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PERFECTIONNEMENTS AUX: CHASSIS DE BOGIE POUR VEHICULES DE CHEMIN DE
FER ET ANALOGUES.
La présente invention est relative aux châssis de bogie pour vé- hicules de chemin de fer 'et analogues du genre ayant des éléments latéraux supportés par des essieux de roues et reliés entre eux par un ou plusieurs éléments transversaux ou traverses.
L'invention s'applique plus particulièrement au genre de bogie dans lequel.une paire d'éléments latéraux et prévue, ces éléments étant con- nectés entre eux par une traverse centrale sur laquelle se trouve monté un pivot central qui supporte le véhicule.
Dans des châssis de bogie du genre mentionné en dernier lieu, la traverse centrale a été jusqu'ici fixée d'une manière rigide aux éléments latéraux, ou du moins il n'y avait pas de possibilité de mouvement relatif en direction latéraleo Cette rigidité de la construction a eu souvent pour résultat le bris de la connexion établie entre les éléments latéraux et la traverse ou la partie de châssis adjacente à celle-ci, à cause des charges latérales très sévères produites par les chocs occasionnées par le dépla- cement du véhicule et par les forces centrifuges aux courbes. Des tentati- ves de renforcement des joints ont généralement pour résultat un défaut en un autre point.
Suivant la présente invention, une certaine liberté de mouvement angulaire autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal du bogie est permi- se à l'endroit de jonction entre les éléments latéraux et la traverse ou chacune des traverses, et des moyens sont prévus pour fournir un effort de restauration s'opposant à un déplacement angulaire sous charge latérale de 'chaque élément latéral à partir d'une position intermédiaire du mouvement libre permis et pour faire revenir chaque élément latéral dans cette posi-
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tion quand la charge latérale a été supprimée.
Dans un châssis de bogie dans lequel la fraction du poids du vé- hicule appliquée au bogie est supportée par la traverse ou par une ou plu- sieurs des traverses et est transmise aux essieux par l'intermédiaire des éléments latéraux, la disposition est de préférence telle que le véhicule soit soulevé lors dudit déplacement angulaire des éléments latéraux, le poids du véhicule tendant à lui faire reprendre la position initiale fournissant l'effort de restauration.
L'invention consiste également en un châssis de bogie pour véhi- cules de chemin de fer et analogues, qui comprend une paire d'éléments laté- raux supportés sur des essieux et reliés par une traverse centrale sur la- quelle se trouve monté le pivot central, dans lequel une certaine liberté de mouvement angulaire est permise autour d'un axe parallèle à l'axe longi- tudinal du bogie au point de jonction entre les éléments latéraux et la tra- verse centrale et dans lequel les éléments latéraux sont reliés de telle manière aux essieux et à la traverse centrale qu'un déplacement sous charge latérale de chaque élément latéral depuis une position intermédiaire de son mouvement angulaire permis fait soulever le véhicule par rapport aux essieux,
et le poids du véhicule qui s'oppose à ce mouvement ou qui tend à faire re- venir le véhicule à sa position initiale fournit un effort de restauration qui s'oppose au déplacement et qui fait revenir chaque élément latéral dans la position intermédiaire.
Dans le mode de construction préféré pour l'utilisation du poids du véhicule afin de fournir l'effort de restauration, les éléments latéraux sont supportés sur les essieux par des connexions articulées dont les centres ou les centres instantanés se trouvent en-dessous de ceux de connexions ar- ticulées avec la traverse ou chacune des traverses. Les connexions articulées entre les éléments latéraux et les essieux comprennent des surfaces coagis- santes, dont l'une a une courbure convexe lui permettant de rouler sur l'au- tre et permettant ainsi un mouvement angulaire relatif entre les essieux et les éléments latéraux dans un plan latéral vertical.
Deux modes de réalisation de la construction suivant la présen- te invention sont illustrés à titre d'exemple dans les dessins ci-joints dans lesquels
Figs. 19 2 et 3 sont respectivement une élévation latérale, une élévation de bout et un plan partiel d'un châssis de bogie en acier coulé.
