Dispositif amortisseur pour véhicule de chemin de fer La présente invention a pour objet un dispositif amortisseur pour véhicule de chemin de fer capable de supporter des chocs et de protéger le châssis aussi bien que le chargement du véhicule d'une façon plus efficace que ce n'était le cas dans les dispositifs de ce type déjà connus.
Le dispositif amortisseur selon la présente inven tion, est destiné à un véhicule comprenant un châssis et un longeron glissant, entre lesquels sont disposés des amortisseurs de haute capacité, véhi cule dans lequel le longeron est formé de différents éléments mobiles les uns par rapport aux autres dans le sens longitudinal, de façon à augmenter ou diminuer la longueur totale de ce longeron sous l'action des forces de compression ou de traction que subit le véhicule.
Le dispositif selon l'invention comprend en outre, des moyens pour absorber les chocs transmis à travers le longeron, ces moyens étant attachés à chacun des éléments du longeron et étant mis en action durant chaque déplacement de ces éléments de façon à absorber une fraction de l'énergie des chocs de traction ou de compression qui se transmet le long du longeron glissant.
Le dispositif amortisseur selon l'invention, pré sente par rapport aux dispositifs du même type déjà connus, l'avantage de permettre l'absorption de très grandes énergies, les différents organes d'ab sorption des chocs absorbant chacun une partie de cette énergie. Il permet, en outre, d'éviter la pré sence des dispositifs à engrenage de traction qui, dans les véhicules du type mentionné plus haut déjà connus, coopèrent avec les crochets d'accou plement fixés aux deux extrémités du longeron glissant.
Dans le dispositif amortisseur selon l'invention, l'énergie des chocs se transmet par le longeron glissant aux organes d'absorption selon les princi- pes de la loi de conservation du moment et dans une forme d'exécution préférée ces organes d'ab sorption d'énergie sont agencés de façon à travail ler avec une caractéristique force-course sensible ment constante, au moins durant une partie de leur course.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, différentes formes d'exécution du dispositif selon l'invention. La fig. 1 est une vue en plan partielle d'un véhi cule sur lequel est montée la première forme d'exécution du dispositif ; la fig. 2 est une vue partielle en perspective du longeron glissant du véhicule de la fig. 1, les dif férentes pièces étant représentées en dehors de leur position normale ; la fig. 3 est une vue partielle, partiellement coupée, en plan et à plus grande échelle du lon- geron de la fig. 2 ;
la fig. 4 une vue analogue à la fig. 3, montrant le longeron en élévation ; la fig. 5 une vue en perspective de la partie du longeron vue aux fig. 3 et 4, certaines parties étant arrachées ; les fig. 6, 7, 8, 9 et 10 des vues en coupe trans versale, respectivement selon les lignes 6-6, 7-7, 8-8, 9-9 et 10-10 de la fig. 3 ; la fig. 11 est une vue en coupe selon la ligne 11-11 de la fig. 16b ;
la fig. 12 est une vue partielle en plan, partielle ment coupée d'une extrémité du longeron de la fig. 2 la fig. 13 une vue en coupe longitudinale selon la ligne 13-13 de la fig. 12 ; la fig. 14 une vue en coupe transversale selon la ligne 14-l4 de la fig. 13 ; la fig. 15 une vue en coupe transversale selon la ligne 15-15 de la fig. 12 ;
les fig. 16a, 16b,<B>16e</B> et 16d sont des coupes lon gitudinales schématiques et partielles du longeron de la fig. 2 dans différentes positions de fonction nement, une force de compression étant appliquée à l'extrémité gauche du longeron; les fig. <I>17a, 17b,</I><B>17e</B> et 17d sont des vues sem blables aux fig. 16a, 16b, 16c et 16d, mais montrant diverses positions relatives des éléments du longe- ron glissant lors d'un choc appliqué à son extré mité droite ;
les fig. 18a et 18b sont des coupes longitudina les schématiques partielles des éléments du longe- ron lors d'un choc de traction, appliqué au crochet d'accouplement droite ; les fig. 19a et 19b sont des vues semblables aux fig. 18a et<B>l 8b</B> lors d'un choc de traction appliqué au crochet d'accouplement gauche ; la fig. 20 est une vue en perspective partielle d'une seconde forme d'exécution ;
la fig. 21 une vue en coupe transversale selon la ligne 21-21 de la fig. 20, et la fig. 22 une vue en coupe transversale selon la ligne 22-22 de la fig. 20.
Les véhicules de chemin de fer à amortisseurs de châssis comprennent un support de crochets d'accouplement qui s'étend sur toute la longueur du véhicule et qui est séparé du châssis supportant le chargement, ce support est relié au châssis par un dispositif absorbant l'énergie des chocs, qui, lors d'un choc de compression ou de traction appliqué sur les crochets, entre en action et ne transmet au châssis et par conséquent au chargement, que des chocs dont l'énergie est insuffisante pour en dommager ledit chargement.
Pour simplifier et alléger les termes utilisés dans la description qui va suivre, le dispositif destiné à absorber l'énergie, employé pour régler l'importance de l'énergie transmise au châssis du véhicule et au chargement sera appelé le dispositif amortisseur de protection du chargement.
Le support des crochets d'accouplement consti tue un longeron glissant porté par le châssis du véhicule et mobile longitudinalement par rapport à ce dernier. Jusqu'à maintenant, de tels longerons glissants étaient formés d'un organe s'étendant d'un bout à l'autre du véhicule et portant les crochets d'accouplement à ses deux extrémités. De tels lon gerons sont naturellement soumis à des forces extrêmement grandes lors des chocs, spécialement lors de collision entre deux véhicules, ou de chocs à l'intérieur d'une composition.
Dans ce cas, lorsque le véhicule considéré se trouve à la tête d'une com position, l'énergie d'un choc subi par l'accouple ment avant se transmet à travers le longeron glis sant à l'autre crochet d'accouplement et de là, à tous les véhicules de la composition. De tels chocs peuvent correspondre à des vitesses de l'ordre de 16 km par heure. Comme le crochet d'accouplement intérieur est relié au second véhicule de la composition, le lon- geron glissant .bute contre ce second véhicule et l'énergie du choc est entièrement absorbée par le longeron qui tend à se voiler.
On a déjà proposé de monter sur les longerons des dispositifs amortisseurs intermédiaires coopé rant avec les crochets d'accouplement pour réduire l'énergie transmise aux longerons. Les dispositifs proposés comprenaient des organes élastiques ou à friction caractérisés par une caractéristique force- course incurvée, la force augmentant rapidement d'un minimum à un maximum en fonction de la course de l'amortisseur. Comme l'espace à disposi tion pour le longeron et les crochets d'accouple ment est limité et comme les prescriptions gouver nementales limitent la longueur de la course de ces amortisseurs,
on doit se contenter habituellement d'une course de l'ordre de 5 à 8 cm pour absorber l'énergie du choc à la compression et de l'ordre de 2,5 à 5 cm pour absorber l'énergie d'un choc à la traction. De telles limites entraînent naturelle ment une limite correspondante à l'énergie qu'est capable d'absorber le dispositif amortisseur. Dans certains cas, cette énergie est, par exemple, limitée à environ 69 000 kgm à la compression.
Or, les chocs de compression qui peuvent se pro duire sous l'effet d'un véhicule animé d'une vitesse de 16 km/h, peuvent atteindre une énergie de 180 000 kgm. Par conséquent, une telle énergie est capable de voiler le longeron.
Le dispositif qui va être décrit maintenant, évite la nécessité de prévoir un amortisseur intermé diaire à chaque extrémité du longeron et réduit efficacement l'importance de l'énergie transmise d'une extrémité à l'autre du longeron glissant.
Le longeron glissant et le dispositif amortis seur 10 représentés au dessin sont incorporés au châssis 12 d'un véhicule de chemin de fer de cons truction standard. La plus grande partie du châs sis 12 s'étendant depuis l'une des extrémités du véhicule jusqu'au-delà de sa partie centrale, est représentée à la fig. 1. La partie non représentée est pratiquement identique à celle qui est visible à la fig. 1. Le châssis 12 comprend des longerons latéraux 13 et des traverses d'extrémité 14 dont seule l'une est représentée, reliant les extrémités des longerons 13.
Des plaques d'angle ou d'autres dispositifs de fixation assurent la liaison rigide entre les traverses 14 et les longerons 13. Des entre toises 16, des barres longitudinales 17 et des tra verses intermédiaires 18 forment le squelette du châssis. Un longeron central 19 du type Z-26 s'étend d'une extrémité à l'autre du châssis 12. Ce longeron forme un canal ouvert vers le bas, et pré sente des brides 21 s'étendant vers l'extérieur à sa partie inférieure. La poutre 19 qui forme le lon- geron central fixe, supporte les traverses 18, les entretoises 16 et les barres longitudinales 17.
Le longeron 10 et le dispositif amortisseur qui vont être décrits sont disposés dans un espace 22 déli mité par des flancs verticaux 23 et un fond hori zontal 24 qui forment des éléments de la poutre 19. Ce longeron glissant est constitué d'une poutre mo bile 26 composée elle-même de deux éléments cou lissants 27 et 28, disposés bout à bout. Ces élé ments 27 et 28 sont normalement espacés l'un de l'autre, comme on le voit à la fig. 5. Lors d'un choc de traction ou de compression, ils se déplacent l'un par rapport à l'autre dans la poutre 19 en se rap prochant ou en s'éloignant selon la direction du choc.
