CH642016A5 - SUSPENSION AND CONNECTION DEVICE BETWEEN A BOGIE CHASSIS AND AN AXLE BOX. - Google Patents
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- B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
- B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
- B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de suspension et de liaison entre le châssis de bogie et chaque boîte d'essieu équipant un essieu d'un train roulant de bogie ferroviaire moteur ou porteur. The present invention relates to a suspension and connection device between the bogie chassis and each axle box fitted to an axle of a motor or carrier railway bogie undercarriage.
Dans une suspension de bogie, il faut prévoir une élasticité dans le sens vertical entre le châssis de bogie et chaque boîte d'essieu. Il faut par ailleurs que chaque boîte d'essieu soit guidée, par rapport au châssis, longitudinalement et transversalement. In a bogie suspension, there must be a vertical elasticity between the bogie chassis and each axle box. It is also necessary that each axle box is guided, relative to the chassis, longitudinally and transversely.
On connaît différents types de bogie dans lesquels des plots en élastomère sont montés entre le châssis de bogie et chaque boîte d'essieu. Various types of bogie are known in which elastomer pads are mounted between the bogie frame and each axle box.
Dans certains bogies tels que celui décrit dans le brevet français N° 1273182, la suspension et la liaison entre le châssis et chaque boîte d'essieu sont réalisées uniquement à l'aide de plots en élastomère encadrant cette boîte d'essieu. In certain bogies such as that described in French patent No. 1273182, the suspension and the connection between the chassis and each axle box are produced only using elastomer studs framing this axle box.
Chaque plot élastique est logé entre deux faces d'appui parallèles et faiblement inclinées par rapport à la verticale. Les plots sont disposés, deux à deux, en dièdres tels que les plans bissecteurs soient verticaux, cette disposition en dièdres permettant de supporter une charge verticale en contraintes combinées de compression et de cisaillement. La rigidité suivant le sens vertical n'est pas négligeable. Each elastic pad is housed between two parallel bearing faces and slightly inclined relative to the vertical. The studs are arranged, two by two, in dihedrons such that the bisector planes are vertical, this arrangement in dihedrons making it possible to support a vertical load in combined compressive and shear stresses. The rigidity in the vertical direction is not negligible.
Sur d'autres bogies, des ressorts hélicoïdaux destinés à assurer la suspension verticale sont associés à des plots (en élastomère) assurant les liaisons élastiques. Sur certains bogies, chaque plot en élastomère est logé entre deux faces d'appui parallèles et faiblement inclinées par rapport à la verticale. Ces plots élastiques sont disposés, On other bogies, helical springs intended to ensure the vertical suspension are associated with studs (made of elastomer) ensuring the elastic connections. On certain bogies, each elastomer block is housed between two parallel bearing faces and slightly inclined relative to the vertical. These elastic pads are arranged,
deux à deux, en dièdres dont les plans bissecteurs sont verticaux de manière que les charges verticales soient supportées en contraintes combinées de compression et de cisaillement. Les plots en élastomère sont montés en parallèle avec les ressorts de suspension verticale. Cet agencement perturbe le fonctionnement, en particulier lors de sollicitations à fréquences élevées. two by two, in dihedrons whose bisecting planes are vertical so that the vertical loads are supported under combined compressive and shear stresses. The elastomer pads are mounted in parallel with the vertical suspension springs. This arrangement interferes with operation, in particular during stresses at high frequencies.
Sur certains bogies, la suspension et la liaison entre le châssis de bogie et la boîte d'essieu comportent un ressort hélicoïdal et des plots élastiques encadrant la boîte d'essieu. Chaque plot élastique est logé entre deux faces d'appui verticales. Le matériau élastomère est précontraint par écrasement. Sous l'effet du fluage, la précontrainte diminue dans le temps. On certain bogies, the suspension and the connection between the bogie chassis and the axle box include a helical spring and elastic studs framing the axle box. Each elastic pad is housed between two vertical bearing faces. The elastomeric material is prestressed by crushing. Under the effect of creep, the prestress decreases over time.
