FR2512763A1

FR2512763A1 - Spring suspension for bogie railway vehicle - has two asymmetrical helicoidal springs which are mounted vertically

Info

Publication number: FR2512763A1
Application number: FR8117345A
Authority: FR
Inventors: Michel Duchemin
Original assignee: RESSORTS INDUSTRIE
Current assignee: RESSORTS INDUSTRIE
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1983-03-18
Also published as: FR2512763B1

Abstract

The suspension for a railway vehicle bogie has two helical assymetric springs, each formed of active turns ending in a passive turn (7), and another (2) of the same radius as the active coils. Each passive turn is at least 180 degs. and ends in a flat surface. The springs are mounted vertically, in pairs. The inturned part at the bottom of each spring and the spring axis are perpendicular to the direction of vehicle movement. The spring axis also cuts the flat spring end faces, at right angles, in two places.

Description

Suspensions de voitures de chemin de fer au moyen de ressorts héli coldaux asymétriques. Railway car suspensions by means of asymmetric heli cold springs.

La présente invention concerne des suspensions de voitures de chemin de fer au moyen de ressorts hélicoidaux asymétriques. The present invention relates to railroad car suspensions by means of asymmetric coil springs.

Les véhicules roulants, guides par une voie ferrée, supportent des efforts dynamiques d'autant plus intenses que la vitesse est plus grande. The rolling vehicles, guided by a railway track, support dynamic forces that are all the more intense the higher the speed.

Le confort des voyageurs, aux grandes vitesses, impose une suspension des véhicules ayant une certaine flexibilité verticale et une certaine flexibilité horizontale
Avec des flexibirités trop faibles, les chocs sont ressentis durement par les voyageurs.The comfort of travelers, at high speeds, requires a suspension of vehicles with a certain vertical flexibility and a certain horizontal flexibility
With too little flexibility, shocks are felt hard by travelers.

Avec les flexibilités trop grandes le véhicule prend un mouvement de balancement désagréable que l'on est obligé de limiter par des butées qui provoquent des chocs également désagréables. With excessively large flexibilities, the vehicle takes an unpleasant rocking movement which is forced to limit by stops which cause equally unpleasant shocks.

Une solution générale à ce problème consiste à poser les véhicules sur des ressorts hélicoïdaux de compression disposés verticalement entre la caisse du véhicule et le bogie. Hais de tels ressorts doivent être soigneusement choisis pour assurer à la fois la flexibilité verticale et la flexibilité transversale, en tenant compte des contacts entre spires qui varient en Zonctlon des mouvements latéraux du véhicule. A general solution to this problem consists in placing the vehicles on helical compression springs arranged vertically between the vehicle body and the bogie. However, such springs must be carefully chosen to ensure both vertical flexibility and transverse flexibility, taking into account the contacts between turns which vary in Zonctlon from the lateral movements of the vehicle.

Les ressorts généralement utilisés comportent un certain nombre de spires enroulées à grand pas et appelees spires actives, et, à chaque extrémité, une spire à pas réduit appelee spire morte, qui est dressée selon un plan perpendiculaire d l'axe longitudinal d'enroulement du ressort pour former la face d'appui sur la caisse du véhicule à l'extrémité supérieure et sur le bogie à l'extrémité inférieure. L'autre face de chaque spire morte est une rampe hélicoidale avec laquelle une partie de la spire active la plus proche est en contact. The springs generally used include a certain number of coils wound at large pitch and called active coils, and, at each end, a coil with reduced pitch called dead coil, which is drawn up in a plane perpendicular to the longitudinal axis of winding of the spring to form the bearing face on the vehicle body at the upper end and on the bogie at the lower end. The other side of each dead turn is a helical ramp with which part of the nearest active turn is in contact.

Les mouvements d'oscillations latéraux des véhicules ainsi suspendus entraînent les ressorts dans des oscillations qui augmentent et diminuent alternativement la longueur du contact entre la spire morte et la spire active voisine. The lateral oscillation movements of the vehicles thus suspended entrain the springs in oscillations which alternately increase and decrease the length of the contact between the dead turn and the neighboring active turn.

