EP0292393A1 - Suspension pour bogie moteur à essieu unique orientable - Google Patents

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EP0292393A1
EP0292393A1 EP88401218A EP88401218A EP0292393A1 EP 0292393 A1 EP0292393 A1 EP 0292393A1 EP 88401218 A EP88401218 A EP 88401218A EP 88401218 A EP88401218 A EP 88401218A EP 0292393 A1 EP0292393 A1 EP 0292393A1
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motor
axle
bogie
bogie according
wagon
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Jean-Michel Petit
Alain Rodet
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Alstom SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F3/00—Types of bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • 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
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Definitions

  • the present invention relates to a bogie with a single steerable axle for a railway wagon, provided with a motor per wheel.
  • Such a bogie must support a fairly high mass, of the order of 20 tonnes per axle, which implies in the known structure a large load beam and beams, and the unsprung masses are significant, which reduces the comfort provided by the suspension.
  • the object of the present invention is to provide a bogie with a single steerable axle, provided with a motor per wheel, the mass of which is less than that of known bogies, and in which the unsprung masses, both vertically and transversely, are less important, and which consequently ensures better comfort for travelers.
  • the bogie according to the invention is characterized in that its axle is connected directly to the wagon body by an elastic suspension, and in that the motor of each wheel and its reduction gear are suspended from the connecting crosspiece which carries the axis of each motor around which its reducer forms a swinging arm, the axle axially passing through the reducers with the possibility of transverse sliding.
  • the latter can therefore be significantly reduced.
  • the body is thus supported directly by the axle.
  • the entire motor and its reduction gear is semi-suspended.
  • the bogie of the invention also preferably meets at least one of the following characteristics: - Each gearbox is connected to the corresponding wheel by a coupling with great transverse flexibility. - Each motor axis is provided beyond each of its passages in the cross member of a large diameter brake disc and its caliper. - Each motor is connected to an arm coming to press on a common elastic pad, so that the forces of each arm on this pad due to the tendency of the engine to rotate in operation around its axis are exerted in opposite directions. - Its axle is on independent wheels. - Its cross member is connected to the wagon body by a ball crown or by a pivot and smoother assembly.
  • the body C of the wagon rests via the crown C r on the load cross member T.
  • the latter carries via the suspensions S1, S2 on the side members L1, L2 , themselves supported by the fixed axle E connected to the wheels R1, R2.
  • Each of the motors M1, M2 is connected on the one hand to a braking disc D1, D2 by a caliper E1, E2, and on the other hand thanks to a reducer Rd1, Rd2 to a wheel R1, R2, integral with the fixed axle E.
  • the body C is supported by the suspensions S1, S2 connected to the fixed axle E and arranged in parallel with the drive cross member T and the motors and reducers. It is also linked to the drive cross member T through a ring crown C r , with a diameter of the order of 500 mm for a wagon of the current type, as shown, or possibly by a pivot and smoother assembly, of known type. All of the motors M1, M2 and the corresponding reducers Rd1, Rd2 is semi-suspended from the cross member T. The reducers are connected by the couplings Ac1, Ac2 to the wheels R1, R2 secured to the fixed axle E. The motors are connected as in the known bogie to the calipers E1, E2 and brake discs D1, D2.
  • the cross member T which does not support the highest vertical loads (transmitted to the axle by the suspensions S1, S2), can be lightened compared to the cross members of known bogies. Only the driving and guiding forces are supported by the housings of the reducers.
  • FIG. 3 The main components of a bogie of the invention with independent wheels are shown in perspective in FIG. 3.
  • the bogie comprises a drive cross member 1 (also called a frame) linked to the body (not shown) by a small ball crown 2.
  • a drive cross member 1 also called a frame
  • On this cross member are fixed each motor 3A, 3B, of longitudinal axis 11, and each reducer 4A, 4B.
  • Each of these is rigidly fixed to the corresponding motor, the motor-reducer assembly being able to rotate freely around the motor axis 11, relative to the cross-member 1, and thus constituting an oscillating arm.
  • each motor shaft At the end of each motor shaft are mounted a brake disc 5 and its caliper, not shown.
  • the diameter of the disc is generally of the order of 400 mm.
  • the fixed axle element 6 passes right through the reduction gear 4, with freedom of transverse sliding, and receives the wheels with hubs 7, as well as the support 8 for spring suspension 9.
  • Elastomer couplings with great transverse flexibility such as 10 transmit the movement of the reducers 4 to the wheels 7.
  • the motors are connected to each other by the motor anti-casing and anti-roll device of the bogie shown in FIG. 4 (the reducers , coupling, axle and suspension spring located on the side of the observer being removed).
  • the arms 12A secured to the motor 3A and 12B secured to the motor 3B are connected by an elastomer pad 13.
  • This arrangement is opposed on the one hand to the unloading efforts of the wheels resulting from the tendency of each of the motor stators to rotate about its axis, in the direction represented by the arrows in broken lines.
  • the stud 13 allows, during the crushing of the suspension on one side of the bogie, in a curve, to limit the elongation of this suspension on the other side of the bogie. The roll of the body is therefore significantly reduced.
  • the bogie of the invention is particularly suitable for bogies with axles with controlled orientation, it can also be used with rigid axles with non-independent wheels and with natural orientation, insofar as the radius of the curves of the track n is not too weak. It is also applicable to wagons with pneumatic bearings with inner springs on the wheels.

