BE827597A - Dispositif de suspension de materiel roulant - Google Patents

Description

  Dispositif de suspension de matériel roulant

  
La présente invention concerne les voitures de chemins de fer, et en particulier leur suspension. Elle est applicable aux véhicules ferroviaires dont la caisse ou la carrosserie est portée par des bogies,par l'intermédiaire de pivots, et aussi aux wagons de chemins de fer dont la caisse repose directement sur des essieux de roues, par  <EMI ID=1.1> 

  
Pour simplifier le langage dans la présente description le terme "wagon de chemin de fer" ou "wagon" désigne une unité ferroviaire élémentaire présentant un châssis porteur monté sur au moins deux essieux. Ainsi "wagon" pourra désigner un bogie ou un véhicule à quatre roues et le terme "châssis porteur" désigne aussi bien le châssis d'un wagon à quatre roues que le cadre porteur d'un bogie.

  
L'objet de l'invention est de fournir un dispositif de suspension d'un wagon assurant une bonne- stabilisation dynamique du wagon et lui permettant en même temps de s'inscrire facilement dans les courbes.

  
Selon l'invention un wagon comprend :  <EMI ID=2.1> 
- deux ensembles de roulement comprenant chacun une paire de roues liées par un essieu,
- des.paliers de roulement près des extrémités de chaque essieu,
- des dispositifs reliant chaque palier de roulement au châssis porteur,
- des dispositifs, reliant les ensembles de roulement entre eux pour coupler les mouvements de lacet des ensembles de roulement, comprenant
- un premier bras lié à un palier de roulement d'un ensemble de roulement ;
- un deuxième bras, identique au premier, lié au palier de roulement d'un deuxième ensemble de roulement relié au premier ensemble de roulement et situé en diagonale du premier palier de roulement mentionné. par rapport au centre de symétrie des deux ensembles de roulement ;
- et une tige montée pivotante sur les extrémités libres des deux bras.

  
De préférence, pour assurer une meilleure transmission

  
 <EMI ID=3.1>   <EMI ID=4.1> 

  
deux paliers de roulement de chaque ensemble d.e roulement,

  
 <EMI ID=5.1> 

  
semble de roulement intéressé, et d'autre part, deux tiges, qui se croisent,relient diagonalement les deux cadres élémentaires des deux ensembles de roulement couplés.

  
Les bras peuvent avoir une orientation générale inclinée par rapport à l'axe longitudinal du wagon. De même

  
la ligne reliant le centre du pivot de montage d'une tige sur le cadre élémentaire intéressé au centre du palier de roule-ments, peut être inclinée par rapport à l'axe longitudinal-du wagon. Les liaisons existant entre les bras et les poutres. d'une part, et d'autre part , entre '- les bras et les paliers de roulement peuvent également être des liaisons à pivot.

  
Pour illustrer d'autres caractéristiques de l'invention, plusieurs modes de réalisation en sont décrits cidessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels

  
La fig. 1 est une vue en élévation latérale avec

  
 <EMI ID=6.1> 

  
vention,

  
La fig. 2 est une vue en plan du mode de réalisation de la fig. 1 avec arrachés partiels,

  
La fig. 3 est un schéma plan du mode de réalisation de l'invention suivant les fig. 1 et 2.

  
La fig. 4 est un schéma plan d'un deuxième mode de réalisation de l'invention.

  
La fig. 5 est un schéma plan d'un troisième mode de réalisation de l'invention.

  
La fig. 6 est un schéma plan d'un quatrième mode de réalisation de l'invention.

  
La fig. 7 est un schéma plan d'un cinquième mode de réalisation de l'invention.

  
La fig. 8 est un schéma plan d'un sixième mode de  <EMI ID=7.1> 

  
La fig. 9 est une vue en coupe verticale du dispositif d'amortissement des mouvements des deux tiges croisées de liaison entre les deux ensembles de roulement

  
La fig. 10 est une vue en perspective du dispositif de la fig. 9.

