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REVENDICATIONS
1. Dispositif de liaison pour le montage d'un palier d'essieu sur un véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comprend deux surfaces d'appui complémentaires, I'une fonctionnellement solidaire de la partie du véhicule destinée à s'appuyer sur le palier et l'autre fonctionnellement solidaire de ce dernier, ces surfaces étant profilées de manière à pouvoir rouler l'une sur l'autre autour d'axes instantanés parallèles à l'axe de roulement de l'essieu associé, des moyens étant prévus pour interdire tout glissement entre lesdites surfaces.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites surfaces sont profilées de sorte que leurs sections par un plan médian par rapport au palier, perpendiculaire à l'axe de l'essieu, se présentent sous la forme de deux courbes mutuellement tangentes, les surfaces complètes étant déterminées par des génératrices s'appuyant, respectivement, sur lesdites deux courbes formant courbes directrices.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les courbes directrices sont des arcs de cercle, les génératrices étant rectilignes et parallèles à l'axe de l'essieu.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de la surface solidaire du palier coïncide avec celui de l'essieu, I'axe de l'autre surface étant situé dans un plan vertical contenant ledit axe de l'essieu.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins desdites surfaces d'appui fait partie d'une pièce intercalaire venant s'adapter sur la partie correspondante du véhicule et/ou du palier.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens interdisant le glissement desdites surfaces d'appui sont constitués par au moins un jeu de butées complémentaires en engrènement mutuel, I'une ou les unes fonctionnellement solidaires du véhicule et les autres ou l'autre, du palier.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque jeu comporte une butée centrale et une paire de butées latérales.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la butée centrale, respectivement la paire de butées latérales, fait partie de ladite pièce intercalaire.
La présente invention concerne un dispositif de liaison pour le montage d'un palier d'essieu sur un véhicule ferroviaire dont les organes de roulement sont des essieux constitués, chacun, en substance, par un axe sur lequel sont calées deux roues et doté de deux fusées tournant dans des paliers ou boîtes sur lesquelles vient s'appuyer le véhicule.
Des véhicules de ce type sont d'un usage répandu sur les réseaux du monde entier. Dans les courbes de faible rayon, s'il n'est pas donné aux essieux des véhicules une possibilité suffisante d'orientation par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, il s'ensuit une usure rapide des bourrelets des roues et des rails, entraînant des frais d'entretien considérables.
Les moyens proposés à ce jour pour donner aux essieux ladite possibilité d'orientation sont généralement complexes et onéreux, voire relativement délicats.
Le but de la présente invention est de fournir une solution simple, efficace et économique au problème susdécrit.
Toujours conformément à l'invention, ce but est atteint par un dispositif de liaison comprenant deux surfaces d'appui complémentaires, I'une fonctionnellement solidaire de la partie du véhicule destinée à s'appuyer sur le palier et l'autre fonctionnellement solidaire de ce dernier, ces surfaces étant profilées de manière à pouvoir rouler l'une sur l'autre autour d'axes instantanés parallèles à l'axe de roulement de l'essieu associé, des moyens étant prévus pour interdire tout glissement entre lesdites surfaces.
Pour plus de clarté, l'invention est décrite en détail ci-après avec référence aux dessins illustratifs et non restrictifs annexés, dans lesquels:
la figure 1 représente, en vue en élévation, une liaison d'un palier d'essieu à un longeron, appliquant le dispositif de l'invention;
la figure 2 représente une coupe partielle suivant la ligne 11- II de la figure 1;
la figure 3 est une vue en plan de la figure 1;
la figure 4 représente, en vue explosée, les éléments de la figure 1;
la figure 5 représente, en vue explosée, une variante de la disposition des butées qui empêchent les glissements;
la figure 6 représente un extrait de la coupe de la zone de contact par le plan médian perpendiculaire à l'axe de l'essieu, dans le cas particulier où les surfaces de contact sont de forme cylindrique;
;
la figure 7 représente, en vue en élévation, un exemple d'application de l'invention au cas d'un véhicule muni d'un étage de suspension primaire sur boîtes;
la figure 8 représente, en vue explosée, les éléments principaux de la figure 7.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 1-6, une liaison doit être établie entre des longerons 1 (partiellement représentés) d'un véhicule ferroviaire et des essieux 2 constitués, chacun, en substance, par un axe 3 sur lequel sont calées deux roues, dont une seulement est représentée en 4, l'axe 3 se terminant, en chacune de ses extrémités, par une fusée 5 tournant dans une boîte ou palier 6, par exemple du type roulements-cartouches couramment utilisé en technique ferroviaire.
