PT94413B - SUSPENSION AND DAMPING DEVICE FOR RAIL VEHICLES WITH ORIENTED AXLES - Google Patents
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Abstract
Description
Os dispositivos de suspensão e de amortecimento deste tipo que podem ser utilizados para tornar orientáveis os eixos de um bogia em relação ao chassis de bogia ou os eixos de um vagão em relação ao chassis ou à caixa do vagão, compreendem, para cada eixo, duas caixas de eixo, em cada uma das quais o chassis a suspender se apoia por duas molas helicoidais de compressão dispostas de um lado e do outro da caixa.Suspension and damping devices of this type that can be used to make the axles of a bogia orientable in relation to the bogia chassis or the axles of a wagon in relation to the chassis or wagon box, comprise, for each axle, two axle boxes, in each of which the chassis to be suspended is supported by two helical compression springs arranged on one side and the other of the box.
Cada tuna das molas está coberta por um chapéu e a ligação entre o chassis e os dois chapéus a suspender é assegurada por dois pares de elementos de ligação articulados nos chapéus e no chassis de modo tal que as linhas de acção dos dois pares de elementos de ligação convergem para baixo.Each spring tuna is covered by a hat and the connection between the chassis and the two hats to be suspended is ensured by two pairs of connecting elements articulated on the hats and on the chassis in such a way that the lines of action of the two pairs of link converge down.
A caixa de eixo apresenta, na direcção longitudinal do chassis, uma liberdade de deslocamento limitada por duasThe axle box has, in the longitudinal direction of the chassis, freedom of movement limited by two
- 2 / ύΖ placas de guarda solidárias com o chassis e duas barras de pressão guidas nas referidas placas de guarda são intercaladas entre os chapéus e a caixa de eixo, roçando estas barras de pressão nos dois lados opostos da caixa de eixo.- 2 / ύΖ guard plates attached to the chassis and two pressure bars guided on said guard plates are interspersed between the hats and the axle box, rubbing these pressure bars on the opposite sides of the axle box.
As barras de pressão são guiadas nas placas de guarda solidárias oom o chassis a suspender de modo a ser móveis na direcção dos seus eixos, sendo os eixos das barras de pressão perpendiculares ao eixo geométrico do eixo quando este não foi sujeito a orientação.The pressure bars are guided on the guard plates integral with the chassis to be suspended in order to be movable in the direction of their axes, the axles of the pressure bars being perpendicular to the geometric axis of the axis when it was not subjected to orientation.
Quando o eixo tiver sofrido uma orientação, os eixos das barras de pressão deixam de ser perpendiculares ao eixo geométrico do eixo e as aondições de atrito das barras de pressão nos lados da caixa de eixo modificam-se, em proporções que são função do ângulo de orientação, podendo esta modificação ir até um acunhamento prejudicial à orientação do eixo.When the axis has undergone an orientation, the axles of the pressure bars are no longer perpendicular to the geometric axis of the axis and the friction conditions of the pressure bars on the sides of the axle box change, in proportions that are a function of the angle of rotation. orientation, this modification being able to go to a wedging harmful to the orientation of the axis.
Esta orientação dos eixos não tem consequências muito importantes sobre a função de atrito das barras de pressão no caso dos eixos de bogia, devido a que, por causa da pequena distância entre eixos de bogias, esta orientação pode ser limitada neste caso a valores angulares muito pequenos.This orientation of the axes does not have very important consequences on the friction function of the pressure bars in the case of bogie axles, because, because of the small distance between axles of bogies, this orientation can be limited in this case to very angular values small.
Já assim não sucede no caso dos veículos com apenas dois eixos.This is no longer the case for vehicles with only two axles.
Com efeito, em tais veículos, a distância entre eixos é relativamente grande.In fact, in such vehicles, the wheelbase is relatively large.
Por aonseguinte, uma boa orientação dos eixos implica ângulos de orientação relativamente grandes, caso em que as condições de atrito das barras de pressão se tornam incontrolàveis·Therefore, a good orientation of the axes implies relatively large angles of orientation, in which case the friction conditions of the pressure bars become uncontrollable.