Cette variation de contact fait varier la flexibilité latérale du ressort, freine les oscillations de l'ensemble et évite le contact avec les butées. This variation in contact varies the lateral flexibility of the spring, brakes the oscillations of the assembly and avoids contact with the stops.

Malheureusement, la pression au contact des spires entre elles est très élevée le revêtement qui les protège de la corrosion y est à dure épreuve, surtout à la partie inférieure des ressorts souvent couverte de saletés qui s'y déposent. Après quelques années de service, la plupart des ressort cassent dans cette zone. Unfortunately, the pressure in contact with the coils between them is very high, the coating which protects them from corrosion is very tough there, especially at the bottom of the springs, often covered with dirt which is deposited there. After a few years of service, most of the springs break in this area.

Pour éviter ces ruptures, il a été proposé d'utiliser des ressorts hélicoïdaux dont les spires d'extrémités (spires mortes) ont des diamètres différents du diamètre des spires actives. On trouve ainsi des ressorts hélicoïdaux ayant des spires d'extrémités enroulées sur un diamètre plus grand que celui des spires actives et des ressorts hélicoïdaux ayant des spires d'extrémités enroulées sur un diamètre plus petit que celui des spires actives. Si on arrive ainsi à supprimer les contacts entre les spires mortes et les spires actives, les ressorts de ce type se sont révélés instables et ont une flexibilité latérale inadaptée. To avoid these ruptures, it has been proposed to use helical springs whose end turns (dead turns) have diameters different from the diameter of the active turns. There are thus helical springs having turns of ends wound on a diameter larger than that of the active turns and helical springs having turns of ends wound on a diameter smaller than that of the active turns. If this succeeds in eliminating the contacts between the dead turns and the active turns, the springs of this type have proved unstable and have an unsuitable lateral flexibility.

La présente invention remédie à ces inconvénients grâce à l'utilisation de ressorts asymétriques montés verticalement par couples entre le bogie et la caisse, chaque ressort comportant une spire morte inférieure en volute rentrante et une spire morte supérieure de meme diamètre que les spires actives, chaque couplede ressort étant disposé de façon que le pian vertical passant par l'axe desdits ressorts soit perpendiculaire au sens de déplacement du véhicule (donc parallèle à l'axe des essieux sur lesquels le bogie est monté), que ce plan coupe les faces extremes planes de chaque spire morte des deux ressorts suivants deux portions de droites et que les extrémités des volutes rentrantes des deux ressorts se trouvent en regard l'une de l'autre vers la partie centrale du bogie ou opposées l'une à l'autre. The present invention overcomes these drawbacks by using asymmetrical springs mounted vertically in pairs between the bogie and the body, each spring having a lower dead turn in re-entrant volute and a higher dead turn of the same diameter as the active turns, each spring coupler being arranged so that the vertical plane passing through the axis of said springs is perpendicular to the direction of movement of the vehicle (therefore parallel to the axis of the axles on which the bogie is mounted), that this plane intersects the flat end faces of each dead turn of the two springs following two straight portions and that the ends of the re-entrant volutes of the two springs are opposite one another towards the central part of the bogie or opposite to each other.

Les ressorts asymétriques utilisables selon l'inven- tion sont donc essentiellement caractérisés en ce qu'unie de leurs extrémités est formée par une "volute rentrante", c'est-à-dire par une portion de spirale de rayon de-courbure inférieure au rayon de courbure des spires actives, ladite portion, formant la spire morte, s'étendant sur au moins un demi-tour et présentant, à son extrémité, une face plane lui permettant de s'appuyer sur une surface d'appui également plane. Généralement, la volute rentrante est formée d'une portion de spire de rayon de courbure décroissant de façon continue. The asymmetrical springs which can be used according to the invention are therefore essentially characterized in that their ends are united by a "re-entering volute", that is to say by a portion of spiral with a radius of curvature less than radius of curvature of the active turns, said portion, forming the dead turn, extending over at least half a turn and having, at its end, a flat face allowing it to rest on a support surface also flat. Generally, the re-entering volute is formed of a portion of a coil of continuously decreasing radius of curvature.

On peut faire varier la flexibilité latérale d'un ressort donné en modifiant la forme de cette "spirale rentrante".The lateral flexibility of a given spring can be varied by modifying the shape of this "reentrant spiral".