Pour chacun des paliers 6, le longeron 1 correspondant est doté d'une surface de pose 7 ainsi que de deux butées 8 situées de part et d'autre de cette dernière.
Une pièce intercalaire 9, conformée pour s'adapter sur le palier 6, est posée sur ce dernier. La partie supérieure de cette pièce 9 constitue une surface d'appui 10, destinée à coopérer avec la surface de pose 7.
Les surfaces 7 et 10 sont profilées de manière à pouvoir rouler l'une sur l'autre autour d'axes instantanés parallèles à l'axe de roulement A de l'essieu 2. A cet effet, les sections de ces surfaces par un plan médian par rapport au palier 6 et perpendiculaire à l'axe A se présentent sous la forme de deux courbes mutuellement tangentes, les surfaces complètes 7 et 10 étant déterminées par des génératrices, rectilignes ou courbes, s'appuyant sur lesdites deux courbes formant courbes directrices.
Dans l'exemple spécifique de la figure 6, lesdites courbes directrices sont des arcs de cercle, les génératrices étant rectilignes et parallèles à l'axe A. De plus, l'axe de courbure de la surface 10 (rayon r) coïncide avec l'axe A, tandis que l'axe de la surface 7 (rayon R) est situé dans un plan vertical B-B contenant l'axe A.
Pour éviter tout glissement entre les surfaces 7 et 10, un dégagement 1 1 est prévu au centre de chaque paroi latérale 12 de la pièce 9. La forme de chaque dégagement 11 est profilée pour engrener avec la butée 8 correspondante du longeron 1 considéré.
Dans la variante représentée à la figure 5, la pièce 9 possède deux oreilles 15 situées de part et d'autre de cette dernière, dont le contour est profilé pour engrener avec des paires de butées 16 solidaires du longeron 1 et situées de part et d'autre de la surface de pose 7.
Les déplacements longitudinaux de la pièce 9 par rapport au
longeron 1 sont limités par des butées 13 du longeron, venant engager les surfaces terminales 14 de la pièce 9.
Les déplacements de la pièce 9 dans le sens transversal (dans le sens de l'axe A) sont empêchés par la coopération de prolongements 15 des faces latérales de ladite pièce avec des gorges 16 du boîtier du palier 6.
Le dispositif sus-décrit permet ainsi le roulement sans glissement de la surface d'appui 10 sur la surface de pose 7. Ceci se traduit, au niveau de l'axe de la fusée 5, par deux composants distincts:
- une translation du palier en direction longitudinale qui constitue l'effet recherché;
- une rotation du palier sur lui-même, autorisé par la liberté de rotation propre du palier sur son tourillon, respectivement sa fusée.
Si les matériaux étaient indéformables, le contact entre les surface 7 et 10 se ferait suivant un point ou une génératrice.
Dans la pratique, les pressions créees par la charge verticale du véhicule provoquent des déformations des matériaux, entraînant la formation d'une zone de contact dont la superficie dépend de la raideur des matériaux utilisés.
Lors des déplacements des paliers décrits ci-dessus, cette zone de contact se déplace simultanément sur chacune des surfaces 7 et 10, faisant subir aux matériaux en contact des cycles de déformations. La dissipation d'énergie qui en découle amortit les mouvements longitudinaux des paliers. Ce phénomène est favorable à la stabilité dynamique du véhicule.
