FR2479761A1

FR2479761A1 - Suspension system for railway vehicles - has elliptical spring shackles with flattened ends to generate friction to damp out oscillations

Info

Publication number: FR2479761A1
Application number: FR8007847A
Authority: FR
Inventors: Remy Dousset; Michel Renard
Original assignee: Societe Nouvelle des Ateliers de Venissieux SA
Current assignee: Societe Nouvelle des Ateliers de Venissieux SA
Priority date: 1980-04-08
Filing date: 1980-04-08
Publication date: 1981-10-09
Also published as: FR2479761B1

Abstract

A railway vehicle is suspended from its axles by leaf springs. The ends of the springs are attached by shackles (8,9,10) to the vehicle body. The outer shackles (8,9) are generally elliptical in shape and have a mainly circular cross-section. The inner surface of each of the two shackles is in contact with the lower support (14), the central shackle (10) or the upper support (12). It has a localised flat (15) formed on it. The chord forming this flat subtends an angle alpha at the centre of the circular cross-section. If the sine of half the angle alpha is greater than the coefficient of friction, then any swaying motion of the vehicle relative to the axle will be damped by friction and a smoother suspension system will be achieved.

Description

La présente invention se rapporte a un perfectionnement apporte aux suspensions pendulaires, du type à ressort à lames et anneaux de suspension, permettant en particulier d'attenuer le mouvement de lacet constate sur les vehicules ferroviaires à essieux munis de ce type de suspension. The present invention relates to an improvement provided to pendular suspensions, of the leaf spring type and suspension rings, in particular to reduce the yaw movement found on axle railway vehicles equipped with this type of suspension.

L'instabilité constatée sur les véhicules ferroviaires à essieux est caractérisée par un mouvement oscillatoire auto-entretenu de chaque essieu, appelé mouvement de lacet, qui peut être décompose suivant deux mouvements combines : un mouvement transversal par rapport à l'axe du véhicule, et un mouvement angulaire par rapport a l'axe vertical passant par le centre de gravité de l'essieu. Ce dernier mouvement angulaire peut être assimilé à un mouvement longitudinal des roues, l'une d'elles se déplaçant vers l'avant du vehicule tandis que l'autre se déplace vers l'arrière de celuï-ci. La suspension transmet ces oscillations au châssis, à la caisse du véhicule, et à la masse transportée. The instability noted on axle railway vehicles is characterized by a self-sustaining oscillatory movement of each axle, called yaw movement, which can be broken down according to two combined movements: a transverse movement relative to the axis of the vehicle, and an angular movement relative to the vertical axis passing through the center of gravity of the axle. This latter angular movement can be likened to a longitudinal movement of the wheels, one of them moving towards the front of the vehicle while the other moves towards the rear of it. The suspension transmits these oscillations to the chassis, to the vehicle body, and to the mass transported.

Les principaux inconvenients dus au mouvement de lacet sont les suivants
- il entraine la transmission d'accélérations periodiques au châssis du vehicule et à la charge qui peuvent être néfastes pour l'un et l'autre,
- il produit des chocs répétés entre les roues et les. rails, qui peuvent non seulement entraîner une usure accélérée de la voie et des roues, mais en outre entraîner une déformation de la voie en raison du ripage dans les courbes ; à la limite, un déraillement est même possible.The main drawbacks due to yaw movement are as follows
it causes the transmission of periodic accelerations to the chassis of the vehicle and to the load which can be harmful for both.
- it produces repeated shocks between the wheels and the. rails, which can not only cause accelerated wear of the track and wheels, but also cause deformation of the track due to shifting in the curves; at the limit, a derailment is even possible.