Ces déplacements ont lieu entre deux posi tions extrêmes délimitées. Lorsque l'une ou l'autre de ces positions extrêmes est atteinte, le longeron glissant 26 se déplace comme une seule pièce par rapport à la poutre fixe 19. Le dispositif amortis seur comprend un amortisseur de tension 29, agencé de façon à entrer en action pendant la période durant laquelle les éléments du longeron glissant se déplacent l'un par rapport à l'autre.
Cet amortisseur de tension absorbe alors une portion de l'énergie des chocs de compression ou de trac tion que subissent les crochets d'accouplement 31 montés aux extrémités extérieures des éléments 27 et 28. Le dispositif amortisseur comprend, d'autre part, un dispositif d'absorption de haute puissance désigné par 32 et monté dans un logement 33 limité d'une part, par l'élément 26, et, d'autre part, par la poutre 19. Ce dispositif d'absorption ou dispositif amortisseur de protection entre en action lorsqu'il est nécessaire de réduire la grandeur de l'énergie de choc qui est transmise au châssis 12, et par là, à la caisse du véhicule et au chargement.
Les longerons avec dispositif amortisseur 10 peuvent être montés sur des véhicules existants de même que sur de nouvelles constructions. Les véhi cules conventionnels déjà en service comprennent généralement une poutre centrale standard de type Z-26 telle que celle qui est représentée au dessin. Toutefois, le dispositif amortisseur décrit peut également être monté dans une poutre longi tudinale fixe présentant une autre forme.
Les éléments 27 et 28 sont formés chacun de profilés capables de résister à des chocs appliqués sur les crochets 31 qu'ils portent à leurs extrémités extérieures. Ces profilés ont une section en H et zomprennent deux flancs verticaux 34 dont les milieux sont reliés par une âme horizontale 36. Les dimensions du profilé sont choisies de telle façon due les flancs 34 soient séparés des flancs verti caux 23 de la poutre 19 par des jeux permettant le déplacement libre du longeron 26.
Dans le cas où le dispositif décrit est monté sur un véhicule déjà existant, on constatera que le profilé Z-26 qui forme la poutre centrale présente des dimensions suffisantes pour permettre l'introduction d'un pro filé en H de dimensions standard. Des plaques de support fixées aux brides 21 de la poutre 19 retien- zent les éléments 27 et 28 à l'intérieur de l'es pace 22. Comme on le voit à la fig. 2, l'élément 28_ est pourvu d'une plaque soudée qui ferme un loge ment 33 dans lequel est introduit un dispositif amortisseur 32.
Les extrémités extérieures des éléments 27 et 28 sont pourvues chacune d'un carénage contenant les crochets d'accouplement 31, qui sont supportés par des organes 23. Ces carénages 38 étant identiques, seul celui qui est fixé à l'extrémité droite de l'élé ment 28 est représenté au dessin (fig. 12 à 15). Le carénage 38 comprend deux plaques verticales 39 placées en regard l'une de l'autre, et s'étendant obliquement en s'écartant l'une de l'autre pour per mettre des déviations du crochet 31 à partir de sa position médiane.
L'autre extrémité du carénage 38 est fixée par soudage à un bloc 41 qui est fixé lui- même à l'extrémité extérieure de l'élément 28. Le bloc 41 est fixé aux flancs 34 de l'élément 28 par des plaques de renforcement 42 et 43 qui sont sou dées contre le bloc 41 et contre les flancs 34. Ces nervures 42 et 43 sont de différentes longueurs et sont dimensionnées de façon à résister aux forces qui peuvent être appliquées au bloc 41. Entre les plaques 39 est placée une console 44 dont une extré mité forme un élément rectangulaire 46 qui s'étend immédiatement devant le bloc 41.
La console 44 présente deux bras latéraux 47 pourvus d'oeillets 50. La tige centrale 45 du crochet d'accouplement 31 est engagée entre les bras 47. Elle présente elle-même une ouverture coaxiale aux oeillets 50, ouverture dans laquelle est engagé un tourillon 50a. Une pla que support en forme de gouttière renversée 48, soudée à la partie inférieure des plaques 39 et sou dée également par l'une de ses extrémités sous le bloc 41 supporte la console 44. Cette gouttière 48 supporte également une plaque 49 qui est soudée contre les bords inférieurs 51 des parois latérales 39.
Elle présente une ouverture 52 dans laquelle est engagée une des extrémités de petit diamètre, du tourillon 50a. Pour maintenir la console 44 fixe par rapport au bloc 41 lors d'un déplacement longitudi nal, des butées 53 sont fixées aux faces internes des flancs 39. Ces butées sont en contact avec un épau lement 54 que présente la portion rectangulaire 46 de la console 44. Aux plaques de butée 53 sont assu jettis des renforts 56 et 57. Les renforts 56 s'éten dent dans le prolongement des parois latérales 39 et son fixés par leurs extrémités à la plaque supé rieure 58.
Les flancs 39 présentent des découpures dans leur partie supérieure. Dans ces découpures est engagée la plaque d'extrémité habituelle 59. Cette dernière est également fixée à la plaque su périeure 58 qui s'étend transversalement entre les arêtes supérieures 51 des flancs 39. Cette plaque de couverture ou plaque supérieure 58 s'étend jusqu'en regard des arêtes 51 de façon à ménager vers le haut du carénage 38 une ouverture permettant l'in troduction de la console et du crochet d7accouple- ment dans la position représentée à la fig. 13.
Cette ouverture facilite le montage de la console 44. Un support 61 s'étend en travers de la partie inférieure de l'extrémité du carénage 38. Ce support 61 com prend une pièce transversale 62 en forme de U renversé qui est fixée aux plaques latérales 38 et à la plaque supérieure 49.
Une seconde pièce 60 en forme de gouttière ren versée est disposée sur la pièce 62. C'est sur cet appui 60 que repose la tige du crochet 31. Une pla que 62a est soudée à la partie inférieure de l'or gane 62 et des nervures de renforcement 62b sont disposées à l'intérieur de la pièce 62, transversale ment.
Les portions extrêmes des éléments 27 et 28 du châssis présentent également une forme permettant au carénage 38 de se mouvoir librement lorsque le longeron glissant est déplacé jusque dans ses deux positions extrêmes. Pour cela, la poutre centrale 19 se termine un peu avant la traverse extrême 14. Des éléments angulaires présentant chacun un élé ment de paroi vertical 63 et un élément de paroi horizontal 64 sont soudés aux extrémités des flancs verticaux 22 de la poutre 19 et aux brides latéra les 21 de cette poutre. Les parois verticales 63 s'éten dent obliquement vers l'extérieur en formant un angle correspondant à celui des parois du caré nage 38.
Une plaque supérieure 65 fixée aux arêtes supérieures des parois 63, s'étend jusqu'au bord de la paroi supérieure 24 de la poutre 19. Pour assurer la jonction entre cet élément terminal et la poutre 19 un joint 66 est disposé sous cette poutre. Ce joint comprend des plaques de guidage 67 qui sont fixées, d'une part, aux brides horizontales 64, et, d'autre part, aux brides 21, de chaque côté de la poutre 19. Les plaques de guidage 67 s'étendent vers l'intérieur et supportent les parois latérales 34 du longeron glissant. Elles sont renforcées par une plaque 68 au centre de laquelle s'étend une plaque verticale 69 supportant un fer à U 71 transversal.
L'espace com pris entre le fer à U 71 et la plaque 68 est suffisant pour laisser la place à un dispositif d'entraînement (non représenté). Un dispositif 73 relie les élé ments 27 et 28 du longeron glissant et limite les déplacements de ces éléments lorsqu'ils se rappro chent et lorsqu'ils s'éloignent. Ce dispositif 73 coo père avec le dispositif 29 et avec l'amortisseur 33. Il comprend deux plaques longitudinales 74 présen tant chacune deux bras transversaux 76, une âme centrale 77 et une plaque de renforcement 78. Cha que organe 74 forme donc un caisson capable de -ontenir le dispositif d'absorption 29.
Les bras 67 peuvent être constitués de barres standard de sec tion rectangulaire. Leurs extrémités libres sont fixées à l'élément 28 de façon à se déplacer avec -lles. Ces bras 76 sont soudés aux faces internes du ogement 39 et leurs extrémités 79 sont alignées avec :'extrémité gauche de ce logement.
La partie des bras 76 qui s'étend à l'intérieur de l'élément 27 se trouve espacée des parois verticales 34 et de l'âme àorizontale 36 par un jeu suffisant pour permettre Lin déplacement relatif de l'élément 27 par rapport à ces bras 76.
Les angles opposés 81 et 82 des pla- ques 77 et 78 se trouvent à une certaine distance l'un de l'autre dans le sens longitudinal, cette dis tance étant telle que le dispositif amortisseur de tension entre en action pendant un déplacement relatif des éléments 27 et 28 l'un par rapport à l'autre, à partir de leur position de repos vers leur position rapprochée ou leur position éloignée comme on le voit aux fig., 16a, 16b,<B>16e</B> et 17a, 17b, 17c.
Pour cela, des clavettes 85 sont fixées sur les côtés supérieurs et inférieurs de l'âme 36 de l'élé ment 27. Ces clavettes s'étendent à l'intérieur de l'élément 28 à une certaine distance de son âme horizontale. Comme on le voit au dessin, la cla vette 97 peut avoir la forme d'une barre de section rectangulaire. La clavette 85 présente une longueur telle que dans la position de repos des éléments 27 et 28 son extrémité fixée à l'élément 27 bute contre l'extrémité interne du dispositif 29 et que l'extré mité qui s'étend à l'intérieur de l'élément 28 bute contre la plaque mobile du dispositif amortisseur de protection.