  
Les figures 1 à 3 représentent un bogie à trois éléments comprenant deux cadres latéraux 10 et une traverse
12 portant sur les cadres latéraux par l'intermédiaire de ressorts 14. La traverse a essentiellement une structure de boîte allongée creuse. Les cadres 10 reposent sur deux ensembles de roulement 16 comprenant chacun une paire de roues
18 liées par un essieu 20. L'essieu peut tourner dans des paliers 22. Chaque palier 22 supporte le cadre latéral 10 correspondant par l'intermédiaire d'un coussin 24 dant la surface inférieure arquée repose sur le palier 22, d'une

  
 <EMI ID=8.1> 

  
du coussin 24, et de deux éléments 28 en sandwich élastique portés par la selle 26, et qui eux-mêmes portent le cadre

  
10.-Chaque élément 28 comporte des couches alternées de caoutchouc et de métal. La traverse 12 présente l'emboîtement femelle conventionnel 66 pouvant recevoir le pivot sur lequel porte la superstructure du wagon.

  
Chaque selle 26 à une section transversale en forme d'auge et comprend une âme 30 qui repose sur le coussin 24 et deux supports, 32, 34, situés de part et d'autre de

  
l'âme 30 et enserrant le palier 22. Une aile 36 est liée au support 34 et sert d'embase à une clavette 38 maintenant le palier 22 dans la selle 26, même en cas de déplacement relatif vertical important de ces deux pièces. Une goupille
29 passant par des orifices ajustés, forés dans la selle 26 et par un orifice plus large du cadre 10 maintient' une liaison entre la selle et le cadre en cas de mouvements relatifs.importants. Les supports 32, 34 sont équidistants  <EMI ID=9.1> 

  
32 étant situé au-dessous, et le support 34 au-dessus, de ce plan horizontal. Ainsi, si des forces sont appliquées à la selle
26, celle-ci ne tourne pas dans une direction verticale. Le coussin 24 peut être soudé au palier correspondant, ou bien il peut être lié aux lianes de la selle 26 qui l'enserrent.

  
Les ensembles de roulement du wagon sont reliés diagonalement à des bras 40, fixés à chaque selle 26, dont les extrémités libres d'un même ensemble de roulement sont reliés par une poutre 42 pour constituer un cadre élémentaire 37 lié à l'ensemble de roulement, par deux tiges 46, qui se croisent, montées pivotantes sur les cadres élémentaires 37 par l'intermédiaire

  
 <EMI ID=10.1> 

  
qui traverse une ouverture 15, ménagée de manière connue dans un cadre latéral 10, et des supports 41 qui relient la plaque 39 aux flancs de la selle 26. La poutre 42 est liée aux plaques 39 des bras 40. Les tiges 46 passent dans des fentes ménagées dans la traverse 12, assez larges et longues pour que les tige? et la traverse n'entrent jamais en contact dans leurs déplacements réciproques. La poutre 42, entre autre,. empêche toute convergence ou divergence significative des bras 40 quand les ensembles de roulement se déplacent l'un par rapport à l'autre.

  
Des patins de freins à simple effet 64 peuvent agir sur

  
 <EMI ID=11.1> 

  
de frein n'ont pas été figurés.

  
Chaque roue a une surface de roulement profilée, non pas en cône simple mais selon une conicité efficace supérieure à 1/20ème. Les éléments 28 à composants élastomères imposent une contrainte de lacet sur les ensembles de roulement assez faible pour que chaque. ensemble de roulement prenne une orientation radiale dans les courbes. La relation entre les conicités des roues et les contraintes de lacets imposées par les éléments 28 est telle que chaque ensemble de roulement est substantiellement auto-stabilisé dans les courbes que le wagon doit suivre. Le  <EMI ID=12.1> 

  
conicités et les contraintes de lacet permettant d'obtenir cet auto-stabilisaticn.

  
La liaison diagonale entre les ensembles de roulement

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
diagonale agisse en amortisseur de pompage. Si une élasticité suffisante ne peut résulter des propriétés des..matériaux constitutifs de la liaison, il faut alors munir les assemblages à douille d'éléments en caoutchouc ou autre élastomère approprié.

