FR2675455A1 - Vehicle body inclination system - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME D'INCLINAISON DE CAISSE DE VEHICULE
La présente invention concerne un système d'inclinaison de caisse de véhicule, par exemple pour des wagons et des voitures de voyageurs de trains ferroviaires, en particulier un système de commande d'inclinaison qui est dénommé contrôle actif de l'inclinaison du wagon ou de l'assiette du véhicule par rapport au châssis ou au bogie, afin de procurer aux personnes assises dans un train de voyageurs un meilleur sentiment de confort de roulage dans les parcours en courbe.VEHICLE BODY TILT SYSTEM
The present invention relates to a tilting system of a vehicle body, for example for wagons and passenger cars of railway trains, in particular a tilting control system which is called active control of the tilting of the wagon or of the attitude of the vehicle in relation to the chassis or the bogie, in order to provide people seated in a passenger train with a better feeling of driving comfort on curves.
Un système d'inclinaison de caisse de véhicule de ce type est alors particulièrement avantageux lorsque l'on introduit des trains rapides sur des tronçons de voie qui n'ont pas été remaniés ou ont été mal corrigés et qui présentent des hauteurs de dévers insuffisantes. La caisse du véhicule est alors inclinée par le système actif d'inclinaison de caisse de véhicule en fonction du rayon de courbure de la courbe et de la vitesse de roulage, de telle façon que le voyageur soit soumis aux forces latérales les plus faibles possibles. En d'autres termes, la course de la voiture "trouve" pendant la marche du véhicule presque une assise telle que le confort de roulage, malgré la force centrifuge qui croît alors comme le carré de la vitesse, peut être maintenue à un niveau agréable, le train de roulement étant alors le seul à supporter les forces latérales. A vehicle body tilt system of this type is then particularly advantageous when fast trains are introduced on sections of track which have not been altered or have been incorrectly corrected and which have insufficient heights of cant. The vehicle body is then tilted by the active vehicle body tilt system as a function of the radius of curvature of the curve and the speed of travel, so that the traveler is subjected to the lowest possible lateral forces. In other words, the race of the car "finds" during the running of the vehicle almost a seat such that the driving comfort, despite the centrifugal force which then increases like the square of the speed, can be maintained at a pleasant level , the undercarriage then being the only one to withstand the lateral forces.
On connaît de la revue "Eisenbahnkurier", édition 7/90 page 46 et suivantes, un système d'inclinaison de caisse de véhicule qui comporte, des deux côtés de l'axe longitudinal de la caisse du véhicule, un agencement ou un ensemble piston-cylindre grâce auquel on peut commander l'inclinaison de la caisse du véhicule par rapport au bogie, et dans lequel on réalise en même temps l'appui de la caisse du véhicule sur le train de roulement à l'aide de bras oscillants dirigés de façon sensiblement verticale. La caisse du véhicule est ainsi en appui des deux côtés de l'axe longitudinal du wagon à l'aide de l'ensemble piston-cylindre sur une pièce d'accouplement en forme de joug, qui de son côté est articulée au bogie à l'aide de deux organes d'accouplement inclinés du haut vers le bas.L'orientation de la caisse du véhicule dans la direction latérale est réalisée par deux autres systèmes piston-cylindre disposés transversalement à la direction de marche du véhicule et qui exercent de cette façon un effet de stabilisation. We know from the review "Eisenbahnkurier", edition 7/90 page 46 and following, a tilting system of the vehicle body which comprises, on both sides of the longitudinal axis of the vehicle body, an arrangement or a piston assembly -cylinder thanks to which it is possible to control the inclination of the body of the vehicle with respect to the bogie, and in which the support of the body of the vehicle is carried out simultaneously on the undercarriage with the aid of oscillating arms directed from substantially vertically. The vehicle body is thus supported on both sides of the longitudinal axis of the wagon using the piston-cylinder assembly on a coupling piece in the form of a yoke, which on its side is articulated to the bogie at the by means of two coupling members inclined from top to bottom. The orientation of the vehicle body in the lateral direction is achieved by two other piston-cylinder systems arranged transversely to the direction of travel of the vehicle and which exert this like a stabilizing effect.
Comme cette structure du système d'inclinaison de caisse de véhicule exerce cependant une influence défavorable sur la configuration de l'espace laissé à la disposition des voyageurs dans la voiture, on a proposé dans la demande de brevet français 9115292, au nom de la requérante, un système d'inclinaison de caisse de véhicule qui présente une structure telle que, malgré les bonnes possibilités de commande du centre de rotation au cours de l'inclinaison de la caisse du véhicule, il subsiste une grande place disponible à l'intérieur de la voiture. Selon cette proposition, la caisse de la voiture est accouplée par un train à quatre articulations dans lequel le châssis du train est constitué par le train de roulement tandis que la manivelle et la bielle sont constituées chacune par un ensemble piston-cylindre.Dans la direction longitudinale ou dans la direction de roulage du véhicule, ce sont comme auparavant les organes de liaison mécanique, tels que par exemple des bras oscillants appropriés, qui assurent le positionnement de la caisse du véhicule par rapport au train de roulement. Par rentrée ou par sortie de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison de caisse de véhicule, la bielle du train à quatre articulations pivote, ce qui conduit au pivotement de la caisse du véhicule autour d'un axe longitudinal horizontal du wagon; on peut ainsi obtenir par sortie ou rentrée simultanée de l'ensemble de vérin hydraulique transversal un déplacement du centre de rotation virtuel du wagon.Cette structure permet de disposer d'organes d'actionnement du même type pour l'inclinaison active de la caisse du véhicule, en-dessous de l'espace prévu effectivement pour les voyageurs, cet espace restant totalement exempt de toute pénétration d'organes extérieurs grâce aux dispositions prises pour agir de façon interactive sur l'inclinaison de la caisse du véhicule. On peut ainsi éviter de cette façon les difficultés évoquées ci-dessus pour la répartition de l'espace dans la voiture. L'ensemble de vérin hydraulique transversal contribue non seulement de façon efficace à obtenir une capacité de réglage du centre de rotation instantané de la caisse de la voiture, ce qui améliore le confort de roulage, mais peut également être utilisé pour fixer de façon géométriquement précise la situation de la caisse du vehicule dans la direction transversale. As this structure of the tilting system of the vehicle body, however, has an unfavorable influence on the configuration of the space left available to travelers in the car, it was proposed in French patent application 9115292, in the name of the applicant , a vehicle body tilting system which has a structure such that, despite the good possibilities of controlling the center of rotation during the tilting of the vehicle body, there remains a large space available inside the car. According to this proposal, the body of the car is coupled by a train with four articulations in which the chassis of the train is constituted by the undercarriage while the crank and the connecting rod are each constituted by a piston-cylinder assembly. longitudinal or in the direction of travel of the vehicle, it is as before the mechanical connection members, such as for example suitable oscillating arms, which ensure the positioning of the vehicle body relative to the undercarriage. By entering or leaving the hydraulic cylinder tilting body of the vehicle, the connecting rod of the train with four articulations pivots, which leads to the pivoting of the vehicle body around a horizontal longitudinal axis of the wagon; it is thus possible to obtain, by simultaneous exit or re-entry of the transverse hydraulic cylinder assembly, a displacement of the virtual center of rotation of the wagon. This structure makes it possible to have actuating members of the same type for the active tilting of the body of the vehicle, below the space actually provided for travelers, this space remaining completely free of any penetration of external organs thanks to the arrangements made to act interactively on the inclination of the vehicle body. This way we can avoid the difficulties mentioned above for the distribution of space in the car. The transverse hydraulic cylinder assembly not only effectively contributes to the ability to adjust the instantaneous center of rotation of the car body, which improves driving comfort, but can also be used to fix geometrically precise the situation of the vehicle body in the transverse direction.