La présente invention a pour but de réaliser un dispositif assurant la suspension verticale du châssis de bogie et la liaison longitudinale et transversale de chaque boîte d'essieu et du châssis, et capable de procurer, sans perturber la suspension verticale, une certaine élasticité radiale et axiale de l'essieu. Ce dispositif utilise des plots précontraints, en matériau élastomère, tels que la précontrainte n'évolue pas dans le temps. De ce fait, les caractéristiques de guidage sont constantes et indépendantes du fluage du matériau et la dynamique verticale de la suspension n'est pas modifiée. The object of the present invention is to provide a device ensuring the vertical suspension of the bogie chassis and the longitudinal and transverse connection of each axle box and the chassis, and capable of providing, without disturbing the vertical suspension, a certain radial elasticity and axial of the axle. This device uses pre-stressed studs, made of elastomeric material, such that the pre-stress does not change over time. Therefore, the guiding characteristics are constant and independent of the creep of the material and the vertical dynamics of the suspension is not modified.
Dans ce but, l'objet de l'invention présente les caractéristiques énoncées dans la revendication 1. Le fait que les liaisons élastiques sont monoblocs et sont montées écartées en hauteur, de manière qu'elles soient comprimées sous l'effet d'un couple donné par le ressort de suspension verticale, est une caractéristique essentielle de l'invention. For this purpose, the object of the invention has the characteristics set out in claim 1. The fact that the elastic connections are in one piece and are mounted apart in height, so that they are compressed under the effect of a torque given by the vertical suspension spring, is an essential characteristic of the invention.
Les liaisons peuvent être disposées de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'essieu. The connections can be arranged on either side of the vertical plane passing through the axle axis.
Elles peuvent aussi être disposées de part et d'autre du plan horizontal passant par l'axe d'essieu. They can also be arranged on either side of the horizontal plane passing through the axle axis.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. The invention will now be described in more detail with reference to an embodiment given by way of example and represented by the accompanying drawings.
La fig. 1 est une vue en élévation du dispositif de suspension et de liaison monté entre le châssis de bogie et une boîte d'essieu. Fig. 1 is an elevational view of the suspension and connection device mounted between the bogie chassis and an axle box.
La fig. 2 représente une coupe selon A-A de la fig. 1. Fig. 2 shows a section along A-A of FIG. 1.
Le bogie représenté par les fig. 1 et 2 comporte un châssis de bogie 2 qui est suspendu sur un train roulant comprenant des essieux 1. Chaque essieu est équipé de deux boîtes d'essieu 3. The bogie shown in figs. 1 and 2 comprises a bogie frame 2 which is suspended on a running gear comprising axles 1. Each axle is equipped with two axle boxes 3.
La suspension verticale associée à chaque boîte d'essieu est assurée par au moins un ressort hélicoïdal 4 en acier. Chaque ressort hélicoïdal est monté verticalement entre le châssis de bogie et la boîte d'essieu. Le positionnement du ou des ressorts, par rapport au plan vertical 8 passant par l'axe d'essieu, est tel que le corps de la boîte d'essieu est soumis à une force ou charge F, décalée latéralement par rapport à ce plan 8, et est soumis de ce fait à un couple de rotation. The vertical suspension associated with each axle box is provided by at least one steel coil spring 4. Each coil spring is mounted vertically between the bogie chassis and the axle box. The positioning of the spring or springs, relative to the vertical plane 8 passing through the axle axis, is such that the body of the axle box is subjected to a force or load F, offset laterally relative to this plane 8 , and is therefore subject to a torque.
Dans le mode de réalisation des fig. 1 et 2, un seul ressort hélicoïdal 4 est placé à une distance bien déterminée du plan vertical 8, d'un seul côté de la boîte d'essieu. Ce ressort est logé de manière à être comprimé entre une portée supérieure horizontale 21 du châssis et une portée inférieure horizontale 31 ménagée sur la console 32 de la boîte d'essieu. L'axe vertical 41 du ressort 4 est situé latéralement à une distance finie L du plan vertical 8 passant par l'axe 11 de l'essieu 1. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, a single helical spring 4 is placed at a well-determined distance from the vertical plane 8, on one side of the axle box. This spring is housed so as to be compressed between a horizontal upper surface 21 of the chassis and a horizontal lower surface 31 formed on the console 32 of the axle box. The vertical axis 41 of the spring 4 is located laterally at a finite distance L from the vertical plane 8 passing through the axis 11 of the axle 1.