Ces clavettes sont dimensionnées de telle façon qu'un jeu est maintenu entre les bras 76 et les plaques de compression 78. Les côtés adja cents des barres 85 présentent une creusure qui donne la place nécessaire à l'âme horizontale de l'élément 28.
De préférence, le dispositif amortisseur de ten sion 29 qui entre en action pour décharger le lon- geron des chocs transmis longitudinalement forme un dispositif unitaire pourvu d'un organe élastique. Le dispositif 29 représenté au dessin, comprend une plaque extérieure 83 et une plaque intérieure 84 entre lesquelles sont disposés plusieurs éléments élastiques 86 séparés par des disques métalliques 87. Le dispositif 29 est placé à l'intérieur d'une ouver ture 88 que présente l'âme horizontale 36 de l'élé ment 27. Cette ouverture 88 est dimensionnée de telle façon que le dispositif 29 soit légèrement com primé de sorte qu'il est maintenu en place par son élasticité propre.
Lorsque les éléments 27 et 28 sont dans leur position neutre, (fig. 5) la plaque 77 est en contact avec l'extrémité 83 du dispositif 29 et la plaque 78 est séparée de l'extrémité 84 d'une dis tance inférieure à l'espacement entre les extrémi tés 89 et 91 des. éléments 27 et 28. Ainsi, une con traction des éléments 27 et 28 les amenant en contact amène la plaque 78 au contact de la plaque 84 et provoque la compression du dispositif 29 à l'inté rieur de l'ouverture 88 par appui contre les nervu res 92 fixées à l'âme 36 immédiatement avant que les extrémités 89 et 91 n'entrent en contact.
Le logement 33 que présente l'élément 28 est limité par deux plaques 93 espacées transversale ment l'une de l'autre et reliées par une plaque hori zontale intermédiaire 94 située dans le même plan que l'âme 36 de l'élément 28. L'arête 96 de la pla que 93 est espacée de l'extrémité libre de l'âme 36 de façon à permettre une extension totale de l'amor tisseur 32. En général, les plaques 93 et 94 qui for ment le logement de l'amortisseur sont de section supérieure à celle des éléments 27 et 28 de façon que ce logement présente toute la rigidité requise. Des éléments angulaires 100 formant butées sont fixés à l'âme 36, à l'extrémité extérieure du loge ment 33. Ces éléments 100 sont disposés de façon à retenir le dispositif 32. Le logement 33 est finale ment limité vers le haut et vers le bas par des pla ques 97 et 98.
La plaque supérieure 97 est disposée horizontalement d'un bord à l'autre des plaques ver ticales 93. La plaque inférieure 98 est amovible et permet un accès facile au dispositif 32 en cas de révision ou de changement. Comme on le voit, la plaque 98 a la forme d'une gouttière dont les bords sont engagés à l'intérieur des plaques verticales 93. Aux bords inférieurs de la gouttière 98 est fixée une plaque 99 qui s'étend vers le bas à partir de chacune des parois latérales 93. En outre, un élé ment angulaire 101 présentant des ouvertures cor respondant à celles qui sont pratiquées dans la pla que 99 permet de fixer la plaque supérieure par des boulons.
Les plaques supérieures et inférieures 97 et 98 présentant chacune à leur extrémité des fen tes 102 dans lesquelles s'étendent des clavettes 103 et 103a, et 104 et 104a, fixées à la poutre 19.
Les clavettes 103 et 104 sont fixées à la face inférieure de l'âme horizontale du profilé 19 et leurs faces sont situées respectivement dans l'alignement des extrémités du logement 33. Les clavettes 103a et 104a sont fixées en travers de l'extrémité ouverte de la poutre 19 au moyen de gouttières 110 qui ser vent également à maintenir le longeron 23 à l'intérieur de la poutre 19.
Le dispositif amortisseur 32 se contracte lors d'un choc sur les crochets et peut absorber suffisam ment d'énergie pour protéger le chargement d'une façon efficace lorsque les chocs reçus correspon dent à des collisions allant jusqu'à 19,3 km/h. Le dispositif 32 comprend un amortisseur dont la course est telle que l'énergie cinétique qu'il peut absorber est suffisante pour que l'énergie restante transmise au châssis du véhicule et au chargement ne crée que des accélérations relatives entre le chargement et le châssis du véhicule d'une importance inférieure à celle qui est susceptible d'endommager le char gement.
En d'autres termes, le dispositif amortisseur est de préférence du type de ceux qui utilisent le principe de la conservation des moments pour pro téger le chargement.
On a constaté en particulier qu'un dispositif amortisseur du type hydraulique dont les caracté ristiques force/course étaient sensiblement cons tantes était particulièrement adapté à une utilisa tion dans le dispositif décrit. Un tel dispositif est représenté à la fig. 11. Il comprend un tube 106 dans lequel est monté un piston 107 mobile alter nativement, et portant une tige tubulaire 108.
Un organe tubulaire flexible 109 relié d'une part, au cylindre 106, et, d'autre part, à la tige tubulaire 108 s'étend entre ces deux organes alors que des ressorts de compression 110,à boudin, sont placés entre les plaques d'extrémité<B>111</B> et 112 fixées aux extrémités du cylindre 106 ainsi qu'à la tige 108. Le disque de fermeture 111 porte une tige centrale 113 qui est engagée dans l'ouverture centrale 114 du piston 108 par une ouverture 115 que présente le piston 107.
Le dispositif 32 est rempli d'un liquide qui occupe tout l'espace délimité par le cylindre tubu laire 106, la tige de piston 108 et la garniture 109. .Lorsque le dispositif 32 est en service, il se trouve à l'intérieur du logement 33 du longeron glissant 26 et sa position normale est représentée à la fig. 16a. Ce dispositif est alors disposé entre les clavettes d'amortissement 103 et 103a ainsi que 104 et 104a fixées au châssis du véhicule ou à la poutre longi tudinale fixe 19. Ces clavettes butent d'un côté contre la plaque 96, les extrémités des barres 85 et les extrémités 79 des barres 76.
De l'autre côté, elles butent contre l'âme horizontale 36 de l'élément 28 du longeron et contre les arrêts angulaires 97. Lorsque le châssis subit un choc de compression ou de traction, le cylindre tubulaire 106 commence à se déplacer vers la gauche ou bien la tige de piston 108 ainsi que le piston 107 commencent à se déplacer vers la droite. Il est également possible que ces deux mouvements se produisent simultanément.
Dans chaque cas, comme le dispositif décrit se con tracte sous l'effet de la force amortie, la tige de réglage 113 déplace le fluide contenu dans l'ouver ture 114 de la tige 108 et la tête de piston 111 provo que un écoulement de fluide à travers les portions de l'orifice 115 qui sont libérées par la tige 113. Le dispositif parvient à la position représentée à la fig. 11.
La tige 113 présente des gorges de section variable 116 dont la forme est déterminée de façon à donner une caractéristique force/déplacement constante lorsque l'amortisseur se contracte. En d'autres termes, pour chaque déplacement unitaire l'augmentation de la force de résistance du disposi tif est constante.
Lorsque le dispositif se contracte ou s'étend, le fluide qui est situé du côté du piston 107 adjacent au disque 111 résiste aux chocs dans une mesure qui est déterminée par le débit d'écoulement du fluide à travers l'orifice 115 et la tige de réglage 113. La forme des gorges 116 assure la constance de la caractéristique force/déplacement du piston 111 à l'intérieur du cylindre 106.
L'énergie du choc est dissipée en partie sous forme de cha leur par l'intermédiaire du fluide qui a traversé la tige de réglage<B>113.</B> Ce fluide s'écoule dans la cham bre délimitée par le cylindre 106 et contenant la garniture 109.
La course du dispositif amortisseur décrit est choisie de façon que ce dispositif puisse transmet tre au chargement placé sur le véhicule suffisam ment d'énergie pour observer la loi de conserva tion du moment telle qu'elle s'applique à la pro tection des chargements des véhicules de chemin de fer.
En d'autres termes, lorsque le dispositif décrit est monté sur le châssis d'un véhicule, il dissipe une portion suffisante de l'énergie du choc pour que l'énergie résiduelle ou tout au moins une grande partie de cette dernière, soit transmise sous forme d'accélération positive et négative au char gement lui-même, ces accélérations étant de valeur inférieure à celles qui peuvent détériorer le char gement.
On a constaté que dans les conditions que l'on rencontre actuellement dans la formation des compositions de voitures de chemin de fer, la pro tection désirée peut être obtenue de façon satisfai sante en fixant la course du dispositif amortisseur à une valeur comprise entre 51 et 102 cm. Le résultat optimum est obtenu avec une course de 76,5 cm. Le dispositif décrit plus haut sera donc construit de préférence de façon à ce que sa course soit <I>de 76,5</I> cm dans un sens et dans l'autre à partir de la position médiane.
On va maintenant décrire tout d'abord, le fonc tionnement du dispositif décrit lors d'une opération d'aiguillage. Durant une telle opération, les vitesses d'accouplement peuvent atteindre jusqu'à 19,3 km/h ou même plus.