L'objet de la présente invention consiste à développer un système d'inclinaison de caisse de véhicule du genre décrit dans la demande de brevet français 9115292 de la requérante, de telle façon que l'on obtienne une simplification de la commande de l'ensemble de vérin hydraulique. The object of the present invention is to develop a tilting system of the vehicle body of the kind described in French patent application 9115292 of the applicant, so that a simplification of the control of the assembly is obtained. hydraulic cylinder.
Selon l'invention, les ensembles de vérins hydrauliques d'inclinaison sont couplés hydrauliquement avec au moins un ensemble de vérin hydraulique transversal, de telle façon que le fluide refoulé à la sortie de l'ensemble de vérin hydraulique transversal ou d'un ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison soit susceptible d'être amené directement par une conduite de liaison du côté sous pression de chaque ensemble de vérin hydraulique ou de vérin hydraulique transversal à faire sortir. According to the invention, the sets of hydraulic tilt cylinders are hydraulically coupled with at least one set of transverse hydraulic cylinders, such that the fluid discharged at the outlet of the set of transverse hydraulic cylinders or of a set of hydraulic tilt cylinder is capable of being brought directly by a connecting line on the pressure side of each set of hydraulic cylinder or transverse hydraulic cylinder to be released.
L'invention repose sur le fait qu'au cours de la commande de l'ensemble de vérin hydraulique transversal, le fluide hydraulique est refoulé de façon forcée et que le volume de fluide refoulé est avantageusement utilisé en entier pour l'alimentation de l'ensemble de vérin hydraulique sortant en même temps, du côté du train de roulement concerné.En choisissant de façon adéquate le diamètre du vérin et/ou le nombre des vérins hydrauliques prenant part au déplacement transversal et au déplacement vertical, on peut actionner avec précision l'agencement, de telle façon que l'on ne doit commander que l'ensemble de vérin hydraulique transversal ou l'ensemble de vérin hydraulique correspondant orienté verticalement, afin d'actionner simultanément les ensembles de vérins hydrauliques, de telle façon que le centre de rotation instantané de la caisse du véhicule vienne se placer au plus près du centre de rotation idéal afin d'offrir une note de confort de roulage maximal.L'alimentation exclusive du fluide hydraulique refoulé de l'ensemble de vérin hydraulique transversal du côté en pression de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison du côté concerné conduit à la linéarité du rapport entre le déplacement transversal de la caisse du véhicule et le déplacement de sortie ou de rentrée de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison. Il s'est avéré qu'en ce qui concerne l'angle d'inclinaison de la caisse du véhicule qui est en cause, et qui se déplace normalement dans une zone de + 10" par rapport à la verticale, cette linéarité du rapport suffit amplement pour contrôler le centre de rotation instantané avec une précision suffisante pour qu'il reste le plus possible proche du centre de rotation idéal.La conduite de liaison entre les ensembles de vérins hydrauliques transversaux et les ensembles de vérins hydrauliques d'inclinaison est prévue fixe selon l'invention, de telle façon que le fluide hydraulique refoulé de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison rentrant soit refoulé en retour dans l'ensemble de vérin hydraulique transversal. The invention is based on the fact that during the control of the transverse hydraulic cylinder assembly, the hydraulic fluid is forcedly forced back and that the volume of driven fluid is advantageously used in full for the supply of the set of hydraulic cylinders exiting at the same time, on the side of the undercarriage concerned. By appropriately choosing the diameter of the cylinder and / or the number of hydraulic cylinders taking part in the transverse displacement and the vertical displacement, it is possible to actuate precisely the arrangement so that only the transverse hydraulic cylinder assembly or the corresponding vertically oriented hydraulic cylinder assembly must be actuated in order to simultaneously actuate the hydraulic cylinder assemblies such that the center of instantaneous rotation of the vehicle body is placed as close as possible to the ideal center of rotation in order to offer a maximum ride comfort rating The exclusive supply of the hydraulic fluid discharged from the transverse hydraulic cylinder assembly on the pressure side of the tilting hydraulic cylinder assembly on the side concerned leads to the linearity of the ratio between the transverse displacement of the vehicle body and moving the output or re-entry of the hydraulic tilt cylinder assembly. It has been found that with regard to the angle of inclination of the body of the vehicle in question, which normally moves in an area of + 10 "relative to the vertical, this linearity of the ratio is sufficient Ample to control the instantaneous center of rotation with sufficient precision to keep it as close as possible to the ideal center of rotation. The connecting line between the sets of transverse hydraulic cylinders and the sets of hydraulic tilt cylinders is provided fixed. according to the invention, such that the hydraulic fluid discharged from the re-entrant tilting hydraulic cylinder assembly is discharged back into the transverse hydraulic cylinder assembly.