Dans le cas de bogies à fortes charges par essieu, plusieurs ressorts sont montés entre la boîte d'essieu et le châssis. Ces ressorts sont positionnés de manière que la résultante des efforts sur les ressorts crée un couple sur le corps de la boîte d'essieu de la même manière que dans le cas où un seul ressort est monté entre le châssis de bogie et la boîte d'essieu. In the case of bogies with heavy axle loads, several springs are fitted between the axle box and the chassis. These springs are positioned so that the result of the forces on the springs creates a torque on the body of the axle box in the same way as in the case where a single spring is mounted between the bogie frame and the box. axle.
La boîte d'essieu est liée au châssis de bogie par des liaisons élastiques 5 et 6 qui sont constituées chacune par deux plots élastiques. La liaison élastique 5 est constituée par deux plots élastiques 51, 52, la liaison élastique 6 étant constituée par deux plots élastiques 61, 62. Les deux liaisons élastiques 5 et 6 sont montées écartées en hauteur pour équilibrer le couple appliqué à la boîte d'essieu. The axle box is linked to the bogie chassis by elastic links 5 and 6 which each consist of two elastic studs. The elastic connection 5 is constituted by two elastic studs 51, 52, the elastic connection 6 being constituted by two elastic studs 61, 62. The two elastic connections 5 and 6 are mounted spaced apart in height to balance the torque applied to the box. axle.
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La liaison élastique supérieure 5 constituée par les plots élastiques 51, 52 est située du côté du ressort 4 par rapport au plan vertical passant par l'axe 11 de l'essieu. Elle est située au-dessus du plan horizontal 7 passant par l'axe 11 de révolution de l'essieu, entre la charge transmise par le ou les ressorts hélicoïdaux et le plan vertical 8 passant par cet axe 11 ou encore entre ce plan vertical et le plan parallèle passant par l'axe 41 du ressort. La liaison élastique inférieure 6 constituée par les plots élastiques 61, 62 est située, par rapport au ressort 4 et à la liaison supérieure, de l'autre côté du plan vertical 8 passant par l'axe 11. La liaison 5 et la liaison 6 sont montées de part et d'autre du plan vertical 8. La liaison 6 est située au-dessous du plan horizontal 7 passant par l'axe de révolution 11 de l'essieu, au-delà, par rapport au ressort, du plan vertical 8 passant par cet axe 11. La liaison élastique 5 constituée par les plots élastiques supérieurs 51, 52 et la liaison élastique 6 constituée par les plots élastiques inférieurs 61, 62 sont situés de part et d'autre du plan vertical 8 passant par l'axe de révolution de l'essieu. The upper elastic connection 5 formed by the elastic studs 51, 52 is located on the side of the spring 4 relative to the vertical plane passing through the axis 11 of the axle. It is located above the horizontal plane 7 passing through the axis 11 of revolution of the axle, between the load transmitted by the helical spring (s) and the vertical plane 8 passing through this axis 11 or between this vertical plane and the parallel plane passing through the axis 41 of the spring. The lower elastic connection 6 constituted by the elastic studs 61, 62 is situated, with respect to the spring 4 and to the upper connection, on the other side of the vertical plane 8 passing through the axis 11. The connection 5 and the connection 6 are mounted on either side of the vertical plane 8. The connection 6 is located below the horizontal plane 7 passing through the axis of revolution 11 of the axle, beyond, relative to the spring, the vertical plane 8 passing through this axis 11. The elastic connection 5 formed by the upper elastic studs 51, 52 and the elastic connection 6 formed by the lower elastic studs 61, 62 are located on either side of the vertical plane 8 passing through the axis of revolution of the axle.