  
 <EMI ID=15.1> 

  
tion décrit le mode d'emploi d'une liaison diagonale pour amor-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
ment d'un wagon dont les conicités efficaces des roues sont asse:
grandes et les contraintes de lacet assez faibles pour que les ensembles de roulement soient auto-dirigés. Avec les dispositions décrites dans le brevet sud-africain N[deg.] 72/7978, on ren-

  
 <EMI ID=17.1> 

  
tures des bogies déjà connus. La présente invention décrit une structure plus pratique en termes de coût total, d'exigences de fabrication et de possibilités d'adaptation à des bogies déjà connus. Par exemple, les ensembles de roulement sont liés par des tiges qui peuvent être pleines, tabulaires, de sections va-

  
 <EMI ID=18.1> 

  
emboîtement simple. Chaque cadre élémentaire 37 est constitué d'une poutre 42 de section simple, de plaques 39 et de fers corniers 41. Les selles 26 peuvent être coulées en fonderie

  
ou constituées de plaques soudées entre elles. Ces composants simples doivent être comparés à la construction des bissels décrits dans le brevet ? 72/7978. La liaison diagonale peut être aisément adaptée à tout type de bogie ayant une traverse. Dans ce cas, les plaques 39 des bras 40 traversent des ouvertures 15 ménagées de manière connue dans les cadres latéraux 10 et les

  
tiges 46 passent par des fentes découpées simplement dans une  <EMI ID=19.1> 

  
que celui obtenu en réalisant l'invent on décrite dans le brevet

  
 <EMI ID=20.1> 

  
Jusqu'à présent, à cause des interactions compliquées

  
 <EMI ID=21.1> 

  
rie expliquant pourquoi la liaison diagonale est si efficace. Une explication possible repose sur l'idée que la liaison diagonale transmet des moments et des forces entre les ensembles

  
de roulement interconnectés. Ainsi, si un ensemble de roulement oscille ou est perturbé dans son mouvement, la liaison diagonale  transmet des impulsions à l'autre ensemble de roulement et de ce fait, exerce des forces de réaction sur les deux ensembles de roulement. Les rôles d'ensemble menant et d'ensemble mené alternent quand les deux ensembles de roulement oscillent.

  
Si on appelle E, le rendement mécanique de la liaison

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
à 1 + E pour un ensemble de roulement et à 1 .- E pourl ' autre. Ainsi, si le rendement de la liaison est très élevé et proche de l'unit;é, comme par exemple avec la liaison diagonale du brevet

  
 <EMI ID=24.1> 
-sur un ensemble de roulement et faible sur l'autre. Si le rendement est, au contraire, faible, les deux ensembles de roulement subissent des forces de stabilisation efficaces :nais différentes. Par suite, l'effet total de stabilisation est plus grand que lorsque la liaison a un bon rendement mécanique. On peut penser que les forces_ exercées -sur les ensembles de roulemert par l'intermédiaire de la liaison amènent un certain glissement des roues sur les rails.

  
On peut modifier le rendement de la transmission des moments par la liaison diagonale en changeant la direction  générale des bras, l'inclinaison de ces bras par rapport à  <EMI ID=25.1> 

  
tion des points d'insertion des tiges 46 sur les cadres élémentaires 37. En outra, le rendement peut diminuer si le coussin 24 <EMI ID=26.1>  que la selle 28 et le coussin 24 peuvent se déplacer et tourner 1\un par rapport à l'autre. Un jeu de 2 à 5 mm a été trouvé convenable. Les faces en contact du coussin 24 et de la selle 26 doivent être conformées pour frotter l'une contre l'autre. Le frottement entre ces deux surfaces dépend de la charge du wagon. Ainsi réalisés.la selle 26 peut être considérée comme montée pivotante par rapport à l'ensemble de roulement.