De telles vitesses peuvent créer lors de chocs sur les accouplements, des forces extrê mement grandes qui s'appliquent sur le longeron central 26, spécialement lorsque l'une des extré mités de ce longeron est fixée à l'accouplement correspondant d'un véhicule stationnaire faisant partie d'une suite de véhicules dont l'effet est com parable à celui d'une paroi fixe., On supposera donc que l'extrémité gauche du longeron 26 est soumise brusquement à une force de compression, comme on le voit aux fig. 16a, 16b et 16c et, d'autre part,
que l'espacement entre la position neutre ou détendue représentée à la fig. 16a -et la position contractée immédiatement avant que les extrémités correspondantes des élé ments 27 et 28 ne se touchent est approximative ment de 25,4 cm, que la plaque 77 de la barre 74, mobile avec l'élément 28 est placée à un endroit tel qu'elle touche la plaque 84 après s'être déplacée de 20,4 cm et que la course de l'organe 29 est d'environ 5 cm.
La course totale du dispositif amor tisseur est approximativement de 76,5 cm de sorte que, lors d'un choc sur le crochet d'accouplement, l'élément 27 se déplace vers la droite par rapport à l'élément 28 connecté lui-même par le crochet 31 au reste de la composition et restant, par consé quent, fixe à l'intérieur de la poutre 19.
Pendant ce mouvement, les butées du châssis 103, 103a, 104 et 104a fixées à la poutre centrale 19 restent égale ment stationnaires. Toutefois, les barres 85 solidai res de l'élément 27 et maintenues en contact avec la plaque 112 du dispositif 102 entrent en action et déplacent le piston 107 à l'intérieur du cylin dre 106 de telle sorte que le dispositif 32 est mis en action et crée une force de résistance de la manière décrite plus haut en absorbant une certaine quan tité d'énergie et cela, à une allure constante. Pen dant le déplacement vers la droite,
la plaque 84 atteint l'arête 82 de la plaque 78 à environ 5 cm avant l'endroit où les extrémités 89 et 91 des élé ments 27 et 28 se touchent. Tout déplacement ulté rieur provoque donc la compression de l'organe 29 (fig. 16c) et cette compression provoque une force de résistance supplémentaire qui absorbe la portion de l'énergie supérieure à celle que peut absorber le dispositif 32. La garniture de caoutchouc 29 sert donc à éviter des contraintes dynamiques excessives à l'intérieur du longeron 26 lorsque les extrémi tés 89 et 91 entrent en contact.
Une fois que le dispositif 29 a été complètement comprimé et que, par conséquent, les extrémités des éléments 27 et 28 sont en contact, le longeron glissant peut encore se déplacer comme un organe rigide d'une distance égale au reste ou à une partie du reste de la course du dispositif amortisseur, de façon à protéger efficacement le chargement comme on le voit à la fig. 16. Cet effet se produira lorsque les voitures fixées au crochet de droite sont mises en mouvement sous l'effet de la force du choc subit par le crochet gauche.
Le disque 111 du dispositif 132 reste appliqué contre les butées 104 et 104a de sorte que les barres 85 qui sont maintenant mobiles avec le longeron glissant 26 provoquent une compres- sion du dispositif 32. Après la dissipation de l'éner gie par ce dispositif, le ressort<B>110</B> est mis en action et ramène les éléments 27 et 28 dans leur position neutre représentée à la fig. 16a.
Le dispositif décrit plus haut lorsqu'il fonctionne dans les conditions indiquées, permet d'obtenir des résultats particulièrement avantageux. L'utilisation du dispositif 32 à caractéristique constante dans le cas où les éléments du longeron sont espacés de 25 cm permet à ce dispositif d'absorber une partie considérable de l'énergie d'un choc avant que ces éléments ne se touchent. De plus, pendant la dernière partie de la course, le dispositif 29 entre également en action, et absorbe toute l'énergie qu'il est capable d'amortir durant sa course d'envi ron 5 cm.
Ainsi, les deux dispositifs 32 et 29 partici pent à l'amortissement des chocs subis par les cro chets d'accouplement et la vitesse du choc lorsque les deux éléments du longeron entrent en contact est freinée dans une grande mesure. De ce fait, l'énergie transmise par le longeron lorsque les éléments 27 et 28 sont en contact, est très faible, de sorte que cet organe est capable de supporter les contraintes réduites qu'il subit dans ces conditions.
Les fig. <I>17a, 17b,</I> 17c et 17d illustrent schémati quement les positions relatives du dispositif lors d'un choc de compression appliqué à l'accouplement droite. On supposera les mêmes conditions et les mêmes données que pour les fig. 16a et 16b. Au début (fig. 17b) l'élément 28 se déplace par rapport à l'élément 27 qui reste stationnaire. Les orga nes 74 solidaires de l'élément 28 se déplacent simul tanément et la plaque 78 qu'ils portent bute contre la plaque 84 après un déplacement d'environ 20 cm.
Elle comprime alors l'organe élastique 29 contre l'âme horizontale 36 et contre les renforts 92. Lors- que cet organe 29 s'est comprimé dans toute la mesure possible, les extrémités 89 et 91 des élé ments 27 et 28 se heurtent comme on le voit à la fig. 17c.
En même temps, le dispositif 32 est com primé entre les clavettes fixes 103 et 103a et les barres de clavetage 85 qui sont fixes par rapport à l'élément 27, lequel est toujours stationnaire. De cette façon et comme lors d'une force de compres sion sur l'extrémité gauche du longeron, le dispo sitif 32 et l'organe amortisseur 29 entrent en action pour absorber chacun une partie de l'énergie du choc, subit par le crochet droite. Cette absorption d'énergie se produit pendant tout le temps où les éléments 27 et 28 se déplacent l'un par rapport à l'autre, ce qui réduit proportionnellement la por tion de l'énergie du choc qui est transmise d'une extrémité à l'autre du longeron.
Une fois que les éléments 27 et 28 sont en con tact, ils se déplacent conjointement. La portion cen trale 36 et les butées que comprend l'élément 28 sont alors mises en action pour comprimer l'amortis seur contre les clavettes 103 et 103a, et de cette façon, assurer la protection du châssis du véhicule et du chargement. Après dissipation de l'énergie du choc, le ressort 110 ramène les éléments dans la position de la fig. 17a.
Aux fig. 18a et 18b, sont représentées les posi tions relatives des éléments du dispositif décrit lorsqu'une forte traction est brusquement appliquée à l'accouplement droite porté par l'élément de lon- geron 28. On supposera de nouveau que les condi tions données plus haut sont remplies, c'est-à-dire que l'espacement normal entre les extrémités est de 25,4 am, que, la course de l'amortisseur est de 76,5 cm et que l'organe élastique 29 présente une course de 5 cm.
Si l'on applique brusquement une force de traction au crochet d'accouplement droite, alors que le véhicule se trouve à l'extrémité d'une composition, l'élément 28 se déplace vers la droite en s'écartant de l'élément 27 qui reste sensible ment stationnaire du fait de la force de résistance exercée par les autres véhicules accrochés à l'accou plement gauche. Comme on le voit à la fig. 18a, la plaque 77 de l'organe 74 qui est lui-même fixé à l'élément 28 comprime le dispositif 29, en lui fai sant parcourir toute sa course ou une partie de cette dernière selon l'importance de la force du choc.
L'organe élastique 29 est donc capable d'absor ber l'énergie qui se transmet dans toute la longueur du longeron entre les crochets 31. Si la force de traction appliquée est suffisante pour provoquer un déplacement de toute la série de véhicules attachés au crochet gauche du longeron 17, les éléments 27 et 28 se déplacent ensemble vers la droite comme on le voit à la fig. 18b. Le dispositif amortisseur 32 se comprime alors à l'intérieur du logement 33 con tre les clavettes 104 et 104a qui sont fixées à la poutre 19.
On voit que le dispositif agit de façon à réduire l'énergie qui est transmise à travers le lon- geron et permet de contrôler la proportion de l'énergie qui est transmise au châssis du véhicule et au chargement qu'il supporte.
La disposition que prennent les différents élé ments du dispositif décrit lorsqu'on applique une force de traction à l'extrémité gauche du longeron est visible aux fig. 19a et 19b. L'élément 27 se déplace alors vers la droite et l'élément 28 reste stationnaire, retenu par la composition attachée à son crochet. Les plaques 77 de l'organe 74 fixées à l'élément 28 stationnaire butent contre les pla ques 83 et compriment l'organe élastique 29 comme on le voit à la fig. 19a.
Cet organe absorbe donc une portion de l'effort de traction transmis à tra vers le longeron 26. Comme décrit plus haut, si la grandeur des chocs est telle que la série de véhi cules attachée à l'extrémité droite du longeron se déplace, les éléments 27 et 28 se- déplacent ensemble de sorte que le dispositif amortisseur de protection est comprimé contre les clavettes fixes 103 et 103a (fig. 19b).
Les fig. 20, 21 et 22 représentent une seconde forme d'exécution du dispositif décrit. Cette forme d'exécution comprend un longeron glissant 200 formé d'un élément 201 et d'un élément 202, d'un dispositif amortisseur de tension 203 et d'un dispo sitif amortisseur de protection du chargement 204 disposé dans un logement d'amortisseur 205.
Le longeron glissant 200 est mobile à l'intérieur d'une poutre centrale fixe 206. Les éléments 201 et 202 sont constitués chacun d'un profilé en H aux extrémités extérieures desquelles des crochets d'ac couplement sont fixés comme dans la forme d'exé cution représentée aux fig. 1 à 19. Ainsi, ces cro chets sont mobiles dans un carénage en forme de cloche que présente chacun des éléments 201 et 202. Des barres 209 en forme de U présentant des bran ches 208 sont fixées au-dessus et au-dessous de l'âme centrale du profilé de l'élément 202.
