EP0343482A1 - Articulation d'accouplement de deux véhicules ferroviares - Google Patents

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EP0343482A1
EP0343482A1 EP89108730A EP89108730A EP0343482A1 EP 0343482 A1 EP0343482 A1 EP 0343482A1 EP 89108730 A EP89108730 A EP 89108730A EP 89108730 A EP89108730 A EP 89108730A EP 0343482 A1 EP0343482 A1 EP 0343482A1
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bore
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Michel Cros
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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
    • 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
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/16—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies
    • B61F5/20—Centre bearings or other swivel connections between underframes and bolsters or bogies with springs allowing transverse movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/02—Couplings for special purposes not otherwise provided for for coupling articulated trains, locomotives and tenders or the bogies of a vehicle; Coupling by means of a single coupling bar; Couplings preventing or limiting relative lateral movement of vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a coupling articulation of two railway vehicles resting on a median bogie, with elastic support members.
  • the current coupling joints on median bogie include a sole linked to one of the vehicles, supported on the median bogie by springs, and carrying by means of elastomeric bodies a ball joint on the upper surface of which comes s '' support a spherical seat linked to the other vehicle.
  • These joints include spherical surfaces requiring a lot of machining. They are expensive and relatively heavy.
  • Document CA-A-1218900 describes a coupling articulation of median bogie wagons, in which the ends of the bodies of the two vehicles are pivotally mounted on the axis of a cylindrical-conical connecting piece, connected by the intermediate of an annular elastomer part to a bogie bowl.
  • This articulation does not allow one of its elements to form an angle with the vertical axis, in order to ensure the heeling of a vehicle with respect to the other when entering and exiting sections of track on a slope and during passages of hollows or bumps.
  • the object of the present invention is to provide a joint of a low and relatively light cost price, which moreover provides the required functions, even in the case of high-speed trains. It must allow on the one hand the rotation of the parts between them to ensure the passage on the curved tracks and on the other hand that one of its elements forms an angle with the vertical axis to ensure the heeling of a vehicle compared to each other. It must, in addition to the traction and braking forces in normal service, respond to the forces due to exceptional shocks within determined limits. The lifting of the middle bogie must be made possible by leaning under the vehicles during the re-railing operations. Coupling and uncoupling must be able to be carried out quickly.
  • the metal plates and the layers of elastic material of the toric articulation element are in the form of a spherical sector.
  • the layers of elastic material can be hollowed out (cells) so as to obtain different stiffnesses of the articulation element in the radial directions (longitudinal and transverse).
  • the O-ring part is provided under a lower flat face external to the O-ring articulation element of the lug support part safety re-entering opposite forks integral with this toric articulation element.
  • the toric articulation element is attached to the sole by means of a support piece connected to the sole by a locking member.
  • the angle with the vertical of the frustoconical external surfaces of the toric part and of the toric articulation element, as well as the clearance between the cylindrical bore of the toric part and the cylindrical axis of the support part, are such that they allow coupling of the toric piece and the support piece even when the toric piece is presented opposite the support piece with a large offset.
  • the articulation comprises a central toric part 1, connected to the body of one of the vehicles, having a frustoconical bearing surface 2 on the toric articulation element made of elastic composite material 13. Its part upper comprises a cylindrical outer surface 3, facing the cylindrical outer surface 20 of the sole 9 secured to the body of the adjacent vehicle, but spaced therefrom.
  • the O-piece is pierced with an axial bore 4, with a recess in its central zone 5.
  • a circular shoulder 6 is provided with elastomer elements 7 supporting a circular steel crown 8 with a polished upper surface.
  • the sole 9 connected to the body of the adjacent vehicle, composed of several elements welded together, has a vertical cylindrical rim 10 to which is fixed by bolts such as 11 a circular piece of triangular cross section 12 supporting the toric articulation element composite 13.
  • This is composed of metal plates 14 sandwiched between layers of elastic material 15.
  • a frustoconical plate 16 constitutes the bearing surface of the periphery of the lower part of the toric part 1.
  • This articulation element can be in one piece, or in two or three parts
  • a vertical axis 17 coming to engage in the bore 4 of the O-piece 1, leaving a significant clearance with this bore. This play is sufficient so that the periphery of the axis does not come into contact with the bore during normal longitudinal movements during periods of traction or braking, and can only do so during exceptional shocks.
  • the upper part of this axis forms a circular cap 18 having a flat lower surface 18A, facing the circular crown of polished hard metal 8 of the toric part 1.
  • the layers of elastic material 34 and the metal plates 35 of the toric articulation element 33 are in the form of a spherical sector, as is the bearing face of the support piece 31.
  • the contact surface 32 with the central toric part (not shown) is frustoconical.
  • Figure 3 shows the end of the body of one of the vehicles, with the corresponding median bogie and the support part of the joint.
  • the end 40 of the body is carried by the middle bogie 41, supported by the wheels such as 42, 43, only one of the axles 46 being visible.
  • the axles are connected by the longitudinal members 44, 45, joined by crosspieces such as 47, and supporting the air suspensions 58, 59.
  • the support part of the joint 48 is supported by oblique arms 49 connected to the end face of the box.
  • Figure 4 shows the end 50 of the body of the adjacent vehicle.
  • the O-ring part 51 with an extreme cylindrical periphery 53, is carried by the beams 54, 55 connected to the end face of the body, and by the oblique arms 56, 57. During the coupling, it will fit into the support piece 48 of the adjacent box (fig. 3).