Le fluide s'écoulant en retour et dont la pression est déterminée par le poids de la caisse du véhicule, peut alors être utilisé comme source d'énergie supplémentaire pour le réglage de l'ensemble de vérin hydraulique transversal et pour le déplacement en sortie de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison prévu de l'autre côté de l'axe longitudinal du véhicule. Il faut ainsi une très faible dépense d'énergie du système de commande pour obtenir l'inclinaison de la caisse du véhicule, ce qui présente entre autres l'avantage supplémentaire d'assurer une réponse rapide au système d'inclinaison de caisse de véhicule.La dépense en équipement à haute technicité est très réduite grâce aux dispositions selon l'invention, car pour le déclenchement de l'inclinaison de la caisse du véhicule, il suffit d'actionner une chambre de commande par du fluide hydraulique, soit dans la zone de l'ensemble de vérin hydraulique transversal, soit dans la zone d'un ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison.The fluid flowing back and whose pressure is determined by the weight of the vehicle body, can then be used as an additional source of energy for the adjustment of the transverse hydraulic cylinder assembly and for the displacement at the outlet of the hydraulic tilt cylinder assembly provided on the other side of the longitudinal axis of the vehicle. This requires a very low energy expenditure of the control system to obtain the tilting of the vehicle body, which has, among other things, the additional advantage of ensuring a rapid response to the tilting system of the vehicle body. The expenditure on high-tech equipment is very reduced thanks to the arrangements according to the invention, because to trigger the tilting of the vehicle body, it suffices to actuate a control chamber by hydraulic fluid, ie in the area of the transverse hydraulic cylinder assembly, ie in the area of a tilting hydraulic cylinder assembly.
On obtient une commande particulièrement simple lorsque le rapport des volumes des chambres de pression couplées par la conduite de liaison correspondante est choisi ou bien le rapport des diamètres des vérins hydrauliques est déterminé, de telle façon qu'au cours de l'inclinaison de la caisse du véhicule, le centre de rotation virtuel reste sensiblement fixe. On peut alors se contenter d'utiliser une commande unique pour une chambre de travail de vérin hydraulique, afin d'obtenir un déplacement simultané souhaité du vérin hydraulique d'inclinaison et d'au moins un vérin hydraulique transversal. A particularly simple control is obtained when the ratio of the volumes of the pressure chambers coupled by the corresponding connection pipe is chosen or the ratio of the diameters of the hydraulic cylinders is determined, so that during the tilting of the body of the vehicle, the virtual center of rotation remains substantially fixed. We can then be content to use a single control for a hydraulic cylinder working chamber, in order to obtain a desired simultaneous movement of the tilting hydraulic cylinder and at least one transverse hydraulic cylinder.
Selon un autre mode de réalisation, l'ensemble de vérin hydraulique transversal comporte deux vérins hydrauliques transversaux opposés l'un à l'autre et dont les tiges de piston de travail guidées vers l'extérieur sont reliées l'une à l'autre via le point d'articulation fixe par rapport à la caisse du véhicule et les chambres de pression de vérin tournées vers le point d'articulation comportent chacune un raccord à l'ensemble de vérin hydraulique, du côté du train de roulement concerné. Ce mode de réalisation procure l'avantage supplémentaire que le circuit d'écoulement pour le fluide sous pression, mettant en oeuvre l'inclinaison de la caisse du véhicule, peut être maintenu le plus court possible. According to another embodiment, the transverse hydraulic cylinder assembly comprises two transverse hydraulic cylinders opposite one another and whose working piston rods guided towards the outside are connected to each other via the articulation point fixed relative to the vehicle body and the cylinder pressure chambers facing the articulation point each have a connection to the hydraulic cylinder assembly, on the side of the undercarriage concerned. This embodiment provides the additional advantage that the flow circuit for the pressurized fluid, implementing the tilting of the vehicle body, can be kept as short as possible.
Selon un autre mode de réalisation, le réglage des vérins hydrauliques d'inclinaison ou de l'ensemble de vérin hydraulique transversal est réalisé à l'aide d'au moins une valve commutable. De façon avantageuse, le réglage des vérins hydrauliques d'inclinaison et transversaux par la commande de l'ensemble de vérin hydraulique transversal est réalisé à l'aide d'une pompe de réglage réversible dont le débit est susceptible de passer par zéro et à l'aide de laquelle le fluide est refoulé d'un vérin hydraulique transversal à l'autre, ou bien est détourné vers les vérins de travail commandés alternativement.La consommation de puissance de la pompe est maintenue à des valeurs très faibles grâce au principe de l'invention, car la pression moyenne de fluide apparaissant à l'aspiration concernée est fournie normalement par la pression de refoulement qui apparaît au refoulement du fluide hors du vérin hydraulique d'inclinaison rentrant. According to another embodiment, the adjustment of the hydraulic tilt cylinders or of the transverse hydraulic cylinder assembly is carried out using at least one switchable valve. Advantageously, the adjustment of the tilting and transverse hydraulic cylinders by the control of the transverse hydraulic cylinder assembly is carried out using a reversible adjustment pump whose flow rate is likely to pass through zero and at With the help of which the fluid is pumped from one hydraulic cylinder transverse to the other, or else is diverted towards the working cylinders controlled alternately. The power consumption of the pump is kept at very low values thanks to the principle of l The invention, because the average fluid pressure appearing at the suction concerned is normally supplied by the discharge pressure which appears when the fluid is discharged from the re-entrant tilting hydraulic cylinder.