Les orga nes 209 sont donc mobiles avec l'élément 202. Les extrémités coudées 211 des organes 209 s'étendent de part et d'autre de l'élément 201 et entourent l'organe élastique 203. La partie arrondie 211 de chacun des organes 209 porte une plaque 212 en forme de demi-cercle qui appuie contre l'extrémité extérieure de l'organe 203 lorsque les éléments 201 et 202 sont dans leur position normale. Les orga nes 209 sont guidés lors d'un déplacement relatif des éléments 201 et 202 par des plaques 213.
Enfin une plaque centrale 214 s'étend entre les bras 208 de chaque organe 209, l'arête extérieure de cette plaque 214 étant espacée de l'extrémité intérieure de l'organe élastique 203, lorsque ce dernier se trouve dans sa position détendue, d'une distance inférieure à l'espacement ménagé entre les extré mités 216 et 217 des éléments 201 et 202 de sorte que l'organe 203 est comprimé dans toute la mesure du possible avant que les deux extrémités 216 et 217 n'entrent en contact.
Le dispositif amortisseur de tension 203 est de préférence constitué par un amortisseur élastique comprenant des plaques de guidage 218 et 219 entre lesquelles sont disposés des organes de caout chouc 220 séparés par des disques métalliques. L'organe 203 est introduit dans une découpure pra tiquée dans l'âme horizontale 207 de l'élément 201.
Normalement il remplit complètement cette décou pure, mais à la fig. 20 une partie de cet organe n'est pas représentée afin que l'on voie la découpure.
Le logement 205 de l'élément 201 est pratiqué en dessous de l'âme centrale 207. Ses limites sont déter minées par des clavettes 222 fixées à l'élément 201 et par des clavettes 223 fixées à l'élément 202. En position neutre, les clavettes 223 et 222 butent con tre les extrémités du dispositif amortisseur de pro tection 204.
Les brides horizontales que présentent la pou tre fixe 206 à sa partie inférieure portent un assem blage 225 supportant le dispositif 204. Cet assem blage comprend deux profilés en U 226 du côté inférieur desquels est fixée une plaque de fond 227. Entre ces profilés en U, s'étend un organe longitu dinal 228 supportant lui-même des clavettes 222a et<I>223a</I> qui sont espacées les unes des autres et dis posées de façon à buter contre les extrémités oppo sées du dispositif 204. Les faces correspondantes de ces clavettes sont alignées avec celles des clavet tes 222 et 223.
Le fonctionnement du dispositif 204 de même que sa construction peuvent être identiques à ce qui a été décrit précédemment, à propos de la fig. 11. Le dispositif amortisseur est placé dans le loge ment 205 de telle façon que dans la position neutre ou dans la position de détente complète des élé ments 201 et 202, les plaques 231 et 232 butent con tre les clavettes 222, 222a et 223, 223a.
Le dispositif représenté aux fig. 20 à 22 fonc tionne comme celui défini aux fig. 1 à 19. Sous l'effet d'une force de compression appliquée sur la gauche, l'élément 201 se déplace dans la direction de la force en se rapprochant de l'élément 202 qui est maintenu sensiblement fixe par l'inertie des véhicules accrochés au crochet droite.
On suppo sera de nouveau que l'espacement entre les extré mités des éléments en position neutre est d'environ 250 mm, que la course de l'organe amortisseur de tension est d'environ 50 mm, que les plaques 214 fixées entre les bras des organes 209 sont placées de telle façon que leurs bords internes sont à 200 mm environ de la plaque 218, de sorte qu'après un déplacement de 200 mm des éléments 201 et 202,
les bords internes des plaques 214 butent contre la plaque 218 et commencent à comprimer l'organe amortisseur. Ce dernier est complètement comprimé lorsque les éléments du longeron se touchent.
En même temps, les clavettes 22 entrent en action et provoquent une contraction du dispositif amortis- seur de protection contre les clavettes de butée<I>223a.</I> Ainsi, l'organe amortisseur 203 et le dispositif de protection 204 contribuent tous deux à absorber une partie de rénergie des chocs et à réduire celle qui est transmise à travers le longeron 200.
Lors d'un déplacement conjoint des éléments 201 et 202, les clavettes 222 provoquent la compression du dispo sitif 204, cette compression se poursuivant jusqu'à ce que la course totale soit atteinte en absorbant une partie de l'énergie résiduelle de sorte que l'énergie qui est finalement transmise au châssis du véhicule et du chargement est limitée à celle qui peut être supportée sans dommage par le chargement.
Sous l'effet d'une force de compression appli quée à l'élément 202 la réaction du dispositif est la même avec cette seule différence que l'élément 202 est mobile alors que l'élément 201 est fixe. La pla que 214 se déplace donc et comprime l'organe élas tique 203. Les clavettes 223 compriment en même temps le dispositif 204 contre les clavettes fixes 222a. Le déplacement conjoint des éléments 201 et 202 par rapport à la course centrale 206 provoque ensuite une compression du dispositif amortisseur jusqu'à ce que la course totale de ce dispositif soit accomplie, entre les clavettes fixes 222a et les cla vettes mobiles 223.
Lors de l'application d'une force de traction, à l'une ou à l'autre des extrémités du dispositif, celui des éléments qui est soumis à la force de traction se déplace par rapport à l'autre de telle façon que les plaques 212 provoquent la compression de l'organe 203, comme décrit plus haut à propos des fig. 1 à 19. Le déplacement des éléments lorsqu'ils ont buté l'un sur l'autre, provoque une compression ou une exten sion du dispositif amortisseur de protection qui reste sensiblement inactif lors d'un mouvement relatif des éléments du longeron résultant d'une force de traction.
The present invention relates to a shock-absorbing device for a railway vehicle capable of withstanding shocks and of protecting the chassis as well as the load of the vehicle in a more efficient manner than is possible. was the case in devices of this type already known.
The shock absorber device according to the present invention is intended for a vehicle comprising a chassis and a sliding side member, between which are arranged high capacity shock absorbers, a vehicle in which the side member is formed of different movable elements relative to each other. in the longitudinal direction, so as to increase or decrease the total length of this spar under the action of the compressive or tensile forces to which the vehicle is subjected.
The device according to the invention further comprises means for absorbing the shocks transmitted through the spar, these means being attached to each of the elements of the spar and being put into action during each movement of these elements so as to absorb a fraction of the energy of tensile or compressive shocks which is transmitted along the sliding spar.
The shock-absorbing device according to the invention, compared to devices of the same type already known, has the advantage of allowing the absorption of very high energies, the various shock-absorbing members each absorbing a part of this energy. It also makes it possible to avoid the presence of traction gear devices which, in vehicles of the type mentioned above already known, cooperate with the coupling hooks fixed to both ends of the sliding side member.
In the shock-absorbing device according to the invention, the energy of the shocks is transmitted by the sliding beam to the absorption members according to the principles of the law of conservation of the moment and in a preferred embodiment these abstraction members. energy sorption are arranged to work with a substantially constant force-stroke characteristic, at least during part of their stroke.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the device according to the invention. Fig. 1 is a partial plan view of a vehicle on which the first embodiment of the device is mounted; fig. 2 is a partial perspective view of the sliding spar of the vehicle of FIG. 1, the various parts being shown outside their normal position; fig. 3 is a partial view, partially cut away, in plan and on a larger scale of the rail of FIG. 2;
fig. 4 a view similar to FIG. 3, showing the spar in elevation; fig. 5 a perspective view of the part of the spar seen in FIGS. 3 and 4, some parts being torn off; figs. 6, 7, 8, 9 and 10 are cross-sectional views, respectively along lines 6-6, 7-7, 8-8, 9-9 and 10-10 of FIG. 3; fig. 11 is a sectional view taken along line 11-11 of FIG. 16b;
fig. 12 is a partial plan view, partially cut away, of one end of the spar of FIG. 2 in fig. 13 a view in longitudinal section along the line 13-13 of FIG. 12; fig. 14 is a cross-sectional view taken along the line 14-14 of FIG. 13; fig. 15 is a cross-sectional view taken along line 15-15 of FIG. 12;
figs. 16a, 16b, <B> 16th </B> and 16d are schematic and partial longitudinal sections of the spar of FIG. 2 in different operating positions, a compressive force being applied to the left end of the spar; figs. <I> 17a, 17b, </I> <B> 17th </B> and 17d are views similar to figs. 16a, 16b, 16c and 16d, but showing various relative positions of the elements of the sliding lanyard during a shock applied to its right end;
figs. 18a and 18b are longitudinal sections and partial diagrams of the parts of the lanyard during a tensile shock, applied to the right coupling hook; figs. 19a and 19b are views similar to FIGS. 18a and <B> l 8b </B> during a tensile shock applied to the left coupling hook; fig. 20 is a partial perspective view of a second embodiment;
fig. 21 is a cross-sectional view taken along line 21-21 of FIG. 20, and fig. 22 is a cross-sectional view taken along line 22-22 of FIG. 20.
Railroad vehicles with chassis shock absorbers include a coupling hook bracket which runs the entire length of the vehicle and which is separate from the load-bearing chassis, this bracket is connected to the chassis by a load-absorbing device. shock energy, which, during a compression or traction shock applied to the hooks, comes into action and only transmits to the frame and consequently to the load shocks the energy of which is insufficient to damage said load.
