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EP4585489A1 - Corps de boîte d'essieu ferroviaire - Google Patents

Corps de boîte d'essieu ferroviaire

Info

Publication number
EP4585489A1
EP4585489A1 EP24219903.2A EP24219903A EP4585489A1 EP 4585489 A1 EP4585489 A1 EP 4585489A1 EP 24219903 A EP24219903 A EP 24219903A EP 4585489 A1 EP4585489 A1 EP 4585489A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axle box
box body
bearing
sole
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24219903.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Le Moigne
François Champalou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP4585489A1 publication Critical patent/EP4585489A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details

Definitions

  • the present invention relates to the field of railway axle boxes.
  • a railway axle box is a component that connects the wheels to the chassis of railway rolling stock, or bogie. It must be strong, reliable, and lightweight to ensure the safety, performance, and energy efficiency of rail transport.
  • axle boxes have disadvantages in terms of cost, weight, durability, and maintenance. For example, none of these boxes fully meets the growing demands of the railway market, which calls for reducing the mass of rolling stock and energy consumption.
  • the invention aims to solve this problem by proposing an axle box of optimized design, while ensuring its robustness and reliability.
  • the axle box according to the invention thus makes it possible to improve the performance of railway rolling stock, both in terms of reducing mass and energy consumption, and in terms of durability.
  • the invention relates to an axle box body comprising an axle box bearing and two supports arranged radially on either side of the bearing.
  • Such an axle box bearing is intended to receive a bearing unit provided with at least one rolling bearing.
  • each support further comprises two walls which each extend between the upper sole and the lower sole while being axially spaced from each other at least in part.
  • an air circulation channel is formed between the lower sole, the upper sole and the two walls of each support.
  • each support is hollow and is provided with a channel allowing air to circulate inside each support.
  • axle box body with improved durability thanks to the cooling provided by the air circulation through the hollow supports of the body.
  • a bearing unit with at least one bearing is mounted inside the axle box body, it also benefits from improved durability thanks to this same cooling.
  • axle box body benefits from a reduced mass thanks to the hollow supports.
  • the axle box body comprises a single central web extending only between an upper face of the lower flange and an outer surface of the bearing. Such a web makes it possible to further reduce the mass of the axle box body.
  • the central core has a variable width. Such a core makes it possible to optimize the distribution of material.
  • the upper sole of each support is secured to the bearing through two arms axially opposed to each other and extending between the upper sole and the bearing, an air passage being formed between the bearing, the upper sole of each support and the associated arms.
  • Such an air passage further promotes the cooling of the axle box body and contributes to the lightening of the axle box body.
  • a bearing unit provided with at least one bearing is mounted inside the axle box body, such an air passage also promotes the cooling of the bearing unit and the bearings.
  • such a configuration simplifies the manufacture of the axle box body by minimizing machining.
  • the uprights have a variable thickness. Such uprights allow for optimized material distribution.
  • each air circulation channel extends radially between two openings longitudinally delimiting said channel.
  • the air circulation channels are oriented in the same radial direction. Such a design promotes uniform air circulation and cooling of the axle box body and a bearing unit.
  • the axle box body is made of cast iron or steel.
  • Such an axle box body can be easily manufactured by casting or 3D printing.
  • the invention also relates to an axle box comprising a bearing unit provided with at least one bearing and mounted within an axle box body as described above.
  • a bearing unit generally comprises one or more associated sensors allowing monitoring of the bearing.
  • the axle box body 1 shown in figures 1, 2 And 3 comprises an axle box bearing 2 and two supports 3 arranged radially on either side of the bearing 2.
  • Each support 3 further comprises an upper sole 5 opposite the lower sole 4 and intended to receive means for suspending a railway vehicle body, in particular springs.
  • Each support 3 further comprises two walls 6, 7 which each extend between the upper sole 5 and the lower sole 4 while being axially spaced from each other at least in part.
  • the walls 6, 7 preferably meet at a distal end 8 of each support 3. Alternatively, it remains possible for the walls 6, 7 not to meet.