Dans la suspension normalise du type à ressort a lames et anneaux doubles généralement utilisée sur ce type de véhicule, il noa été jusqu'a présent recherché qu'un amortissement transversal en créant entre les anneaux et leurs coussinets une friction tendant à amortir les déplacements transversaux de l'essieu, les déplacements longitudinaux restant libres et non amortis.L'inconvénient de ce genre de dispositif réside dans le fait que, lorsqu'il s'agit d'une suspension neuve, le contact entre coussinet et anneau est linéaire, si bien que, lorsqu'il y a déplacement transversal de l'ensemble de la suspension, lesdits anneaux, compte-tenu du jeu avec les flancs du coussinet, roulent de part et d'autre de l'axe sans friction, celle-ci n'intervenant que lorsque le jeu anneau-coussinet est rattrapé, c'est-à-dire lorsque l'essieu a déjà fait un deplacement transversal assez important, de sorte que le mouvement de lacet est déjà amorcé. In the standard suspension of the leaf spring type and double rings generally used on this type of vehicle, it has hitherto been sought a transverse damping creating between the rings and their bearings friction tending to damp the transverse displacements axle, the longitudinal movements remaining free and not depreciated.The disadvantage of this kind of device lies in the fact that, when it comes to a new suspension, the contact between pad and ring is linear, if although, when there is transverse displacement of the entire suspension, said rings, taking into account the clearance with the sides of the bearing, roll on either side of the axis without friction, the latter intervening only when the ring-bushing clearance is caught, that is to say when the axle has already made a significant transverse displacement, so that the yaw movement is already initiated.

Cet inconvénient tend à disparaître après une certaine durée de vie, lorsque l'usure de l'anneau et du coussinet a augmente leur surface de contact mutuelle.This disadvantage tends to disappear after a certain lifetime, when the wear of the ring and the pad has increased their mutual contact surface.

Par ailleurs, avec les dispositifs utilisés actuellement, il ne se crée aux points d'accrochage de la suspension aucun amortissement longitudinal du fait qu'il s'y produit, en cas d'oscillations longitudinales, un simple roulement sans friction des axes d'accrochage dans leurs logements respectifs. Furthermore, with the devices currently used, it is created at the attachment points of the suspension no longitudinal damping because it occurs, in case of longitudinal oscillations, a simple frictionless bearing axes of hanging in their respective homes.

La suspension pendulaire de l'invention permet un meilleur amortissement du mouvement de lacet que les dispositifs connus jusqu'alors. Elle est caractérisée en ce que tout ou partie des points d'accrochage de la suspension et/ou des points de liaison entre les anneaux de suspension et leurs pièces de liaison ont un contact axe-logement réalise par remplacement des sections cylindriques des organes mâle et femelle par des sections entrant en contact à partir de deux génératrices écartées l'une de l'autre de manière à définir un angle ck par rapport au centre de l'axe tel que sin bic/2 ait une valeur supérieure à celle du coefficient de frottement dudit contact axe-logement. The pendulum suspension of the invention allows a better damping of the yaw movement than the devices known hitherto. It is characterized in that all or part of the attachment points of the suspension and / or connection points between the suspension rings and their connecting pieces have a pin-housing contact made by replacing the cylindrical sections of the male and female members. female by sections coming into contact from two generatrices spaced apart from each other so as to define an angle ck with respect to the center of the axis such that sin bic / 2 has a value greater than that of the coefficient of friction of said housing-axis contact.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple préférentiel de réalisation, en référence aux dessins annexes dans lesquels
- la figure i est un croquis explicatif du moyen général de l'invention,
- la figure 2 est une vue d'ensemble schématique de la suspension pendulaire de l'invention,
- la figure 3 est une vue en coupe selon la direction CC de la figure 2,
- la figure 4 est une vue en coupe selon la direction AA de la figure 3,
- la figure 5 est une vue en coupe selon la direction BB de la figure 4.The invention will be better understood with the aid of the following description of a preferred embodiment, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is an explanatory sketch of the general method of the invention,
FIG. 2 is a schematic overall view of the pendulum suspension of the invention,
FIG. 3 is a sectional view in the direction CC of FIG. 2,
FIG. 4 is a sectional view in the direction AA of FIG. 3,
- Figure 5 is a sectional view along the direction BB of Figure 4.