To simplify and lighten the terms used in the description which follows, the device intended to absorb the energy, used to adjust the amount of energy transmitted to the chassis of the vehicle and to the load, will be called the load protection shock absorber device. .
The support for the coupling hooks constitutes a sliding side member carried by the chassis of the vehicle and movable longitudinally relative to the latter. Until now, such sliding side members were formed from a member extending from one end of the vehicle to the other and carrying the coupling hooks at its two ends. Such lon gerons are naturally subjected to extremely large forces during impact, especially during collision between two vehicles, or impacts within a composition.
In this case, when the vehicle in question is at the head of a com position, the energy of an impact undergone by the front coupling is transmitted through the sliding spar to the other coupling hook and from there to all the vehicles in the composition. Such shocks can correspond to speeds of the order of 16 km per hour. Since the inner coupling hook is connected to the second vehicle of the composition, the sliding beam abuts against this second vehicle and the impact energy is entirely absorbed by the beam which tends to warp.
It has already been proposed to mount on the side members intermediate damping devices cooperating with the coupling hooks to reduce the energy transmitted to the side members. The proposed devices have included elastic or friction members characterized by a curved force-stroke characteristic, the force rapidly increasing from a minimum to a maximum depending on the stroke of the shock absorber. As the space available for the side member and the coupling hooks is limited and since government regulations limit the length of the stroke of these shock absorbers,
one must usually be satisfied with a stroke of the order of 5 to 8 cm to absorb the energy of the compression shock and of the order of 2.5 to 5 cm to absorb the energy of a shock at traction. Such limits naturally entail a limit corresponding to the energy which the damping device can absorb. In some cases, this energy is, for example, limited to about 69,000 kgm in compression.
However, the compression shocks which can be produced under the effect of a vehicle driven at a speed of 16 km / h, can reach an energy of 180,000 kgm. Therefore, such energy is able to warp the spar.
The device which will be described now avoids the need to provide an intermediate damper at each end of the spar and effectively reduces the amount of energy transmitted from one end of the sliding spar to the other.
The sliding spar and the damping device 10 shown in the drawing are incorporated into the frame 12 of a railway vehicle of standard construction. The greater part of the frame 12 extending from one of the ends of the vehicle to beyond its central part, is shown in FIG. 1. The part not shown is practically identical to that which is visible in FIG. 1. The frame 12 comprises side members 13 and end cross members 14 of which only one is shown, connecting the ends of the side members 13.
Corner plates or other fastening devices provide the rigid connection between the cross members 14 and the side members 13. Between rails 16, longitudinal bars 17 and intermediate rails 18 form the skeleton of the frame. A central spar 19 of the Z-26 type extends from one end of the frame 12 to the other. This spar forms a downwardly open channel, and has flanges 21 extending outwardly at its part. lower. The beam 19 which forms the fixed central beam, supports the crosspieces 18, the spacers 16 and the longitudinal bars 17.
The spar 10 and the damping device which will be described are arranged in a space 22 delimited by vertical sides 23 and a horizontal bottom 24 which form elements of the beam 19. This sliding spar consists of a movable beam. 26 itself composed of two sliding elements 27 and 28, arranged end to end. These elements 27 and 28 are normally spaced from one another, as seen in FIG. 5. During a tensile or compressive shock, they move relative to each other in the beam 19, approaching or moving away in the direction of the impact.
These movements take place between two delimited end positions. When one or the other of these extreme positions is reached, the sliding spar 26 moves as a single part relative to the fixed beam 19. The damping device comprises a tension damper 29, arranged so as to come into play. action during the period during which the elements of the sliding spar move relative to each other.
This tension damper then absorbs a portion of the energy of the compressive or tensile shocks undergone by the coupling hooks 31 mounted at the outer ends of the elements 27 and 28. The damping device comprises, on the other hand, a device high-power absorption designated by 32 and mounted in a housing 33 limited on the one hand, by the element 26, and, on the other hand, by the beam 19. This absorption device or damping protection device between in action when it is necessary to reduce the magnitude of the impact energy which is transmitted to the chassis 12, and thereby to the vehicle body and the load.
The side members with damping device 10 can be fitted to existing vehicles as well as to new constructions. Conventional vehicles already in service generally include a standard Z-26 type central beam such as that shown in the drawing. However, the damping device described can also be mounted in a fixed longitudinal beam having another shape.
The elements 27 and 28 are each formed of profiles capable of withstanding impacts applied to the hooks 31 which they carry at their outer ends. These profiles have an H section and include two vertical flanks 34 whose midpoints are connected by a horizontal web 36. The dimensions of the profile are chosen such that the flanks 34 are separated from the vertical flanks 23 of the beam 19 by clearances allowing free movement of the side member 26.
In the case where the device described is mounted on an already existing vehicle, it will be noted that the Z-26 section which forms the central beam has sufficient dimensions to allow the introduction of an H-section of standard dimensions. Support plates fixed to the flanges 21 of the beam 19 retain the elements 27 and 28 inside the space 22. As can be seen in FIG. 2, the element 28_ is provided with a welded plate which closes a housing 33 in which a damping device 32 is introduced.
The outer ends of the elements 27 and 28 are each provided with a fairing containing the coupling hooks 31, which are supported by members 23. These fairings 38 being identical, only the one which is attached to the right end of the element 28 is shown in the drawing (fig. 12 to 15). The fairing 38 comprises two vertical plates 39 placed opposite one another, and extending obliquely away from one another to allow deviations of the hook 31 from its central position.
The other end of the fairing 38 is fixed by welding to a block 41 which is itself fixed to the outer end of the element 28. The block 41 is fixed to the sides 34 of the element 28 by reinforcing plates. 42 and 43 which are welded against the block 41 and against the sidewalls 34. These ribs 42 and 43 are of different lengths and are dimensioned so as to resist the forces which may be applied to the block 41. Between the plates 39 is placed a console 44, one end of which forms a rectangular element 46 which extends immediately in front of the block 41.
The console 44 has two lateral arms 47 provided with eyelets 50. The central rod 45 of the coupling hook 31 is engaged between the arms 47. It itself has an opening coaxial with the eyelets 50, opening in which a journal is engaged. 50a. A support plate in the form of an inverted gutter 48, welded to the lower part of the plates 39 and also welded by one of its ends under the block 41 supports the console 44. This gutter 48 also supports a plate 49 which is welded. against the lower edges 51 of the side walls 39.
It has an opening 52 in which is engaged one of the small diameter ends of the journal 50a. To keep the console 44 fixed relative to the block 41 during a longitudinal movement, stops 53 are fixed to the internal faces of the sidewalls 39. These stops are in contact with a shoulder 54 presented by the rectangular portion 46 of the console. 44. The stop plates 53 are attached to the reinforcements 56 and 57. The reinforcements 56 extend in the extension of the side walls 39 and are fixed by their ends to the upper plate 58.
The sides 39 have cutouts in their upper part. In these cutouts is engaged the usual end plate 59. The latter is also fixed to the upper plate 58 which extends transversely between the upper ridges 51 of the sidewalls 39. This cover plate or upper plate 58 extends up to 'facing the ridges 51 so as to provide an opening towards the top of the fairing 38 allowing the insertion of the console and of the coupling hook in the position shown in FIG. 13.
This opening facilitates the mounting of the console 44. A support 61 extends across the lower part of the end of the fairing 38. This support 61 comprises a transverse piece 62 in the shape of an inverted U which is attached to the side plates. 38 and top plate 49.
A second part 60 in the form of a reversed gutter is disposed on the part 62. It is on this support 60 that the rod of the hook 31 rests. A plate 62a is welded to the lower part of the or gane 62 and reinforcing ribs 62b are arranged inside the part 62, transversely.
The end portions of the elements 27 and 28 of the chassis also have a shape allowing the fairing 38 to move freely when the sliding side member is moved into its two end positions. For this, the central beam 19 ends a little before the end cross member 14. Angular elements each having a vertical wall element 63 and a horizontal wall element 64 are welded to the ends of the vertical sides 22 of the beam 19 and to the ends. side flanges the 21 of this beam. The vertical walls 63 extend obliquely outwards, forming an angle corresponding to that of the walls of the fairing 38.
An upper plate 65 fixed to the upper edges of the walls 63, extends to the edge of the upper wall 24 of the beam 19. To ensure the junction between this terminal element and the beam 19, a seal 66 is placed under this beam. This seal comprises guide plates 67 which are fixed, on the one hand, to the horizontal flanges 64, and, on the other hand, to the flanges 21, on each side of the beam 19. The guide plates 67 extend towards inside and support the side walls 34 of the sliding spar. They are reinforced by a plate 68 in the center of which extends a vertical plate 69 supporting a U-shaped iron 71 transverse.
The space between the U-iron 71 and the plate 68 is sufficient to make room for a driving device (not shown). A device 73 connects the elements 27 and 28 of the sliding spar and limits the movements of these elements when they approach and when they move away. This device 73 coo father with the device 29 and with the damper 33. It comprises two longitudinal plates 74 each having two transverse arms 76, a central core 77 and a reinforcing plate 78. Each member 74 therefore forms a capable box to contain the absorption device 29.
The arms 67 may consist of standard bars of rectangular section. Their free ends are fixed to element 28 so as to move with them. These arms 76 are welded to the internal faces of the housing 39 and their ends 79 are aligned with: the left end of this housing.