Selon un mode de réalisation en variante, les chambres de vérin du côté de la tige de piston sont reliées par une conduite d'écoulement de fluide sur laquelle est interposée une pompe réversible dont le débit passe par zéro. Le réglage des vérins hydrauliques transversaux est réalisé par commande des chambres de vérin tournées du côté opposé aux tiges de piston et par la conduite de liaison entre les chambres de vérin tournées du côté des tiges de piston et les chambres de travail sous pression correspondantes du vérin hydraulique d'inclinaison opposé par rapport à la ligne médiane du train de roulement. According to an alternative embodiment, the cylinder chambers on the side of the piston rod are connected by a fluid flow pipe on which is interposed a reversible pump whose flow rate passes through zero. The adjustment of the transverse hydraulic cylinders is carried out by controlling the cylinder chambers turned on the side opposite to the piston rods and by the connecting pipe between the cylinder chambers turned on the side of the piston rods and the corresponding pressurized working chambers of the cylinder. hydraulic tilting opposite to the center line of the undercarriage.
Selon encore un autre mode de réalisation, la pompe réversible dont le débit passe par zéro est couplée en paral lèle à une pompe supplémentaire qui est susceptible, pour compenser les pertes de fluide dues à des fuites, d'alimenter ladite pompe réversible dont le débit passe par zéro en déchargeant ou en aspirant dans la conduite de fluide, chaque fois par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour. Lesdites pompes sont accouplées mécaniquement l'une à l'autre. On obtient ainsi une réaction immédiate du système d'inclinaison de caisse de véhicule. La pompe supplémentaire peut en outre être entraînée de façon à augmenter la rigidité du système en gavant le tronçon de conduite de fluide de travail en fluide sous pression. According to yet another embodiment, the reversible pump whose flow rate passes through zero is coupled in parallel to an additional pump which is capable, to compensate for the losses of fluid due to leaks, to supply said reversible pump whose flow rate goes through zero by discharging or sucking in the fluid line, each time via a non-return valve. Said pumps are mechanically coupled to each other. This gives an immediate reaction from the vehicle body tilt system. The additional pump can also be driven so as to increase the rigidity of the system by charging the pipe section of working fluid into pressurized fluid.
Selon un autre mode de réalisation, les conduites de liaison, afin de réaliser un découplage partiel des chambres de piston reliées l'une à l'autre, sont reliées l'une à l'autre par une conduite de dérivation sur laquelle est interposé avantageusement un diviseur ou un régulateur de débit, le cas échéant réglable. On peut ainsi, si on le souhaite, faire varier la position du centre instantané de rotation de la caisse du véhicule, afin de mettre en oeuvre, par exemple en fonction de paramètres prédéterminés des conditions de roulage, une correction fine de la position de la caisse du véhicule.Grâce à cette conduite de dérivation, on réalise ainsi un découplage réglable des chambres de piston des ensembles de vérins d'inclinaison et transversaux reliés entre eux en permanence, le régulateur ou le répartiteur de débit étant avantageusement actionné par des signaux d'actionnement de la partie de commande du système d'inclinaison de caisse de véhicule. According to another embodiment, the connecting pipes, in order to achieve a partial decoupling of the piston chambers connected to each other, are connected to each other by a bypass pipe on which is advantageously interposed a divider or a flow regulator, if necessary adjustable. It is thus possible, if desired, to vary the position of the instantaneous center of rotation of the vehicle body, in order to implement, for example as a function of predetermined parameters of the driving conditions, a fine correction of the position of the Thanks to this bypass line, an adjustable decoupling of the piston chambers from the sets of tilting and transverse cylinders permanently connected together is advantageously actuated, the regulator or the flow distributor being advantageously actuated by signals from the vehicle body. actuation of the control part of the vehicle body tilt system.
Selon d'autres modes de réalisation, les tiges de piston de travail des vérins hydrauliques transversaux sont couplées rigidement l'une à l'autre. En variante, les tiges de piston de travail des vérins hydrauliques transversaux, montés oscillants et séparés, sont articulées l'une à l'autre par l'intermédiaire du point d'articulation fixe sur la caisse du véhicule. Selon un autre mode de réalisation, à au moins l'une des tiges de piston de travail, est associé un capteur de course dont les signaux sont transmis à un régulateur d'angle d'inclinaison. Le système d'inclinaison de caisse de véhicule peut comporter un système d'amortissement actif dans lequel, à chaque ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison, est associée de chaque côté une servovalve qui est susceptible d'être commandée par une pompe grâce à laquelle on réalise également le réglage d'inclinaison. According to other embodiments, the working piston rods of the transverse hydraulic cylinders are rigidly coupled to one another. Alternatively, the working piston rods of the transverse hydraulic cylinders, mounted oscillating and separate, are articulated to one another by means of the fixed articulation point on the body of the vehicle. According to another embodiment, at least one of the working piston rods is associated with a stroke sensor, the signals of which are transmitted to a tilt angle regulator. The vehicle body tilting system may include an active damping system in which, to each set of hydraulic tilting cylinder, there is associated on each side a servovalve which can be controlled by a pump by which the tilt adjustment is also carried out.
A part ces éléments caractéristiques, le train de roulement ou le support de la caisse du véhicule peut être réalisé de la même façon que décrit dans la demande de brevet français 9115292 au nom de la requérante, cette demande constituant un élément à intégrer dans la présente demande de brevet. On peut également obtenir un rappel automatique de la caisse du véhicule en position médiane ou neutre, en cas de défaillance du système d'inclinaison de caisse de véhicule réglé, grâce à la commande selon l'invention, à 1 ' aide de dispositions très simples dans lesquelles seule la pompe est court-circuitée. Un avantage particulier de la commande et du couplage selon l'invention des vérins hydrauliques réside dans le fait que l'on peut utiliser de façon simple la force centrifuge ou la force centripète agissant sur la caisse du véhicule pour mettre en oeuvre le changement d'inclinaison ou pour l'assister. Pour cela, on peut faire appel, au cours du trajet en courbe, au centre de gravité de la caisse du véhicule qui se trouve normalement situé en-dessous du centre de rotation, pour agir sur le vérin hydraulique transversal de telle façon que ce vérin hydraulique transversal fonctionne comme pompe. Lorsque la répartition des masses est choisie de façon correspondante, on peut alors, le cas échéant, se passer d'une pompe spéciale. Apart from these characteristic elements, the undercarriage or the support of the vehicle body can be produced in the same way as described in French patent application 9115292 in the name of the applicant, this request constituting an element to be integrated into the present patent application. It is also possible to obtain an automatic recall of the vehicle body in the middle or neutral position, in the event of failure of the adjusted vehicle body tilt system, by means of the control according to the invention, using very simple arrangements. in which only the pump is short-circuited. A particular advantage of the control and coupling according to the invention of the hydraulic cylinders lies in the fact that one can use in a simple way the centrifugal force or the centripetal force acting on the body of the vehicle to implement the change of tilt or to assist. For this, one can call, during the curve trip, the center of gravity of the vehicle body which is normally located below the center of rotation, to act on the transverse hydraulic cylinder so that this cylinder transverse hydraulic works as a pump. When the weight distribution is chosen correspondingly, a special pump can then be dispensed with if necessary.
