EP0979190A1 - Bogie moteur de vehicule de traction - Google Patents

Bogie moteur de vehicule de traction

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EP0979190A1
EP0979190A1 EP99906314A EP99906314A EP0979190A1 EP 0979190 A1 EP0979190 A1 EP 0979190A1 EP 99906314 A EP99906314 A EP 99906314A EP 99906314 A EP99906314 A EP 99906314A EP 0979190 A1 EP0979190 A1 EP 0979190A1
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EP
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bogie
motor
chassis
gear motor
suspended
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EP99906314A
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EP0979190B1 (fr
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Eric Alstom Transport S.A. Koelsch
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Alstom Transport SA
Original Assignee
Alstom Transport SA
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B61C9/48Transmission 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
    • B61C9/50Transmission 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 in bogies

Definitions

  • the present invention relates to a traction vehicle, in particular a railway vehicle, comprising at least one chassis bogie in which at least one geared motor is arranged and relates, more particularly, to a traction vehicle bogie
  • the bogie of a railway vehicle performs lateral movements of translation and rotation, known under the name of sinusoidal walking, even on an absolutely straight and flat track
  • the forces exerted by this sinusoidal walking on the bogie frame and the frequencies of the resulting oscillations increase with the increased vehicle speed
  • the speed called critical is that at which the natural frequency of the bogie is close to resonance. The higher the frequency at which the bogie vibrates, the higher the vehicle's running speed. It is imperative, in vehicles intended to travel at high speed, in particular in railway vehicles, to increase the so-called critical speed by special structural arrangements to allow stable walking
  • the gear motor is rigidly fixed in the chassis of the bogie.
  • a shaft which is preferably hollow, in this case advantageously assumes the transmission of energy from the train. reduction gear to the wheels via the axle
  • a cardan shaft ensures the transmission of energy from the reduction gear to the wheels driven by means of a second gear train mounted on the axle.
  • the contraction and extension movements of these telescopic gimbals reveal forces of friction which are a function of the torque to be transmitted and which slow down the movement
  • the weight of the telescopic shaft is necessarily greater than an undivided universal joint
  • the aim of the invention is to provide a motor bogie of a traction vehicle as specified, but improved so that the lateral displacements of the bogie chassis are limited and the so-called critical speed is increased
  • the geared motor unit is suspended in the bogie frame with three elastic rods so as to be sufficiently mobile transversely to the longitudinal direction of travel of the vehicle to play the role of flywheel
  • a shock absorber fixed between the bogie chassis and the geared motor makes it possible to absorb the vibrations of the geared motor.
  • the principle of the invention is based on the fact that the lateral displacements of the geared motor and the inertias involved play the role of '' a drummer, especially when walking at high speed or when passing over an impact such as switches for example
  • the inertia and the elastic transverse displacement of the geared motor group in the bogie chassis oppose the displacements of the bogie chassis under the effect of shocks.
  • the geared motor absorbs these displacements thanks to a phase shift between the movements of the bogie chassis and the gear motor
  • the vibration damper makes it possible to reduce the proper movements of the gear motor group
  • Another advantage of the motor bogie according to the invention is the complete independence of the bogie, both at the level of the mechanical interfaces and at the level of the dynamic couplings in alignment and rotation between the body and the bogie, unlike some system where part of the gear motor unit is suspended under the body
  • the motor bogie of the invention can also satisfy at least one of the following characteristics
  • said motor-reducer is movable in translation transversely to the longitudinal direction of travel of said vehicle to play the role of flywheel
  • said motor-reducer is movable in translation with a lateral stroke of at least 30 mm
  • said gear motor is suspended on the axle side from said bogie chassis by a link and, on the engine side, from said bogie frame by two links,
  • said gear motor is suspended from the axle side to said bogie chassis by two rods and, from the motor side to said bogie chassis by a rod
  • the invention also relates to a traction vehicle which comprises at least one motor bogie as defined above.
  • the single figure illustrates a track 1 on which two driving wheels are placed 2
  • An axle 20 connects the driving wheels 2
  • a bogie chassis 4 is supported by springs 3 on axle boxes 1 1
  • a drawbar 5 placed in the middle of the bogie chassis provides the connection between the bogie chassis and the body
  • a motor-reducer 6, 10 comprising a motor 6 and a reducer 10 is disposed inside the bogie chassis 4
  • the links 7, 8, 9 are articulated to the chassis 4 and to the geared motor 6, 10 along axes parallel to the running direction or longitudinal direction of the bogie chassis 4 This walking direction corresponds to the direction of the track 1
  • the links 7, 8 and 9 are substantially the same length
  • the link 9 is arranged in alignment, in the longitudinal direction, of the link 8
  • the links 7 and 8 are arranged substantially at the same level in the same plane orthogonal to the longitudinal direction
  • the gear motor 6, 10 can move transversely to the longitudinal direction, that is to say in a plane substantially orthogonal thereto, relatively significantly, by rotary translation
  • the reduction gear 10 is flanged on the motor 6 and comprises a pinion 15 wedged on the motor shaft, an intermediate wheel 16 and a crown 1 7 which are shown diagrammatically
  • a hollow transmission shaft 18 transmits the energy of rotation of the crown 17 directly to the axle 20
  • a damper 12 oriented transversely to the longitudinal direction, is fixed between the bogie chassis 4 and the geared motor 6, 10
  • the chassis 4 When a vehicle equipped with a bogie thus formed travels on track 1, the chassis 4 is subjected to transverse forces, for example under the effect of shocks, which tend to induce transverse displacements of the chassis 4 as indicated in the preamble to the description
  • the geared motor 6, 10 will automatically translate opposite to the transverse displacements that the chassis 4 would tend to undergo
  • the geared motor 6, 10 oscillates transversely in phase opposition with respect to the bogie chassis 4
  • the geared motor 6, 10 therefore plays the role of flywheel by limiting the transverse displacements of the chassis 4 and therefore by increasing the so-called critical speed of the bogie and of the vehicle which is equipped with it.
  • the freedom of movement in transverse translation of the geared motor 6, 10 must be sufficiently great so that its transverse movements are capable of limiting those of the chassis 4
  • the gear motor 6, 10 can translate by 15 mm on either side of a rest position in which the connecting rods 7, 8 and 9 are vertical.
  • the gear motor 6, 10 can translate with an overall lateral stroke of 30 mm
  • the shock absorber 12 absorbs the natural vibrations of the gear motor 6,