Fig. 4 est une vue sectionnelle à échelle plus grande d'un lo- gement d'essieu employé dans le châssis de bogie montré dans les figures 1, 2 et 3 le long de la ligne A-A de la figo 1.
Figs. 5, 6 et 7 respectivement sont des vues correspondant aux figs. 1, 2 et 3 d'un châssis de bogie dans lequel les éléments sont formés de poutrelles en acier de section standardiséeg en employant des joints ri- vés, boulonnés ou soudés.
Dans les modes de réalisation suivant les figs. 1 à 4, on a montré une traverse centrale 1 et deux éléments latéraux 2, tous en acier coulé.
Au centre de la traverse, qui présente une section en C angu- laire avec l'ouverture dirigée vers le bas, se trouve prévu un logement de support 5 destiné à recevoir un tourillon articulé central 6 faisant saillie d'un sous-châssis de véhicule (non montré) auquel le châssis de bogie doit être fixé. Le pivot central est disposé de manière à permettre un mouve- ment angulaire entre le véhicule et le châssis de bogie, mais pas de la ma- nière usuelle. En général, le tourillon articulé central s'engage dans l'a- lésage d'un support élargi vers les deux extrémités de telle sorte qu'en coupe les parois latérales de l'alésage ont la forme de courbes convexes se faisant face, les points les plus voisins se trouvant au point milieu entre les extrémités.
Le contact entre le tourillon et le support ne se fait dans ce cas que le long d'une ligne, ce qui entraîne une usure rapide et un mou-
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vement latéral relatif excessif.
Suivant un autre trait caractéristique de la présente invention, le tourillon articulé est prévu avec une buselure 7 ayant une surface exter- ne, en partie sphérique, qui fait contact avec une surface complémentaire creuse d'un anneau de support fendu 8 monté dans le logement 5. De cette ma- nière, le mouvement basculant de la traverse centrale par rapport au véhicu- le n'est pas gêné, et on obtient une surface de support appropriée pour ab- sorber les charges latérales.
Chaque extrémité de la traverse 1 pénètre dans une ouverture rectangulaire 9 formée dans l'un des éléments latéraux 2 et est connectée à l'élément latéral par des tourillons 10 ayant leur axe commun parallèle à l'axe longitudinal 24 du bogie et passant dans des alésages 11 formés dans les éléments 12 qui constituent les parois verticales de l'ouverture 9. Des surfaces d'appui 13 et 14 entourant chaque tourillon sont prévues respectivement sur la surface externe de la traverse 2 et à l'intérieur de l'ouverture 9, et le tourillon peut tourner librement dans ses supports dans la traverse et dans l'élément vertical 12, et est maintenu en position par une rondelle 15 et des écrous de verrouillage 16 sur le côté de l'élé- ment vertical 12 qui est éloigné de la traverse.
La partie de tourillon montée dans la traverse a une section élargie et s'adapte étroitement, mais de manière à pouvoir tourner, dans le montage 17. Le jeu entre les surfa- ces supérieure et inférieure de la traverse et les parois de l'ouverture 9 est disposé de manière à ne permettre qu'un mouvement angulaire restreint entre les éléments latéraux et la traverse.
A chaque extrémité des éléments latéraux 2 se trouve prévu un logement d'essieu 3 dans lequel on peut monter les extrémités d'essieux 4, dont chacun porte une paire de roues. Les montages d'essieux sont articulés de manière à permettre un mouvement angulaire des éléments latéraux sans affecter l'axe de rotation des roues. Un support d'essieux 18 (fig. 4) est supporté par le tourillon 22 de l'essieu à l'intérieur du logement et sup- porte à son tour un tampon ou patin 19 ayant une surface supérieure 20 en partie cylindrique dont l'axe central est parallèle à l'axe longitudinal du bogie et qui en position normale se trouve dans le même plan vertical que l'axe des tourillons 10. La surface 20 du patin fait contact avec une surface plane 21, pratiquement horizontale, à la partie inférieure de l'é- lément supérieur 23 du logement 3.