La distance entre le centre d'un plot élastique supérieur 51 ou 52 et l'axe de révolution de l'essieu est sensiblement égale à la distance entre le centre d'un plot élastique inférieur 61 ou 62 et ce même axe de révolution. De préférence, la liaison élastique supérieure 5 et la liaison élastique inférieure 6 sont montées symétriquement par rapport à l'axe de révolution de l'essieu. The distance between the center of an upper elastic stud 51 or 52 and the axis of revolution of the axle is substantially equal to the distance between the center of a lower elastic stud 61 or 62 and this same axis of revolution. Preferably, the upper elastic connection 5 and the lower elastic connection 6 are mounted symmetrically with respect to the axis of revolution of the axle.
Chaque plot élastique a une forme prismatique ou cylindrique dont les sections droites terminales sont parallèles et immobilisées respectivement contre une face d'appui de la boîte d'essieu et une face d'appui du châssis de bogie. Ainsi les plots 51, 52 sont enserrés respectivement entre des faces d'appui 351, 352 de la boîte d'essieu qui font face au ressort vertical et des faces d'appui 251,252 opposées qui sont ménagées sur le châssis de bogie. Les plots inférieurs 61,62 sont enserrés respectivement entre des faces d'appui 361,362 de la boîte d'essieu qui sont tournées du côté opposé au ressort vertical et des faces d'appui 261, 262 opposées, ménagées sur le châssis de bogie. Les deux faces d'appui de chaque plot élastique sont sensiblement verticales. Each elastic pad has a prismatic or cylindrical shape whose terminal straight sections are parallel and immobilized respectively against a bearing face of the axle box and a bearing face of the bogie chassis. Thus the studs 51, 52 are sandwiched respectively between bearing faces 351, 352 of the axle box which face the vertical spring and opposite bearing faces 251, 252 which are formed on the bogie frame. The lower studs 61, 62 are respectively enclosed between bearing faces 361, 362 of the axle box which are turned on the side opposite to the vertical spring and opposite bearing faces 261, 262, formed on the bogie chassis. The two bearing faces of each elastic pad are substantially vertical.
Les faces d'appui de la boîte d'essieu 351, 352 et 361, 362 sont en opposition. Les faces d'appui supérieures 351, 352 de la boîte relatives à la liaison élastique supérieure sont orientées du côté de la charge F, transmise par le ou les ressorts métalliques. Dans le cas où un seul ressort est prévu comme dans le mode de réalisation représenté, les faces d'appui 351, 352 sont tournées vers le ressort 4. Ces faces d'appui font face à la résultante des efforts transmis par les ressorts dans le cas où plusieurs ressorts sont montés entre le châssis de bogie et la boîte d'essieu. Les faces d'appui inférieures 361, 362 sont tournées du côté opposé. Cette disposition entraîne la compression des plots élastiques. Dans tous les cas, les faces d'appui sur la boîte d'essieu sont toujours orientées de la même façon par rapport au couple engendré par les efforts sur les ressorts. The bearing faces of the axle box 351, 352 and 361, 362 are in opposition. The upper bearing faces 351, 352 of the box relative to the upper elastic connection are oriented on the side of the load F, transmitted by the metal spring or springs. In the case where a single spring is provided as in the embodiment shown, the bearing faces 351, 352 are turned towards the spring 4. These bearing faces face the result of the forces transmitted by the springs in the if several springs are fitted between the bogie chassis and the axle box. The lower bearing faces 361, 362 are turned on the opposite side. This arrangement causes the compression of the elastic pads. In all cases, the bearing faces on the axle box are always oriented in the same way with respect to the torque generated by the forces on the springs.