Abstract

Articulation d'accouplement de deux véhicules ferroviaires reposant sur un bogie médian.
Elle comprend A) une pièce torique (1) reliée à l'un des véhicules, tronconique dans sa zone inférieure et cylindrique dans sa zone supérieure, avec un alésage cylindrique en son centre et un épaulement autour du haut de celui-ci ; B) une pièce de support reliée à l'autre véhicule, enveloppant la pièce torique, comportant une semelle (9), un élément d'articulation torique en matériau composite élastique, un axe cylindrique (17) fixé sur la semelle, engagé dans l'alésage de la pièce torique et se terminant par un épaulement horizontal, et une partie cylindrique interne (20) en vis-à-vis de la surface externe cylindrique (3) de la pièce torique.

Description

  • La présente invention concerne une articulation d'accouplement de deux véhicules ferroviaires reposant sur un bogie médian, à organes élastiques de support.
  • Les articulations d'accouplement sur bogie médian actuelles comprennent une semelle liée à l'un des véhicules, supportée sur le bogie médian par des ressorts, et portant par l'intermédiaire d'organes en élastomère une rotule sur la surface supérieure de laquelle vient s'appuyer une portée sphérique liée à l'autre véhicule. Ces articulations comprennent des surfaces sphériques nécessitant beaucoup d'usinages. Elles sont d'un prix de revient élevé et relati­vement lourdes.
  • Le document CA-A-1218900 décrit une articulation d'accouplement de wagons à bogie médian, dans laquelle les extrémités des caisses des deux véhicules sont montées à pivotement sur l'axe d'une pièce de liaison cylindro-conique, reliée par l'intermédiaire d'une pièce annulaire en élastomère à une cuvette de bogie. Cette articulation ne permet pas que l'un de ses éléments forme un angle avec l'axe vertical, afin d'assurer le gîte d'un véhicule par rapport à l'autre lors des entrées et sorties de tronçons de voie en dévers et lors des passages de creux ou de bosses.
  • La présente invention a pour but de procurer une articulation d'un prix de revient peu élevé et relativement légère, et qui assure par ailleurs les fonctions requises, même dans le cas de trains à grande vitesse. Elle doit permettre d'une part la rotation des pièces entre elles pour assurer le passage sur les voies en courbe et d'autre part que l'un de ses éléments forme un angle avec l'axe vertical pour assurer le gîte d'un véhicule par rapport à l'autre. Elle doit, outre les efforts de traction et freinage en service normal, répondre aux efforts dus aux chocs exceptionnels dans des limites déterminées. Le levage du bogie médian doit être rendu possible en prenant appui sous les véhicules lors des opérations de réenraillement. L'accouplement et le désaccouplement doivent pouvoir s'effectuer rapidement.
  • L'articulation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend
    • A) une pièce torique reliée à l'un des véhicules, de surface tronco­nique dans sa zone inférieure, et cylindrique dans sa zone supérieure, comportant un alésage cylindrique en son centre, et munie d'un épaulement circulaire horizontal autour du haut de son alésage cylindrique,
    • B) une pièce de support reliée à l'autre véhicule, venant envelopper la pièce torique, et comportant
      • a) une semelle à un niveau inférieur à celui de la pièce torique,
      • b) un élément d'articulation torique en matériau composite élastique, formé de plaques métalliques en sandwich entre des couches de matériau élastique, reposant sur la semelle, et entourant et au contact de la surface externe tronconique de la pièce torique,
      • c) un axe cylindrique fixé sur la semelle, engagé dans l'alésage cylindrique de la pièce torique, de plus faible diamètre que cet alésage et se terminant par un épaulement circulaire horizontal venant en vis-à-vis de l'épaulement circulaire horizontal de la pièce torique,
      • et d) dans la partie supérieure de sa zone périphérique, une portée cylindrique interne venant en vis-à-vis de la surface externe cylindrique de la zone supérieure de la pièce torique.
  • Elle répond en outre de préférence à au moins l'une des caracté­ristiques suivantes :
    - Les plaques métalliques et les couches de matériau élastique de l'élément d'articulation torique sont en forme de secteur sphérique.
    - Les couches de matériau élastique peuvent être évidées (alvéoles) de façon à obtenir des raideurs différentes de l'élément d'articulation dans les directions radiales (longitudinale et transversale).
    - La pièce torique est munie sous une face plane inférieure extérieure à l'élément d'articulation torique de la pièce de support d'ergots de sécurité rentrant dans des fourchettes en regard solidaires de cet élément d'articulation torique.