Par suite du mouvement angulaire des éléments latéraux 2, la surface 21 roule sur la surface coagissante 20.
Le centre instantané de rotation de la connexion articulée en- tre chaque élément latéral et chaque essieu est le point de contact pour toute position angulaire donnée entre les surfaces coagissantes 20 et 210 Dans ce mode de réalisation, les centres instantanés pour toutes-les posi- tions angulaires endéans le mouvement angulaire permis se trouvent en-des- sous de l'axe des tourillons 10 qui forment le centre de rotation de la con- nexion articulée entre l'élément latéral 2 et la traverse 1. Il est clair que le véhicule est soulevé quand les éléments latéraux 2 sont déplacés de chaque côté de leurs positions verticales initiales. Le poids du véhicule agissant sur le tourillon articulé central 6 fournit un effort de restaura- tion qui fait revenir l'élément latéral dans sa position initiale.
Lorsque les connexions articulées entre les essieux et les éléments latéraux sont du type à roulement, ayant des surfaces coagissantes similaires aux surfa- ces 20 et 21, le faible soulèvement du véhicule requis pour obtenir l'ef- fort de restauration se produira même si les centres instantanés de rota- tion de ces connexions se trouvent au-dessus des centres de rotation des connexions articulées entre les éléments latéraux et la traverse pourvu que la distance entre les centres instantanés et les centres respectivement des joints articulés ne dépasse pas le rayon de courbure de la surface de rou- lement à courbure convexe.
Le poids du véhicule est appliqué à la traverse 1 par l'inter- médiaire d'un sous-châssis (non montré) qui s'appuie sur des plaques ou flasques de frottement horizontales 25 de pistons 26 qui se déplacent dans
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des guides verticaux 27 dans la nervure supérieure 28 de la traverse 1. Les pistons engagent les extrémités supérieures de quatre ressorts hélicoidaux logés à l'intérieur de la traverse et venant buter contre des plaques.de sup- port 29 montées sur les flasques inférieures 30 de la traverse.
Dans la construction compacte montrée dans les figs. 59 6 et 7, la traverse 1 est formée d'un fer U supérieur dont les rebords 33 font sail- lie vers le bas et de sections inférieures à angle, chacune ayant un rebord réuni par des plaques latérales 34 à l'un des rebords faisant saillie vers le bas du fer U et ayant leurs autres rebords 35 dirigés vers l'intérieur pour compléter ainsi la section en C angulaire. Les éléments latéraux sont chacun constitués de fers en U supérieur et inférieur avec leurs rebords di- rigés en sens inverse et connectés, adjacent à l'ouverture 9 de la traverse, à des éléments à section angulaire ou à des goussets à rebords 12 formant les parois verticales de l'ouverture 9.
Un tirant 32 réunit les extrémités de l'élément supérieur en U au centre de Isolément inférieur en U, en-des- sous de la traverse. Des logements d'essieux 3 d'une forme légèrement modi- fiée par rapport à celle décrite en se reportant à la fige 4 sont fixés en- tre les extrémités des fers U supérieur et inférieure, La disposition des sur- faces de roulement est cependant similaire à celle des surfaces 20 et 21 de la fige 40
La traverse centrale 1 de chaque mode de réalisation, quoique ayant des dimensions appréciables, est suffisamment élastique pour agir à la manière d'un élément de torsion afin de permettre un léger mouvement angu- laire de l'un des éléments latéraux 2 par rapport à l'autre autour de l'axe central de la traverse;
, c'est-à-dire autour d'un axe transversal par rapport au châssis de bogie. Une déflexion de ce genre peut être provoqué par des inégalités de la voie.
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IMPROVEMENTS TO: BOGIE CHASSIS FOR ROAD VEHICLES
IRON AND THE LIKE.
The present invention relates to bogie frames for railway vehicles and the like having side members supported by wheel axles and interconnected by one or more cross members or sleepers.
