FR2723902A1 - UNDERCARRIAGE FOR RAIL VEHICLES - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un train de roulement pour véhicules ferroviaires, le cadre du bogie s'appuyant par des éléments à ressort sur les logements de paliers de l'essieu, caractérisé en ce qu'entre le cadre (6) et le logement de paliers d'essieu (5), d'un côté, au-dessus et au-dessous de l'axe médian horizontal (4), est placée une bielle d'asservissement (10) avec des points d'appuis (12; 13) conformés en articulation de type cardan, dont la ligne d'exercice de force (11) passe à la distance a de l'axe médian horizontal (4), et en ce que, pour amortir les mouvements du logement de paliers d'essieu (5), un amortisseur vertical (3) vertical ou incliné par rapport à la verticale est placé de préférence décalé par rapport à l'axe médian vertical (1), et/ou les points d'appui (12; 13) conformés en articulation sont conformés en même temps en amortisseurs à friction.The present invention relates to a running gear for railway vehicles, the bogie frame being supported by spring elements on the bearing housings of the axle, characterized in that between the frame (6) and the bearing housing axle (5), on one side, above and below the horizontal center line (4), is placed a servo rod (10) with support points (12; 13) shaped as a cardan-type joint, the force exercise line (11) of which passes at the distance a from the horizontal central axis (4), and in that, to damp the movements of the axle bearing housing ( 5), a vertical shock absorber (3) vertical or inclined relative to the vertical is preferably placed offset relative to the vertical median axis (1), and / or the support points (12; 13) formed in articulation are formed at the same time as friction dampers.
Description
TRAIN DE ROULEMENT POUR DESUNDERCARRIAGE FOR
VEHICULES FERROVIAIRESRAIL VEHICLES
La présente invention concerne un train de roulement pour des véhicules ferroviaires, dans lequel le cadre du bogie ou du véhicule s'appuie par l'intermédiaire d'éléments à ressort sur les logements de paliers de The present invention relates to a running gear for railway vehicles, in which the bogie or vehicle frame is supported by spring elements on the bearing housings of
l'essieu, monté avec un jeu longitudinal et transversal. the axle, mounted with longitudinal and transverse play.
Il est connu que, dans les véhicules ferroviaires destinés à des vitesses élevées, pour atteindre les valeurs de qualité de roulement, la rigidité longitudinale des essieux doit être très grande, c'est-à-dire que les essieux doivent être guidés de manière étroite dans la direction longitudinale. Dans les voitures pour voyageurs, cela est réalisé par exemple en utilisant une bielle dont la ligne d'exercice de force passe par le centre de l'axe, ou par deux bielles qui imposent un guidage parallèle de l'essieu dans la direction verticale. Mais ces solutions ont pour conséquence que l'essieu ne peut plus être réglé dans le sens radial et qu'ainsi l'usure de la roue et du rail en courbe est augmentée. Ces dernières années, différentes sociétés de chemins de fer ont exigé de plus en plus de trains de roulement qui n'endommagent pas la voie, c'est-à-dire que l'usure des roues et des voies soit minimisée par une bonne aptitude au réglage radial des essieux. Le brevet DE 4240098 présente une solution qui répond aux exigences en faveur d'un guidage plus étroit de l'essieu et d'une aptitude au réglage radial. Mais cette It is known that, in rail vehicles intended for high speeds, in order to achieve the rolling quality values, the longitudinal stiffness of the axles must be very high, that is to say that the axles must be guided narrowly in the longitudinal direction. In passenger cars, this is achieved for example by using a connecting rod whose line of force exercise passes through the center of the axis, or by two connecting rods which impose parallel guidance of the axle in the vertical direction. But these solutions have the consequence that the axle can no longer be adjusted in the radial direction and that thus the wear of the wheel and of the curved rail is increased. In recent years, different railway companies have demanded more and more undercarriages which do not damage the track, that is to say that the wear of the wheels and the tracks is minimized by a good aptitude. to the radial adjustment of the axles. Patent DE 4240098 presents a solution which meets the requirements for a narrower axle guide and a capacity for radial adjustment. But this
solution technique est très complexe. technical solution is very complex.