Chaque plot élastique 51 ou 52 constitue une pièce monobloc capable de supporter, sans possibilité de séparation, de glissement ou de frottement de ses parties constitutives, un effort de traction, de compression ou de cisaillement ou un effort combiné appliqué entre ses sections terminales qui sont fixées, sans possibilité de séparation ou de glissement, respectivement à une face d'appui de la boîte d'essieu et à une face d'appui du châssis de bogie. Les sections terminales (de préférence planes) sont constituées par des plaques métalliques rigides rendues adhérentes au matériau élastomère ou caoutchouc et immobilisées respectivement contre les faces d'appui de la boîte d'essieu et du châssis de bogie. Chaque plot élastique comprend, entre les plaques métalliques d'extrémités, un matériau élastomère. Il peut être constitué par une structure en sandwich ou feuilletée réalisée par des plaques en élastomère et des plaques métalli642 016 Each elastic stud 51 or 52 constitutes a single piece capable of supporting, without the possibility of separation, sliding or friction of its constituent parts, a tensile, compressive or shear force or a combined force applied between its terminal sections which are fixed, without possibility of separation or sliding, respectively to a bearing face of the axle box and to a bearing face of the bogie chassis. The end sections (preferably flat) are constituted by rigid metal plates made adherent to the elastomeric or rubber material and immobilized respectively against the bearing faces of the axle box and the bogie chassis. Each elastic pad comprises, between the metal end plates, an elastomeric material. It can be constituted by a sandwich or laminated structure produced by elastomer plates and metal plates. 642 016
ques disposées alternativement, les plaques en matériau élastomère étant rendues adhérentes aux plaques métalliques intercalaires. ques arranged alternately, the plates of elastomeric material being made adherent to the intermediate metal plates.
Les faces d'appui des plots en élastomère sur la boîte d'essieu et le châssis de bogie peuvent être disposées selon l'une des différentes dispositions actuellement connues, en fonction des performances requises pour le guidage de la boîte d'essieu et en fonction du type de bogie. Les faces d'appui des plots, soit contre la boîte d'essieu, soit contre le châssis de bogie, peuvent être planes. Les faces d'appui des différents plots élàstiques peuvent encore être appliquées selon des surfaces cylindriques de la boîte d'essieu ou du châssis de bogie. The bearing faces of the elastomer pads on the axle box and the bogie chassis can be arranged according to one of the various arrangements currently known, depending on the performance required for guiding the axle box and depending bogie type. The bearing faces of the studs, either against the axle box or against the bogie chassis, can be flat. The bearing faces of the various elastic studs can also be applied according to cylindrical surfaces of the axle box or of the bogie chassis.
Conformément au mode de réalisation des fig. 1 et 2, les faces d'appui de chaque liaison élastique peuvent aussi être disposées en dièdres, deux plots élastiques étant montés entre les dièdres. Les deux faces d'appui 251, 252 sur le châssis des deux plots élastiques supérieurs de la liaison élastique supérieure et les deux faces d'appui 351, 352 opposées sur la boîte d'essieu font alors des dièdres ayant un plan bissecteur commun perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. De même, les deux faces d'appui 261, 262 sur le châssis des deux plots élastiques inférieurs et les deux faces d'appui 361, 362 opposées sur la boîte d'essieu font des dièdres ayant un plan bissecteur commun perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. Dans ce type de disposition, les plots'élastiques 51, 52 sont montés en chevron, symétriquement par rapport au plan vertical passant par l'axe 41 et perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. Les plots, élastiques inférieurs 61 et 62 sont également montés en chevron, symétriquement par rapport au plan défini précédemment. According to the embodiment of FIGS. 1 and 2, the bearing faces of each elastic connection can also be arranged in dihedrons, two elastic studs being mounted between the dihedrons. The two bearing faces 251, 252 on the chassis of the two upper elastic studs of the upper elastic connection and the two opposite bearing faces 351, 352 on the axle box then make dihedrons having a common bisector plane perpendicular to the axis of revolution of the axle. Similarly, the two bearing faces 261, 262 on the chassis of the two lower elastic studs and the two bearing faces 361, 362 opposite on the axle box make dihedrons having a common bisector plane perpendicular to the axis of axle revolution. In this type of arrangement, the elastic studs 51, 52 are mounted in a chevron, symmetrically with respect to the vertical plane passing through the axis 41 and perpendicular to the axis of revolution of the axle. The studs, lower elastic bands 61 and 62 are also mounted in a chevron, symmetrically with respect to the plane defined above.
Les plots élastiques sont identiques du point de vue des dimensions et du point de vue de la constitution. The elastic studs are identical from the point of view of the dimensions and from the point of view of the constitution.