The part of the arms 76 which extends inside the element 27 is spaced from the vertical walls 34 and from the horizontal core 36 by a sufficient clearance to allow the relative displacement of the element 27 with respect to these. arm 76.
The opposing angles 81 and 82 of the plates 77 and 78 are at a certain distance from each other in the longitudinal direction, this distance being such that the tension damping device comes into action during a relative displacement of the elements 27 and 28 relative to each other, from their rest position to their near position or their remote position as seen in Figs., 16a, 16b, <B> 16th </B> and 17a, 17b, 17c.
For this, keys 85 are fixed on the upper and lower sides of the core 36 of the element 27. These keys extend inside the element 28 at a certain distance from its horizontal core. As can be seen in the drawing, the key 97 may have the shape of a bar of rectangular section. The key 85 has a length such that in the rest position of the elements 27 and 28, its end fixed to the element 27 abuts against the internal end of the device 29 and that the end which extends inside the element 28 abuts against the movable plate of the protective damping device.
These keys are dimensioned such that a clearance is maintained between the arms 76 and the compression plates 78. The adjacent sides of the bars 85 have a recess which gives the necessary space for the horizontal web of the element 28.
Preferably, the tension damping device 29 which comes into action to relieve the spur of shocks transmitted longitudinally forms a unitary device provided with an elastic member. The device 29 shown in the drawing comprises an outer plate 83 and an inner plate 84 between which are arranged several elastic elements 86 separated by metal discs 87. The device 29 is placed inside an opening 88 that has the The horizontal core 36 of the element 27. This opening 88 is dimensioned such that the device 29 is slightly compressed so that it is held in place by its inherent elasticity.
When the elements 27 and 28 are in their neutral position, (fig. 5) the plate 77 is in contact with the end 83 of the device 29 and the plate 78 is separated from the end 84 by a distance less than 1. 'spacing between the ends 89 and 91 of. elements 27 and 28. Thus, a con traction of elements 27 and 28 bringing them into contact brings the plate 78 into contact with the plate 84 and causes the compression of the device 29 inside the opening 88 by pressing against the ribs 92 attached to the core 36 immediately before the ends 89 and 91 come into contact.
The housing 33 that the element 28 has is limited by two plates 93 spaced transversely from one another and connected by an intermediate horizontal plate 94 located in the same plane as the core 36 of the element 28. The ridge 96 of the plate 93 is spaced from the free end of the core 36 so as to allow full extension of the shock absorber 32. In general, the plates 93 and 94 which form the housing of the core 36. 'shock absorbers are of greater section than that of the elements 27 and 28 so that this housing has all the required rigidity. Angular elements 100 forming stops are fixed to the core 36, at the outer end of the housing 33. These elements 100 are arranged so as to retain the device 32. The housing 33 is finally limited upwards and downwards. bottom by plates 97 and 98.
The upper plate 97 is disposed horizontally from one edge to the other of the vertical plates 93. The lower plate 98 is removable and allows easy access to the device 32 in the event of an overhaul or change. As can be seen, the plate 98 is in the form of a gutter, the edges of which are engaged within the vertical plates 93. To the lower edges of the gutter 98 is attached a plate 99 which extends downwardly from. each of the side walls 93. In addition, an angular element 101 having openings corresponding to those which are made in the plate 99 allows the upper plate to be fixed by bolts.
The upper and lower plates 97 and 98 each having at their end windows 102 in which extend keys 103 and 103a, and 104 and 104a, fixed to the beam 19.
The keys 103 and 104 are fixed to the lower face of the horizontal core of the profile 19 and their faces are located respectively in alignment with the ends of the housing 33. The keys 103a and 104a are fixed across the open end of the beam 19 by means of gutters 110 which also serve to maintain the spar 23 inside the beam 19.
The shock-absorbing device 32 contracts upon impact on the hooks and can absorb sufficient energy to protect the load effectively when the shocks received correspond to collisions of up to 19.3 km / h. . The device 32 comprises a shock absorber, the stroke of which is such that the kinetic energy that it can absorb is sufficient so that the remaining energy transmitted to the chassis of the vehicle and to the load creates only relative accelerations between the load and the chassis of the vehicle. vehicle of lesser importance than that which is likely to damage the cargo.
In other words, the damping device is preferably of the type which uses the principle of conservation of moments to protect the load.
In particular, it has been found that a hydraulic-type damping device whose force / stroke characteristics were substantially constant was particularly suitable for use in the device described. Such a device is shown in FIG. 11. It comprises a tube 106 in which is mounted a piston 107 movable alter natively, and carrying a tubular rod 108.
A flexible tubular member 109 connected on the one hand, to the cylinder 106, and, on the other hand, to the tubular rod 108 extends between these two members while the compression springs 110, coil, are placed between the plates end <B> 111 </B> and 112 fixed to the ends of the cylinder 106 as well as to the rod 108. The closing disc 111 carries a central rod 113 which is engaged in the central opening 114 of the piston 108 by an opening 115 which the piston 107 presents.
The device 32 is filled with a liquid which occupies the entire space delimited by the tubular cylinder 106, the piston rod 108 and the seal 109. When the device 32 is in service, it is inside the cylinder. housing 33 of the sliding beam 26 and its normal position is shown in FIG. 16a. This device is then disposed between the damping keys 103 and 103a as well as 104 and 104a fixed to the vehicle frame or to the fixed longitudinal beam 19. These keys abut on one side against the plate 96, the ends of the bars 85 and the ends 79 of the bars 76.
On the other side, they abut against the horizontal web 36 of the element 28 of the spar and against the angular stops 97. When the frame is subjected to a compression or tensile shock, the tubular cylinder 106 begins to move towards the side. left or the piston rod 108 and the piston 107 start to move to the right. It is also possible that these two movements occur simultaneously.
In each case, as the device described contracts under the effect of the damped force, the adjustment rod 113 displaces the fluid contained in the opening 114 of the rod 108 and the piston head 111 causes a flow of fluid through the portions of the orifice 115 which are released by the rod 113. The device reaches the position shown in FIG. 11.
The rod 113 has variable section grooves 116 whose shape is determined so as to give a constant force / displacement characteristic when the damper contracts. In other words, for each unit displacement the increase in the resistance force of the device is constant.
As the device contracts or expands, the fluid which is located on the side of the piston 107 adjacent to the disc 111 resists impact to an extent which is determined by the rate of flow of the fluid through the orifice 115 and the rod. adjustment 113. The shape of the grooves 116 ensures the constancy of the force / displacement characteristic of the piston 111 inside the cylinder 106.
The energy of the impact is partly dissipated in the form of heat by means of the fluid which has passed through the adjustment rod <B> 113. </B> This fluid flows into the chamber delimited by the cylinder 106 and containing the filling 109.
The stroke of the shock-absorbing device described is chosen so that this device can transmit to the load placed on the vehicle sufficient energy to observe the law of conservation of the moment as it applies to the protection of loads from vehicles. railway vehicles.
In other words, when the device described is mounted on the chassis of a vehicle, it dissipates a sufficient portion of the impact energy for the residual energy, or at least a large part of it, to be transmitted. in the form of positive and negative acceleration to the loading itself, these accelerations being of lower value than those which can deteriorate the loading.
It has been found that under the conditions presently encountered in the formation of railway car compositions, the desired protection can be satisfactorily obtained by fixing the stroke of the shock absorber device at a value between 51 and 102 cm. The optimum result is obtained with a stroke of 76.5 cm. The device described above will therefore preferably be constructed so that its stroke is <I> 76.5 </I> cm in one direction and in the other from the middle position.
First of all, the operation of the device described during a switching operation will now be described. During such an operation, coupling speeds can reach up to 19.3 km / h or even more.
Such speeds can create, during impacts on the couplings, extremely large forces which are applied to the central spar 26, especially when one of the ends of this spar is attached to the corresponding coupling of a stationary vehicle. forming part of a series of vehicles, the effect of which is comparable to that of a fixed wall., It will therefore be assumed that the left end of the spar 26 is suddenly subjected to a compressive force, as seen in FIGS. . 16a, 16b and 16c and, on the other hand,
that the spacing between the neutral or relaxed position shown in fig. 16a -and the contracted position immediately before the corresponding ends of the elements 27 and 28 touch each other is approximately 25.4 cm, that the plate 77 of the bar 74, movable with the element 28 is placed in a place such that it touches the plate 84 after moving 8 inches and the stroke of the member 29 is about 5 inches.
The total stroke of the shock absorber is approximately 76.5 cm so that upon impact on the coupling hook, element 27 moves to the right relative to the connected element 28 itself. by the hook 31 to the rest of the composition and therefore remaining fixed inside the beam 19.
During this movement, the stops of the frame 103, 103a, 104 and 104a fixed to the central beam 19 also remain stationary. However, the bars 85 integral with the element 27 and maintained in contact with the plate 112 of the device 102 come into action and move the piston 107 inside the cylinder 106 so that the device 32 is put into action. and creates a resistance force as described above by absorbing a certain amount of energy at a constant rate. While moving to the right,
the plate 84 reaches the edge 82 of the plate 78 about 5 cm before the point where the ends 89 and 91 of the elements 27 and 28 touch each other. Any subsequent displacement therefore causes the compression of the member 29 (fig. 16c) and this compression causes an additional resistance force which absorbs the portion of the energy greater than that which the device 32 can absorb. The rubber lining 29 therefore serves to avoid excessive dynamic stresses inside the spar 26 when the ends 89 and 91 come into contact.