Par contre, l'autre extrémité des ressorts asymétriques utilisables selon l'invention est constituée dtune spire morte ayant le même diamètre que celui des spires actives. Cette spire morte présente seulement les deux caractéristiques suivantes son angle d'inclinaison est réduit par rapport à l'angle diinclinai- son des spires actives (l'angle d'inclin?.ison étant défini comme l'angle fait par une droite tangente à la spire en un point et ayant la même inclinaison que cette spire et un plan perpendiculaire à l'axe du ressort et passant par ce point) et sa face extrême forme une face plane. L'angle d'inclinaison de cette spire morte doit être tel que l'extrémité de la spire s'étendant sur au moins une demicirconférence forme effectivement un plan. On the other hand, the other end of the asymmetrical springs which can be used according to the invention consists of a dead turn having the same diameter as that of the active turns. This dead turn only has the following two characteristics: its angle of inclination is reduced compared to the angle of inclination of the active turns (the angle of inclination? .Ison being defined as the angle made by a line tangent to the turn at a point and having the same inclination as this turn and a plane perpendicular to the axis of the spring and passing through this point) and its end face forms a flat face. The angle of inclination of this dead turn must be such that the end of the turn extending over at least one half-circumference effectively forms a plane.

La position des spires mortes formant les deux extrémités des ressorts hélicoïdaux asymétriques, l'un par rapport à l'autre, doit etre telle qu'un même plan passant par l'axe du ressort puisse couper sur les faces extrêmes de ces spires quatre portions de droites résultant de l'intersection dudit plan passant par l'axe et des deux plans perpendiculaires formés par les faces extrêmes de ces spires. The position of the dead turns forming the two ends of the asymmetrical coil springs, one with respect to the other, must be such that the same plane passing through the axis of the spring can cut on the extreme faces of these turns four portions of straight lines resulting from the intersection of said plane passing through the axis and of the two perpendicular planes formed by the end faces of these turns.

Les ressorts hélicoïdaux doivent être montés par couples entre le bogie et la caisse du wagon. Chaque couple de ressorts est disposé de façon que le plan vertical passant par l'axe des deux ressorts soit penpendiculaire au sens du déplacement du véhicule. De plus, les ressorts sont disposés de façon que leurs spires mortes inférieures (volutes rentrantes) soient faoe à face ou opposees. The coil springs must be mounted in pairs between the bogie and the wagon body. Each pair of springs is arranged so that the vertical plane passing through the axis of the two springs is pendulum in the direction of movement of the vehicle. In addition, the springs are arranged so that their lower dead turns (re-entrant volutes) are facing or opposite.

La disposition de ces ressorts sur le véhicule assure la flexibilité latérale correcte du véhicule. La spire morte infé- rieure ("volute rentrante"), par sa plus grande raideur, empêche la déformation excessive des spires voisines et évite ainsi tout contact de ces spires entre elles. Par contre, sous les oscillations latérales du véhicule, des contacts se produisent entre les spires supérieures du ressort; ils en limitent les oscillations, le reve- tement de protection y est aplati, mais les surfaces y étant naturel- lement propres il n'y a pas de détérioration et on n'enregistre pas de ruptures. The arrangement of these springs on the vehicle ensures the correct lateral flexibility of the vehicle. The lower dead turn ("rewind scroll"), by its greater stiffness, prevents excessive deformation of the neighboring turns and thus avoids any contact of these turns with each other. On the other hand, under the lateral oscillations of the vehicle, contacts occur between the upper turns of the spring; they limit its oscillations, the protective coating is flattened there, but the surfaces being naturally clean there is no deterioration and no ruptures are recorded.

L'exemple non limitatif suivant illustre l'invention. The following nonlimiting example illustrates the invention.

- La figure 1 est une vue de dessous d'un ressort utilisé dans la suspension conforme à l'invention. - Figure 1 is a bottom view of a spring used in the suspension according to the invention.

- La figure 2 est une vue en coupe selon le plan AA de la figure 1. - Figure 2 is a sectional view along the plane AA of Figure 1.

- La figure 3 est une vue de profil d'un bogie de voiture de chemin de fer suspendue selon l'invention. - Figure 3 is a side view of a bogie of a railway car suspended according to the invention.