    - L'élément d'articulation torique est rapporté sur la semelle par l'intermédiaire d'une pièce de support reliée à la semelle par un organe de verrouillage.
    - L'angle avec la verticale des surfaces externes tronconiques de la pièce torique et de l'élément d'articulation torique, ainsi que le jeu entre l'alésage cylindrique de la pièce torique et l'axe cylindrique de la pièce de support, sont tels qu'ils permettent un accouplement de la pièce torique et de la pièce de support même lorsque la pièce torique est présentée en face de la pièce de support avec une excentration importante.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé, des articulations d'accouplement selon l'invention.
    • La figure 1 représente une articulation en coupe par un plan de symétrie longitudinal, les surfaces venant en contact de la pièce torique et de l'élément d'articulation torique de la pièce de support étant de forme tronconique.
    • La figure 2 représente une variante à élément d'articulation torique en forme de secteur sphérique.
    • La figure 3 représente en perspective l'extrémité d'une caisse de véhicule et le bogie médian correspondant, avec la pièce de support de l'articulation avec la caisse du véhicule suivant.
    • La figure 4 représente en perspective l'extrémité de la caisse du véhicule suivant avec la pièce torique de l'articulation.
  • Dans la figure 1, l'articulation comporte une pièce torique centrale 1, reliée à la caisse de l'un des véhicules, présentant une surface d'appui tronconique 2 sur l'élément d'articulation torique en matériau composite élastique 13. Sa partie supérieure comporte une surface externe cylindrique 3, venant en regard de la surface externe cylindrique 20 de la semelle 9 solidaire de la caisse du véhicule adjacent, mais espacée de celle-ci.
  • La pièce torique est percée d'un alésage axial 4, avec dans sa zone centrale un évidement 5. Dans la zone centrale de sa partie supérieure, un épaulement circulaire 6 est muni d'éléments en élasto­mère 7 supportant une couronne circulaire en acier 8 de surface supérieure polie.
  • La semelle 9 reliée à la caisse du véhicule adjacent, composée de plusieurs éléments soudés entre eux, comporte un rebord vertical cylindrique 10 auquel est fixée par des boulons tels que 11 une pièce circulaire de section droite triangulaire 12 supportant l'élément d'articulation torique composite 13. Celui-ci est composé de plaques métalliques 14 en sandwich entre des couches de matériau élastique 15. Une plaque tronconique 16 constitue la surface d'appui du pourtour de la partie inférieure de la pièce torique 1. Cet élément d'articula­tion peut être d'une seule pièce, ou bien en deux ou trois parties
  • Sur le centre de la semelle 9 est fixé grâce à un filetage 19 un axe vertical 17, venant s'engager dans l'alésage 4 de la pièce torique 1, en laissant subsister un jeu important avec cet alésage. Ce jeu est suffisant pour que le pourtour de l'axe ne vienne pas en contact avec l'alésage lors des déplacements longitudinaux normaux en périodes de traction ou de freinage, et ne puisse le faire que lors de chocs exceptionnels. La partie supérieure de cet axe forme un chapeau circulaire 18 présentant une surface inférieure plane 18A, venant en regard de la couronne circulaire en métal dur poli 8 de la pièce torique 1.
  • Des ergots de sécurité 21, solidaires de la pièce centrale torique 3, viennent s'engager dans des fourchettes 22 solidaires de l'élément torique 13, de façon à éviter tout glissement entre cette pièce et l'élément torique, notamment lors des passages en courbe de faible rayon, tout en permettant leur rotation relative.
  • Dans la variante représentée en figure 2, les couches de matériau élastique 34 et les plaques métalliques 35 de l'élément d'articulation torique 33 sont en forme de secteur sphérique, de même que la face d'appui de la pièce de support 31. La surface de contact 32 avec la pièce torique centrale (non représentée) est tronconique.
  • La figure 3 représente l'extrémité de la caisse de l'un des véhicules, avec le bogie médian correspondant et la pièce de support de l'articulation. L'extrémité 40 de la caisse est portée par le bogie médian 41, supporté par les roues telles que 42, 43, l'un des essieux 46 étant seul visible. Les essieux sont reliés par les longerons 44, 45, réunis par des traverses telles que 47, et supportant les suspensions pneumatiques 58, 59. La pièce de support de l'articulation 48 est supportée par des bras obliques 49 reliés à la face extrême de la caisse.
  • La figure 4 représente l'extrémité 50 de la caisse du véhicule adjacent. La pièce torique 51, à pourtour cylindrique extrême 53, est portée par les poutres 54, 55 reliées à la face d'extrémité de la caisse, et par les bras obliques 56, 57. Lors de l'accouplement, elle s'emboîtera dans la pièce de support 48 de la caisse adjacen­te (fig.3).