D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel:
- la figure 1 est une représentation schématique du
système d'inclinaison de caisse de véhi
cule selon l'invention, avec une indica
tion schématique du centre de rotation
correspondant de la caisse du véhicule; et
- la figure 2 est une représentation schématique, simi
laire à celle de la figure 1, d'une va
riante de développement du système d'in-
clinaison de caisse de véhicule.Other objects, advantages and characteristics will appear on reading the description of various embodiments of the invention, given without limitation and with reference to the appended drawing, in which:
- Figure 1 is a schematic representation of
vehicle body tilt system
according to the invention, with an indica
schematic center of rotation
correspondent of the vehicle body; and
- Figure 2 is a schematic representation, simi
to that of Figure 1, a va
laughing development of the information system
vehicle body tilting.
On a représenté sur la figure 1, sous le numéro de référence 10, un bogie ou un train de roulement d'un véhicule ferroviaire. Le train de roulement 10 supporte, à l'aide d'une paire de bras oscillants 14, 16, la caisse du véhicule 12, les points d'articulation étant désignés par 18, 20, 22 et 24. Les points d'articulation 18, 20 sont disposés symétriquement par rapport à un plan moyen longitudinal du train de roulement 10 et les points d'articulation 22 sont disposés symétriquement par rapport à un plan moyen EM de la caisse du véhicule 12. Les bras oscillants 14, 16 sont réalisés sous la forme d'ensemble de vérins hydrauliques et seront désignés, par la suite, sous le terme de vérins hydrauliques d'inclinaison.Chaque vérin hydraulique d'inclinaison 14, 16 comporte son propre vérin d'actionnement 26, 28 et un vérin d'amortissement et de suspension 30, 32, sur lequel est formé le point d'articulation 18, 20 correspondant et qui délimite, avec le cylindre d'actionnement correspondant 26, 28, un volume d'amortissement et de suspension 34, 36 qui est accouplé chaque fois à un accumulateur hydraulique 38, 40. There is shown in Figure 1, under the reference number 10, a bogie or an undercarriage of a railway vehicle. The undercarriage 10 supports, using a pair of oscillating arms 14, 16, the body of the vehicle 12, the articulation points being designated by 18, 20, 22 and 24. The articulation points 18 , 20 are arranged symmetrically with respect to a longitudinal mean plane of the undercarriage 10 and the articulation points 22 are arranged symmetrically with respect to a mean plane EM of the body of the vehicle 12. The oscillating arms 14, 16 are produced under the set of hydraulic cylinders and will be referred to below as hydraulic tilt cylinders. Each hydraulic tilt cylinder 14, 16 has its own actuating cylinder 26, 28 and a cylinder damping and suspension 30, 32, on which the corresponding articulation point 18, 20 is formed and which delimits, with the corresponding actuating cylinder 26, 28, a damping and suspension volume 34, 36 which is coupled each time to an accumulator r hydraulic 38, 40.
La caisse du véhicule 12 forme la bielle d'un train à quatre articulations avec les points d'articulation 18, 20 servant de points de châssis ou de points fixes de châssis et avec les vérins hydrauliques d'inclinaison 14, 16 servant de bielles ou de manivelles de longueur variable, afin d'ajuster avantageusement de façon réglable l'angle d'inclinaison alpha du plan moyen EM de la caisse du véhicule 12 par rapport à la verticale ou par rapport au plan moyen longitudinal du train de roulement 10. Afin de contrôler le centre instantané de rotation D, c'est-à-dire pour positionner le centre instantané de rotation D sur un centre de rotation virtuel optimal, la caisse du véhicule 12 est articulée en un point 42 à un ensemble de vérin hydraulique transversal formé de deux vérins hydrauliques transversaux 44, 46.Les deux vérins hydrauliques transversaux 44, 46 sont disposés sensiblement dans un plan horizontal commun et sont disposés en alignement sur le même axe. Les vérins hydrauliques transversaux 44, 46 sont articulés en 48 ou 50 au train de roulement 10, à la même hauteur. Dans le mode de réalisation représenté, chaque vérin hydraulique transversal 44, 46 est associé à sa propre tige de piston 52A ou 52B, les tiges de piston étant accouplées ensemble au point d'articulation 42 de la caisse de véhicule 12. The body of the vehicle 12 forms the connecting rod of a train with four articulations with the articulation points 18, 20 serving as chassis points or fixed chassis points and with the hydraulic tilt cylinders 14, 16 serving as connecting rods or cranks of variable length, in order to advantageously adjust the angle of inclination alpha of the mean plane EM of the body of the vehicle 12 relative to the vertical or relative to the longitudinal mean plane of the undercarriage 10. to control the instantaneous center of rotation D, that is to say to position the instantaneous center of rotation D on an optimal virtual center of rotation, the body of the vehicle 12 is articulated at a point 42 to a set of transverse hydraulic cylinders formed of two transverse hydraulic cylinders 44, 46. The two transverse hydraulic cylinders 44, 46 are arranged substantially in a common horizontal plane and are arranged in alignment on the same axis. The transverse hydraulic cylinders 44, 46 are articulated at 48 or 50 to the undercarriage 10, at the same height. In the embodiment shown, each transverse hydraulic cylinder 44, 46 is associated with its own piston rod 52A or 52B, the piston rods being coupled together at the articulation point 42 of the vehicle body 12.