Dans le cas de la figure 5, la liaison présente une raideur longitudinale (k) dont la valeur est indépendante de l'amplitude du déplacement relatif des surfaces 7 et 10 et inversement proportionnelle à la différence des rayons (R et r). De plus, la grandeur de cette raideur est proportionnelle à la charge verticale (P) transmise sur le palier
(k
L'invention peut aussi s'appliquer lorsqu'un étage de suspension du véhicule est localisé sur les paliers, comme dans l'exemple illustré aux figures 7 et 8.
Dans cet exemple, les ressorts de suspension 20 supportent le châssis de bogie ou de véhicule 21 et reposent sur une assise 22. Celle-ci coulisse verticalement et transversalement entre des glissières 23 solidaires du châssis 21. Dans une forme particulière d'exécution, cette assise 22 peut être appliquée en direction longitudinale sur-une desdites glissières 23 par l'action d'un ou de plusieurs sabots de friction, non représentés, faisant partie du dispositif d'amortissement de la suspension.
L'assise 22 présente une ouverture centrale 24 dans laquelle s'engage le palier. Ce dernier peut être exécuté en deux variantes: soit avec un corps 25 (appelé boîte d'essieu) présentant, à son sommet, les surfaces 26 de forme particulière à l'invention et, de part et d'autre, les oreilles 27 séparées par un dégagement 28 à faces 29 profilées pour engrener avec les butées 30 solidaires de l'assise 22; soit avec un roulement de type cartouche 31 supportant un adapteur 32 possédant les éléments 26, 27, 28 et 29 caractéristiques de l'invention.
Dans chacune de ces deux variantes, un jeu longitudinal 33 est prévu entre le palier et l'assise, pour permettre les déplacements relatifs longitudinaux requis pour l'orientation radiale des essieux en courbe.
Les avantages d'un tel dispositif de liaison sont nombreux et importants.
Par un choix judicieux de rayons de courbure des surfaces de pose, on peut engendrer des forces de rappel très faibles, voire nulles ou négatives. Par conséquent, une telle liaison permet d'opposer une résitance très minime à l'orientation des essieux en courbe et d'assurer, de ce fait, un roulement du véhicule dans les courbes de faible rayon, sans contact des bourrelets de roue avec les rails.
Cet avantage essentiel doit se matérialiser par une réduction substantielle de l'usure des roues et des rails et par une économie appréciable des frais d'entretien.
Par un assortiment adéquat des matériaux et des formes des pièces en contact, on peut obtenir des caractéristiques de rappel et d'amortissement qui, en combinaison avec les carac téristiques de suspension proprement dite du véhicule, procurent une bonne stabilité dynamique à toutes les vitesses de service.
Par sa très grande simplicité, le dispositif est très peu coûteux; aucune pièce supplémentaire n'est requise comparativement aux dispositions traditionnelles en technique ferroviaire.
Une autre application possible du dipositif est le perfectionnement d'un véhicule existant par interposition, entre paliers et appuis du véhicule, de jeux de pièces présentant les surfaces de pose à courbure adéquate.
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CLAIMS
1. Connecting device for mounting an axle bearing on a rail vehicle, characterized in that it comprises two complementary bearing surfaces, one functionally integral with the part of the vehicle intended to rest on the bearing and the other functionally integral with the latter, these surfaces being profiled so as to be able to roll one over the other around instantaneous axes parallel to the rolling axis of the associated axle, means being provided to prevent any sliding between said surfaces.
2. Device according to claim 1, characterized in that said surfaces are profiled so that their sections by a median plane relative to the bearing, perpendicular to the axis of the axle, are in the form of two mutually tangent curves , the complete surfaces being determined by generatrices based, respectively, on said two curves forming guiding curves.
3. Device according to claim 2, characterized in that the guiding curves are arcs of a circle, the generatrices being rectilinear and parallel to the axis of the axle.
