WO2006087499A1 - Ensemble d'articulation, notamment pour tringlerie de freins de bogies - Google Patents

Ensemble d'articulation, notamment pour tringlerie de freins de bogies Download PDF

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    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing

Definitions

  • the invention relates to the technical field of transport, including railways, and more particularly to the joints of brake linkages for railway rolling stock, such as bogies, including brake shoe linkages or disk brake linkages. .
  • the railway field uses plain bearings in the form of hardened steel rings superficially cooperating with axes themselves in hardened steel surface. Lubrication is done only during assembly. However, it appears that these joints have, after several months of operation, blocking problems due to seizure phenomena or corrosion resulting in loss of braking efficiency. It may also result in asymmetrical wear of certain components of the braking assembly, for example at the level of the friction plates.
  • the object of the invention is to remedy these disadvantages in a simple, safe, effective and rational manner.
  • the problem to be solved by the invention is to overcome, in a significant manner, the seizure and corrosion phenomena of a hinge assembly, operating in lubricating regime of unctuous type, in that said joints only operate under heavy loads with oscillating movements of low speed, and are previously greased
  • the hinge assembly is of the type including those comprising, in a known manner, an axis rotatably mounted in a ring.
  • An advantageous application relates to the technical field of rail, including bogie brake linkages.
  • the axis and / or the ring are subjected to diffusion curing treatment or by structural transformation followed by finishing treatment and treatment adapted to reduce the tendency to seize and reduce the coefficient of friction, the bore of said ring and / or axis having arrangements adapted to act as a reserve of a lubricant.
  • these arrangements able to act as reserves of lubricant, are arranged between grooves formed at each end of the bore of the ring.
  • the arrangements are constituted by grooves, the latter are in communication with one of the grooves at least.
  • FIG. 1 shows an example of application of the set of articulations according to the invention, a linkage of bogie brakes, including disc brakes;
  • Figure 2 is a side view corresponding to Figure 1;
  • FIG. 3 is a perspective view, partially in section, of one embodiment of the hinge ring according to the invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the ring
  • FIG. 5 is a view corresponding to Figure 4, after mounting the axis;
  • FIG. 6 is a view corresponding to Figure 4, after mounting the axis;
  • FIG. 6 is a view corresponding to Figure 4, after mounting the axis;
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  • FIG. 6 is a view corresponding to Figure 4, after mounting the axis;
  • FIG. 6 is a view corresponding to Figure 4, after mounting the axis;
  • the hinge assembly according to the invention is composed of a ring (1) and an axis (2). As indicated, this articulation assembly finds a particularly advantageous application in the railway field, in particular for the brake linkages of bogies.
  • the brake linkage comprises several sets of joints consisting of a ring (1) and an axis (2).
  • the ring (1) and / or the axis (2) are subjected to diffusion curing treatment or by structural transformation, followed by a finishing treatment and a treatment capable of reducing the tendency seizing and reducing sensitivity to corrosion.
  • the diffusion hardening treatment is of the nitriding, nitrocarburizing, carbonitriding, cementation type.
  • the hardening treatment by structural transformation can be chosen from surface quenching processes.
  • the finishing treatment is, for example, a surface reaction of oxidation or phosphatation.
  • the latter may consist of a polymer layer containing or not a solid lubricant, especially graphite, molybdenum disulfide or PTFE.
  • the finishing treatment may be followed by impregnation of soluble or whole oil.
  • the bore (la) of the ring (1) and / or the axis (2) has arrangements capable of acting as a reserve of a lubricant such as the fat.
  • these arrangements consist of holes or cells formed in the thickness of the ring at the bore (la).
  • these arrangements are constituted by grooves (Id) suitably oriented to form a grid (figures of drawings) where chevrons joined or not at their summit.
  • these arrangements are arranged at least between grooves (Ib) and (Ic) formed at each of the ends (IaI) and (Ia2) of the bore ( la) of the ring (1).
  • grooves (Id) In the case of grooves (Id), the latter are in communication with at least one of the grooves (Ib) or (Ic).
  • the grooves (Ib) and (Ic) are shaped to prevent grease or other lubricant from coming out of the friction surface.
  • the depth of the grooves (Ib) and (Ic) may be between 0.3 and 3 mm approximately. More generally, the depth of the grooves (Ib) and (Ic) is, at most, equal to substantially one third of the thickness of the body (1).
  • the profile of the grooves may have different shapes, including square (Figure 6), rectangular ( Figure 7), triangular (Figure 8), round ( Figure 9), being chamfered or not.
  • the grooves (Ib) and (Ic) are positioned at a distance from each of the ends (IaI) and (Ia2) of the bore, between 1 and 6 mm approximately. Similarly, the width of the grooves (Ib) and (Ic) is between 0.5 and 5 mm.
  • the depth of the grooves (Ib) and (Ic) is about 1 to 10 times greater than the depth of the grooves (Id).
  • the grooves (Id) delimit an area (chevrons or grid, for example) representing about 30 to 70% of the friction zone.
  • these articulation assemblies find a particularly advantageous application in the railway field for all types of joints, in particular disc brake linkages or shoe brakes, with only a lubrication assembly, and more specifically for any type hinge operating in unctuous regime.
  • the advantages are apparent from the description, in particular reference is made to the comparative tests carried out which show that, according to the invention, after a course of 1,300,000 kilometers, the linkage system of the bogie brakes do not exhibit seizure phenomena or corrosion, whereas according to the prior art, after 800,000 kilometers, seizure and corrosion phenomena appear.