La commande de l'inclinaison de la caisse du véhicule est réalise de telle façon que les pistons des vérins hydrauliques d'inclinaison 14, 16 entrent ou sortent en sens inverse, ce qui produit en même temps un glissement ou un déplacement du point d'articulation 42 hors du plan moyen longitudinal EL, du côté où se produit une sortie du vérin hydraulique d'inclinaison 14 ou 16. Le déplacement provoqué par la bielle, c'est-à-dire la caisse du véhicule 12, est indiqué sur la figure 1 par les différentes positions des points d'articulation 22, 24. En position de sortie, les points d'articulation prennent les positions 220 et 240. La caisse du véhicule 12 est alors orientée horizontalement et le point d'articulation 42, solidaire de la bielle, se trouve dans la position 420, c'est-à-dire sur le plan moyen longitudinal EL.Pour un déplacement de sortie croissant du vérin hydraulique d'inclinaison 14, avec un déplacement simultané de rentrée du vérin hydraulique d'inclinaison 16, la bielle, c'est-à-dire la caisse du véhicule 12, se décale pour des angles alpha croissants pour passer des points 221 à 223 ou 241 à 243. I1 se produit en même temps un glissement ou un décalage du point 42 fixé sur la bielle, vers la gauche de la figure 1, de telle façon que le centre de rotation D de la caisse du véhicule reste sensiblement fixe ou bien se déplace seulement d'une distance prédéterminée B par rapport au centre de rotation optimal. The tilting of the vehicle body is carried out in such a way that the pistons of the tilting hydraulic cylinders 14, 16 enter or exit in the opposite direction, which at the same time produces a sliding or displacement of the point of articulation 42 outside the longitudinal mean plane EL, on the side where an output of the tilting hydraulic cylinder 14 or 16 occurs. The displacement caused by the connecting rod, that is to say the body of the vehicle 12, is indicated on the Figure 1 by the different positions of the articulation points 22, 24. In the output position, the articulation points take positions 220 and 240. The body of the vehicle 12 is then oriented horizontally and the articulation point 42, integral of the connecting rod, is in position 420, that is to say on the longitudinal longitudinal plane EL. For an increasing displacement displacement of the tilting hydraulic cylinder 14, with a simultaneous displacement movement of the hydraulic cylinder inc lineage 16, the connecting rod, that is to say the body of the vehicle 12, shifts for increasing alpha angles to pass from points 221 to 223 or 241 to 243. I1 occurs at the same time a sliding or an offset of the point 42 fixed on the connecting rod, to the left of FIG. 1, in such a way that the center of rotation D of the vehicle body remains substantially fixed or else moves only by a predetermined distance B relative to the optimal center of rotation .
Afin de réaliser cette cinématique à l'aide de moyens de commande simples, les chambre de vérin des tiges de piston désignées par 56, 58 pour les vérins hydrauliques transversaux 44, 46 sont reliées par une conduite de fluide 60 sur laquelle est interposée une pompe de réglage réversible 62 dont le débit passe par une valeur nulle, de façon à former des tronçons de conduite 60A, 60B. Les chambres de vérin 64, 66 situées de l'autre côté du piston pour les vérins hydrauliques transversaux 44, 46 sont reliées par une conduite de liaison 68 ou 70 avec la chambre de pression de vérin 72 ou 74 correspondante du vérin hydraulique d'inclinaison 14 ou 16 situé du même côté.La conduite de liaison 68, 70 débouche chaque fois dans une chambre annulaire 76 ou 78 s'étendant sur une distance axiale prédéterminée, et de là par un canal radial 80 ou 82 dans les chambres de pression correspondantes 72 ou 74 du vérin. La pompe de réglage réversible dont le débit passe par zéro 62 est commandée par un régulateur 84 qui est relié par une conduite d'amenée de signal 86 à un capteur de déplacement 88 pour déterminer le trajet de déplacement du point 42 solidaire de la bielle. In order to achieve this kinematics using simple control means, the cylinder chambers of the piston rods designated by 56, 58 for the transverse hydraulic cylinders 44, 46 are connected by a fluid line 60 on which is interposed a pump. reversible adjustment 62 whose flow rate passes through a zero value, so as to form pipe sections 60A, 60B. The cylinder chambers 64, 66 located on the other side of the piston for the transverse hydraulic cylinders 44, 46 are connected by a connecting line 68 or 70 with the corresponding cylinder pressure chamber 72 or 74 of the tilting hydraulic cylinder. 14 or 16 located on the same side. The connecting pipe 68, 70 opens each time in an annular chamber 76 or 78 extending over a predetermined axial distance, and from there by a radial channel 80 or 82 in the corresponding pressure chambers. 72 or 74 of the cylinder. The reversible adjustment pump whose flow rate passes through zero 62 is controlled by a regulator 84 which is connected by a signal supply line 86 to a displacement sensor 88 to determine the displacement path of the point 42 secured to the connecting rod.