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Description

"Bogie moteur de véhicule de traction" .
La présente invention concerne un véhicule de traction, notamment ferroviaire, comportant au moins un bogie de châssis dans lequel est disposé au moins un moto-réducteur et porte, plus particulièrement, sur un bogie moteur de véhicule de traction Le bogie d'un véhicule ferroviaire exécute des mouvements latéraux de translation et de rotation, connus sous la dénomination de marche sinusoïdale, même sur une voie absolument rectiligne et plane Les forces exercées par cette marche sinusoïdale sur le châssis de bogie et les fréquences des oscillations qui en résultent augmentent avec l'accroissement de la vitesse du véhicule
Il faut ajouter à ces forces celles qui sont dues aux imprécisions de la voie, aux chocs provoques par celles-ci, aux aiguillages et aux courbes, ces forces étant la cause de phénomènes d'instabilité
En raison de ces phénomènes d'instabilité, la vitesse d'un véhicule muni d'un tel bogie ne doit pas dépasser pour des raisons de sécurité une vitesse dite critique
La vitesse appelée critique est celle à laquelle la fréquence propre du bogie est proche de la résonance. La fréquence à laquelle le bogie vibre est d'autant plus élevée que la vitesse de marche du véhicule est élevée II est impératif, dans les véhicules destinés à rouler à grande vitesse, en particulier dans les véhicules ferroviaires, d'élever le plus possible la vitesse dite critique par des dispositions particulières de structure pour permettre une marche stable
Il est avantageux pour cette raison qu'un bogie moteur ait une masse non suspendue très faible afin que son moment d'inertie soit faible vis-à-vis des translations perpendiculaires à la direction de marche ainsi que vis-à- vis des rotations autour de son axe vertical
Dans les véhicules de traction connus et qui sont en service en très grand nombre, le moto-réducteur est fixé rigidement dans le châssis du bogie Un arbre, qui est de préférence creux, assume dans ce cas avantageusement la transmission d'énergie du train d'engrenage réducteur aux roues par l'intermédiaire de l'essieu
Les phénomènes d'instabilité sont alors particulièrement sensibles, la masse du moteur et de la transmission augmentant la masse non suspendue du bogie Ce montage n'est donc pas utilisable pour les véhicules qui doivent rouler à des vitesses élevées
Il existe d'autres véhicules de traction ferroviaires qui sont destinés a des vitesses élevées et dont la masse non suspendue du bogie est réduite 2
par la fixation du moteur et de la transmission non pas au bogie mais au châssis de la caisse du véhicule
Un arbre de cardan assure la transmission d'énergie du train réducteur aux roues menées par l'intermédiaire d'un second train d'engrenage monté sur l'essieu Les mouvements de contraction et d'extension de ces cardans télescopiques font apparaître des forces de frottement qui sont fonction du couple à transmettre et qui freinent le mouvement Par ailleurs, le poids de l'arbre téiescopique est nécessairement supérieur à un cardan non divisé L'invention a pour but de fournir un bogie moteur de véhicule de traction tel que spécifié, mais perfectionné de sorte que les déplacements latéraux du châssis de bogie soient limités et que la vitesse dite critique soit augmentée
Selon une particularité essentielle de l'invention, le groupe moto- réducteur est suspendu dans le châssis de bogie à trois biellettes élastiques de manière à être suffisamment mobile transversalement au sens longitudinal de marche du véhicule pour jouer le rôle de batteur d'inertie Un amortisseur fixé entre le châssis de bogie et le moto-réducteur permet d'absorber les vibrations du moto-réducteur Le principe de l'invention se fonde sur le fait que les déplacements latéraux du moto-réducteur et les inerties mises en jeux jouent le rôle d'un batteur, notamment lors de marche à grande vitesse ou lors de passage sur un choc tel que les aiguillages par exemple
En effet, le châssis de bogie subit alors, comme indiqué précédemment, des chocs latéraux susceptibles d'entraîner l'instabilité du véhicule et le déraillement de celui-ci
Grâce à l'invention, l'inertie et le déplacement transversal élastique du groupe moto-réducteur dans le châssis de bogie s'opposent aux déplacements du châssis de bogie sous l'effet des chocs Ainsi, le moto- réducteur amortit ces déplacements grâce à un déphasage entre les déplacements du châssis de bogie et du moto-réducteur L'amortisseur de vibrations permet d'amoindrir les mouvements propres du groupe moto- réducteur