Once the device 29 has been completely compressed and therefore the ends of the elements 27 and 28 are in contact, the sliding spar can still move as a rigid member a distance equal to the rest or part of the rest of the stroke of the damping device, so as to effectively protect the load as seen in FIG. 16. This effect will occur when cars attached to the right hook are set in motion by the force of the impact to the left hook.
The disc 111 of the device 132 remains applied against the stops 104 and 104a so that the bars 85 which are now movable with the sliding spar 26 cause the device 32 to compress. After the energy has dissipated by this device, the spring <B> 110 </B> is put into action and returns the elements 27 and 28 to their neutral position shown in fig. 16a.
The device described above when it operates under the conditions indicated, makes it possible to obtain particularly advantageous results. The use of the device 32 with constant characteristic in the case where the elements of the spar are spaced 25 cm apart allows this device to absorb a considerable part of the energy of an impact before these elements touch each other. In addition, during the last part of the race, the device 29 also comes into action, and absorbs all the energy that it is able to absorb during its race of about 5 cm.
Thus, the two devices 32 and 29 participate in the damping of the shocks undergone by the coupling hooks and the speed of the impact when the two elements of the spar come into contact is slowed down to a great extent. As a result, the energy transmitted by the spar when the elements 27 and 28 are in contact is very low, so that this member is able to withstand the reduced stresses that it undergoes under these conditions.
Figs. <I> 17a, 17b, </I> 17c and 17d schematically illustrate the relative positions of the device during a compression shock applied to the right coupling. We will assume the same conditions and the same data as for FIGS. 16a and 16b. At the start (fig. 17b) the element 28 moves relative to the element 27 which remains stationary. The organs 74 integral with the element 28 move simultaneously and the plate 78 which they carry abuts against the plate 84 after a displacement of approximately 20 cm.
It then compresses the elastic member 29 against the horizontal core 36 and against the reinforcements 92. When this member 29 has been compressed as far as possible, the ends 89 and 91 of the elements 27 and 28 collide as it can be seen in fig. 17c.
At the same time, the device 32 is compressed between the fixed keys 103 and 103a and the key bars 85 which are fixed relative to the element 27, which is always stationary. In this way and as during a compressive force on the left end of the spar, the device 32 and the damping member 29 come into action to each absorb a part of the energy of the shock, undergone by the hook. right. This energy absorption occurs during the time that the elements 27 and 28 are moving relative to each other, which proportionally reduces the portion of the impact energy which is transmitted from one end to the other. the other from the spar.
Once the elements 27 and 28 are in contact, they move together. The central portion 36 and the stops that the element 28 comprises are then put into action to compress the damper against the keys 103 and 103a, and in this way, ensure the protection of the vehicle frame and the load. After dissipation of the energy of the shock, the spring 110 returns the elements to the position of FIG. 17a.
In fig. 18a and 18b, the relative positions of the elements of the device described are shown when a strong traction is suddenly applied to the straight coupling carried by the spur element 28. It will again be assumed that the conditions given above are met, i.e. the normal spacing between the ends is 25.4 am, the shock absorber stroke is 76.5 cm, and the elastic member 29 has a stroke of 5 cm.
If a pulling force is suddenly applied to the right coupling hook, while the vehicle is at the end of a composition, element 28 moves to the right away from element 27 which remains substantially stationary due to the resistance force exerted by the other vehicles attached to the left coupling. As seen in fig. 18a, the plate 77 of the member 74 which is itself fixed to the element 28 compresses the device 29, by making it travel its entire course or part of the latter depending on the magnitude of the force of the impact.
The elastic member 29 is therefore capable of absorbing the energy which is transmitted throughout the length of the spar between the hooks 31. If the tensile force applied is sufficient to cause a movement of the entire series of vehicles attached to the hook left side member 17, the elements 27 and 28 move together to the right as seen in FIG. 18b. The damping device 32 is then compressed inside the housing 33 against the keys 104 and 104a which are fixed to the beam 19.
It can be seen that the device acts in such a way as to reduce the energy which is transmitted through the stringer and makes it possible to control the proportion of the energy which is transmitted to the chassis of the vehicle and to the load which it supports.
The arrangement taken by the various elements of the device described when a tensile force is applied to the left end of the side member is visible in FIGS. 19a and 19b. Element 27 then moves to the right and element 28 remains stationary, retained by the composition attached to its hook. The plates 77 of the member 74 attached to the stationary member 28 abut against the plates 83 and compress the elastic member 29 as seen in FIG. 19a.
This member therefore absorbs a portion of the tensile force transmitted through the spar 26. As described above, if the magnitude of the impacts is such that the series of vehicles attached to the right end of the spar moves, the elements 27 and 28 move together so that the protective damping device is compressed against the fixed keys 103 and 103a (fig. 19b).
Figs. 20, 21 and 22 show a second embodiment of the device described. This embodiment comprises a sliding side member 200 formed of an element 201 and of an element 202, of a tension damping device 203 and of a damping device for protecting the load 204 disposed in a damper housing. 205.
The sliding spar 200 is movable inside a fixed central beam 206. The elements 201 and 202 each consist of an H profile at the outer ends of which coupling hooks are fixed as in the form of execution shown in fig. 1 to 19. Thus, these hooks are movable in a bell-shaped fairing presented by each of the elements 201 and 202. U-shaped bars 209 having branches 208 are fixed above and below the central web of the section of the element 202.
The organs 209 are therefore movable with the element 202. The bent ends 211 of the members 209 extend on either side of the element 201 and surround the elastic member 203. The rounded part 211 of each of the members 209 carries a plate 212 in the form of a semi-circle which presses against the outer end of the member 203 when the elements 201 and 202 are in their normal position. The organs 209 are guided during a relative movement of the elements 201 and 202 by the plates 213.
Finally, a central plate 214 extends between the arms 208 of each member 209, the outer edge of this plate 214 being spaced from the inner end of the elastic member 203, when the latter is in its relaxed position, d 'a distance less than the spacing between the ends 216 and 217 of the elements 201 and 202 so that the member 203 is compressed as far as possible before the two ends 216 and 217 come into contact.
The tension damping device 203 is preferably constituted by an elastic damper comprising guide plates 218 and 219 between which are arranged rubber members 220 separated by metal discs. The member 203 is introduced into a cutout made in the horizontal core 207 of the element 201.
Normally it completely fills this pure opening, but in fig. 20 part of this member is not shown so that the cutout can be seen.
The housing 205 of the element 201 is formed below the central core 207. Its limits are determined by keys 222 fixed to the element 201 and by keys 223 fixed to the element 202. In the neutral position, the keys 223 and 222 abut against the ends of the protective damping device 204.
The horizontal flanges presented by the fixed beam 206 at its lower part carry an assembly 225 supporting the device 204. This assembly comprises two U-sections 226 on the lower side of which is fixed a bottom plate 227. Between these U-shaped sections , extends a longitudinal member 228 itself supporting keys 222a and <I> 223a </I> which are spaced from each other and arranged so as to abut against the opposite ends of the device 204. The faces corresponding of these keys are aligned with those of the keys 222 and 223.
The operation of the device 204 as well as its construction can be identical to what has been described previously, with reference to FIG. 11. The damping device is placed in the housing 205 in such a way that in the neutral position or in the fully relaxed position of the elements 201 and 202, the plates 231 and 232 abut against the keys 222, 222a and 223, 223a.
The device shown in FIGS. 20 to 22 functions like that defined in figs. 1 to 19. Under the effect of a compressive force applied to the left, the element 201 moves in the direction of the force, approaching the element 202 which is kept substantially fixed by the inertia of the vehicles. hooked on the right hook.
It will again be assumed that the spacing between the ends of the elements in the neutral position is approximately 250 mm, that the stroke of the tension damping member is approximately 50 mm, that the plates 214 fixed between the arms members 209 are placed such that their internal edges are approximately 200 mm from the plate 218, so that after a displacement of 200 mm of the elements 201 and 202,
the inner edges of the plates 214 abut against the plate 218 and begin to compress the damper member. The latter is completely compressed when the spar elements touch each other.
At the same time, the keys 22 come into action and cause a contraction of the damping device protecting against the stop keys <I> 223a. </I> Thus, the damping member 203 and the protection device 204 all contribute. two to absorb a part of the energy of the shocks and to reduce that which is transmitted through the spar 200.
During a joint movement of the elements 201 and 202, the keys 222 cause the compression of the device 204, this compression continuing until the total stroke is reached by absorbing part of the residual energy so that the The energy which is ultimately transmitted to the chassis of the vehicle and the load is limited to that which can be supported without damage by the load.
Under the effect of a compressive force applied to the element 202, the reaction of the device is the same with the only difference that the element 202 is mobile while the element 201 is fixed. The plate 214 therefore moves and compresses the elastic member 203. The keys 223 simultaneously compress the device 204 against the fixed keys 222a. The joint movement of the elements 201 and 202 relative to the central stroke 206 then causes compression of the damping device until the total stroke of this device is accomplished, between the fixed keys 222a and the movable keys 223.
When a tensile force is applied, at either end of the device, the member which is subjected to the tensile force moves relative to the other in such a way that the plates 212 cause the member 203 to be compressed, as described above with regard to FIGS. 1 to 19. The movement of the elements when they have come into contact with one another, causes a compression or an extension of the protective damping device which remains substantially inactive during a relative movement of the elements of the spar resulting from a pulling force.