Le ressort de suspension verticale et les plots élastiques supérieurs 51, 52 sont montés vers l'extérieur du bogie par rapport au plan vertical 8 passant par l'axe de révolution de l'essieu. Les plots élastiques inférieurs 61, 62 sont montés vers le centre du bogie par rapport à ce même plan vertical 8. The vertical suspension spring and the upper elastic studs 51, 52 are mounted towards the outside of the bogie relative to the vertical plane 8 passing through the axis of revolution of the axle. The lower elastic pads 61, 62 are mounted towards the center of the bogie relative to this same vertical plane 8.
Le ressort de suspension verticale 4 peut être composé d'un seul ressort ou de plusieurs ressorts montés coaxialement. The vertical suspension spring 4 can be composed of a single spring or of several springs mounted coaxially.
Le fonctionnement du dispositif est décrit ci-dessous. The operation of the device is described below.
Le ou les ressorts de suspension verticale exercent une force F (résultante dans le cas de plusieurs ressorts) sur la boîte d'essieu 3. Du fait que la charge F s'applique sur la boîte d'essieu à une distance non nulle du plan vertical 8 passant par l'axe de révolution 11 de l'essieu, cet effort F crée un couple qui tend à faire pivoter la boîte d'essieu autour de cet axe 11, en comprimant les plots élastiques 51, 52, 61, 62. Chaque plot élastique est soumis à un effort de compression P défini par le rapport L/2 des bras de leviers et par la charge F supportée par le ressort vertical. Cet effort est constant et indépendant du fluage du matériau élastomère constituant les plots élastiques. Les propriétés mécaniques du matériau élastomère sont telles que l'effort de compression appliqué entraîne une rigidité de cisaillement des plots, dans le sens vertical, faible ou nulle. Les plots se déforment lors des débattements verticaux relatifs de la boîte d'essieu et du châssis sans que l'instabilité totale des plots élastiques dans le sens vertical ne perturbe le fonctionnement du ressort hélicoïdal 4. Dans le sens radial de l'essieu, c'est-à-dire dans le sens longitudinal, les plots élastiques assurent, avec une certaine flexibilité, l'entraînement longitudinal de l'essieu. Dans le sens axial de l'essieu, c'est-à-dire parallèlement à l'axe de révolution 11, les plots élastiques assurent, avec une certaine flexibilité, le guidage latéral ou transversal de l'essieu. The vertical suspension spring (s) exert a force F (resulting in the case of several springs) on the axle box 3. Because the load F is applied to the axle box at a non-zero distance from the plane vertical 8 passing through the axis of revolution 11 of the axle, this force F creates a torque which tends to make the axle box pivot around this axis 11, by compressing the elastic studs 51, 52, 61, 62. Each elastic pad is subjected to a compression force P defined by the ratio L / 2 of the lever arms and by the load F supported by the vertical spring. This force is constant and independent of the creep of the elastomeric material constituting the elastic pads. The mechanical properties of the elastomeric material are such that the compressive force applied results in a shear stiffness of the studs, in the vertical direction, low or zero. The studs deform during the relative vertical deflections of the axle box and of the chassis without the total instability of the elastic studs in the vertical direction disturbing the operation of the helical spring 4. In the radial direction of the axle, c 'That is to say in the longitudinal direction, the elastic pads provide, with some flexibility, the longitudinal drive of the axle. In the axial direction of the axle, that is to say parallel to the axis of revolution 11, the elastic studs ensure, with a certain flexibility, the lateral or transverse guidance of the axle.
Du fait que le ressort hélicoïdal 4 est monté de manière décalée par rapport à l'axe de l'essieu, il peut être placé soit à l'extérieur soit à l'intérieur du bogie. Lorsqu'il est placé à l'extérieur, les plots élastiques inférieurs sont situés vers le centre du bogie, et l'installation sous des véhicules surbaissés est facilitée. Because the helical spring 4 is mounted offset from the axis of the axle, it can be placed either outside or inside the bogie. When placed outside, the lower elastic studs are located towards the center of the bogie, and installation under lowered vehicles is facilitated.
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1 feuille dessins 1 sheet of drawings
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