  
Etant donné que la liaison diagonale peut être réalisée de manière à amortir le pompage9 les contraintes élastiques existant entre-les ensembles de roulement et le wagon peuvent

  
 <EMI ID=27.1> 

  
plus grande liberté de lacet dans une courbe puisque les contraintes élastiques ne représentent plus le seul moyen d'amortir le pompage des ensembles de roulement. On peut même dans certains cas réduire à zéro ces contraintes élastiques.

  
L'efficacité de la liaison diagonale peut être ajustée pour etouffer les instabilités provenant de résonnances entre les bogies et le wagon qu'ils supportent.

  
La fig. 4 montre un schéma d'un wagon ayant une structure

  
 <EMI ID=28.1> 

  
lequel les cadres élémentaires 37 sont placés à l'extérieur des ensembles de roulement du wagon.

  
Les figures 5 à 8 montrent des modes de réalisation va-

  
 <EMI ID=29.1> 

  
de transmission des moments et des forces et par suite des amor-  tissements différents du pompage du wagon. 

  
Dans la fig. 5, le cadre élémentaire 37 correspondant 

  
 <EMI ID=30.1> 

  
et une poutre 52 qui leur est fixée. La poutre 52 dépasse les 

  
!&#65533;&#65533; bras 40 et présente des trous 54 pouvant recevoir les tenons   <EMI ID=31.1> 

  
54 utilisés occupant évidemment des positions symétriques par rapport au wagon.

  
La fig. 6 montre une modification de la liaison diagonale de la fig. 5 selon laquelle les bras sont inclinés par rapport

  
 <EMI ID=32.1> 

  
Dans les modes de construction représentés aux figures

  
3 à 6, chaque bras est fixé à l'ensemble de roulement de façon

  
à lui transmettre des moments. Aussi la poutre 42 peut être omise sans changer l'efficacité de la liaison diagonale.

  
Selon une modification des modes de réalisation des figures 3 à 6, la poutre 42 peut être montée pivotante' sur les <EMI ID=33.1> 

  
Cela est particulièrement vrai dans les'modes de réalisation des figures 3 et 4 où les bras 40, les poutres 42 et les tiges
46 peuvent être reliés par quatre articulations à douille seule-

  
 <EMI ID=34.1> 

  
La fi g . 7 montre une variante de construction du cadre élémentaire où chaque bras est monté pivotant en 56 sur un palier d'un ensemble de roulement et également monté pivotant en

  
 <EMI ID=35.1> 

  
être des emboîtements à douille, des rivets ou des dispositifs analogues qui permettent un léger débattement circulaire. la,connexion 56 est centrée sur le palier 22 de sorte que chaque bras peut tourner autour d'un axe vertical passant approxima-

  
 <EMI ID=36.1> 

  
La connexion 56,entre un bras 62 et le palier 22 associé, peut être réalisée en rendant le coussin 24 capable de rotation

  
 <EMI ID=37.1> 

  
Pour rendre le coussin et la selle de la fige, 1 capables d'un mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre, des jeux latéraux et longitudinaux sont prévus entre ces deux pièces et les surfaces de contact entre le coussin et la selle sont pré- <EMI ID=38.1> 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
le chaque bras 62 est connecté à la poutre correspondante 52

  
de manière à prendre une orientation inclinée par rapport à l'axe longitudinal du wagon. Dans ce cas, si un premier en semble de roulement se déplace latéralement par rapport à l'autre, à cause da l'interconneetion des cadres élémentaires, ce premier ensemble de roulement se déplace latéralement par rapport à la poutre 52. Ceci oblige un des bras 62 à pousser les extrémités de l'essieu et de la poutre les plus proches de lui en les écartant l'une de l'autre alors que l'autre bras 62 tire les extré'-mités de l'essieu.et de la poutre les plus proches de lui en les rapprochant l'une de l'autre. Ces mouvements créent des forces de glissement stabilisatrices au niveau des surfaces de 'contact des roues avec les rails.