- 5 /- 5 /
Ê por isso que tais dispositivos de suspensão e de · amortecimento foram utilizados até ao presente apenas em eixos de bogias.That is why such suspension and damping devices have been used until now only on bogie axles.
Para tentar remediar estas condições de atrito aleatórias das barras de pressão, poderia imaginar-se a lubrificação das barras de pressão ou aumentar as folgas, mas qualquer destas duas disposições alteraria a estabilidade transversal do veículo, que depende essencialmente das condições de atrito das terras transversais na caixa de eixo·To try to remedy these random friction conditions of the pressure bars, one could imagine lubricating the pressure bars or increasing the clearances, but either of these two provisions would alter the transverse stability of the vehicle, which depends essentially on the friction conditions of the transverse lands. in the axle box ·
A presente invenção tem por objecto um dispositivo de suspensão e de amortecimento para veículos ferroviários com eixos orientáveis, dando remédio aos inconvenientes dos dispositivos conhecidos deste tipo, isto é, permitindo a orientação dos eixos sem afectar a estabilidade transversal do veículo.The present invention has for its object a suspension and damping device for railway vehicles with orientable axles, remedying the drawbacks of known devices of this type, that is, allowing the orientation of the axles without affecting the vehicle's transversal stability.
A presente invenção tem igualmente como objecto um dispositivo de suspensão e de amortecimento concebido de modo a poder ser utilizado para eixos diferentes dos eixos de bogias e em particular para eixos de veículos com apenas dois eixos.The present invention also has as its object a suspension and damping device designed so that it can be used for axles other than the axles of bogies and in particular for axles of vehicles with only two axles.
dispositivo segundo a presente invenção de suspensão e amortecimento para veículos ferroviários com eixos orientáveis compreende, para cada eixo, duas caixas de eixos em cada uma das quais se apoia o chassis a suspender (chassis de bogia ou caixa de vagão), por duas molas helicoidais de compressão dispostas de um lado e do outro de cada caixa de eixo.The suspension and damping device according to the present invention for rail vehicles with orientable axles comprises, for each axle, two axle boxes on each of which the chassis to be suspended (bogie chassis or wagon box) is supported by two helical springs compressors arranged on one side and the other of each axle box.
Cada uma das molas é coberta com um chapéu e a ligação entre o chassis e os dois chapéus é assegurada por dois pares de elementos de ligação articulados nos chapéus e no chassisEach of the springs is covered with a hat and the connection between the chassis and the two hats is ensured by two pairs of connecting elements articulated on the hats and on the chassis
- 4 t f- 4 t f
-5·· de modo tal que as linhas de acção dos dois pares de elementos de ligação converegem para baixo·-5 ·· so that the lines of action of the two pairs of connecting elements converge downwards ·
A caixa de eixo apresenta, na direcção longitudinal do chassis, uma liberdade de deslocamento limitada por duas placas de guarda solidárias com o chassis·The axle box has, in the longitudinal direction of the chassis, freedom of movement limited by two guard plates attached to the chassis ·
Duas barras de pressão, guidas nas referidas placas de guarda, estão intercaladas entre os chapéus e a caixa de eixo, roçando estas barras de pressão nos dois lados opostos da caixa de eixo.Two pressure bars, guided on said guard plates, are interspersed between the hats and the axle box, rubbing these pressure bars on the two opposite sides of the axle box.
Segundo a presente invenção, cada uma das barras de pressão é uma barra articulada que compreende uma haste guiada na placa de guarda e uma placa de atrito, em contacto com a caixa de eixo, estando a placa de atrito articulada na haste.According to the present invention, each of the pressure bars is an articulated bar comprising a rod guided on the guard plate and a friction plate, in contact with the axle box, the friction plate being articulated on the rod.