En proportionnant de façon appropriée le nombre de vérins hydrauliques transversaux au nombre de vérins hydrauliques d'inclinaison, et/ou en proportionnant les sections transversales de travail de ces ensembles de vérins hydrauliques les uns par rapport aux autres, le volume de fluide refoulé par ces chambres de pression de vérin correspondantes 64 ou 66 est juste suffisant pour que l'alimentation par ces conduites de liaison 68 ou 70 dans les chambres de pression de vérin 72 ou 74 produise un déplacement des vérins hydrauliques d'inclinaison 14 ou 16 tel que le déplacement de pivotement, indiqué à la figure 1, de la caisse du véhicule 12 puisse être réalisé autour du centre de rotation D optimal, le cas échéant avec un faible décalage B.En même temps, on obtient par le couplage fixe des vérins hydrauliques transversaux et des vérins hydrauliques d'inclinaison, via les conduites de liaison 68 ou 70 dans la zone de chaque vérin hydraulique d'inclinaison rentrant 16, un refoulement du fluide hydraulique de travail hors de la chambre de pression de vérin 74 dans la chambre de pression de vérin 66 du vérin hydraulique transversal déchargé 46, du fluide hydraulique étant aspiré hors de ladite chambre 66 par la pompe de réglage 62. Le fluide refoulé de la chambre- de pression hydraulique de vérin 74 assiste le mouvement de glissement de la tige de piston 52B, 52A inité par la pompe de réglage 62, ce qui permet de décharger cette dernière. By appropriately proportioning the number of transverse hydraulic cylinders to the number of tilting hydraulic cylinders, and / or by proportioning the working cross sections of these sets of hydraulic cylinders relative to each other, the volume of fluid discharged by these corresponding cylinder pressure chambers 64 or 66 is just sufficient for the supply via these connecting lines 68 or 70 in the cylinder pressure chambers 72 or 74 to produce a displacement of the hydraulic tilt cylinders 14 or 16 such that the pivoting movement, indicated in FIG. 1, of the body of the vehicle 12 can be carried out around the optimal center of rotation D, if necessary with a slight offset B. At the same time, transverse hydraulic cylinders are obtained by the fixed coupling and hydraulic tilt cylinders, via connection lines 68 or 70 in the area of each re-entrant hydraulic tilt cylinder 16, a discharge of the working hydraulic fluid from the jack pressure chamber 74 into the jack pressure chamber 66 of the discharged transverse hydraulic jack 46, the hydraulic fluid being sucked out of said chamber 66 by the adjustment pump 62. The fluid discharged from the hydraulic pressure chamber of jack 74 assists the sliding movement of the piston rod 52B, 52A initiated by the adjustment pump 62, which makes it possible to discharge the latter.
On a désigné par 90 une pompe supplémentaire entraînée en synchronisme avec la pompe de réglage 62. Cette pompe peut aspirer chaque fois via un clapet anti-retour 92, 94, une certaine quantité de fluide dans les tronçons de conduite de fluide 60A et 60B des deux côtés de la pompe de réglage 62. 90 has been designated as an additional pump driven in synchronism with the adjustment pump 62. This pump can each time suck through a non-return valve 92, 94, a certain amount of fluid in the sections of fluid line 60A and 60B of the two sides of the adjustment pump 62.
La quantité de fluide à aspirer est choisie par exemple de telle façon qu'elle puisse couvrir complètement les pertes de fuite du circuit de réglage. Afin d'augmenter la rigidité du système, on peut réaliser à l'aide de la pompe 90 une précharge de pression dans les tronçons de conduite 60A, 60B. The quantity of fluid to be sucked is chosen for example so that it can completely cover the leakage losses of the adjustment circuit. In order to increase the rigidity of the system, it is possible, using the pump 90, to preload pressure in the pipe sections 60A, 60B.
Les pertes de fluide dues aux fuites dont on a parlé ci-dessus peuvent également être limitées dans une variante modifiée du système d'inclinaison de caisse de véhicule, dans laquelle les tiges de piston 52A, 52B sont reliées en un ensemble, du fait que le point 42 solidaire de la bielle, en particulier dans les positions du déplacement d'inclinaison et pour des déplacements opposés exactement synchrones des vérins hydrauliques d'inclinaison 14, 16, ne se déplace pas exactement sur une droite, formée sur la tige de piston commune 52. On peut, dans ce cas, exclure les déplacements secondaires de la mécanique de couplage, en réalisant le point d'articulation de la caisse du véhicule 12 sur la tige de piston 52 à l'aide d'une articulation à patte oscillante. The losses of fluid due to the leaks mentioned above can also be limited in a modified variant of the tilting system of the vehicle body, in which the piston rods 52A, 52B are connected in an assembly, because the point 42 secured to the connecting rod, in particular in the positions of the tilt movement and for exactly synchronous opposite movements of the hydraulic tilt cylinders 14, 16, does not move exactly on a straight line, formed on the piston rod common 52. In this case, it is possible to exclude secondary displacements of the coupling mechanism, by making the point of articulation of the vehicle body 12 on the piston rod 52 using an articulation with an oscillating tab .
On a représenté sur la figure 2 un développement ou autre mode de réalisation du système d'inclinaison de caisse de véhicule représenté à la figure 1. Les parties constitutives de la variante selon la figure 2 qui correspondent à celles du mode de réalisation selon la figure 1, sont affectées de chiffres de repère majorés de 100 (précédés d'un 1). There is shown in Figure 2 a development or other embodiment of the vehicle body tilt system shown in Figure 1. The constituent parts of the variant according to Figure 2 which correspond to those of the embodiment according to Figure 1, are assigned benchmarks increased by 100 (preceded by a 1).
Afin d'éviter les répétitions, on ne décrira pas à nouveau ces composants. Dans ce mode de réalisation, on n' a représenté qu'une seule tige de piston 152. On comprendra cependant que, dans cette variante, on peut à nouveau utiliser deux tiges de piston 142 reliées entre elles par une articulation. In order to avoid repetition, these components will not be described again. In this embodiment, only one piston rod 152 has been shown. It will however be understood that, in this variant, it is again possible to use two piston rods 142 connected to one another by an articulation.
En complément à l'exemple de réalisation décrit cidessus, on prévoit dans la variante selon la figure 2 une conduite de dérivation 196 entre les conduites de liaison 168 et 170, un régulateur ou répartiteur de débit 198 étant interposé sur cette conduite de dérivation 196. Ce régulateur ou ce répartiteur de débit 198 est susceptible d'être commandé par le régulateur 184, ce qui est indiqué par la conduite de signalisation 199. Grâce à la conduite de dérivation 196, on réalise ainsi un découplage partiel des chambres de piston 164, 172 ou 166, 174 reliées entre elles par les conduites de liaison 168, 170.On peut ainsi faire varier de façon séparée l'inclinaison de la caisse du véhicule 112 par rapport au déplacement transversal MQ au point d'articulation 142 de la tige de piston commune 152, cette variation délibérée étant réalisée par exemple pour tenir compte de paramètres de fonctionnement déterminés du véhicule. In addition to the embodiment described above, in the variant according to FIG. 2, a bypass line 196 is provided between the connecting lines 168 and 170, a regulator or flow distributor 198 being interposed on this bypass line 196. This regulator or this flow distributor 198 is capable of being controlled by the regulator 184, which is indicated by the signaling line 199. Thanks to the bypass line 196, partial decoupling of the piston chambers 164 is thus achieved, 172 or 166, 174 interconnected by the connecting pipes 168, 170. This makes it possible to vary the inclination of the body of the vehicle 112 relative to the transverse displacement MQ at the point of articulation 142 of the rod common piston 152, this deliberate variation being carried out for example to take account of determined operating parameters of the vehicle.