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Abstract

L'ensemble fonctionnant en régime onctueux comprend un axe (2) monté tournant ou oscillant dans une bague. L'axe (2) et/ou la bague (1) sont soumis à un traitement de durcissement de diffusion ou par transformation structurale suivi d'un traitement de finition et d'un traitement apte à réduire la tendance au grippage et à réduire la sensibilité à la corrosion, l'alésage de ladite bague et/ou l'axe présentant des agencements aptes à faire office de réserve d'un lubrifiant.

Description

ENSEMBLE D'ARTICULATION, NOTAMMENT POUR TRINGLERIE DE FREINS DE BOGIES.
L'invention concerne le domaine technique des transports, notamment des chemins de fer, et plus particulièrement les articulations de timoneries de freins pour le matériel ferroviaire roulant, tel que les bogies, notamment les tringleries de freins à sabots ou les tringleries de freins à disques.
Pour ce type d'articulations, selon l'état antérieur de la technique, le domaine ferroviaire utilise des paliers lisses sous forme de bagues en acier trempé superficiellement et coopérant avec des axes eux-mêmes en acier trempé superficiellement. Un graissage est réalisé uniquement au montage. Or, il est apparu que ces articulations présentent, après plusieurs mois de fonctionnement, des problèmes de blocage dus à des phénomènes de grippage ou de corrosion entraînant des pertes d'efficacité du freinage. Il peut en résulter également une usure asymétrique de certains éléments constitutifs de l'ensemble de freinage, par exemple au niveau des plaquettes de friction.
C'est ainsi que l'on a pu observer qu'au bout de 800.000 kilomètres, les articulations des tringleries de freins de bogies d'une rame de TGV® présentent des problèmes de blocage dus à la corrosion et au grippage.
L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients d'une manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de surmonter, d'une manière significative, les phénomènes de grippage et de corrosion d'un ensemble d'articulation, fonctionnant en régime de lubrification du type onctueux, en ce sens que lesdites articulations fonctionnent uniquement sous fortes charges avec des mouvements oscillants de faible vitesse, et sont préalablement graissées
L'ensemble d'articulation est du type de ceux comprenant, d'une manière connue, un axe monté tournant dans une bague. Une application avantageuse concerne le domaine technique du ferroviaire, notamment des tringleries de freins de bogies.
Pour résoudre ce problème technique, selon une caractéristique à la base de l'invention, l'axe et/ou la bague sont soumis à un traitement de durcissement de diffusion ou par transformation structurale suivi d'un traitement de finition et d'un traitement apte à réduire la tendance au grippage et à réduire le coefficient de frottement, l'alésage de ladite bague et/ou l'axe présentant des agencements aptes à faire office de réserve d'un lubrifiant.
A noter que ce type d'articulation est parfaitement connu par l'homme du métier dans d'autres domaines d'application. Toutefois, l'homme du métier n'est pas incité à utiliser ce type de bagues qui sont conçues pour être regraissées à intervalles réguliers, alors que, dans une application ferroviaire, le cahier des charges impose un seul graissage au moment du montage.
Les résultats obtenus sont surprenants étant donné que des tests comparatifs effectués à titre confidentiel, ont montré que les tringleries de freins de bogies de TGV® équipées d'un ensemble d'articulations selon les caractéristiques de l'invention, ont permis de parcourir 1.300.000 kilomètres, sans aucune trace de micro-grippage et de corrosion.