  • At least one air circulation channel 9 is formed between the lower sole 4, the upper sole 5 and the two walls 6, 7 of each support 3.
  • Each air circulation channel 9 extends radially between two openings 10, 11 longitudinally delimiting said channel and which are formed on each support 3.
  • the opening 10 is formed between the walls 6, 7 at the distal side 8 of the support 3.
  • the opening 11 is formed between the lower sole 4, the upper sole 5 and the two walls 6, 7 of each support 3.
  • the air circulation channels 9 are oriented in the same radial direction R-R'. Alternatively, it remains possible for the air channels 9 to be oriented in different directions.
  • the axle box body comprises a single central web 12 extending only between an upper face 13 of the lower flange 4 and an outer surface 14 of the bearing 2.
  • the central web has a variable width.
  • the central core 12 thickens near the junctions 12a, 12b respectively with the outer surface 14 of the bearing 2 and with the upper face 13 of the lower sole 4.
  • each arm 15 has a polygonal cross-section, for example a rectangular cross-section.
  • the polygonal cross-section of the arms 15 may have chamfered and/or rounded edges.
  • the arms 15 have a circular or elliptical cross-section.
  • the dimensions of the cross-section of the arms 15 are chosen according to the loads to be supported by the supports 3.
  • each arm 15 is secured to an associated vertical upright 17 arranged on the bearing 2.
  • each vertical upright 17 has a variable thickness, so as to allow material optimization.
  • the vertical uprights 17 may have a constant thickness.
  • the axle box body 1 may be made of cast iron or steel, and may be obtained by manufacturing processes such as casting or 3D printing. Preferably, the axle box body 1 is a single-piece unit, so as to minimize the number of spare parts.
  • the invention relates to an axle box comprising an axle box body as described above associated with a bearing unit.
  • the bearing unit comprises at least one bearing and is generally provided with one or more associated sensors allowing monitoring of the bearing.
  • Such an axle box may further comprise additional known parts, such as sealing means, support rings and covers.
  • Such an axle box finds a particularly interesting application in the field of railway rolling stock.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Ce corps (1) de boîte d'essieu comprend un palier (2) de boîte d'essieu et deux supports (3) disposés radialement de part et d'autre du palier (2) et comprenant une semelle inférieure (4) commune. Les supports (3) comprennent chacun une semelle supérieure (5) opposée à la semelle inférieure (4) et destinée à recevoir des moyens de suspension d'une caisse de véhicule ferroviaire. Chaque support (3) comprend en outre deux parois (6, 7) qui s'étendent chacune entre la semelle supérieure (5) et la semelle inférieure (4) en étant espacées axialement l'une de l'autre au moins en partie, un canal de circulation d'air (9) étant formé entre la semelle inférieure, la semelle supérieure et les deux parois (6, 7) de chaque support (3).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention concerne le domaine des boîtes d'essieu ferroviaires.
    • Etat de la technique antérieure
  • Une boîte d'essieu ferroviaire est un élément qui assure la liaison entre les roues et le châssis du matériel roulant ferroviaire ou bogie. Elle doit être à la fois résistante, fiable et légère pour garantir la sécurité, la performance et l'efficacité énergétique du transport ferroviaire.
  • L'état de la technique antérieure comprend différents types de boîtes d'essieu. Ces boîtes présentent des inconvénients en termes de coût, de poids, de durabilité et de maintenance. Par exemple, aucune de ces boîtes ne répond pleinement aux exigences croissantes du marché ferroviaire, qui demande à réduire la masse du matériel roulant et la consommation d'énergie.
  • L'invention vise à résoudre ce problème en proposant une boîte d'essieu de conception optimisée, tout en assurant sa robustesse et sa fiabilité.
  • La boîte d'essieu selon l'invention permet ainsi d'améliorer les performances du matériel roulant ferroviaire, tant sur le plan de la réduction de la masse et de la consommation d'énergie, que sur celui de la durabilité.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention concerne un corps de boîte d'essieu comprenant un palier de boîte d'essieu et deux supports disposés radialement de part et d'autre du palier. Un tel palier de boîte d'essieu est destiné à recevoir une unité de palier munie d'au moins un roulement.