Il est bien entendu possible de réaliser un système d'inclinaison de la caisse du véhicule qui diffère des modes de réalisation décrits ci-dessus, sans abandonner les idées de base de l'invention. On peut par exemple envisager de réaliser la commande du système d'inclinaison de caisse du véhicule de telle façon que la conduite de fluide 60 soit reliée à d'autres chambres de piston, correspondantes entre elles, des vérins hydrauliques transversaux ou d'inclinaison. It is of course possible to produce a system for tilting the body of the vehicle which differs from the embodiments described above, without abandoning the basic ideas of the invention. One can for example consider carrying out the control of the vehicle body tilt system so that the fluid line 60 is connected to other piston chambers, corresponding to each other, transverse or tilt hydraulic cylinders.
A la place d'une pompe réversible à débit passant par zéro, on peut également prévoir une pompe qui coopère avec une valve de distribution permettant l'actionnement alterné des chambres de cylindre de l'ensemble de vérin hydraulique transversal. Il est également possible de fonctionner de chaque côté du train de roulement avec plusieurs vérins hydrauliques transversaux et/ou plusieurs vérins hydrauliques d'inclinaison.Instead of a reversible pump with flow passing through zero, it is also possible to provide a pump which cooperates with a distribution valve allowing the alternating actuation of the cylinder chambers of the transverse hydraulic cylinder assembly. It is also possible to operate on each side of the undercarriage with several transverse hydraulic cylinders and / or several hydraulic tilt cylinders.
Comme le centre de gravité de la caisse du véhicule est situé normalement en-dessous du centre de rotation D, les vérins hydrauliques transversaux 44, 46 ou 144, 146, par suite de la force centrifuge au cours des trajets en courbe, fonctionnent en pompe et provoquent un changement d'inclinaison. On réduit ainsi la quantité de fluide de réglage à faire transférer par la pompe 62, 162. As the center of gravity of the vehicle body is normally located below the center of rotation D, the transverse hydraulic cylinders 44, 46 or 144, 146, due to centrifugal force during the curves, operate in pump and cause a tilt change. This reduces the amount of control fluid to be transferred by the pump 62, 162.
Pour une répartition adéquate des masses de la caisse du véhicule 12, 112, on peut se passer complètement de la pompe 62, 162. I1 est alors avantageux de relier, ou bien même de coupler directement les chambres de pression de vérin 56, 156 et 58, 158 par une valve de réglage qui est avantageusement commandée par un régulateur de position 84 ou 184. For an adequate distribution of the masses of the vehicle body 12, 112, it is possible to dispense entirely with the pump 62, 162. It is then advantageous to connect, or even even to couple directly the jack pressure chambers 56, 156 and 58, 158 by an adjustment valve which is advantageously controlled by a position regulator 84 or 184.
L'invention propose ainsi un système d'inclinaison de caisse de véhicule, en particulier pour des véhicules ferroviaires, qui comporte des deux côtés de l'axe longitudinal de la caisse du véhicule un ensemble piston-cylindre, grâce auquel on peut commander de manière adéquate l'inclinaison de la caisse du véhicule par rapport à un train de roulement. The invention thus provides a vehicle body tilting system, in particular for railway vehicles, which comprises on both sides of the longitudinal axis of the vehicle body a piston-cylinder assembly, by means of which it is possible to control the inclination of the vehicle body relative to a running gear.
L'appui de la caisse du véhicule sur le train de roulement est réalisé, pour la commande de la caisse du véhicule, par l'intermédiaire de bras oscillants orientés de façon sensiblement verticale et réalisés sous la forme d'ensembles de vérins hydrauliques d'inclinaison susceptibles d'être commandés. Afin de fixer le centre de rotation virtuel de la caisse du véhicule, chaque caisse de véhicule est articulée au moins d'une part au train de roulement et d'autre part à un point fixe par rapport à la caisse du véhicule et est associée également à un ensemble de vérin hydraulique transversal susceptible d'être commandé. Afin de simplifier la commande du système d'inclinaison de caisse de véhicule, les ensembles de vérins hydrauliques transversaux sont couples hydrauliquement avec l'ensemble de vérin hydraulique transversal, de telle façon que, de préférence, la totalité du fluide refoulé par l'ensemble de vérin hydraulique transversal ou de vérin hydraulique d'inclinaison soit susceptible d'être amenée directement par une conduite de liaison dans la chambre sous pression de l'ensemble correspondant de l'ensemble de vérin hydraulique d'inclinaison ou de vérin hydraulique transversal à faire sortir.The support of the vehicle body on the undercarriage is produced, for the control of the vehicle body, by means of oscillating arms oriented in a substantially vertical direction and produced in the form of sets of hydraulic cylinders of tilt can be ordered. In order to fix the virtual center of rotation of the vehicle body, each vehicle body is articulated at least on the one hand to the undercarriage and on the other hand to a fixed point relative to the vehicle body and is also associated a set of transverse hydraulic cylinders capable of being controlled. In order to simplify the control of the vehicle body tilt system, the sets of transverse hydraulic cylinders are hydraulically coupled with the set of transverse hydraulic cylinders, so that, preferably, all of the fluid discharged by the set transverse hydraulic cylinder or hydraulic tilt cylinder is capable of being brought directly by a connecting pipe into the pressure chamber of the corresponding assembly of the set of hydraulic tilt cylinder or transverse hydraulic cylinder to be made exit.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown but it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the spirit of the invention.
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