4. Device according to claim 3, characterized in that the axis of the surface integral with the bearing coincides with that of the axle, the axis of the other surface being located in a vertical plane containing said axis of the axle .
5. Device according to claim 1, characterized in that at least one of said bearing surfaces is part of an intermediate piece coming to fit on the corresponding part of the vehicle and / or the bearing.
6. Device according to claim 1, characterized in that the means preventing the sliding of said bearing surfaces consist of at least one set of complementary stops in mutual engagement, one or some functionally integral with the vehicle and the others or the other, from the landing.
7. Device according to claim 6, characterized in that each set comprises a central stop and a pair of lateral stops.
8. Device according to claim 7, characterized in that the central stop, respectively the pair of lateral stops, is part of said intermediate piece.
The present invention relates to a connecting device for mounting an axle bearing on a rail vehicle, the running gear of which are axles, each consisting essentially of an axis on which two wheels are propped up and provided with two rockets rotating in bearings or boxes on which the vehicle rests.
Vehicles of this type are in widespread use on networks worldwide. In the curves of small radius, if the axles of the vehicles are not given a sufficient possibility of orientation relative to the longitudinal axis of the vehicle, it follows a rapid wear of the beads of the wheels and the rails, resulting in considerable maintenance costs.
The means proposed to date for giving the axles said possibility of orientation are generally complex and expensive, even relatively delicate.
The object of the present invention is to provide a simple, effective and economical solution to the above-described problem.
Still in accordance with the invention, this object is achieved by a connection device comprising two complementary bearing surfaces, one functionally integral with the part of the vehicle intended to rest on the bearing and the other functionally integral with this. last, these surfaces being profiled so as to be able to roll one on the other around instantaneous axes parallel to the rolling axis of the associated axle, means being provided to prevent any sliding between said surfaces.
For clarity, the invention is described in detail below with reference to the accompanying illustrative and non-restrictive drawings, in which:
Figure 1 shows, in elevational view, a connection of an axle bearing to a beam, applying the device of the invention;
2 shows a partial section along the line 11-II of Figure 1;
Figure 3 is a plan view of Figure 1;
4 shows, in exploded view, the elements of Figure 1;
5 shows, in exploded view, a variant of the arrangement of the stops which prevent slipping;
FIG. 6 represents an extract of the section of the contact zone by the median plane perpendicular to the axis of the axle, in the particular case where the contact surfaces are of cylindrical shape;
;
FIG. 7 represents, in elevation view, an example of application of the invention in the case of a vehicle provided with a primary suspension stage on boxes;
FIG. 8 represents, in exploded view, the main elements of FIG. 7.
In the embodiment shown in Figures 1-6, a connection must be established between beams 1 (partially shown) of a rail vehicle and axles 2 each, in essence, by an axis 3 on which are wedged two wheels, only one of which is shown in 4, the axis 3 ending, at each of its ends, by a rocket 5 rotating in a box or bearing 6, for example of the cartridge-bearing type commonly used in railway technology.
For each of the bearings 6, the corresponding spar 1 is provided with a laying surface 7 as well as two stops 8 located on either side of the latter.
An intermediate piece 9, shaped to fit on the bearing 6, is placed on the latter. The upper part of this part 9 constitutes a bearing surface 10, intended to cooperate with the laying surface 7.
The surfaces 7 and 10 are profiled so as to be able to roll one on the other around instantaneous axes parallel to the rolling axis A of the axle 2. For this purpose, the sections of these surfaces by a plane median with respect to the bearing 6 and perpendicular to the axis A are in the form of two mutually tangent curves, the complete surfaces 7 and 10 being determined by generatrices, rectilinear or curves, resting on said two curves forming guiding curves .
In the specific example of FIG. 6, said guiding curves are arcs of a circle, the generatrices being rectilinear and parallel to the axis A. In addition, the axis of curvature of the surface 10 (radius r) coincides with l axis A, while the axis of the surface 7 (radius R) is located in a vertical plane BB containing the axis A.