A partir de cette conception de base de l'ensemble d'articulations, différentes formes de réalisation peuvent être envisagées, au niveau notamment des agencements aptes à faire office de réserves de lubrifiant. Ainsi, ces agencements peuvent être constitués par des trous, des alvéoles, des rainures formant un quadrillage ou des chevrons.
Avantageusement et de manière non limitative, ces agencements aptes à faire office de réserves de lubrifiant, sont disposés entre des gorges formées à chacune des extrémités de l'alésage de la bague. Dans ce cas, lorsque les agencements sont constitués par des rainures, ces dernières sont en communication avec l'une des gorges au moins.
A titre de réalisation préférentielle mais non limitative, l'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un exemple d'application de l'ensemble d'articulations selon l'invention, à une tringlerie de freins de bogies, notamment de freins à disque ;
- la figure 2 est une vue de côté correspondant à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective, avec coupe partielle, d'une forme de réalisation de la bague d'articulation selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de la bague ;
- la figure 5 est une vue correspondant à la figure 4, après montage de l'axe ; - les figures 6, 7, 8 et 9 sont des vues partielles en coupe montrant, à titres d'exemples, différents profils en fond de gorge.
L'ensemble d'articulation selon l'invention est composé d'une bague (1) et d'un axe (2). Comme indiqué, cet ensemble d'articulation trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine ferroviaire notamment pour les tringleries de freins de bogies.
Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, la tringlerie de freins comprend plusieurs ensembles d'articulations composés d'une bague (1) et d'un axe (2).
Selon l'invention, la bague (1) et/ou l'axe (2) sont soumis à un traitement de durcissement de diffusion ou par transformation structurale, suivi d'un traitement de finition et d'un traitement apte à réduire la tendance au grippage et à réduire la sensibilité à la corrosion.
Par exemple, le traitement de durcissement de diffusion est du type nitruration, nitrocarburation, carbonitruration, cémentation. De la même manière, le traitement de durcissement par transformation structurale peut être choisi parmi les procédés de trempe superficielle.
Le traitement de finition est, par exemple, une réaction superficielle d'oxydation ou de phosphatation. Quant au traitement apte à réduire la tendance au grippage et à réduire la sensibilité à la corrosion, ce dernier peut consister en une couche de polymère contenant ou non un lubrifiant solide notamment du graphite, du bisulfure de Molybdène ou du PTFE. A noter également que le traitement de finition peut être suivi d'une imprégnation d'huile soluble ou entière. Selon l'invention, en combinaison avec ces différents traitements, l'alésage (la) de la bague (1) et/ou l'axe (2) présente des agencements aptes à faire office de réserve d'un lubrifiant tel que de la graisse.
Différentes solutions techniques peuvent être envisagées. Par exemple et de façon non limitative, ces agencements sont constitués par des trous ou alvéoles formées dans l'épaisseur de la bague au niveau de l'alésage (la). Ou bien, ces agencements sont constitués par des rainures (Id) convenablement orientées pour former un quadrillage (figures des dessins) où des chevrons jointifs ou non au niveau de leur sommet.
D'une manière avantageuse et non limitative, ces agencements, quelle soit leur forme de réalisation, sont disposés au moins entre des gorges (Ib) et (Ic) formées à chacune des extrémités (IaI) et (Ia2) de l'alésage (la) de la bague (1).
Dans le cas de rainures (Id), ces dernières sont en communication avec l'une au moins des gorges (Ib) ou (Ic).
Les gorges (Ib) et (Ic) sont conformées pour éviter à la graisse ou autre lubrifiant de sortir de la surface de frottement.