  
Dans les variantes représentées aux figures 6 et 8, les bras peuvent être dirigés soit vers l'extérieur, soit vers l'in-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
Il a été.également trouvé convenable d'amortir les mou-

  
 <EMI ID=41.1>  figures 9 et 10.représentent un dispositif d'amortissement 70 <EMI ID=42.1> 

  
plateau 72 pour enserrer entre eux le plateau 74. L'ensemble des trois plateaux 72, 74, 76 est percé quatre fois de part en-

  
 <EMI ID=43.1> 

  
Les diamètres des trous du plateau 74 sont plus grands que les diamètres des trous des plateaux 72 -et 76 qui les encadrent.

  
Les trous 78 sont traversés par, des boulons 80. Pour permettre une insertion facile des boulons 80 dans les trous 78 on a placé une douille 84 en laiton ou en matière plastique

  
qui intéresse les trois trous. Une autre douille 86 de diamètre plus faible est insérée à l'intérieur, de la douille 84. La  <EMI ID=44.1> 

  
au plateau 76. Un écrou 88 vissé sur le boulon 80 permet de comprimer un ressort hélicoïdal 92 entre le plateau 76 et une rondelle 90 plaquée sur l'écrou 88.

  
En assemblage normal, chaque écrou 88 est serré sur son boulon 80 pour comprimer le ressort 92 et solidariser les plateaux 72 et 76. Les tiges 46 ont une faible latitude de mouvements relatifs à la fois en translation et en rotation à cause des jeux provenant du diamètre plus large des trous du plateau
74, mais ces mouvements relatifs sont freinés par le frottement du plateau 74 sur les plateaux qui l'enserrent.

  
 <EMI ID=45.1> 

  
peut utiliser une douille unique liée au plateau 72 et glissent dans le trou 78 du plateau 76. Ainsi, le plateau 76 peut s'écarter ou se rapprocher du plateau 72 tout en lui étant solidaire en déplacement latéral.

  
Il est connu que le pompage a une amplitude maximum

  
quand le wagon est vide ou peu chargé. Aussi la-compression des ressorts 92 est choisie pour obtenir la meilleure résistance

  
au pompage quand le wagon est faiblement chargé.

  
Dans les modes de réalisation décrits, les paliers 22 sont placés à l'extérieur des roues. Les paliers peuvent, bien entendu, être placés à l'intérieur des roues, les bras 40 étant naturellement liés aux paliers. 

  
Bien qu'il soit commode de lier les bras 40 aux paliers
22 de support des châssis porteurs, cadres latéraux de bogies

  
ou caisse des voitures à quatre roues, les bras 40 peuvent être liés à des paliers séparés spécialement prévus à cet effet. Dans une voiture où les ensembles de roulement sont entraînés par

  
un moteur électrique monté sur les paliers de l'ensemble de roulement, les bras peuvent être liés à la carcasse du moteur. 

  
 <EMI ID=46.1> 

  
1 - Véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un châssis porteur, deux ensembles de rouler,ient formés chacun d'une paire de roue liées à un essieu, des paliers situés près des extrémités de chaque essieu, des dispositifs reliant chaque palier au châssis porteur, un dispositif reliant les ensembles de roulement pour coupler leurs mouvements de lacet et de déplacement latéral comprenant luimême un premier bras lié à un palier de roulement d'un ensemble de roulement, un deuxième bras, identique au premier, lié au palier de roulement d'un deuxième ensemble de roulement relié au premier ensemble de roulement et situé en diagonale du premier palier de roulement mentionné par rapport au centre de

  
 <EMI ID=47.1> 

  
pivotante sur les extrémités libres des deux bras.

Claims (1)

1. 2 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les paliers sont reliés deux à deux

   en diagonale.

   3 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendication! 1 et 2 caractérisé en ce que chaque bras est fixé à son palier de façon à lui transmettre des moments.

   4 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif reliant les ensembles <EMI ID=48.1>

   22 placé chacun sur un des ensembles de roulement 16, deux poutres 42 reliant chacune les extrémités libres des bras portés par un même ensemble de roulement pour forcer un cadre élémen-

   <EMI ID=49.1>

   avec pivotement chaque tige aux deux cadres élémentaires 37 portés chacun par un ensemble de roulement 16, les liaisons pivotantes entre les tiges et les cadres élémentaires étant symétriques-.