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Abstract

Son essieu (E,6) est relié directement à la caisse C du wagon par une suspension élastique (S₁, S₂, 9), et le moteur de chaque roue (M₁, M₂; 3A, 3B) et son réducteur (Rd₁, Rd₂; 4A, 4B) sont suspendus à la traverse de liaison qui porte l'axe de chaque moteur 11 autour duquel son réducteur forme bras oscillant, l'essieu (E,6) traversant axialement les réducteurs avec possibilité de coulissage transversal.

Description

  • La présente invention concerne un bogie à essieu unique orientable pour wagon ferroviaire, muni d'un moteur par roue.
  • Un tel bogie doit supporter une masse assez élevée, de l'ordre de 20 tonnes par essieu, ce qui implique dans la structure connue une traverse de charge et des longerons de grandes dimensions, et les masses non suspendues sont importantes, ce qui réduit le confort procuré par la suspension.
  • La présente invention a pour but de procurer un bogie à essieu unique orientable, muni d'un moteur par roue, dont la masse soit plus faible que celles du bogies connus, et dans lequel les masses non suspendues, tant vericalement que transversalement, soient moins importantes, et qui assure par suite un meilleur confort aux voyageurs.
  • La bogie selon l'invention est caractérisé en ce que son essieu est relié directement à la caisse du wagon par une suspension élastique, et en ce que le moteur de chaque roue et son réducteur sont suspendus à la traverse de liaison qui porte l'axe de chaque moteur autour duquel son réducteur forme bras oscillant, l'essieu traversant axialement les réducteurs avec possibilité de coulissage transversal.
  • Du fait de cette structure, la fonction de support de la charge de la caisse est assurée uniquement par la suspension montée en parallèle (et non plus en série) avec la couronne, ou l'ensemble pivot et lissoirs de liaison entre caisse et traverse, et cette traverse.
  • Cette dernière peut donc être sensiblement allégée. La caisse est ainsi supportée directement par l'essieu. Par ailleurs, l'ensemble du moteur et de son réducteur est semi-suspendu.
  • Le bogie de l'invention répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes :
        - Chaque réducteur est relié à la roue correspondante par un accouplement à grande flexibilité transversale.
        - Chaque axe de moteur est muni au delà de chacun de ses passages dans la traverse d'un disque de freinage de grand diamètre et de son étrier.
        - Chaque moteur est relié à un bras venant appuyer sur un plot élastique commun, de façon que les efforts de chaque bras sur ce plot du fait de la tendance du moteur à tourner en fonctionnement autour de son axe s'exerçent en sens opposés.
        - Son essieu est à roues indépendantes.
        - Sa traverse est reliée à la caisse du wagon par une couronne à billes ou par un ensemble à pivot et lissoirs.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures schématiques de dessin annexé, un bogie bimoteur selon la technique connue et un bogie à essieu unique orientable, muni d'un moteur par roue, selon l'invention.
    • La figure 1 représente les liaisons entre organes d'un bogie bimoteur connu.
    • La figure 2 représente les liaisons entre organes d'un bogie bimoteur de l'invention.
    • La figure 3 représente en perspective les principaux organes d'un bogie bimoteur de l'invention.
    • La figure 4 représente un élévation un dispositif d'anticabrage et d'antiroulis pour un tel bogie.
  • Dans le bogie connu schématisé en figure 1, la caisse C du wagon repose par l'intermédiaire de la couronne Cr sur la traverse de charge T. Celle-ci porte par l'intermédiaire des suspensions S₁, S₂ sur les longerons L₁, L₂, eux-mêmes supportés par l'essieu fixe E relié aux roues R₁, R₂. Chacun des moteurs M₁, M₂ est relié d'une part à un disque de freinage D₁, D₂ par un étrier E₁, E₂, et d'autre part grâce à un réducteur Rd₁, Rd₂ à une roue R₁, R₂, solidaire de l'essieu fixe E.
  • Dans le bogie de l'invention schématisé en figure 2, la caisse C est supportée par les suspensions S₁, S₂ reliées à l'essieu fixe E et disposées en parallèle avec la traverse d'entraînement T et les moteurs et réducteurs. Elle est par ailleurs liée à la traverse d'entraînement T à traverse une couronne à billes Cr, de diamètre de l'ordre de 500 mm pour un wagon de type courant, comme représenté, ou éventuellement par un ensemble à pivot et lissoirs, de type connu. L'ensemble des moteurs M₁, M₂ et des réducteurs correspondants Rd₁, Rd₂ est semi-suspendu à la traverse T. Les réducteurs sont reliés par les accouplements Ac₁, Ac₂ aux roues R₁, R₂ solidaires de l'essieu fixe E. Les moteurs sont reliés comme dans le bogie connu aux étriers E₁, E₂ et disques de freinage D₁, D₂.
  • De ce fait, la traverse T qui ne supporte pas les charges verticales les plus importantes (transmises à l'essieu par les suspensions S₁, S₂), peut être allégée par rapport aux traverses des bogies connus. Seuls les efforts d'entraînement et de guidage sont supportés par les carters des réducteurs.
  • Les principaux organes d'un bogie de l'invention à roues indépendantes sont représentés en perspective en figure 3.
  • Le bogie comporte une traverse d'entraînement 1 (également appelée cadre) liée à la caisse (non représentée) par une petite couronne à billes 2. Sur cette traverse viennent se fixer chaque moteur 3A, 3B, d'axe longitudinal 11, et chaque réducteur 4A, 4B. Chacun de ces derniers est fixé rigidement au moteur correspondant, l'ensemble moteur-réducteur pouvant tourner librement autour de l'axe 11 de moteur, par rapport à la traverse 1, et constituant ainsi un bras oscillant.
  • En bout de chaque arbre-moteur sont montés un disque de freinage 5 et son étrier, non représenté. Le diamètre du disque est généralement de l'ordre de 400 mm. L'élément d'essieu fixe 6 traverse de part en part le réducteur 4, avec liberté de coulissage transversal, et reçoit les roues à moyeux 7, ainsi que le support 8 de suspension à ressort 9. Des accouplements en élastomère à grande flexibilité transversale tels que 10 transmettent le mouvement des réducteurs 4 aux roues 7. Par ailleurs, les moteurs sont reliés l'un à l'autre par le dispositif d'anticabrage des moteurs et d'anti-roulis du bogie représenté en figure 4 (les réducteurs, accouplement, essieu et ressort de suspension situés du côté de l'observateur étant enlevés).
  • Dans ce dispositif, les bras 12A solidaire du moteur 3A et 12B solidaire du moteur 3B sont reliés par un plot en élastomère 13. Cette disposition s'oppose d'une part aux efforts de déchargement des roues résultant de la tendance de chacun des stators de moteur à tourner autour de son axe, dans le sens représenté par les flèches en trait interrompu. Par ailleurs, le plot 13 permet, lors de l'écrasement de la suspension d'un côté du bogie, dans une courbe, de limiter l'allongement de cette suspension de l'autre côté du bogie. On réduit donc notablement le roulis de la caisse.
  • Bien que le bogie de l'invention convienne particulièrement bien pour les bogies à essieux à orientation commandée, il peut également être utilisé avec des essieux rigides à roues non indépendantes et à orientation naturelle, dans la mesure où le rayon des courbes de la voie n'est pas trop faible. Il est aussi applicable aux wagons à roulement sur pneumatiques avec ressorts intérieurs aux roues.