A titre indicatif nullement limitatif, la profondeur des gorges (Ib) et (Ic) peut être comprise entre 0, 3 et 3 mm environ. Plus généralement, la profondeur des gorges (Ib) et (Ic) est, au plus, égale à sensiblement le tiers de l'épaisseur du corps (1). Le profil des gorges peut présenter différentes formes, notamment carrée (figure 6), rectangulaire (figure 7), triangulaire (figure 8), ronde (figure 9), en étant chanfreinée ou non.
Compte tenu du problème posé à résoudre d'éviter à la graisse de sortir de la surface de frottement, les gorges (Ib) et (Ic) sont positionnées à une distance, de chacune des extrémités (IaI) et (Ia2) de l'alésage, comprise entre 1 et 6 mm environ. De même, la largeur des gorges (Ib) et (Ic) est comprise entre 0,5 et 5 mm environ.
Compte tenu de la combinaison des gorges (Ib) et (Ic) et des rainures (Id), il en résulte que lesdites gorges en communication avec lesdites rainures permettent d'éviter l'évacuation du lubrifiant contenu au niveau de la zone délimitée par lesdites rainures (Id), les gorges faisant également office de réserve de graisse pour réapprovisionner ces rainures.
La profondeur des gorges (Ib) et (Ic) est d'environ 1 à 10 fois supérieure à la profondeur des rainures (Id). Les rainures (Id) délimitent une zone (chevrons ou quadrillage, par exemple) représentant environ 30 à 70 % de la zone de frottement.
Comme indiqué, ces ensembles d'articulation trouvent une application particulièrement avantageuse dans le domaine ferroviaire pour tous types d'articulations, notamment de tringleries de freins à disques ou de freins à sabots, avec uniquement un graissage au montage, et plus spécialement pour tout type d'articulation fonctionnant en régime onctueux. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on renvoie aux tests comparatifs effectués qui montrent que, selon l'invention, après un parcours de 1.300.000 kilomètres, le système tringleries des freins de boggies ne présentent pas de phénomènes de grippage ou de corrosion, alors que selon l'état antérieur de la technique, au bout de 800.000 kilomètres, des phénomènes de grippage et de corrosion apparaissent.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Ensemble d'articulation fonctionnant en régime onctueux comprenant un axe (2) monté tournant ou oscillant dans une bague, notamment pour tringlerie de freins de bogies, caractérisé en ce que l'axe (2) et/ou la bague (1) sont soumis à un traitement de durcissement de diffusion ou par transformation structurale suivi d'un traitement de finition et d'un traitement apte à réduire la tendance au grippage et à réduire la sensibilité à la corrosion, l'alésage de ladite bague et/ou l'axe présentant des agencements aptes à faire office de réserve d'un lubrifiant.
-2- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements aptes à faire office de réserve de lubrifiant sont constitués par des trous ou alvéoles.
-3- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements aptes à faire office de réserve de lubrifiant sont constitués par des rainures (Id).
-4- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rainures (Id) forment un quadrillage.
-5- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rainures (Id) forment des chevrons.
-6- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements aptes à faire office de réserve de lubrifiant sont disposés au moins entre des gorges (Ib) et (Ic) formées à chacune des extrémités de l'alésage (la) de la bague (1).
-7- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agencements aptes à faire office de réserve de lubrifiant sont disposés sur l'axe (2).
-8- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par des rainures (Id) en communication avec les gorges (Ib) et (Ic).
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