The invention applies more particularly to the type of bogie in which a pair of lateral elements is provided, these elements being connected to each other by a central cross member on which is mounted a central pivot which supports the vehicle.
In bogie frames of the last mentioned kind, the central cross member has heretofore been rigidly attached to the side members, or at least there was no possibility of relative movement in the lateral direction. the construction has often resulted in the breakage of the connection established between the side members and the cross member or the frame part adjacent to it, due to the very severe side loads produced by the shocks caused by the movement of the vehicle and by centrifugal forces at curves. Attempts to strengthen the joints generally result in a defect at some other point.
According to the present invention, a certain freedom of angular movement around an axis parallel to the longitudinal axis of the bogie is permitted at the junction point between the side elements and the cross member or each of the cross members, and means are provided. designed to provide a restoring force opposing angular displacement under lateral load of each side member from a position intermediate the free movement allowed and to return each side member to this position.
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tion when the side load has been removed.
In a bogie frame in which the fraction of the vehicle weight applied to the bogie is supported by the cross member or by one or more of the cross members and is transmitted to the axles via the side members, the arrangement is preferably such that the vehicle is raised during said angular displacement of the lateral elements, the weight of the vehicle tending to make it return to the initial position providing the restoration force.
The invention also consists of a bogie frame for railway vehicles and the like, which comprises a pair of side members supported on axles and connected by a central cross member on which the pivot is mounted. central, in which a certain freedom of angular movement is allowed about an axis parallel to the longitudinal axis of the bogie at the junction point between the side elements and the central cross member and in which the side elements are connected from such as to the axles and to the central cross member that displacement under lateral load of each lateral element from a position intermediate its permitted angular movement causes the vehicle to be lifted in relation to the axles,
and the weight of the vehicle which opposes this movement or which tends to return the vehicle to its initial position provides a restoring force which opposes the movement and which returns each side member to the intermediate position.
In the preferred mode of construction for using the weight of the vehicle to provide the recovery effort, the side members are supported on the axles by articulated connections whose centers or instantaneous centers are below those of the axles. Articulated connections with the cross member or each of the cross members. The articulated connections between the side members and the axles include coagulating surfaces, one of which has a convex curvature allowing it to roll over the other and thus allowing relative angular movement between the axles and the side members in. a vertical lateral plane.
Two embodiments of the construction according to the present invention are illustrated by way of example in the accompanying drawings in which
Figs. 19 2 and 3 are a side elevation, an end elevation and a partial plan, respectively, of a cast steel bogie frame.
Fig. 4 is a sectional view on a larger scale of an axle housing employed in the bogie frame shown in Figures 1, 2 and 3 along line A-A of Figure 1.
Figs. 5, 6 and 7 respectively are views corresponding to Figs. 1, 2 and 3 of a bogie frame in which the elements are formed from steel beams of standardized cross-section by using riveted, bolted or welded joints.
In the embodiments according to FIGS. 1 to 4, a central cross member 1 and two side members 2 have been shown, all of cast steel.
In the center of the cross member, which has an angular C-section with the opening directed downwards, there is provided a support housing 5 for receiving a central articulated journal 6 projecting from a vehicle subframe. (not shown) to which the bogie frame is to be attached. The central pivot is arranged so as to allow angular movement between the vehicle and the bogie frame, but not in the usual manner. In general, the central articulated journal engages in the wound of a support widened towards the two ends so that in section the side walls of the bore have the form of convex curves facing each other, the nearest points at the midpoint between the ends.
Contact between the journal and the support in this case is only along a line, which causes rapid wear and slack.
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Excessive relative lateral edging.
According to another characteristic feature of the present invention, the articulated journal is provided with a nozzle 7 having an outer, partly spherical surface which makes contact with a hollow complementary surface of a split support ring 8 mounted in the housing. 5. In this way, the rocking movement of the central cross member relative to the vehicle is not impeded, and a suitable support surface is obtained to absorb side loads.