Par DE 3904203A1, on connaît des réalisations d'amortisseurs, dans lesquelles, entre les paliers d'essieu d'un essieu et l'autre essieu ou les autres essieux, sont placés des amortisseurs longitudinaux et, pour l'amortissement du mouvement transversal, soit des amortisseurs transversaux sont prévus, soit les mouvements transversaux sont amortis également par les amortisseurs longitudinaux par l'intermédiaire de timoneries. Avec ces agencements, les mouvements de rotation relative entre les essieux peuvent certes être amortis, mais ils présentent l'inconvénient qu'un grand nombre d'amortisseurs ou de timoneries complexes présentant de fortes traces d'usure doivent être utilisés. De plus, par le dépôt de brevet allemand n" P 42 42 685.5, on connaît un dispositif d'amortissement actif dans les trois directions pour le guidage de l'axe, dans lequel les mouvements de l'axe sont amortis par l'intermédiaire de bielles d'axe montées sur ressort. Cette réalisation a cependant l'inconvénient qu'elle est difficile à monter dans l'espace de montage réduit. L'objet de la présente invention est de créer un train de roulement pour véhicules ferroviaires qui permette, par une conception particulière de l'articulation et d'amortissement du guidage de l'axe, des vitesses élevées et de faibles sollicitations sur l'essieu et les voies, en particulier dans des courbures réduites, en réduisant dans DE 3904203A1 discloses shock absorber embodiments, in which, between the axle bearings of one axle and the other axle or the other axles, longitudinal dampers are placed and, for the damping of the transverse movement, either transverse dampers are provided, or transverse movements are also damped by the longitudinal dampers via linkages. With these arrangements, the relative rotational movements between the axles can certainly be damped, but they have the disadvantage that a large number of shock absorbers or complex linkages having strong signs of wear must be used. In addition, the German patent application No. P 42 42 685.5 discloses a damping device active in three directions for guiding the axis, in which the movements of the axis are damped through of spring-loaded axle connecting rods. However, this embodiment has the disadvantage that it is difficult to mount in the reduced mounting space. The object of the present invention is to create a running gear for railway vehicles which allows , by a particular design of the articulation and damping of the guidance of the axis, high speeds and low stresses on the axle and the tracks, in particular in reduced curvatures, by reducing in
le même temps les coûts de construction. the same time construction costs.
La solution selon l'invention consiste en un train de roulement pour des véhicules ferroviaires, le cadre du bogie ou du véhicule s'appuyant par l'intermédiaire d'éléments à ressort sur les logements de paliers de l'essieu, monté avec un jeu longitudinal et transversal, caractérisé en ce qu'entre le cadre et le logement de paliers d'essieu, d'un côté, au-dessus et au-dessous de l'axe médian horizontal, est placée une bielle d'asservissement approximativement horizontale avec des points d'appuis conformés en articulation de type cardan, dont la ligne d'exercice de force passe à la distance a de l'axe médian horizontal, et en ce que, pour amortir les mouvements, résultant du montage unilatéral et décalé de l'axe médian horizontal de la bielle d'asservissement, du logement de paliers d'essieu, un amortisseur vertical ou incliné par rapport à la verticale est placé de préférence décalé par rapport à l'axe médian vertical, et/ou les points d'appui conformés en articulation sont conformés en The solution according to the invention consists of a running gear for railway vehicles, the frame of the bogie or of the vehicle supported by spring elements on the bearing housings of the axle, mounted with a clearance longitudinal and transverse, characterized in that between the frame and the axle bearing housing, on one side, above and below the horizontal median axis, is placed an approximately horizontal servo rod with support points conforming to a gimbal type articulation, the line of force exercise of which passes at the distance a from the horizontal median axis, and in that, to absorb the movements, resulting from the unilateral and offset mounting of the horizontal median axis of the servo rod, of the axle bearing housing, a vertical damper or inclined with respect to the vertical is preferably placed offset with respect to the vertical median axis, and / or the points of shaped support articulation are shaped in
même temps en amortisseurs à friction. same time in friction dampers.
Un amortisseur longitudinal est avantageusement A longitudinal damper is advantageously
placé décalé à la hauteur de la bielle d'asservissement. placed offset at the height of the servo rod.
