which pivots a vertical cylindrical member 77 cooperating on the upper surface of the dancer crosspiece. The dancer cross member forms a box except for its spring seat end portions 78, the top wall portion of the dancer cross member being removed near its ends to form an upwardly open bowl.
Springs are placed in seats 78 and their upper ends fit into downwardly open cup-shaped spring caps 79 which are provided on the V-frame of the vehicle. The spring seat portions 78 of the dancer cross member 73 are each provided with vertical brackets 80 to which are resiliently attached anchor rods 81 which extend longitudinally, the other ends of the anchor rods 81 being resiliently connected to each other. a bracket 80a descending from the frame V of the vehicle so as to prevent the cross member from pivoting or moving longitudinally with respect to the frame V while simultaneously allowing relative vertical and lateral movements between these elements.
The spring used in this embodiment comprises a lower cup 82, placed in a spring seat 78 on the dancer cross member, an inverted upper cup 83-housed in and supporting the spring cover portion 79 of the V-frame of the vehicle and a flexible two-convoluted wall 84 of rubbery material which connects the lower and upper cups and forms therewith an airtight chamber. A coil spring 85 placed at the bottom of the lower cup and bearing normally against the upper part of the upper cup 83 supports the load of the vehicle body when the load is low.
The spring is connected to a source of compressed air by a valve of the type described with reference to the first embodiment of the invention and the valve is operated in a similar fashion. This being the case, the valve and its actuating device will not be described in detail in this embodiment of the invention.
Each axle of the bogie carries a boot of drive gears
86 comprising a longitudinal torsion arm 87 fixed by means of a bolt and a spring washer 88 to an interior console of one of the inclined arms 70 of the wheel-carrying parts, The gearbox 86 is connected by the The usual longitudinal camshaft 89 to a motor 90, the motor 90 being suspended in known fashion from the cross member 68 at the opposite end of the gearbox to which it is connected. Each axle is provided with a motor and a gearbox, the gearboxes being supported at opposite ends of the axles so as to allow the placement of the motors and linkage driveshafts. opposite sides of the bogie.
A third embodiment of the present invention is shown.
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shown in Figures 11 to 13. The bogie comprises the usual flanged wheels 91 of the axles 92 and axle boots 93 mounted on the axles 92 on the inner side of the wheels 91 A bogie frame comprising longitudi- 'wheel carriers end 94, connected by a cross member 95 is elastically supported at 96 on the axle boxes 93 which can slide vertically between the arms 97 and 98 forming arcade-shaped guides of the wheel carriers.
Between the inner arms 98, the wheel carrier forms a lattice beam comprising an upper flange 99 and a lower flange 100 connected by vertical columns 101 and oblique portions 102 A cross member 95 extends between the lower flanges 100 with the- which it forms a body, and it comprises a central vertical cylindrical element 104. A dancer cross member 105 extends outside the wheel carriers through the 'windows formed in them and formed by the upper soles 99, the soles lower 100 and the columns 101, and is supported on the lower flanges 100 by a support 106 capable of sliding longitudinally.
The dancer cross member 105 has a cylindrical element 107 in which the cylindrical element 105 of the cross member 95 pivots, so that the dancer cross member can pivot around the member 105. The ends of the dancer cross member are lowered. to receive a combination of coil and pneumatic springs 82, 83, 84 of the type shown in the previous embodiment; the operation of the springs is the same as in the previous embodiment.
The dancer sleeper is similarly provided at its ends with vertical brackets 108, to which are resiliently attached anchor rods 109 of the type used in the other embodiments, which extend longitudinally relative to each other. - port to the bogie and which are connected at their opposite ends to a console 110, descending from the chassis W of the vehicle so as to prevent relative longitudinal and angular movements between the cross member and the chassis of the vehicle and at the same time to allow the lateral and vertical movements between these elements which can be allowed by the springs 82, 83,
84 of the dancer cross member which support the W frame by means of appropriate spring caps 111
The usual lateral and vertical shock absorbers are provided in this embodiment, as in the previous embodiment.
It is clear that the present invention is not limited to the foregoing detailed description but that numerous changes and modifications can be made thereto without departing from its scope.
,
CLAIMS.
1.- Rail vehicle bogie, characterized in that it comprises spaced wheel-axle crews and a bogie frame comprising lateral members supported on these crews and spaced from one another transversely to the bogie as well as 'a cross member connecting these side members, a cross member mounted on the frame so as to pivot about a vertical axis in the middle of the cross member, vertical springs placed on the cross member, spaced transversely from the vehicle from this axis, and capable of flexing vertically and transversely with respect to the bogie, these springs being able to support the body of the vehicle.
2. A railway vehicle bogie according to claim 1, characterized in that the dancer cross member is prevented from rotating about a vertical axis relative to the supported body.
30- Railway vehicle bogie according to claim 1, characterized in that the longitudinal rods are connected by one end to each end of the dancer cross member and are suitable for being connected by their other ends to the body for prevent the dancer cross member from rotating around a vertical axis relative to the body.
4. A railway vehicle bogie according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the vertical springs comprise cham-
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Flexible wall pneumatic bars.
50. Railway vehicle bogie according to claim 1, characterized in that valves sensitive to the load of the vehicle control the admission and discharge of air from the rooms so as to maintain the height of the body. of the vehicle substantially constant, regardless of the load.
@
60. Railway vehicle bogie according to claim 5, characterized in that the springs comprise metallic coil springs suitable for supporting the light load of the vehicle.
7.- Rail vehicle bogie according to any one of des.reven- dications 1 to 6, characterized in.ce that the lateral members of the cadre.are located on the inner side of the wheels.
80- Bogie of a railway vehicle according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the dancer cross member extends a substantial distance outwards beyond the side members and the springs are supported. on the outer end parts of the dancer cross member.
90- Railway vehicle bogie according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the frame is a rigid one-piece construction.
10, .0 Rail vehicle bogie according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the side members of the frame are resiliently supported by the wheel-axle assemblies.
11. Railway vehicle bogie according to claim 9, charac- terized in that the. side members extend between adjacent wheel-axle assemblies on either side of the bogie, and in that the frame side members are. elastically supported by these side members.
120- Rail vehicle bogie according to claim 1, characterized in that the support of the cross member on the frame comprises a pair of complementary vertical cylinders placed on the cross member of the frame and on the cross member and a pair of horizontal annular surfaces turned towards each other on the frame and on the dancer cross member and surrounding the vertical cylindrical elements.
A railway vehicle bogie according to claim 12, characterized in that an annular friction lining is interposed between the horizontal annular surfaces facing one another so as to prevent the bogie from oscillating by. report to the dancer
140- Railway vehicle bogie according to claim 9, characterized in that the lateral members are of perforated construction and comprise a pair of lower and upper flanges vertically spaced between the wheel-axle crews and the dancer cross member passes between these flanges. vertically spaced apart and is slidably supported on the bottom flange to rotate about the vertical axis.
15. Rail vehicle bogie according to claim 14, characterized in that the pivot provided between the dancer cross member and the frame consists only of a pair of complementary vertical cylindrical elements provided on the dancer cross member and on the frame. , respectively.
16. A railway vehicle bogie according to any one of the preceding claims, characterized in that it is connected to a vehicle body provided with fixed spring caps, transversely spaced apart, which receive the springs.
17, - Railway vehicle bogie, in substance as described with reference to Figures 1 to 6 of the accompanying drawings.
18 Railway vehicle bogie, substantially as described with
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reference to Figures 7 to 10 of the accompanying drawings.
19 Rail vehicle bogie, substantially as described with reference to Figures 11 to 13 of the accompanying drawings.