On a représenté sur le croquis de la figure 1 un anneau 1 dans son logement 2 tel qu'un coussinet. L'anneau 1 est supposé vertical et soumis à une force de traction P vers le bas. Lorqu'une force transversale F créant un couple (F x 00') tend à faire osciller l'anneau 1 dans son logement 2, on voit que le couple de basculement qui s'y oppose est egal à (P x OA) où OA est la projection horizontale de OA' et A' un des deux points d'appui (A', A") de l'anneau 1 sur les bords d'un dégagement 3 usiné dans le logement 2. En désignant par l'angle (A'O A"), le couple de basculement est egal à
P.R. sine4/2 , R étant le rayon de l'axe 1
Par ailleurs, le couple de friction entre l'anneau 1 et son logement 2 est égal à : P.R. f , f étant le coefficient de frottement, de sorte que la condition pour que le couple résistant au basculement soit supérieur au couple de friction s'écrit
sin i/2 > f
Il faut donc dans l'exemple représenté que le dégagement 3 ait une largeur suffisante pour que ses génératrices de contact A' et
A" soient écartées l'une de l'autre selon un angle p rapport au centre O de l'axe 1 tel que sin < /2 ait une valeur supérieure à f.There is shown in the sketch of Figure 1 a ring 1 in its housing 2 such as a pad. The ring 1 is assumed vertical and subjected to a pulling force P downwards. When a transverse force F creating a pair (F x 00 ') tends to oscillate the ring 1 in its housing 2, we see that the tilting torque which is opposed to it is equal to (P x OA) where OA is the horizontal projection of OA 'and A' one of the two points of support (A ', A ") of the ring 1 on the edges of a clearance 3 machined in the housing 2. By designating by the angle ( A'O A "), the tilting torque is equal to
PR sine4 / 2, where R is the radius of axis 1
Moreover, the friction torque between the ring 1 and its housing 2 is equal to: PR f, f being the coefficient of friction, so that the condition for the torque resistant to tilt is greater than the friction torque s' written
sin i / 2> f
It is therefore necessary in the example shown that the clearance 3 has a width sufficient for its contact generators A 'and
A "are spaced from each other at an angle p to the center O of the axis 1 such that sin </ 2 has a value greater than f.

Il va de soi que les génératrices de contact A' et A" peuvent être créées aussi bien par un dégagement tel que 3 pratiqué dans le logement 2 que par un usinage, tel que la creation d'un méplat realisé sur l'axe 1 lui-même de manière à créer deux arrêtes de contact A' et
A". La suspension qui va maintenant être décrite en référence aux figures 2 à 5 comporte ces deux modes de réalisation, ce qui permettra de mieux les comprendre.It goes without saying that the contact generators A 'and A "can be created both by a clearance such as 3 practiced in the housing 2 that by a machining, such as the creation of a flat made on the axis 1 him same way as to create two contact edges A 'and
The suspension which will now be described with reference to Figures 2 to 5 comprises these two embodiments, which will better understand them.

On reconnait sur la figure 2 une suspension tout à fait classique pour véhicule ferroviaire comportant un ressort à lames 4 reposant sur la boite d'essieu 5 et relié à chacune de ses deux extrémités à une main de suspension 6, faisant partie du châssis 7 du véhicule, par l'intermédiaire d'un ensemble de deux couples (8, 9) d'anneaux de suspension, eux-mêmes reliés entre eux par une pièce de liaison intermédiaire 10, et reliés d'une part à l'axe d'accrochage 11 du ressort 4 par un premier coussinet 12, et d'autre part à 1'axe d'accrochage 13 sur la main de suspens ion 6 par un se'cond coussinet 14. FIG. 2 shows a suspension that is quite conventional for a railway vehicle comprising a leaf spring 4 resting on the axle box 5 and connected at each of its two ends to a suspension hand 6 forming part of the chassis 7 of the vehicle, through a set of two pairs (8, 9) of suspension rings, themselves interconnected by an intermediate connecting piece 10, and connected on the one hand to the axis of hooking 11 of the spring 4 by a first bearing 12, and secondly to the attachment axis 13 on the hand suspension 6 by a bush pad 14.