Avantageusement également, un amortisseur transversal est placé entre logement de paliers d'essieu et cadre du bogie ou du véhicule.Ainsi le logement de paliers d'essieu portant des deux côtés, par l'intermédiaire d'éléments à ressort, le cadre du bogie ou du véhicule, est relié d'un côté, par une bielle d'asservissement montée aux deux extrémités approximativement à la manière d'un cardan, articulée à distance définie au-dessus et au-dessous de Advantageously also, a transverse damper is placed between the axle bearing housing and the frame of the bogie or of the vehicle. Thus the axle bearing housing carrying on both sides, by means of spring elements, the frame of the bogie or of the vehicle, is connected on one side, by a servo rod mounted at both ends approximately in the manner of a cardan joint, articulated at a distance defined above and below
l'axe médian, au cadre du bogie ou du véhicule. the center line, at the frame of the bogie or the vehicle.
Les points d'articulation de type cardan peuvent alors être réalisés à la fois sans usure et sans entretien (par exemple avec des douilles de support élastique) ou peuvent être utilisés en tant qu'amortissement à friction (par The universal joint points can then be made both wear-free and maintenance-free (for example with elastic support bushings) or can be used as friction damping (for example
exemple avec des segments à billes précontraints). example with pre-stressed ball segments).
Pour amortir les mouvements du logement de paliers d'essieu relié d'un côté, par une bielle d'asservissement montée aux deux extrémités approximativement à la manière d'un cardan, articulée à distance définie au-dessus et au-dessous de l'axe médian, au cadre du bogie ou du véhicule, selon une autre caractéristique de la présente invention, des amortisseurs verticaux ou inclinés par rapport à la verticale peuvent être placés de préférence à l'extérieur de l'axe vertical médian, ou des amortisseurs longitudinaux ou transversaux situés décalés à la hauteur To dampen the movements of the axle bearing housing connected on one side, by a servo rod mounted at both ends approximately in the manner of a universal joint, articulated at a distance defined above and below the median axis, in the frame of the bogie or of the vehicle, according to another characteristic of the present invention, vertical dampers or inclined with respect to the vertical can preferably be placed outside the median vertical axis, or longitudinal dampers or transverse located offset at height
de la bielle d'asservissement.of the servo rod.
La combinaison des trois types d'amortissement cités The combination of the three types of depreciation mentioned
est également possible.is also possible.
Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être expliqué en détail à l'aide de dessins, lesquels montrent: Figure 1: une vue du train de roulement, Figure 2: une vue de côté schématique avec des An exemplary embodiment of the invention will now be explained in detail using the drawings, which show: Figure 1: a view of the undercarriage, Figure 2: a schematic side view with
amortisseurs longitudinaux supplémentaires. additional longitudinal shock absorbers.
D'après les figures 1 et 2, sur un cadre 6 du bogie ou du véhicule, au moins un amortisseur vertical 3 est prévu pour chaque logement de paliers d'essieu 5. L'amortisseur vertical 3 est placé soit verticalement, soit incliné d'un angle par rapport à la verticale, entre l'axe médian vertical 1 et l'axe médian 2 d'un ressort hélicoïdal 9. La valeur de l'angle permet, de manière connue, de varier la part de l'amortisseur vertical 3 dans la direction transversale horizontale. En cas de besoin, l'amortissement transversal, comme représenté sur la figure 1, peut être assurée par un amortisseur transversal séparé 15, qui est placé entre le logement de paliers d'essieu 5 et le According to FIGS. 1 and 2, on a frame 6 of the bogie or of the vehicle, at least one vertical damper 3 is provided for each axle bearing housing 5. The vertical damper 3 is placed either vertically or inclined d 'an angle relative to the vertical, between the vertical median axis 1 and the median axis 2 of a helical spring 9. The value of the angle allows, in known manner, to vary the share of the vertical damper 3 in the horizontal transverse direction. If necessary, transverse damping, as shown in FIG. 1, can be ensured by a separate transverse damper 15, which is placed between the axle bearing housing 5 and the
cadre 6.frame 6.