Graças à utilização de barras de pressão articuladas, as condições de atrito das barras de pressão na caixa de eixo não são afectadas pela orientação do eixo, o que permite, sem alteração da estabilidade lateral do veículo, ângulos de orientação relativamente importantes do eixo, como são necessários, para permitir uma inscrição correcta nas curvas, dos eixos de veículos com uma grande distância entre eixos, por exemplo vagões com dois eixos.Thanks to the use of articulated pressure bars, the friction conditions of the pressure bars in the axle box are not affected by the orientation of the axle, which allows, without changing the lateral stability of the vehicle, relatively important angles of orientation of the axle, such as are necessary, to allow a correct inscription on the curves, of the axles of vehicles with a long wheelbase, for example wagons with two axles.
De preferência, cada haste da barra de pressão apresenta, na sua extremidade voltada para a caixa de eixo, um furo cego de flindo hemisférico e a placa de atrito compreende, em oposição à sua face de atrito, uma cabeça esférica saliente que coopera com o fundo hemisférico do furo cego da haste.Preferably, each rod of the pressure bar has, at its end facing the shaft box, a blind hole of hemispherical flow and the friction plate comprises, in opposition to its friction face, a protruding spherical head that cooperates with the hemispherical bottom of the blind stem hole.
De preferência, a cabeça esférica saliente na placa dePreferably, the spherical head protruding from the
- 5 f atrito liga-se a esta última por uma garganta de diâmetro menor do que o diâmetro da cabeça e é mantida no furo cego da haste por um anel de retenção encaixado numa garganta do furo cego.- 5 friction is connected to the latter by a throat with a diameter smaller than the diameter of the head and is maintained in the blind hole of the stem by a retaining ring fitted in a throat of the blind hole.
Devido ao facto de a superfície de atrito da placa de atrito das barras de pressão conservar sempre, qualquer que seja o ângulo de orientação, a mesma posição paralela à superfície de atrito conjugada na caixa de eixo, é possível encastrar a placa de atrito das barras de pressão numa ranhura horizontal feita numa corrediça, por sua vez móvel verticalmente na caixa de eixo.Due to the fact that the friction surface of the friction plate of the pressure bars always keeps, regardless of the orientation angle, the same position parallel to the friction surface in the axle housing, it is possible to embed the friction plate of the bars pressure in a horizontal groove made in a slide, which in turn moves vertically in the axle box.
Uma tal disposição permite dissociar as duas funções de atrito que intervêm, em tais dispositivos de suspensão, para fins de amortecimento entre as barras de pressão e a caixa de eixo, designadamente um atrito horizontal para o amortecimento dos movimentos transversais (estabilidade transversal) e um atrito na direcção vertical para o amortecimento dosDovimentoe verticais (estabilidade vertical).Such an arrangement makes it possible to dissociate the two friction functions that intervene, in such suspension devices, for the purpose of damping between the pressure bars and the axle box, namely a horizontal friction for the damping of the transverse movements (transversal stability) and a vertical friction to cushion movement and vertical (vertical stability).
Além disso, é possível neste caso adaptar os pares de materiais de modo a obter condições de atrito óptimas na direcção vertical e na direcção horizontal.In addition, it is possible in this case to adapt the material pairs in order to obtain optimum friction conditions in the vertical and horizontal directions.
Ê assim possível, por exemplo, escolher o par aço-material plástico entre o cursor e a caixa de eixo a fim de obter um pequeno atrito vertical e o par aço-aço entre a placa de atrito da barra de pressão e o cursor, para obter um atrito elevado no sentido horizontal.It is thus possible, for example, to choose the steel-plastic material pair between the slider and the axle box in order to obtain a small vertical friction and the steel-steel pair between the pressure bar friction plate and the slider, for obtain high friction in the horizontal direction.
Com referência aos desenhos anexos, vai a seguir descre- 6 ?With reference to the accompanying drawings, is it described below?