Conformément à l'invention, et tel qu'on peut le voir sur les vues agrandies des figures 3 à 5, les couples d'anneaux 8 et 9 n'ont pas comme habituellement une section circulaire, mais on a usiné sur leur partie intérieure un méplat 15, de sorte que le contact des anneaux avec leurs logements dans leurs pièces d'appui (12, 10, 14) se fait, comme dans le cas du schéma de principe de la figure 1, à partir de deux génératrices (A'
A") écartées l'une de 1'autre d'une distance définissant un angle (A'OA") avec l'axe O de l'anneau égal à 90 degrés ou voisin de 90 degrés.According to the invention, and as can be seen in the enlarged views of FIGS. 3 to 5, the pairs of rings 8 and 9 do not usually have a circular section, but have been machined on their inner part. a flat part 15, so that the contact of the rings with their housings in their bearing parts (12, 10, 14) is, as in the case of the block diagram of FIG. 1, from two generators (A '
A ") spaced from each other by a distance defining an angle (A'OA") with the axis O of the ring equal to 90 degrees or close to 90 degrees.

Cette valeur de 900 pour l'angle (A'OA") est avantageuse d'une part parce que la condition d'amortissement s'écrit pratiquement
f ~ 0,7 ce qui est dans la pratique toujours réalisé, et d'autre part parce qu'elle conduit à une réalisation plus aisée de l'usinage.This value of 900 for the angle (A'OA ") is advantageous on the one hand because the damping condition is practically written
f ~ 0.7 which is in practice always realized, and secondly because it leads to an easier realization of machining.

Conformément à 1'invention également, on a pratiqué sur les pièces 12 et 14, dans les logements des axes il et 13 un dégagement 16 (figure 4) permettant également de définir un angle Cz voisin de 90 degrés. Dans ce cas, le dégagement, tel que 16, est préférable au méplat, tel que 15, car il n'entraine pas de problème de positionnement des axes 11 et 13. En variante, le dégagement peut être usiné en forme de dièdre d'angle au sommet égal à 900, ou meme à 600, ce qui a pour effet de faire porter l'axe ou l'anneau sur un plan et non sur une crête. In accordance with the invention also, there has been made on the parts 12 and 14, in the housings of the axes 11 and 13 a clearance 16 (Figure 4) also to define an angle Cz close to 90 degrees. In this case, the clearance, such as 16, is preferable to the flat, such as 15, because it does not cause any problem of positioning the axes 11 and 13. In a variant, the clearance can be machined in the form of a dihedron. apex angle equal to 900, or even 600, which has the effect of bringing the axis or the ring on a plane and not on a ridge.

Il va de soi que 1'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisa- tion qui vient d'être décrit. Au lieu d'usiner un méplat, on pourrait par exemple aussi bien usiner un dégagement circulaire concave, on pourrait aussi tout simplement utiliser des anneaux et/ou des axes de section carrée ou octogonale. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment which has just been described. Instead of machining a flat part, one could for example as well machine concave circular clearance, one could also simply use rings and / or axes of square or octagonal section.

L'invention trouve son utilisation principale dans le domaine du transport ferroviaire. The invention finds its main use in the field of rail transport.

Claims

1.- Pendulum suspension of the spring type and suspension rings, characterized in that all or part of the points (13, 11) of attachment of the suspension and / or points of connection between the suspension rings (8, 9) and their connecting pieces (12, 10, 14) have a housing-axis contact made by replacing the cylindrical sections of the male and female members by contacting sections from two generators (At A ") spaced apart. one of the other so as to define an angle (ç1) with respect to the center (o) of the axis such that sin oR / 2 has a value greater than that of the coefficient of friction (f) of said contact housing axis.

2. Pendulum suspension according to claim 1, characterized in that the angle Ce has a value equal to 90 degrees or close to 90 degrees.

3. Pendulum suspension according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is performed by machining (15) showing two edges on said axis.

4. Pendulum suspension according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is made by machining a clearance (3, 16) in said housing.

5. Pendulum suspension according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is carried out using axis (s) of square or octagonal section.