EP0979190B1 - Bogie moteur de vehicule de traction - Google Patents

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EP0979190B1
EP0979190B1 EP99906314A EP99906314A EP0979190B1 EP 0979190 B1 EP0979190 B1 EP 0979190B1 EP 99906314 A EP99906314 A EP 99906314A EP 99906314 A EP99906314 A EP 99906314A EP 0979190 B1 EP0979190 B1 EP 0979190B1
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motor
geared motor
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EP99906314A
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Eric Alstom Transport S.A. Koelsch
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Alstom Transport SA
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Alstom Transport SA
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    • 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
    • B61C9/50—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 in bogies

Definitions

  • the present invention relates to a traction vehicle, in particular a rail vehicle, comprising at least one chassis bogie in which at least one geared motor is arranged and carries, more particularly, on a traction vehicle motor bogie.
  • the bogie of a railway vehicle performs lateral movements of translation and rotation, known under the name of sinusoidal step, even on an absolutely straight and flat path.
  • the forces exerted by this sinusoidal step on the bogie frame and the resulting oscillation frequencies increase with increasing vehicle speed.
  • the speed called critical is that at which the natural frequency of the bogie is close to the resonance.
  • the frequency with which the truck vibrates is higher as the speed of the vehicle is high.
  • a motor bogie has a very low non-suspended mass so that its moment of inertia is low with respect to the translations perpendicular to the direction of travel as well as with respect to rotations around it. of its vertical axis.
  • the geared motor is rigidly fixed in the frame of the bogie.
  • a shaft which is preferably hollow, in this case advantageously assumes the transmission of energy from the reduction gear train to the wheels via the axle.
  • a cardan shaft provides power transmission from the gearbox to the driven wheels via a second gear train mounted on the axle.
  • the contraction and extension movements of these telescopic gimbals reveal friction forces 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 gimbal.
  • EP-444016 discloses a motor truck according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a traction vehicle engine bogie as specified, but improved so that the lateral displacements of the bogie frame are limited and the so-called critical speed is increased.
  • the subject of the invention is a bogie according to claim 1.
  • the principle of the invention is based on the fact that the lateral movements of the geared motor and the inertia put into play play the role of a drummer, especially when running at high speed or when passing on a shock such as les turnouts for example.
  • the bogie frame then undergoes, as indicated above, lateral shocks may cause the instability of the vehicle and the derailment thereof.
  • the inertia and the elastic transverse displacement of the geared motor unit in the bogie frame oppose the movements of the bogie frame under the effect of shocks.
  • the geared motor dampens these movements through a phase shift between the movements of the bogie frame and the geared motor.
  • the vibration damper makes it possible to reduce the clean motions of the geared motor unit.
  • 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 in rotation between the body and the bogie, unlike some system where part of the geared motor unit is suspended under the body.
  • the motor bogie of the invention may also satisfy at least one of the features of the dependent claims 2 to 4.
  • 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 are placed two driving wheels 2.
  • An axle 20 connects the drive wheels 2.
  • a chassis 4 of the bogie is supported by means of springs 3 on axle boxes 11.
  • a drawbar 5 arranged in the middle of the bogie frame provides the connection between the bogie frame and the body.
  • a geared motor 6, 10 comprising a motor 6 and a gear 10 is disposed inside the bogie frame 4.
  • the suspension of the geared motor 6, 10 to the bogie frame 4 is provided by three elastic rods 7, 8, 9.
  • the rods 7, 8, 9 are articulated to the frame 4 and the geared motor 6, 10 along axes parallel to the direction of travel or longitudinal direction of the chassis 4 bogie. This direction of travel corresponds to the direction of lane 1.
  • the rods 7, 8 and 9 are substantially of the same length.
  • the connecting rod 9 is arranged in the alignment, in the longitudinal direction, of the rod 8.
  • the rods 7 and 8 are arranged substantially at the same level in the same plane orthogonal to the longitudinal direction.
  • the geared motor 6, 10 can move transversely to the longitudinal direction, that is to say in a plane substantially orthogonal to it, relatively relatively, by rotary translation.
  • the gear 10 is clamped on the motor 6 and comprises a pinion 15 set on the motor shaft, an intermediate wheel 16 and a ring 17 which are shown schematically.
  • a hollow transmission shaft 18 transmits the rotational energy of the ring 17 directly to the axle 20.
  • a damper 12 oriented transversely to the longitudinal direction, is fixed between the bogie frame 4 and the geared motor 6, 10.
  • the geared motor 6, 10 will translate automatically opposite the transverse displacements that the frame 4 tends to undergo.
  • the geared motor 6, 10 therefore plays the role of inertial drummer by limiting the transverse displacements of the frame 4 and thus increasing the so-called critical speed of the bogie and the vehicle that is equipped.
  • the freedom of movement in transverse translation of the geared motor 6, 10 must be large enough that its transverse movements are likely to limit those of the chassis 4.
  • the geared motor 6, 10 can translate 15 mm on either side of a rest position in which the rods 7, 8 and 9 are vertical.
  • the geared motor 6, 10 can translate with an overall lateral travel of 30 mm.
  • the damper 12 absorbs the own vibrations of the geared motor 6, 10 due in particular to its operation.

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Description

  • 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 provoqués 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.
  • Il 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 à des vitesses élevées et dont la masse non suspendue du bogie est réduite 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 télescopique est nécessairement supérieur à un cardan non divisé.
  • EP-444 016 décrit un bogie moteur conforme au préambule de la revendication 1.
  • 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.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un bogie selon la revendication 1.
  • 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 lés aiguillages par exemple.
  • En effet, le châssis de bogie subit alors, comme indiqué précédemment, des chocs latéraux susceptibles d'entrainer 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 caractéristique des revendications dépendantes 2 à 4.
  • 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 boites d'essieu 11.
  • 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 17 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 à 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-réducteur 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 (5)

  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 bielleties élastiques (7, 8, 9), lesdites biellettes élastiques (7, 8, 9) prenant toutes appui audit châssis (4) de bogie, lesdites biellettes élastiques (7, 8, 9) étant telles que ledit moto-réducteur (6, 10) suspendu est mobile transversalement au sens longitudinal de marche dudit véhicule un amortisseur (12) étant fixé entre ledit châssis (4) de bogie et ledit moto-réducteur (6, 10) caractérisé en ce que le moto-réducteur (6, 10) est mobile en translation transversalement au sens longitudinal de marche dudit'véhicule pour jouer le rôle de batteur d'inertie.
  2. Bogie moteur selon la revendication 1, dans lequel le moto-réducteur (6, 10) est mobile en translation avec une course latérale d'au moins 30 mm.
  3. Bogie moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, 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).
  4. Bogie moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, 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).
  5. 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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