J ver-se, com mais pormenor, um exemplo de realização ilustrativo e não limitativo de um dispositivo segundo a presente invenção. As figuras dos desenhos representam:An example of an illustrative and non-limiting embodiment of a device according to the present invention can be seen in more detail. The figures in the drawings represent:
As fig. la e lb, esquematicamente, em alçado e em corte horizontal, as condições de contacto das barras de pressão não articuladas com uma caixa de eixo quando da orientação dO eixo;Figs. la and lb, schematically, in elevation and in horizontal section, the contact conditions of the pressure bars not articulated with an axle box when orienting the axle;
As fig. 2a e 2b, do mesmo modo as condições de contacto no caso da utilização de barras de pressão articuladas;Figs. 2a and 2b, likewise the contact conditions in the case of the use of articulated pressure bars;
A fig. 3 em pormenor, o corte vertical de um dispositivo de suspensão e de amortecimento segundo a presente invenção; eFig. 3 in detail, the vertical section of a suspension and damping device according to the present invention; and
A fig. 4, numa escala maior, a estrutura de uma barra de pressão articulada.Fig. 4, on a larger scale, the structure of an articulated pressure bar.
Na fig. la, que representa esquematicamente um dispositivo conhecido de suspensão e de amortecimento de um chassis (1) (chassis de bogia ou chassis de caixa de vagão), uma caixa de eixo (2) na qual está montado um eixo (5) com rodas (4) apresenta horizontalmente, na direcção longitudinal do chassis (1) , uma mobilidade limitada por duas placas de guarda (5) solidárias com o chassis (1) e enquadrando a caixa de eixo (2) com folga dos dois lados opostos.In fig. la, which schematically represents a known suspension and damping device for a chassis (1) (bogie chassis or wagon box chassis), an axle box (2) on which an axle (5) with wheels is mounted ( 4) horizontally, in the longitudinal direction of the chassis (1), mobility is limited by two guard plates (5) attached to the chassis (1) and framing the axle box (2) with clearance on both opposite sides.
chassis (1) apoia-se na caixa de eixo (2) por intermédio de duas molas helicoidais de compressão (6) cujas extremidades inferiores assentam em orelhas laterais (7) da caixa de eixo (2).chassis (1) rests on the axle box (2) by means of two helical compression springs (6) whose lower ends rest on the lateral ears (7) of the axle box (2).
As molas (6) estão cobertas, cada uma na sua extremidade superior, por um chapéu (7)» no qual está articulada, porThe springs (6) are covered, each at its upper end, by a hat (7) »in which it is hinged, by
- 7 um eixo horizontal (8), a extremidade superior de dois elementos de ligação (9), cuja extremidade inferior está articulada por um eixo horizontal (10) nas * patilhas laterais (11) da placa de guarda (5) correspondentes.- a horizontal axis (8), the upper end of two connecting elements (9), the lower end of which is hinged by a horizontal axis (10) in the corresponding * side tabs (11) of the guard plate (5).
Uma barra de pressão (12), guiada em cada uma das placas de guarda (5), está intercalada entre cada chapéu (7) e um lado da caixa de eixo (2), compreendendo a barra de pressão (12) uma haste (13) guiada na placa de guarda (5), de modo a poder deslizar na direcção longitudinal do chassis (1), aplicando-se a barra (13) pela sua extremidade livre contra o chapéu (7) e φΓβsentando na sua outra extremidade uma placa de atrito (14) em contacto com uma guarnição de atrito (15) aplicada na caixa de eixo (2).A pressure bar (12), guided on each of the guard plates (5), is inserted between each hat (7) and one side of the axle box (2), the pressure bar (12) comprising a rod ( 13) guided on the guard plate (5), so that it can slide in the longitudinal direction of the chassis (1), applying the bar (13) by its free end against the hat (7) and φΓβ sitting on its other end friction plate (14) in contact with a friction pad (15) applied to the axle housing (2).
São bem conhecidos dispositivos de suspensão deste tipo, em especial pelas patentes de invenção já mencionadas.Suspension devices of this type are well known, in particular from the aforementioned patents.