To avoid any sliding between the surfaces 7 and 10, a clearance 1 1 is provided at the center of each side wall 12 of the part 9. The shape of each clearance 11 is profiled to mesh with the corresponding stop 8 of the spar 1 considered.
In the variant shown in Figure 5, the part 9 has two ears 15 located on either side of the latter, whose contour is profiled to mesh with pairs of stops 16 integral with the spar 1 and located on both sides other of the laying surface 7.
The longitudinal displacements of the part 9 relative to the
spar 1 are limited by stops 13 of the spar, engaging the end surfaces 14 of the part 9.
The displacements of the part 9 in the transverse direction (in the direction of the axis A) are prevented by the cooperation of extensions 15 of the lateral faces of said part with grooves 16 in the bearing housing 6.
The above-described device thus allows rolling without sliding of the bearing surface 10 on the laying surface 7. This results, at the axis of the rocket 5, by two distinct components:
- A translation of the bearing in the longitudinal direction which constitutes the desired effect;
- A rotation of the bearing on itself, authorized by the freedom of own rotation of the bearing on its journal, respectively its rocket.
If the materials were non-deformable, the contact between surfaces 7 and 10 would take place along a point or a generator.
In practice, the pressures created by the vertical load of the vehicle cause deformations of the materials, resulting in the formation of a contact zone whose area depends on the stiffness of the materials used.
During the movements of the bearings described above, this contact zone moves simultaneously on each of the surfaces 7 and 10, subjecting the materials in contact to deformation cycles. The resulting energy dissipation dampens the longitudinal movements of the bearings. This phenomenon is favorable to the dynamic stability of the vehicle.
In the case of FIG. 5, the connection has a longitudinal stiffness (k) whose value is independent of the amplitude of the relative displacement of the surfaces 7 and 10 and inversely proportional to the difference of the radii (R and r). In addition, the magnitude of this stiffness is proportional to the vertical load (P) transmitted on the bearing
(k
The invention can also be applied when a vehicle suspension stage is located on the bearings, as in the example illustrated in FIGS. 7 and 8.
In this example, the suspension springs 20 support the bogie or vehicle chassis 21 and rest on a seat 22. The latter slides vertically and transversely between slides 23 integral with the chassis 21. In a particular embodiment, this seat 22 can be applied in longitudinal direction on one of said slides 23 by the action of one or more friction shoes, not shown, forming part of the suspension damping device.
The seat 22 has a central opening 24 in which the bearing engages. The latter can be executed in two variants: either with a body 25 (called an axle box) having, at its top, the surfaces 26 of a shape specific to the invention and, on either side, the ears 27 separated by a clearance 28 with profiled faces 29 for meshing with the stops 30 integral with the seat 22; either with a cartridge-type bearing 31 supporting an adapter 32 having the elements 26, 27, 28 and 29 characteristic of the invention.
In each of these two variants, a longitudinal clearance 33 is provided between the bearing and the seat, to allow the relative longitudinal displacements required for the radial orientation of the curved axles.
The advantages of such a connecting device are numerous and significant.
By a judicious choice of radii of curvature of the laying surfaces, it is possible to generate very low restoring forces, even zero or negative. Consequently, such a connection makes it possible to oppose a very minimal resistance to the orientation of the axles in curves and to ensure, therefore, a rolling of the vehicle in curves of small radius, without contact of the wheel flanges with the rails.
This essential advantage must be materialized by a substantial reduction in the wear of the wheels and the rails and by an appreciable saving in maintenance costs.
By an adequate assortment of materials and shapes of the parts in contact, it is possible to obtain return and damping characteristics which, in combination with the characteristics of the actual suspension of the vehicle, provide good dynamic stability at all speeds. service.
By its great simplicity, the device is very inexpensive; no additional parts are required compared to traditional provisions in railway technology.
Another possible application of the device is the improvement of an existing vehicle by interposing, between bearings and supports of the vehicle, sets of parts having the laying surfaces with adequate curvature.