  • Selon une caractéristique générale, les supports comprennent une semelle inférieure commune. Chaque support comprend en outre une semelle supérieure opposée à la semelle inférieure et destinée à recevoir des moyens de suspension d'une caisse de véhicule ferroviaire.
  • Selon une autre caractéristique générale, chaque support comprend en outre deux parois qui s'étendent chacune entre la semelle supérieure et la semelle inférieure en étant espacées axialement l'une de l'autre au moins en partie.
  • Selon une autre caractéristique générale, un canal de circulation d'air est formé entre la semelle inférieure, la semelle supérieure et les deux parois de chaque support. Autrement dit, chaque support est creux en étant muni d'un canal permettant à l'air de circuler à l'intérieur de chaque support.
  • Ainsi, on dispose d'un corps de boîte d'essieu dont la durabilité est améliorée grâce au refroidissement permis par la circulation d'air à travers les supports creux du corps. De plus, lorsqu'une unité de palier munie d'au moins un roulement est montée à l'intérieur du corps de boîte d'essieu, elle bénéficie également d'une meilleure durabilité grâce à ce même refroidissement.
  • Par ailleurs, un tel corps de boîte d'essieu bénéficie d'une masse réduite grâce aux supports creux.
  • En outre, la forme de tels supports permet une bonne reprise des charges tout en optimisant la répartition de matière.
  • Avantageusement, le corps de boîte d'essieu comprend une unique âme centrale s'étendant uniquement entre une face supérieure de la semelle inférieure et une surface extérieure du palier. Une telle âme permet de réduire encore la masse du corps de boîte d'essieu.
  • Dans un mode de réalisation particulier, l'âme centrale a une largeur variable. Une telle âme permet d'optimiser la répartition de matière.
  • Dans un mode de réalisation particulier, la semelle supérieure de chaque support est solidaire du palier à travers deux bras opposés axialement l'un à l'autre et s'étendant entre la semelle supérieure et le palier, un passage d'air étant formé entre le palier, la semelle supérieure de chaque support et les bras associés. Un tel passage d'air favorise encore le refroidissement du corps de boîte d'essieu et participe à l'allègement du corps de boîte d'essieu. De plus, lorsqu'une unité de palier munie d'au moins un roulement est montée à l'intérieur du corps de boîte d'essieu, un tel passage d'air favorise également le refroidissement de l'unité de palier et des roulements. En outre, une telle configuration simplifie la fabrication du corps de boîte d'essieu en minimisant l'usinage.
  • De préférence, chaque bras a une section transversale choisie parmi une section polygonale, une section circulaire ou une section elliptique.
  • Dans un mode de réalisation particulier, chaque bras est solidaire d'un montant vertical associé disposé sur le palier. De tels montants permettent une bonne transmission des efforts entre le palier et les supports.
  • Avantageusement, les montants ont une épaisseur variable. De tels montants permettent d'optimiser la répartition de matière.
  • Dans un mode de réalisation particulier, chaque canal de circulation d'air s'étend radialement entre deux ouvertures délimitant longitudinalement ledit canal.
  • De préférence, les canaux de circulation d'air sont orientés selon une même direction radiale. Une telle conception favorise une circulation d'air et un refroidissement du corps de boîte d'essieu et d'une unité de palier homogènes.
  • Par exemple, le corps de boîte d'essieu est réalisé en fonte ou en acier. Un tel corps de boîte d'essieu peut être facilement fabriqué par moulage ou par impression 3D.
  • L'invention concerne également une boîte d'essieu comprenant une unité de palier munie d'au moins un roulement et montée à l'intérieur d'un corps de boîte d'essieu tel que décrit ci-dessus. Une telle unité de palier comprend généralement un ou plusieurs capteurs associés permettant la surveillance du roulement.