Como se mostra na fig. lb, o ângulo que os eixos das hastes (13) das barras de pressão (12) fazem com o eixo geométrico do eixo (3) varia quando se verifica a orientação do eixo nas curvas, o que modifica as condições de contacto das placas de atrito (14) das barras de pressão (12) com as guarnições de atrito (15) da caixa de eixo (2).As shown in fig. lb, the angle that the axes of the rods (13) of the pressure bars (12) make with the axis axis of the axis (3) varies when the orientation of the axis in the curves is verified, which changes the contact conditions of the friction (14) of the pressure bars (12) with the friction linings (15) of the axle housing (2).
Daí resulta uma modificação das condições de atrito entre a placa de atrito (14) e a guarnição (15), e portanto uma variação da acção de amortecimento transversal, e por consequência uma variação da estabilidade transversal do veículo.This results in a change in the friction conditions between the friction plate (14) and the gasket (15), and therefore a variation in the transversal damping action, and consequently a variation in the transverse stability of the vehicle.
Esta variação das condições de atrito, que pode ir até um acunhamento, é tanto mais importante quanto maior for aThis variation in friction conditions, which can go up to a wedge, is all the more important the greater the
Ζ /Ζ /
amplitude da orientação do eixo (3), sendo o grau de orientação função da distância entre eixos do veículo e do raio da curva.amplitude of the axis orientation (3), the degree of orientation depending on the vehicle's wheelbase and the radius of the curve.
As fig. 2a e 2b representam um dispositivo de suspensão e de amortecimento com a mesma estrutura geral que os da fig. laelb, mas utilizando em vez das barras de pressão rígidas (12) das fig. la e lb, barras de pressão articuladas (16) entre os chapéus (7) que tapam as molas (6) e a caixa de eixo (2).Figs. 2a and 2b represent a suspension and damping device with the same general structure as those in fig. laelb, but using instead of the rigid pressure bars (12) of figs. la and lb, pressure bars articulated (16) between the hats (7) covering the springs (6) and the axle box (2).
Cada barra de pressão articulada (1), que será descrita com mais pormenor a seguir, com o auxílio das fig. 3 e 4, compreende uma haste (17) montada deslizante segundo uma direcção longitudinal do chassis (1) na placa de guarda (5), e uma placa de atrito (18) em contacto com um lado da caixa de eixo (2), estando a haste (17) ligada à placa (18) por uma articulação (19) .Each articulated pressure bar (1), which will be described in more detail below, with the aid of fig. 3 and 4, comprises a rod (17) mounted sliding in a longitudinal direction of the chassis (1) on the guard plate (5), and a friction plate (18) in contact with one side of the axle box (2), the rod (17) being connected to the plate (18) by an articulation (19).
Como se vê na fig. 2b, a articulação (19) das barras de pressão (16) permite que as placas de atrito (18) conservem, qualquer que seja a orientação do eixo (3), sempre as mesmas condições de atrito com as guarnições de atrito (15) previstas na caixa de eixo (2).As seen in fig. 2b, the articulation (19) of the pressure bars (16) allows the friction plates (18) to maintain, regardless of the orientation of the shaft (3), always the same friction conditions with the friction linings (15) provided in the axle box (2).
Segundo a fig. 4, que representa em pormenor uma barra de pressão articulada (16), a haste (17) compreende, na sua extremidade voltada para a placa de atrito (18), um furo cego (20) com o fundo (21) hemisférico.According to fig. 4, which represents in detail an articulated pressure bar (16), the rod (17) comprises, at its end facing the friction plate (18), a blind hole (20) with the hemispherical bottom (21).
A placa de atrito (18) leva, saliente na sua face voltada para a haste (17), uma cabeça (22) esférica que, no exemploThe friction plate (18) bears, on its face facing the rod (17), a spherical head (22) which, in the example
representado, corresponde a um segmento esférico com uma base com uma altura ligeiramente maior do que o raio da esfera.shown, corresponds to a spherical segment with a base slightly higher than the radius of the sphere.