Each end of the cross member 1 enters a rectangular opening 9 formed in one of the side members 2 and is connected to the side member by journals 10 having their common axis parallel to the longitudinal axis 24 of the bogie and passing through bores 11 formed in the elements 12 which constitute the vertical walls of the opening 9. Support surfaces 13 and 14 surrounding each journal are provided respectively on the outer surface of the cross member 2 and inside the opening 9 , and the journal is free to rotate in its supports in the cross member and in the vertical member 12, and is held in position by a washer 15 and locknuts 16 on the side of the vertical member 12 which is remote. of the cross.
The trunnion portion mounted in the cross member has an enlarged cross section and fits tightly, but rotatably, in the mounting 17. The clearance between the top and bottom surfaces of the cross member and the walls of the opening 9 is arranged so as to allow only limited angular movement between the side elements and the cross member.
At each end of the side elements 2 there is provided an axle housing 3 in which the axle ends 4 can be mounted, each of which carries a pair of wheels. The axle assemblies are articulated so as to allow angular movement of the side members without affecting the axis of rotation of the wheels. An axle carrier 18 (Fig. 4) is supported by the axle journal 22 within the housing and in turn supports a buffer or pad 19 having a partly cylindrical upper surface 20 of which the central axis is parallel to the longitudinal axis of the bogie and which in normal position is in the same vertical plane as the axis of the journals 10. The surface 20 of the shoe makes contact with a flat surface 21, practically horizontal, at the part lower part of the upper element 23 of housing 3.
As a result of the angular movement of the side elements 2, the surface 21 rolls on the coacting surface 20.
The instantaneous center of rotation of the articulated connection between each side member and each axle is the point of contact for any given angular position between the co-acting surfaces 20 and 210 In this embodiment, the instantaneous centers for all positions. angular positions within the permitted angular movement are located below the axis of the journals 10 which form the center of rotation of the articulated connection between the side element 2 and the cross member 1. It is clear that the vehicle is lifted when the side members 2 are moved to either side from their initial vertical positions. The weight of the vehicle acting on the central articulated journal 6 provides a restorative force which returns the side member to its initial position.
When the articulated connections between the axles and the side members are of the rolling type, having coacting surfaces similar to the surfaces 20 and 21, the low vehicle lift required to achieve the restoration effort will occur even if the the instantaneous centers of rotation of these connections are above the centers of rotation of the articulated connections between the side members and the cross member provided that the distance between the instantaneous centers and the centers respectively of the articulated joints does not exceed the radius of curvature of the convex curved bearing surface.
The weight of the vehicle is applied to the crossmember 1 through a subframe (not shown) which rests on horizontal friction plates or flanges 25 of pistons 26 which move in.
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vertical guides 27 in the upper rib 28 of the cross member 1. The pistons engage the upper ends of four coil springs housed inside the cross member and abut against support plates 29 mounted on the lower flanges 30 of the cross.
In the compact construction shown in figs. 59 6 and 7, the cross member 1 is formed of an upper U-bar with downwardly projecting flanges 33 and angled lower sections, each having a flange joined by side plates 34 to one of the flanges. projecting downwardly from the U-iron and having their other flanges 35 directed inwardly to thereby complete the angular C-section. The side elements each consist of upper and lower U-shaped bars with their flanges directed in the opposite direction and connected, adjacent to the opening 9 of the cross member, to elements with angular section or to flanged gussets 12 forming the sides. vertical walls of opening 9.
A tie-rod 32 joins the ends of the upper U-shaped element to the center of the lower U-shaped insulation, below the cross member. Axle housings 3 of a shape slightly modified from that described with reference to fig 4 are fixed between the ends of the upper and lower U irons. The arrangement of the running surfaces is however similar to that of surfaces 20 and 21 of fig 40
The central cross member 1 of each embodiment, although having appreciable dimensions, is sufficiently elastic to act as a torsion element in order to allow a slight angular movement of one of the lateral elements 2 with respect to the other around the central axis of the cross member;
, that is to say around an axis transverse to the bogie frame. A deflection of this kind can be caused by unevenness in the track.