Claims (7)

1/ Articulation d'accouplement de deux véhicules ferroviaires reposant sur un bogie médian entre deux véhicules, par l'intermédiaire d'élé­ments élastiques,
caractérisée en ce qu'elle comprend
A) une pièce torique (1) reliée à l'un des véhicules, de surface tronconique dans sa zone inférieure, et cylindrique dans sa zone supérieure, comportant un alésage cylindrique (4) en son centre, et munie d'un épaulement circulaire horizontal (6) autour du haut de son alésage cylindrique,
B) une pièce de support reliée à l'autre véhicule, venant envelopper la pièce torique, et comportant a) une semelle (9) à un niveau inférieur à celui de la pièce torique,
b) un élément d'articulation torique en matériau composite élastique, formé de plaques métalliques en sandwich entre des couches de matériau élastique (13), reposant sur la semelle, et entourant et au contact de la surface externe tronconique de la pièce torique,
c) un axe cylindrique (17) fixé (19) sur la semelle, engagé dans l'alésage cylindrique de la pièce torique, de plus faible diamètre que cet alésage et se terminant par un épaulement circulaire horizontal (18) venant en vis-à-vis de l'épaulement circulaire horizontal (6) de la pièce torique,
et d) dans la partie supérieure de sa zone périphérique, une partie cylindrique interne (20) venant en vis-à-vis de la surface externe cylindrique (3) de la zone supérieure de la pièce torique.
2/ Articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques métalliques (35, fig.2) et les couches de matériau (34) de l'élément d'articulation torique (33) sont en forme de secteur sphérique.
3/ Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les couches de matériau élastique sont munies d'alvéoles internes disposées de façon que l'élément d'articulation présente radialement des raideurs différentes dans les directions longitudinale et transver­sale.
4/ Articulation selon la revendication 1, caractérisée ce que les couches de matériau élastique sont munies d'alvéoles internes disposées de façon que l'élément d'articulation présente radialement des raideurs différentes dans les directions longitudinale et transversale.
5/ Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce torique est munie sous une face plane inférieure extérieure à l'élément d'articulation torique de la pièce de support d'ergots de sécurité (21) rentrant dans des fourchettes en regard (22) solidaires de cet élément d'articulation torique.
6/ Articulation selon la revendication 1, caractérisée ce que l'élément d'articulation torique (13) est rapporté sur la semelle (9) par l'intermédiaire d'une pièce de support (12) reliée à la semelle par un organe de verrouillage (11).
7/ Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle avec la verticale des surfaces externes tronconiques de la pièce torique (1) et de l'élément d'articulation torique (13), ainsi que le jeu entre l'alésage cylindrique (4) de la pièce torique et l'axe cylindrique (17) de la pièce de support, sont tels qu'ils permettent un accouplement de la pièce torique et de la pièce de support même lorsque la pièce torique est présentée en face de la pièce de support avec une excentration importante.
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