    • Brève description des figures
  • La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation, pris à titre d'exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lequel :
    • [Fig 1] est une vue en perspective de face d'un corps de boîte d'essieu selon un exemple de réalisation de l'invention,
    • [Fig 2] est une vue en perspective de côté du corps de boîte d'essieu de la figure 1, et
    • [Fig 3] est une vue en perspective de dessus du corps de boîte d'essieu des figures 1 et 2.
    Description détaillée de l'invention
  • Le corps 1 de boîte d'essieu illustré aux figures 1, 2 et 3 comprend un palier 2 de boîte d'essieu et deux supports 3 disposés radialement de part et d'autre du palier 2.
  • Les supports 3 comprennent chacun une semelle inférieure 4 commune.
  • Chaque support 3 comprend en outre une semelle supérieure 5 opposée à la semelle inférieure 4 et destinée à recevoir des moyens de suspension d'une caisse de véhicule ferroviaire, notamment des ressorts.
  • Chaque support 3 comprend en outre deux parois 6, 7 qui s'étendent chacune entre la semelle supérieure 5 et la semelle inférieure 4 en étant espacées axialement l'une de l'autre au moins en partie. Comme cela est particulièrement visible en figure 2, les parois 6, 7 se rejoignent de préférence à une extrémité distale 8 de chaque support 3. En variante, il reste possible que les parois 6, 7 ne se rejoignent pas.
  • Au moins un canal de circulation d'air 9 est formé entre la semelle inférieure 4, la semelle supérieure 5 et les deux parois 6, 7 de chaque support 3. Chaque canal de circulation d'air 9 s'étend radialement entre deux ouvertures 10, 11 délimitant longitudinalement ledit canal et qui sont formées sur chaque support 3. Tel que particulièrement visible sur la figure 2, l'ouverture 10 est formée entre les parois 6, 7 au côté distal 8 du support 3. L'ouverture 11 est formée entre la semelle inférieure 4, la semelle supérieure 5 et les deux parois 6, 7 de chaque support 3.
  • De préférence, les canaux de circulation d'air 9 sont orientés selon une même direction radiale R-R'. En variante, il reste possible que les canaux d'air 9 soient orientés selon des directions différentes.
  • Le corps de boîte d'essieu comprend une unique âme centrale 12 s'étendant uniquement entre une face supérieure 13 de la semelle inférieure 4 et une surface extérieure 14 du palier 2. De préférence, l'âme centrale a une largeur variable. Tel que particulièrement visible sur la figure 2, l'âme centrale 12 s'épaissit près des jonctions 12a, 12b respectivement avec la surface extérieure 14 du palier 2 et avec la face supérieure 13 de la semelle inférieure 4.
  • La semelle supérieure 5 de chaque support 3 est solidaire du palier 2 à travers deux bras 15 opposés axialement l'un à l'autre et s'étendant entre la semelle supérieure 5 et le palier 2. Un passage d'air 16 est formé entre le palier 2, la semelle supérieure 5 de chaque support 3 et les bras 15 associés. En d'autres termes, le passage d'air 16 représente une zone libre d'obstacle destinée à favoriser la circulation de l'air. Dans le mode de réalisation illustré, la solidarisation entre la semelle supérieure 5 de chaque support 3 et le palier 2 est réalisée à travers deux bras 15. En variante, il reste possible de prévoir un nombre différent de bras, par exemple un bras ou trois bras.
  • De préférence, chaque bras 15 a une section transversale polygonale, par exemple une section rectangulaire. La section transversale polygonale des bras 15 peut présenter des arrêtes chanfreinées et/ou arrondies. En variante, les bras 15 ont une section transversale de type circulaire ou elliptique. De manière générale, les dimensions de la section transversale des bras 15 sont choisies en fonction des charges devant être supportées par les supports 3.
  • Chaque bras 15 est solidaire d'un montant vertical 17 associé disposé sur le palier 2. De préférence, chaque montant vertical 17 a une épaisseur variable, de manière à permettre l'optimisation de matière. En variante, les montants verticaux 17 peuvent avoir une épaisseur constante.
  • Le corps 1 de boîte d'essieu peut être réalisé en fonte ou en acier, et peut être obtenu par des procédés de fabrication tels que le moulage ou l'impression 3D. De préférence, le corps 1 de boîte d'essieu est monobloc, de manière à minimiser les pièces détachées.
