EP0685377B1 - Chassis de bogie - Google Patents

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EP0685377B1
EP0685377B1 EP95401200A EP95401200A EP0685377B1 EP 0685377 B1 EP0685377 B1 EP 0685377B1 EP 95401200 A EP95401200 A EP 95401200A EP 95401200 A EP95401200 A EP 95401200A EP 0685377 B1 EP0685377 B1 EP 0685377B1
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EP
European Patent Office
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bogie frame
bogie
aluminum alloy
chassis
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EP95401200A
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German (de)
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Michel Rimbaud
Frédéric Liodenot
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Alstom Transport SA
Original Assignee
GEC Alsthom Transport 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
    • 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
    • B61F5/50—Other details
    • B61F5/52—Bogie frames

Definitions

  • the present invention relates to bogie frames, in general, and relates more particularly to a chassis aluminum alloy bogies.
  • chassis designer is to make architectural choices that lead to a compromise suitable among all the requirements to which it is confronted, namely: fatigue resistance, space available, mass, production costs.
  • the state-of-the-art bogie frames are mainly made in mechanically welded construction from steel sheets of type A42 FP, according to standard NF A 36-205.
  • an object of the invention is a chassis for bogie allowing the reduction of the number of parts constitutive.
  • Another object of the invention is a bogie chassis allowing the reduction of the number of welded connections.
  • Another object of the invention is a bogie chassis allowing the reduction of manufacturing time.
  • Another object of the invention is a bogie chassis allowing the reduction of the number of references by the setting to take advantage of symmetries.
  • Another object of the invention is a bogie chassis allowing the complete conservation of the functions of the chassis of the prior art.
  • Another object of the invention is a bogie chassis allowing the conservation, even the reduction, of the mass of the bogie assembly.
  • the bogie chassis has at least one room and is characterized in that said part is made of a material mainly containing a aluminum alloy.
  • An advantage of the bogie frame according to the invention is significant reduction in the number and volume of connections welded due to the elimination of sheet welds song by song.
  • Another advantage of the bogie chassis according to the invention is a reduction in assembly time.
  • Another advantage of the bogie chassis according to the invention is the simplification of inventory management of elementary parts.
  • Another advantage of the bogie chassis according to the invention is the use of assembly methods reliable.
  • the bogie chassis consists in particular of parts or elements of aluminum alloy or containing mostly an aluminum alloy.
  • the elements are one-piece elements.
  • the alloy parts or elements of aluminum are forged or molded and / or machined.
  • the alloy parts or elements aluminum are welded, screwed, glued and / or riveted, between them.
  • welding, screwing, bonding and / or riveting can be used alone or in combination combination for fixing the parts or elements of the chassis bogie between them.
  • the exploded view of the single figure shows a mode of Preferred realization of a bogie frame conforming to the invention.
  • the bogie chassis shown in the single figure is consisting of a first and a second spar 1, of a first, second, third and fourth half-cross member 2, a first and a second spar auxiliary 4, a first and a second brake support 3, a first and a second training attachment 5 and a first and a second shock absorber support 6.
  • the chassis consists of a main frame consisting first and second main beams 1 which are interconnected by two groups of two half-crosspieces 2.
  • the two auxiliary beams are part of this main frame and receive at their ends both brake supports 3.
  • the two fasteners 5 are fixed on the two half-crosspieces 2 and allow to receive the device bogie drive.
  • the two shock absorber supports 6 are screwed or welded to the main beams 1 and receive anti-yaw dampers (not shown) known to the state of technique.
  • a one-piece solution to main beams 1 is also possible.
  • the monobloc elements constituting the bogie chassis according to the invention are preferably carried out according to two processes.
  • a first forging process is used for the most structural parts of the bogie chassis solicited.
  • these elements are produced made of aluminum alloy or made of a material containing mostly an aluminum alloy.
  • a second foundry process is used for elements with complex shapes and less in demand.
  • Table 1 describes the method of obtaining preferred components of the bogie chassis and gives the number of each of the components required by frame.
  • Table 1 specifies whether the elements of the bogie chassis are elements of symmetry.
  • ELEMENT QUANTITY PER CHASSIS PROCEDURE SYMMETRY PIECE main beam 1 2 mastering Yes half cross 2 4 spinning, forging Yes auxiliary beam 4 2 stamping, molding Yes brake support 3 2 molding, stamping Yes training attachment 5 2 stamping, molding Yes shock absorber support 6 2 stamping, molding no
  • Table 1 shows that the main elements are fourteen in number.
  • the main beams 1 receive the sub-assemblies primary and secondary suspension (no shown) known from the state of the art.
  • the main beams 1 ensure the consistency of the bogie under the effect of external stresses.
  • the main beams 1 receive the supports anti-yaw dampers 6.
  • the main beams 1 finally receive the stop of primary / lifting hook (not shown) known from the state of the art.
  • the half-crosspieces 2 support the fasteners 5 of the drive device (not shown) known to the state of technique.
  • the auxiliary beams 4 secure the anti-roll bar elements (not shown) known from the state of the art.
  • the brake supports 3 accommodate the wheelhouses of disc brake (not shown) known from the condition of the technical.
  • the drive fasteners 5 receive the connecting rods body / bogie drive (not shown) known to the state of the art.
  • the shock absorber supports 6 receive the body / bogie shock absorbers (not shown) known to the state of technique.
  • Monoblock elements obtained by a process by forging are the most stressed monoblock elements and monoblock elements obtained by a foundry process are the one-piece elements with complex shapes and the less used.
  • Monoblock elements obtained by a process by forging are obtained by a die forging process or spinning.