- La figure 4 est une vue de dessus du bogie de la figure 3 en coupe suivant BB. - Figure 4 is a top view of the bogie of Figure 3 in section along BB.

On décrira tout d'abord le ressort illustré sur les figures 1 et 2. We will first describe the spring illustrated in Figures 1 and 2.

Le ressort R conforme à l'invention comprend un corpsl composé de plusieurs spires de fil métallique de diamètre d, enroulées en hélice à diamètre D d'enroulement constant et angle a d'inclinaison d'hélice constant, se raccordant à chacune des deux extrémités sur une spire morte à pas réduit 2, 7. The spring R according to the invention comprises a body made up of several turns of metal wire of diameter d, wound in a helix with diameter D of constant winding and angle a of constant helix inclination, connecting to each of the two ends. on a dead turn with reduced pitch 2, 7.

La spire morte supérieure 2 concentrique au corps 1 a le même diamètre D d'enroulement que le corps 1, mais un angle d'inclinaison réduit, de façon à avoir à l'extrémité 3 une-face 4 accolée à la spire voisine 5. Cette dernière étant une spire de raccordement entre la spire morte 2 et le corps 1, son inclinaison varie de l'angle a à l'angle d'inclinaison réduit de la spire morte 2. The upper dead turn 2 concentric with the body 1 has the same winding diameter D as the body 1, but a reduced angle of inclination, so as to have at the end 3 a face 4 contiguous to the neighboring turn 5. The latter being a connection turn between the dead turn 2 and the body 1, its inclination varies from the angle a to the reduced angle of inclination of the dead turn 2.

L'autre face 6 de la spire morte 2 est dressée selon un plan perpendiculaire à l'axe Y Y-' du ressort. The other face 6 of the dead turn 2 is erected in a plane perpendicular to the axis Y Y- 'of the spring.

La spire morte inférieure 7 est formée par une'volute rentrante", c' est-à-dire qu'elle présente un diamètre d'enroulement D1 plus petit que le diamètre D du corps 1. Une de ses faces forme une surface 8 plane sur plus dlune demi-spire et cette surface 8 est située dans un plan perpendiculaire à l'axe Y Y' du ressort. La spire morte 7 fait moins d'un tour et se raccorde au corps 1 par une portion de spire 9 en volute incline sur l'axe Y Y' avec un angle croissant depuis O jusque l'angle a du corps 1. The lower dead turn 7 is formed by a 'reentrant volute', that is to say that it has a winding diameter D1 smaller than the diameter D of the body 1. One of its faces forms a flat surface 8 on more than one half-turn and this surface 8 is situated in a plane perpendicular to the axis YY ′ of the spring. The dead turn 7 makes less than one turn and is connected to the body 1 by a portion of turn 9 in an inclined volute on the axis YY 'with an increasing angle from O to the angle a of the body 1.

Les faces planes 6 et 8 des spires mortes 2 et 7, perpendiculaires à l'axe Y Y', sont les faces d'appui du ressort. The flat faces 6 and 8 of the dead turns 2 and 7, perpendicular to the axis Y Y ', are the bearing faces of the spring.

Elles sont orientées de telle sorte que le plan de coupe A A coupe chacune d'elles selon deux segments de droite 10, 11 et 12, 13 diamétralement opposés.They are oriented so that the cutting plane A A cuts each of them along two straight segments 10, 11 and 12, 13 diametrically opposite.

Quand on comprime le ressort R entre deux plateaux appliqués aux faces planes 6 et 8, les spires du corps 1 fléchissent, leur angle a d'inclinaison diminue, le contact 14 entre la face 4 de l'extrémité 3 de la spire morte 2 et la spire de raccordement 5 s'allonge progressivement. La portion de spiré 9 en volute, nettement plus raide, se déforme faiblement, son inclinaison varie peu, aucun contact de cette spire 9, ni de la spire morte 7 ne s'établit avec les autres spires du ressort. When the spring R is compressed between two plates applied to the flat faces 6 and 8, the turns of the body 1 flex, their angle of inclination decreases, the contact 14 between the face 4 of the end 3 of the dead turn 2 and the connection turn 5 gradually lengthens. The spiral spiral portion 9, significantly stiffer, deforms slightly, its inclination varies little, no contact of this turn 9, or of the dead turn 7 is established with the other turns of the spring.