Un autre avantage du bogie moteur selon l'invention, est l'indépendance complète du bogie, aussi bien au niveau des interfaces mécaniques qu'au niveau des couplages dynamiques en alignement et en rotation entre la caisse et le bogie, contrairement à certain système où une partie du groupe moto-réducteur est suspendue sous la caisse Le bogie moteur de l'invention peut également satisfaire à l'une au moins des caractéristiques suivantes
- ledit moto-réducteur est mobile en translation transversalement au sens longitudinal de marche dudit véhicule pour jouer le rôle de batteur d'inertie,
- ledit moto-réducteur est mobile en translation avec une course latérale d'au moins 30 mm,
- ledit moto-réducteur est suspendu du côté essieu audit châssis de bogie par une biellette et, du côté moteur, audit châssis de bogie par deux biellettes,
- ledit moto-réducteur est suspendu du côté essieu audit châssis de bogie par deux biellettes et, du côté moteur audit châssis de bogie par une biellette
L'invention concerne aussi un véhicule de traction qui comporte au moins un bogie moteur tel que défini précédemment
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du mode de réalisation préféré du bogie moteur de véhicule de traction, description faite en liaison avec la figure unique qui est une vue en perspective partielle, partiellement schématisée et partiellement en coupe, d'un bogie moteur de véhicule ferroviaire lourd à grande vitesse selon l'invention, le groupe moto- réducteur étant suspendu et disposé dans le châssis de bogie par l'intermédiaire de trois biellettes
La figure unique illustre une voie 1 sur laquelle sont posées deux roues motrices 2 Un essieu 20 relie les roues motrices 2
Un châssis 4 de bogie prend appui par l'intermédiaire de ressorts 3 sur des boîtes d'essieu 1 1
Une barre de traction 5 disposée au milieu du châssis de bogie assure la liaison entre le châssis de bogie et la caisse Un moto-réducteur 6, 10 comportant un moteur 6 et un réducteur 10 est disposé à l'intérieur du châssis 4 de bogie
La suspension du moto-réducteur 6, 10 au châssis 4 de bogie est assurée par trois biellettes élastiques 7, 8, 9
Les biellettes 7, 8, 9 sont articulées au châssis 4 et au moto- réducteur 6, 10 selon des axes parallèles à la direction de marche ou direction longitudinale du châssis 4 de bogie Cette direction de marche correspond à la direction de la voie 1 Les biellettes 7, 8 et 9 sont sensiblement de même longueur La biellette 9 est disposée dans l'alignement, selon la direction longitudinale, de la biellette 8
Les biellettes 7 et 8 sont disposées sensiblement au même niveau dans un même plan orthogonal à la direction longitudinale
Ainsi, le moto-réducteur 6, 10 peut se déplacer transversalement à la direction longitudinale, c'est-à-dire dans un plan sensiblement orthogonal à celle-ci, de manière relativement importante, par translation rotative
Le réducteur 10 est bridé sur le moteur 6 et comprend un pignon 15 calé sur l'arbre moteur, une roue intermédiaire 16 et une couronne 1 7 qui sont représentés schématiquement
Un arbre creux de transmission 18 transmet l'énergie de rotation de la couronne 17 directement à l'essieu 20
Un amortisseur 12, orienté transversalement a la direction longitudinale, est fixé entre le châssis 4 de bogie et le moto-réducteur 6, 10
Lorsqu'un véhicule équipé d'un bogie ainsi formé circule sur la voie 1 , le châssis 4 est soumis à des efforts transversaux, par exemple sous l'effet de chocs, qui tendent à induire des déplacements transversaux du châssis 4 comme indiqué dans le préambule de la description Dans le bogie selon l'invention, le moto-réducteur 6, 10 va se translater automatiquement à l'opposé des déplacements transversaux que le châssis 4 tendrait à subir
On constate ainsi qu en utilisation le moto-reducteur 6, 10 oscille transversalement en opposition de phase par rapport au châssis 4 de bogie Le moto-réducteur 6, 10 joue donc le rôle de batteur d'inertie en limitant les déplacements transversaux du châssis 4 et donc en augmentant la vitesse dite critique du bogie et du véhicule qui en est équipé La liberté de mouvement en translation transversale du moto-réducteur 6, 10 doit être suffisamment importante pour que ses mouvements transversaux soient susceptibles de limiter ceux du châssis 4
Typiquement, le moto-réducteur 6, 10 peut se translater de 15 mm de part et d'autre d'une position de repos dans laquelle les bielles 7, 8 et 9 sont verticales Ainsi, le moto-réducteur 6, 10 peut se translater avec une course latérale globale de 30 mm L'amortisseur 12 absorbe les vibrations propres du moto-réducteur 6,
10 dues en particulier à son fonctionnement