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Description

La présente invention concerne les châssis de bogies, en général, et porte, plus particulièrement, sur un châssis de bogies en alliage d'aluminium.
Comme indiqué dans l'article "L'ALLEGEMENT DES CHASSIS DE BOGIES MECANO-SOUDES DES TGV", publié dans la Revue générale des chemins de fer, Novembre 1993, pages 17 à 23, aux éditions GAUTIER-VILLARS, un bogie remplit un certain nombre de fonctions principales, grâce à des organes conçus et proportionnés pour cela.
Ces fonctions sont, notamment:
  • la fonction guidage, fonction dans laquelle interviennent les roues et les essieux;
  • la fonction freinage, fonction dans laquelle interviennent les cylindres et les disques de frein;
  • la fonction traction, fonction dans laquelle interviennent les moto-réducteurs et les ponts sur essieux;
  • la fonction confort, fonction dans laquelle interviennent les suspensions primaires et secondaires.
L'art du concepteur de châssis est de réaliser des choix architecturaux qui aboutissent à un compromis convenable entre toutes les exigences auxquelles il est confronté, à savoir: tenue en fatigue, place disponible, masse, coûts de réalisation.
Les châssis de bogies de l'état de la technique sont principalement réalisés en construction mécano-soudée à partir de tôles d'acier du type A42 FP, selon la norme NF A 36-205.
Ces tôles d'acier sont découpées, grenaillées, planées, pliées et préparées pour être assemblées entre elles, par soudage, pour former des sous-ensembles en forme de caissons qui, après l'opération finale d'assemblage, constituent le châssis définitif.
Outre un cycle de fabrication long, lié à l'assemblage d'un nombre élevé de tôles, à savoir: une centaine de pièces élémentaires, la réalisation du châssis nécessite une parfaite maítrise de l'exécution et du contrôle des joints soudés.
Il ressort de cet article, ainsi que des réalisations des bogies de l'art antérieur, que les études pour la réalisation de châssis de bogies portent sur l'utilisation de l'acier essentiellement sous forme de tôles.
Aussi est-ce le mérite de la demanderesse que de proposer un châssis de bogie faisant appel à des matériaux non encore utilisés dans les structure de châssis de bogie et allant à l'encontre de préjugés de l'homme du métier.
C'est également le mérite de la demanderesse que de proposer un châssis de bogie permettant de simplifier sa réalisation.
C'est également le mérite de la demanderesse que de proposer un châssis de bogie composé d'éléments en alliage d'aluminium forgé ou moulé.
Aussi, un but de l'invention est-il un châssis de bogie permettant la diminution du nombre de pièces constitutives.
Un autre but de l'invention est un châssis de bogie permettant la diminution du nombre de liaisons soudées.
Un autre but de l'invention est un châssis de bogie permettant la réduction du temps de fabrication.
Un autre but de l'invention est un châssis de bogie permettant la diminution du nombre de références par la mise à profit des symétries.
Un autre but de l'invention est un châssis de bogie permettant la conservation intégrale des fonctions du châssis de l'art antérieur.
Un autre but de l'invention est un châssis de bogie permettant la conservation, voire la diminution, de la masse de l'ensemble bogie.
Conformément à l'invention, le châssis de bogie comporte au moins une pièce et est caractérisé en ce que ladite pièce est en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
Conformément à l'invention, le châssis de bogie est constitué d'éléments et est caractérisé en ce que:
  • lesdits éléments sont des éléments monoblocs et
  • lesdits éléments monoblocs sont en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
L'invention a également pour objet un châssis de bogie satisfaisant au moins l'une des caractéristiques suivantes:
  • les pièces ou éléments en alliage d'aluminium sont forgées ou moulées et/ou usinées,
  • les pièces ou éléments en alliage d'aluminium sont soudées, vissées, collées et/ou rivetées, entre elles.
Conformément à l'invention, le châssis de bogie est constitué d'un premier et d'un second longeron 1, d'une première, d'une deuxième, d'une troisième et d'une quatrième demi-traverse 2, d'un premier et d'un second longeron auxiliaire 4, d'un premier et d'un second support frein 3, d'une première et d'une seconde attache d'entraínement 5 et d'un premier et d'un second support d'amortisseur 6, et se caractérise en ce que:
  • les éléments 1 à 6 sont des éléments monoblocs et
  • lesdits éléments 1 à 6 monoblocs sont en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
L'invention a également pour objet un châssis de bogie satisfaisant à au moins une des caractéristiques suivantes:
  • les pièces ou lesdits éléments 1 à 6 monoblocs sont obtenus pour certains par un procédé par forgeage et pour les autres par un procédé par fonderie,
  • les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont les éléments monoblocs les plus sollicités et les éléments monoblocs obtenus par un procédé par fonderie sont les éléments monoblocs aux formes complexes et les moins sollicités,
  • les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont obtenus par un procédé de matriçage ou de filage.
Un avantage du châssis de bogie selon l'invention est la réduction notable du nombre et du volume des liaisons soudées du fait de la suppression des soudures de tôles chant à chant.
Un autre avantage du châssis de bogie selon l'invention est la diminution du temps d'assemblage.
Un autre avantage du châssis de bogie selon l'invention est la simplification de la gestion des stocks de pièces élémentaires.
Un autre avantage du châssis de bogie selon l'invention est l'utilisation de procédés d'assemblage fiables.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description du mode de réalisation préféré du châssis de bogie, description faite en liaison avec les dessins dans lesquels:
  • la figure unique est une vue éclatée d'un châssis de bogie conforme à l'invention.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, le châssis de bogie se compose notamment de pièces ou d'éléments en alliage d'aluminium ou contenant majoritairement un alliage d'alluminium.
Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, les éléments sont des éléments monoblocs.
De préférence, les pièces ou éléments en alliage d'aluminium sont forgées ou moulées et/ou usinées.
De préférence, les pièces ou éléments en alliage d'aluminium sont soudées, vissées, collées et/ou rivetées, entre elles.
En d'autres termes, des procédés de soudage, vissage, collage et/ou rivetage peuvent être utilisés seules ou en combinaison pour fixer les pièces ou éléments du châssis de bogie entre eux.
La vue éclatée de la figure unique montre un mode de réalisation Préféré d'un châssis de bogie conforme à l'invention.
Le châssis de bogie représenté à la figure unique est constitué d'un premier et d'un second longeron 1, d'une première, d'une deuxième, d'une troisième et d'une quatrième demi-traverse 2, d'un premier et d'un second longeron auxiliaire 4, d'un premier et d'un second support frein 3, d'une première et d'une seconde attache d'entraínement 5 et d'un premier et d'un second support d'amortisseur 6.
Le châssis se compose d'un cadre principal constitué des premier et second longerons principaux 1 lesquels sont reliés entre eux par deux groupes de deux demi-traverses 2.
Les deux longerons auxiliaires s'inscrivent dans ce cadre principal et reçoivent en leurs extrémités les deux supports de frein 3.
Les deux attaches 5 sont fixées sur les deux demi-traverses 2 et permettent de recevoir le dispositif d'entraínement du bogie.
Les deux supports d'amortisseurs 6 sont vissés ou soudés sur les longerons principaux 1 et reçoivent des amortisseurs anti-lacet (non représentés) connus de l'état de la technique.
Une solution monobloc au longerons principaux 1 est également possible.
Les éléments monobloc constituant le châssis de bogie selon l'invention sont, de préférence, réalisées selon deux procédés.
Un premier procédé par forgeage est utilisé pour les éléments de la structure du châssis de bogie les plus sollicités.
Comme indiqué précédemment, ces éléments sont réalisés en alliage d'aluminium ou sont en un matériau contenant majoritairement un alliage d'alluminium.
En fonction de la morphologie de l'élément, un procédé de matriçage ou de filage sera retenu.
Il est de préférence retenue la nuance 6082 de la norme NF A 50-901 et le traitement thermique T6 de la norme NF A 02-150.
Un second procédé par fonderie est utilisé pour les éléments aux formes complexes et moins sollicitées.
Il est de préférence retenue la nuance AS7G06 de la norme NF A 57-702.
Le tableau 1 ci-après décrit le mode d'obtention préféré des différents composants du châssis de bogie et donne le nombre de chacun des composants nécessaires par châssis.
De plus, le tableau 1 précise si les éléments du châssis de bogie sont des éléments de symétrie.
ELEMENT QUANTITE PAR CHASSIS MODE D'OBTENTION PIECE DE SYMETRIE
longeron principal 1 2 matriçage oui
demi-traverse 2 4 filage, forgeage oui
longeron auxiliaire 4 2 matriçage, moulage oui
support de frein 3 2 moulage, matriçage oui
attache d'entraínement 5 2 matriçage, moulage oui
support d'amortisseur 6 2 matriçage, moulage non
Il ressort du tableau 1 que les éléments principaux sont au nombre de quatorze.
Les longerons principaux 1 reçoivent les sous-ensembles de suspension primaire et secondaire (non représentés) connus de l'état de la technique.
Les longerons principaux 1 permettent d'assurer la cohérence du bogie sous l'effet des sollicitations externes.
Les longerons principaux 1 reçoivent les supports d'amortisseurs anti-lacet 6.
Les longerons principaux 1 reçoivent enfin la butée de primaire/crochet de relevage (non représentée) connue de l'état de la technique.
Les demi-traverses 2 supportent les attaches 5 du dispositif d'entraínement (non représenté) connu de l'état de la technique.
Les longerons auxiliaires 4 assurent la fixation des éléments de barre anti-roulis (non représentés) connus de l'état de la technique.
Les supports de frein 3 accueillent les timoneries de frein à disque (non représentées) connues de l'état de la technique.
Les attaches d'entraínement 5 reçoivent les bielles de l'entraínement caisse/bogie (non représentées) connues de l'état de la technique.
Les supports d'amortisseur 6 reçoivent les amortisseurs caisse/bogie (non représentés) connus de l'état de la technique.
Le tableau 2 ci-après donne le tue de liaison préféré entre les principaux éléments du châssis de bogie ainsi que le nombre de liaisons pour un châssis de bogie.
LIAISON TYPE DE LIAISON NOMBRE DE LIAISONS
longeron principal 1 / demi-traverse 2 soudée 4
demi-traverse 2 / demi-traverse 2 soudée 2
demi-traverse 2 / longeron auxiliaire 4 soudée 8
longeron auxiliaire 4 / support frein 3 soudée 4
longeron principal 1 / support d'amortisseur 6 mécanique 4
Il ressort de ce tableau 2 que l'assemblage du châssis de bogie selon l'invention ne nécessite que dix-huit soudures.
Il ressort de la description que les pièces ou éléments monoblocs constituant le châssis de bogie de l'invention sont obtenus pour certain(e)s par un procédé par forgeage et pour les autres par un procédé par fonderie.
Les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont les éléments monoblocs les plus sollicités et les éléments monoblocs obtenus par un procédé par fonderie sont les éléments monoblocs aux formes complexes et les moins sollicités.
Les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont obtenus par un procédé de matriçage ou de filage.