Une bielle d'asservissement 10 est placée, dans la direction longitudinale du véhicule, dans un point d'appui de type cardan 12 sur le logement de paliers d'essieu 5 et dans un point d'appui de type cardan 13 sur le cadre 6, de sorte que sa ligne d'exercice de force 11 passe à la distance a de l'axe médian horizontal 4. La modification de la distance a permet d'influencer la rigidité longitudinale du guidage d'un train de roulement 7, et ainsi le comportement de roulement du véhicule ainsi que l'usure A servo rod 10 is placed, in the longitudinal direction of the vehicle, in a cardan type bearing point 12 on the axle bearing housing 5 and in a cardanic bearing point 13 on the frame 6 , so that its force exercise line 11 passes at the distance a from the horizontal median axis 4. The modification of the distance a makes it possible to influence the longitudinal rigidity of the guide of a running gear 7, and thus vehicle rolling behavior and wear
entre roue et rail.between wheel and rail.
L'augmentation de la rigidité longitudinale est atteinte selon le principe actif suivant: L'essieu 7 se déplace pendant le déplacement du véhicule ferroviaire de manière sinusoïdale sur le rail (voie). L'essieu 7 est alors dévié hors de sa position normale. Dans un véhicule ferroviaire conventionnel, les composants à ressorts agissent dans la direction The increase in longitudinal rigidity is achieved according to the following active principle: The axle 7 moves during the movement of the rail vehicle in a sinusoidal manner on the rail (track). The axle 7 is then deflected out of its normal position. In a conventional rail vehicle, the spring components act in the direction
longitudinale contre cette déviation. longitudinal against this deviation.
Dans un véhicule qui est équipé selon la présente invention avec des bielles d'axe 10, en plus de la rigidité longitudinale présente des ressorts, une autre composante de force est utilisée pour augmenter les forces longitudinales pour la déviation de l'essieu 7. Ces autres composantes résultent du fait que l'essieu 7, pour atteindre une position 8 (essieu dévié), doit tourner le logement de paliers d'essieu 5, qui est couplé par l'intermédiaire de la bielle d'asservissement 10 au cadre 6, et ainsi faire se comprimer et se détendre les éléments à ressort verticaux d'une quantité f. Le couple de forces apparaissant alors produit un moment qui provoque le retour In a vehicle which is equipped according to the present invention with connecting rods of axis 10, in addition to the longitudinal stiffness has springs, another force component is used to increase the longitudinal forces for the deflection of the axle 7. These other components result from the fact that the axle 7, in order to reach a position 8 (deflected axle), must rotate the axle bearing housing 5, which is coupled via the servo rod 10 to the frame 6, and thus compress and relax the vertical spring elements by a quantity f. The couple of forces then appearing produces a moment which causes the return
de l'essieu 7 vers l'axe médian vertical théorique 1. from axle 7 to theoretical vertical median axis 1.
L'amplitude de ce moment de retour dépend de la distance verticale a entre l'axe médian horizontal 4 et la ligne The amplitude of this return moment depends on the vertical distance a between the horizontal median axis 4 and the line
d'exercice de force 11 de la bielle d'asservissement 10. force exercise 11 of the servo rod 10.
Plus la distance a est faible, plus la rigidité longitudinale du guidage de l'essieu 7 est grande. D'après une autre caractéristique de l'invention, les mouvements de rotation du logement de paliers d'essieu 5 sont amortis par l'amortisseur vertical 3 placé soit verticalement, soit incliné d'un angle par rapport à la verticale, et décalé par rapport à l'axe médian 1 et/ou par les points d'appui 12; 13 de type cardan de la bielle d'asservissement 10, conformés en amortisseurs à friction (par exemple segments à billes précontraints). Selon l'invention, on peut également, pour l'amortissement de ces mouvements, envisager l'agencement d'un amortisseur longitudinal 14 The smaller the distance a, the greater the longitudinal rigidity of the guide of the axle 7. According to another characteristic of the invention, the rotational movements of the axle bearing housing 5 are damped by the vertical damper 3 placed either vertically or inclined at an angle relative to the vertical, and offset by relative to the median axis 1 and / or by the support points 12; 13 of the gimbal type of the control rod 10, shaped as friction dampers (for example prestressed ball segments). According to the invention, it is also possible, for the damping of these movements, to envisage the arrangement of a longitudinal damper 14
situé décalé à la hauteur de la bielle d'asservissement 10. located offset at the height of the servo rod 10.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du Of course, the invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above, from which other modes and other embodiments can be provided, without however departing from the
cadre de l'invention.part of the invention.
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