A cabeça (22) liga-se à placa de atrito (18) por uma garganta (23) com um diâmetro inferior ao diâmetro da cabeça (22).The head (22) is connected to the friction plate (18) by a throat (23) with a diameter smaller than the diameter of the head (22).
A cabeça (22) é mantida no furo cego (20) por um anel de retenção (24) encaixado numa garganta do furo cego (20), de modo tal que a cabeça (22), em contacto com o fundo hemisférico (21) do furo cego (20), possui uma liberdade suficiente para permitir a orientação da placa de atrito (18) em relação à haste (17) nos limites necessários, tendo em conta as possibilidades de orientação do eixo (3) entre as placas de guarda (5).The head (22) is held in the blind hole (20) by a retaining ring (24) fitted in a throat of the blind hole (20), such that the head (22), in contact with the hemispherical bottom (21) of the blind hole (20), it has sufficient freedom to allow the friction plate (18) to be oriented in relation to the rod (17) at the necessary limits, taking into account the possibilities of axis orientation (3) between the guard plates (5).
Na fig. 3» que é um cOrte pormenorizado de uma forma de realização do dispositivo de suspensão segundo a presente invenção, verifica-se que a placa de atrito (18) de cada barra de pressão (16) está encastrada e é móvel horizontalmente numa ranhura (25) de um cursor (26), por sua vez móvel verticalmente numa ranhura (2?) de uma corrediça (28) fixada lateralmente na caixa de eixo (2)·In fig. 3 »which is a detailed section of an embodiment of the suspension device according to the present invention, it appears that the friction plate (18) of each pressure bar (16) is recessed and is movable horizontally in a groove (25 ) of a cursor (26), which is vertically movable in a groove (2?) of a slide (28) fixed laterally in the axle box (2) ·
Isso permite dissociar o atrito no sentido horizontal que determina o amortecimento transversal, isto é, a estabilidade transversal do veículo, do atrito vertical que determina o amortecimento dos movimentos verticais.This allows to dissociate the friction in the horizontal direction that determines the transversal damping, that is, the transversal stability of the vehicle, from the vertical friction that determines the damping of the vertical movements.
Ê assim possível, em particular, escolher, de acordo com as necessidades, os pares de materiais em contacto que determinam o atrito horizontal e o atrito vertical, a fim deIt is thus possible, in particular, to choose, according to the needs, the pairs of materials in contact that determine the horizontal friction and the vertical friction, in order to
obter um atrito elevado e igualmente um amortecimento elevado no sentido horizontal (estabilidade transversal) e um atrito fraco, portanto também um amortecimento fraco, no sentido vertical.obtain high friction and also high damping in the horizontal direction (transverse stability) and low friction, therefore also weak damping, in the vertical direction.
Por outro lado, na fig. 3 reconhece-se que as molas de suspensão (6) são completadas, de uma maneira já conhecida, por molas adicionais de suspensão (29) dispostas no interior das molas principais (6).On the other hand, in fig. 3 it is recognized that the suspension springs (6) are supplemented, in an already known manner, by additional suspension springs (29) arranged inside the main springs (6).
A utilização segundo a presente invenção de barras de pressão articuladas (16) entre os chapéus (7) das molas de suspensão (6) e a caixa de eixo (2), é particularmente interessante no caso dos eixos individuais, isto é, em veículos que não são de bogia e cujos eixos apresentam uma grande distância entre eixos.The use according to the present invention of articulated pressure bars (16) between the caps (7) of the suspension springs (6) and the axle box (2), is particularly interesting in the case of individual axles, that is, in vehicles that are not from bogia and whose axes have a long wheelbase.
Porém, a presente invenção é igualmente aplicável a eixos de hogias, em especial em veículos que devem evoluir em vias que apresentam curvas de pequeno raio.However, the present invention is also applicable to axles of hogias, especially in vehicles that must evolve on roads that have small radius curves.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 19900624 |
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| FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 19961105 |
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| MM3A | Annulment or lapse |
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