Quand on fléchit le ressort latéralement par une force F située dans le plan latéral XX' (qui se confond ici avec le plan de coupe AA), on trouve une flexibilité un peu plus élevée que celle d'un ressort classique; les contacts qui s'établissent entre la spire morte 2 et la spire active 5 limitent les mouvements latéraux du ressort. When the spring is flexed laterally by a force F located in the lateral plane XX '(which merges here with the cutting plane AA), we find a slightly higher flexibility than that of a conventional spring; the contacts which are established between the dead turn 2 and the active turn 5 limit the lateral movements of the spring.

On constate, par contre, qu'un effort exercé dans un plan vertical qui ne coupe pas les surfaces extrêmes dressées de chacune des deux spires mortes selon deux portions de droites conduit à une flexibilité latérale du ressort plus faible. It is noted, on the other hand, that a force exerted in a vertical plane which does not cut the erect end surfaces of each of the two dead turns in two portions of straight lines leads to lower lateral flexibility of the spring.

L'utilisation des ressorts décrits ci-dessus comme suspension de voitures de voyageurs est illustrée sur les figures 3 et 4. The use of the springs described above as suspension for passenger cars is illustrated in Figures 3 and 4.

Sur ces figures, on a représenté - en 15 le bogie porté par deux essieux 16, - en 17 un élément de caisse (se présentant en coupe sur la figure 4), - en 18 et 19 les deux ressorts asymétriques montés en couples. In these figures, there is shown - at 15 the bogie carried by two axles 16, - at 17 a body element (being in section in Figure 4), - at 18 and 19 the two asymmetric springs mounted in pairs.

Ces deux ressorts sont montés verticalement (puisque le bogie est en principe en position horizontale) dans des logements 20 prévus à cet effet et solidaires soit du bogie soit de la caisse. Compte tenu de la forme plane des extrémités des ressorts et du fond des logements 20, il y a contact parfait entre ces sur faces. Le plan vertical passant par l'axe des deux ressort (XX') est ainsi parallèle à l'axe des essieux et perpendiculaire au sens de déplacement du bogie. These two springs are mounted vertically (since the bogie is in principle in a horizontal position) in housings 20 provided for this purpose and integral with either the bogie or the body. Given the planar shape of the ends of the springs and the bottom of the housings 20, there is perfect contact between these surfaces. The vertical plane passing through the axis of the two springs (XX ') is thus parallel to the axis of the axles and perpendicular to the direction of movement of the bogie.

La "volute rentrante" 21 qui forme la spire morte inférieure de chaque ressort est en regard de la volute du ressort auquel il est accouplé, ou alors ces deux volutes sont opposées (traits interrompus de la figure 4). The "re-entering volute" 21 which forms the lower dead turn of each spring is opposite the volute of the spring to which it is coupled, or else these two volutes are opposite (broken lines in FIG. 4).

Ainsi, les mouvements latéraux du véhicule sont conditionnés par la meilleure flexibilité latérale des ressorts dans le plan XX'. Thus, the lateral movements of the vehicle are conditioned by the better lateral flexibility of the springs in the plane XX '.

Dans les autres directions, la flexibilité est moindre, ce qui est favorable à la stabilité et à la bonne marche du véhicule. In the other directions, the flexibility is less, which is favorable to the stability and the smooth running of the vehicle.

Claims

CLAIM

Railway car suspension on bogies, characterized in that a) it comprises at least two heli springs for each bogie

asymmetrical coils (18, 19), each coil spring being

formed of active turns wound in a helix and terminated, of a

on the one hand, of a dead coil (7) in rewind volute and, on the other

part, of a dead turn (2) with the same radius of curvature as that

active turns, each dead turn extending over at least

half a turn and being terminated by a flat surface; b) said springs are mounted vertically in torque, the volute

reentrant (21) forming the lower part of each spring the

vertical plane (XX ') formed by the axis of said springs being

perpendicular to the direction of movement of the vehicles, cutting

the flat end faces of each dead turn following two

straight portions and re-entrant volutes of the two springs

being opposite one another or opposite.