Claims (10)

  1. Châssis de bogie comportant au moins une pièce, caractérisé en ce que ladite pièce est en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
  2. Châssis de bogie selon la revendication 1, dans lequel ladite pièce ou lesdites pièces en alliage d'aluminium sont forgées ou moulées et/ou usinées.
  3. Châssis de bogie selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ladite pièce ou lesdites pièces en alliage d'aluminium sont soudées, vissées, collées et/ou rivetées, entre elles.
  4. Châssis de bogie constitué d'éléments, caractérisé en ce que:
    lesdits éléments sont des éléments monoblocs et
    lesdits éléments monoblocs sont en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
  5. Châssis de bogie selon la revendication 4, dans lequel lesdits éléments en alliage d'aluminium sont forgées ou moulées et/ou usinées.
  6. Châssis de bogie selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel lesdits éléments en alliage d'aluminium sont soudées, vissées, collées et/ou rivetées, entre elles.
  7. Châssis de bogie constitué d'un premier et d'un second longeron (1), d'une première, d'une deuxième, d'une troisième et d'une quatrième demi-traverse (2), d'un premier et d'un second longeron auxiliaire (4), d'un premier et d'un second support frein (3), d'une première et d'une seconde attache d'entraínement (5) et d'un premier et d'un second support d'amortisseur (6), caractérisé en ce que:
    lesdits éléments (1 à 6) sont des éléments monoblocs et
    lesdits éléments (1 à 6) monoblocs sont en un matériau contenant majoritairement un alliage d'aluminium.
  8. Châssis de bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel lesdites pièces ou lesdits éléments (1 à 6) monoblocs sont obtenus pour certains par un procédé par forgeage et pour les autres par un procédé par fonderie.
  9. Châssis de bogie selon la revendication 8, dans lequel les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont les éléments monoblocs les plus sollicités et les éléments monoblocs obtenus par un procédé par fonderie sont les éléments monoblocs aux formes complexes et les moins sollicités.
  10. Châssis de bogie selon la revendication 9, dans lequel les éléments monoblocs obtenus par un procédé par forgeage sont obtenus par un procédé de matriçage ou de filage.
EP95401200A 1994-05-30 1995-05-23 Chassis de bogie Expired - Lifetime EP0685377B1 (fr)

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EP0685377A1 EP0685377A1 (fr) 1995-12-06
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AU (1) AU694769B2 (fr)
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ES (1) ES2123218T3 (fr)
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