   5 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la conicité efficace du profil de roule-

   <EMI ID=50.1>

   <EMI ID=51.1> <EMI ID=52.1>

   traintes de lacet et de mouvement latéral assez faibles pour que chaque ensemble de roulement soit auto-dirigé dans les courbes des voies où circule le véhicule.

   6 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les organes 24, 26, 28 reliant chaque palier 22 au châssis porteur 10 comprend un élément 28 résilient assurant une contrainte élastique aux mouvements de lacet et latéral de chaque ensemble de roulement par rapport au -véhicule.

   7 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4à6:, caractérisé en ce que l'élément 48 relient avec

   <EMI ID=53.1>

   tement à douille 48 permettant une rotation de la tige par rap-

   -port au cadre élémentaire autour d'un axe substantiellement vertical.

   <EMI ID=54.1>

   <EMI ID=55.1>

   chaque ensemble de roulement 16 est dirigé vers l'ensemble de roulement auquel il. est relié dia&#65533;onalement.

   9 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendica-

   <EMI ID=56.1>

   l'élément 48 de jonction pivotante d'une tige à un cadre élémentaire 37 et par le palier 22 lié au même cadre élémentaire est inclinée sur l'axe longitudinal du véhicule.

   10 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendica.tiens 4 à 9 , caractérisé en ce que chaque bras 40, 62 part du palier 22 auquel il est lié dans une direction inclinée sur l'axe longitudinal du véhicule.

   11- Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l'élément 48 reliant chaque poutre 42 aux bras 40, 62 correspondants permet le pivotement réciproque de la poutre et du bras intéressés. 12 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4 à 11 , caractérisé en ce que chaque bras 40, 62 est lié au palier 22 correspondant de manière à transmettre des moments à l'ensemble de roulement correspondant.

   <EMI ID=57.1>

   cations 4 à 11 , caractérisé en ce que chaque bras 40, 62

   est lié au palier 22 correspondant par des organes 24, 26 permet-tant' la rotation dudit bras dans un plan horizontal.

   14 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4 à 13, caractérisé en ce qu'il présente des organes d'amortissement 72, 74, 76 entre les mouvements des tiges 46 qui se .croisent,.

   15 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les organes d'amortissement 72, 74, 76 comprennent un premier élément 72 présentant une surface substantiellement plane lié à une tige 46, un deuxième élément 74 présentant une surface substantiellement plane lié à l'autre tige 46, les deux éléments étant couplés par frottement le long de leurs surfaces planes et maintenus serrés l'un contre l'autre par des organes 80, 88, 90, 92.

   16 - Véhicule ferroviaire suivant. la revendication 15, caractérisé en ce que le deuxième élément 74 est un disque,

   en ce que les organes de serrage comprennent un organe 76 présentant une surface substantiellement plane relié au premier élément 72, les surfaces planes des pièces 72 et 76 étant tournées l'une vers l'autre et enserrant le deuxième élément 74

   et en ce que des organes résilients 92 pressent les pièces

   72 et 76 l'une vers l'autre.

   17 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 4 à 16, caractérisé en ce que les organes de. liaison entre chaque palier et le châssis porteur comprenant une selle 26 formée d'une âme. 30 placée au-dessus du palier 22 et des

   supports 32, 34 encadrant le palier et liés aux bords opposés <EMI ID=58.1>

   18 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 17 ,

   <EMI ID=59.1>

   <EMI ID=60.1>

   cations 17 et 18, caractérisé en ce que les supports 32, 34 sont substantiellement parallèles au plan horizontal contenant l'axe de l'essieu correspondant à la selle et écartés de ce plan de la même distance, un des supports 34 se trouvant audessus et l'autre support 32 au-dessous, de ce plan horizontal.

   20 - Véhicule ferroviaire suivant l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que des cléments 28 comprenant des couches alternées de caoutchouc et de métal sont disposés entre chaque support 32, 34 de la selle 26 et le châssis

   <EMI ID=61.1>