  • Selon un autre aspect, l'invention a pour objet une boîte d'essieu comprenant un corps de boîte d'essieu tel que décrit précédemment associé à une unité de palier. L'unité de palier comprend au moins un roulement et est généralement munie d'un ou de plusieurs capteurs associés permettant la surveillance du roulement. Une telle boîte d'essieu peut comprendre en outre des pièces supplémentaires connues, telles que des moyens d'étanchéité, des bagues de support et des couvercles. Une telle boîte d'essieu trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine du matériel roulant ferroviaire.

Claims (10)

  1. Corps (1) de boîte d'essieu comprenant un palier (2) de boîte d'essieu et deux supports (3) disposés radialement de part et d'autre dudit palier (2) et comprenant une semelle inférieure (4) commune, lesdits supports (3) comprenant chacun une semelle supérieure (5) opposée à ladite semelle inférieure (4) et destinée à recevoir des moyens de suspension d'une caisse de véhicule ferroviaire, ledit corps (1) étant caractérisé en ce que chaque support (3) comprend en outre deux parois (6, 7) qui s'étendent chacune entre la semelle supérieure (5) et la semelle inférieure (4) en étant espacées axialement l'une de l'autre au moins en partie, un canal de circulation d'air (9) étant formé entre la semelle inférieure, la semelle supérieure et les deux parois (6, 7) de chaque support (3).
  2. Corps (1) de boîte d'essieu selon la revendication 1, comprenant une unique âme centrale (12) s'étendant uniquement entre une face supérieure (13) de la semelle inférieure (4) et une surface extérieure (14) dudit palier (2).
  3. Corps (1) de boîte d'essieu selon la revendication 2, dans lequel l'âme centrale (12) a une largeur variable.
  4. Corps (1) de boîte d'essieu selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la semelle supérieure (5) de chaque support (3) est solidaire du palier (2) à travers deux bras (15) opposés axialement l'un à l'autre et s'étendant entre ladite semelle supérieure (5) et ledit palier (2), un passage d'air (16) étant formé entre le palier (2), la semelle supérieure (5) de chaque support (3) et les bras (15) associés.
  5. Corps (1) de boîte d'essieu selon la revendication 4, dans lequel chaque bras (15) a une section transversale choisie parmi une section polygonale, une section circulaire ou une section elliptique.
  6. Corps (1) de boîte d'essieu selon la revendication 4 ou 5, dans lequel chaque bras (15) est solidaire d'un montant vertical (17) associé disposé sur ledit palier (2).
  7. Corps (1) de boîte d'essieu selon la revendication 6, dans lequel lesdits montants (17) ont une épaisseur variable.
  8. Corps (1) de boîte d'essieu selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque canal de circulation d'air (9) s'étend radialement entre deux ouvertures (10, 11) délimitant longitudinalement ledit canal.
  9. Corps (1) de boîte d'essieu selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les canaux de circulation d'air (9) sont orientés selon une même direction radiale (R-R').
  10. Boîte d'essieu comprenant une unité de palier munie d'au moins un roulement et montée à l'intérieur d'un corps (1) de boîte d'essieu selon l'une quelconque des revendications précédentes.
EP24219903.2A 2024-01-11 2024-12-13 Corps de boîte d'essieu ferroviaire Pending EP4585489A1 (fr)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5670128A (en) * 1979-11-12 1981-06-11 Japanese National Railways<Jnr> Lubrication structure in wheel axle of electric train
WO2015028046A1 (fr) * 2013-08-26 2015-03-05 Aktiebolaget Skf Boîte d'essieu pour chemin de fer et wagon
JP6496168B2 (ja) * 2014-06-26 2019-04-03 日本車輌製造株式会社 軸箱構造を有する鉄道車両用台車
DE102019108532A1 (de) * 2019-04-02 2020-10-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radsatzlagergehäuse für ein Schienenfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Radsatzlagergehäuses

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