Claims

REVENDICATIONS
1 Bogie moteur de véhicule de traction comportant au moins un moto-réducteur (6, 10) disposé à l'intérieur d'un châssis (4) de bogie, ledit moto-réducteur (6, 10) étant suspendu dans ledit châssis (4) de bogie au moyen d'au moins deux biellettes élastiques (7, 8, 9), caractérisé en ce que lesdites biellettes élastiques (7, 8, 9) prennent toutes appui audit châssis (4) de bogie, en ce que lesdites biellettes élastiques (7, 8, 9) sont telles que ledit moto-réducteur (6, 10) suspendu est mobile transversalement au sens longitudinal de marche dudit véhicule pour jouer le rôle de batteur d'inertie, et en ce qu'un amortisseur (12) est fixé entre ledit châssis (4) de bogie et ledit moto-réducteur (6, 10)
2 Bogie moteur selon la revendication 1 , dans lequel le moto- reducteur (6, 10) est mobile en translation transversalement au sens longitudinal de marche dudit véhicule pour jouer le rôle de batteur d'inertie 3 Bogie moteur selon la revendication 2, dans lequel le moto- réducteur (6, 10) est mobile en translation avec une course latérale d'au moins 30 mm
4 Bogie moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit moto-réducteur (6, 10) est suspendu du côté essieu (20), audit châssis (4) de bogie par une biellette (9) et, du côté moteur (6), audit châssis (4) de bogie par deux biellettes (7, 8)
5 Bogie moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit moto-réducteur (6, 10) est suspendu du côté essieu audit châssis (4) de bogie par deux biellettes (7, 8) et, du côté moteur (6), audit châssis (4) de bogie par une biellette (9)
6 Véhicule de traction comportant au moins un bogie moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes
EP99906314A 1998-03-02 1999-03-01 Bogie moteur de vehicule de traction Revoked EP0979190B1 (fr)

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FR9802473A FR2775461B1 (fr) 1998-03-02 1998-03-02 Bogie moteur de vehicule de traction comportant au moins un moto-reducteur dispose a l'interieur du chassis de bogie et vehicule de traction comportant un tel bogie moteur
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