Claims (6)

1/ Bogie à essieu unique orientable pour wagon ferroviaire, muni d'un moteur par roue, caractérisé en ce que son essieu (E, 6) est relié directement à la caisse (C) du wagon par une suspension élastique (S₁, S₂, 9) et en ce que le moteur de chaque roue (M₁ M₂ ; 3A, 3B) et son réducteur (Rd₁, Rd₂ ; 4A, 4B) sont suspendus à la traverse de liaison qui porte l'axe de chaque moteur (11) autour duquel son réducteur forme bras oscillant, l'essieu (E ; 6) traversant axialement les réducteurs avec possibilité de coulissage transversal.
2/ Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque réducteur (4A, 4B) est relié à la roue correspondante (7) par un accouplement à grande flexibilité transversale (10).
3/ Bogie selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque axe de moteur (11) est muni au delà de chacun de ses passages dans la traverse d'un disque de freinage (5) de grand diamètre et de son étrier.
4/ Bogie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque moteur (3A, 3B) est relié à un bras (12A, 12B) venant appuyer sur un plot élastique commun (13), de façon que les efforts de chaque bras sur ce plot du fait de la tendance du moteur à tourner en fonctionnement autour de son axe s'exercent en sens opposés.
5/ Bogie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que son essieu est à roues indépendantes.
6/ Bogie selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa traverse (1) est reliée à la caisse du wagon par une couronne à billes (2) ou par un ensemble à pivot et lissoirs.
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WO1996029226A1 (fr) * 1995-03-21 1996-09-26 Peter Germuska Bati a un essieu avec six pivots pour trains articules

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