Brevet FR2020662A1 — publié le 19700717

L'invention concerne les rames articulées pour trains de chemins de fer et en particulier la réalisation d'éléments de caisses reliant deux caisses de voitures adjacentes, ces éléments servant par exemple d'intercommunication entre les voitures en question. L'objet de l'invention est de réaliser un élément perfectionné qui s'adapte facilement de lui-mee aux mouvements relatifs des caisses de deux' voitures adjacentes quand le train suit une courbe. D'après l'invention, dans une rame articulée, les caisses de deux voitures adjacentes quelconques peuvent tourner autour d'axes verticaux par rapport à un train de roues de façon que leurs axes longitudinaux fassent un certain angle l'un avec 1' autre lorsque le train se trouve dans une courbe; les caisses adjacentes pr6citées sont à une certaine distance l'une de l'autre, et un élément de caisse est disposé entre elles, en plan et en coupe horizontale, chacune des caisses a une extrémité convexe en arc de cercle, et chaque extrémité de~l'élément précité est concave suivant un arc de cercle sensiblement parallèle à l'arc de cercle de l'extrémité adjacente d'une caisse de voiture; l'élément de caisse se déplace latéralement par rapport aux extrémités précités des caisses de voitures, quand le train est dans une courbe, d'une quantité suffisante pour maintenir le parallélisme précité des arcs de cercle. Le train de roues précité peut comprendre une poutre rigide barre de direction) s'éten4nt entre les caisses de deux voi tures adjacentes et dont les extrémités sont reliées aux clair ses précitées, à une certaine distance des extrémités de ces caisses; et un essieu monté au moins est relié à cette poutre rigide. Une telle disposition est décrite dans le brevet fran çais du mSme Etablissement public No. 69.28565 du 20 Août 1969 ayant pour titre: "Rame de chemins de fer articulée". Avec une telle disposition du train de roues, l'élément de caisse peut être fixé à la barre de direction précitée ou au support entre le train de, roues et les caisses, de façon que le mouvement latéral soit fonction du déplacement latéral relatif de la barre de direction et des extrémités des caisses. Dans le cas d'un train de voyageurs dans lequel l'élément de caisse constitue une intercommunication entre deux voitures adjacentes, on peut prévoir avantageusement de chaque côté une large baie qui donne accès aux deux voitures, en évitant ainsi d'utiliser un espace précieux pour les voyageurs dans les voi turnes proprement dites. Lea figures 1 et 2 montrent les principes de base de l'invention et sont des plans schématiques des extrémités voisines de deux voitures d'une rame articulée, respectivement sur un alignement droit et dans une courbe. La figure 3 montre en demi-élévation et en demi-coupe une construction utilisant les principes des figures 1 et 2. La moitié droite de la figure 4 est une demi-coupe par-TVa- IVa de la figure 3 et sa moitié gauche une demi-coupe par IVb-IVb de la figure 3. La figure 5 est une coupe suivant V-V de la figure 3 Les figures 6 et 7 sont des vues correspondant dans leur ensemble aux figures 1 et 2 et montrent les voitures respective- ment sur un alignement droit et dans une courbe, la moitié de chacune de ces figures étant une vue par dessus et 1'autre moi- tié une coupe horizontale au niveau du Plancher. Si l'on se reporte d'abord aux figures 1 et 2,. on y voit deux caisses adjacentes de voitures 1,2 supportées sur un train de roues commun comprenant une poutre rigide 3 (appelée ci-apr barre de direction) s'étendant entre les deux caisses 1 et 2 et reliée à sés extrémités en A et B à ces caisses. Les connexions aux points A et B sont sur les axes longitudinaux 4 et 5 des caisses 1 et 2 et forment des pivots verticaux autour desquels les caisses 1 et 2 peuvent tourner par rapport à la barre 3. Sur cette barre sont montées par une suspension anti-lacet deux essieux 6 et 7 avec leurs roues. Les deux caisses 1 et 2 sont reliées l'une à l'autre en C. La disposition représentée sur les figures 1 et 2 se répète entre voitures adjacentes sur toute la longueur du train. Par suite, quand le train se trouve dans une courbe, la forme qu'il prend est représentée figure 2, sur laquelle les caisses 1 et 2 ont pivoté autour des connexions A et B par rapport à la barre de direction 3. Dans l'espace compris entre les caisses 1, 2 se trouve un élément de caisse 8 qui sert d'intercomaunication entre les deux voitures. Vue en plan, l'extrémité 9 de la caisse 1 s'adapte l'extrémité 10 de l'élément 8 sous la forme d'un are de cercle centré au point D sur l'axe longitudinal 4 de la caisse 1. De même, l'extrémité 12 de la caisse 2 s'adapte à l'extrémité 13 de L'élément 8 sous la forme d'un arc de cercle centré au point E sur l'axe longitudinal 5 de la caisse 2. Pour maintenir le parallélisme entre les extrémités circu- laires 10 et 13 de l'élément 8 et les extrémités circulaires 9 et 12 des caisses 1 et 2 quand le train s'engage dans une courbe, l'élément 8 se déplace latéralement par rapport au joint entre les caisses 1 et 2, de sorte qu'il prend la position visi- ble figure 2. Ainsi, tandis que le point C, le point P de 1'élé- ment 8 et le point G de la barre de direction 3 coïncident sur un alignement droit comme le montre la figure 1, ils sont décalés latéralement les uns par rapport aux autres dans les courbes, comme le montre la figure 2. D'un simple examen géométrique des triangles semblables A B-C xt D E C, il résulte que, pourvu que la relation CG / CF = CA / CD = CB / CE soit maintenue, le parallélisme entre les arcs de cercle est maintenu quand le train s'engage dans une courbe. Par suite, la distance AC peut ne pas autre la même que la distance BC, et danse ce cas, les distances DC et EC seront aussi différentes.En outre, les rayons de courbure des extrémités 9 et 12 des caisses 1 et 2 ne sont pas obligatoire- ment les mêmes, la condition essentielle étant seulement que lefl extrémités 9 et 10 soient centrées sur un même point et que les extrémités 12 et 13 soient elles aussi centrées sur un même point. Il est clair que si les points A et D coïncident et que les points et B coïncident, les points F et G restent en colnci- dence -dans une -courbe. Par suite, dans un tel mode ds réalisa- tion, l'élément 8 pourrait être fixé à la poutre 3 pour mainte- nir la coïncidence des points P et G. Une construction faisant appel aux principes de base qui viennent d'être énumérés est représentée sur les figures 3 à 7, sur lesquelles, dans la mesure du possible, les mêmes pibces portent les mêmes références que sur les figures 1 et 2. Deux trains de roues 6, 7 sont montés dans un chassis de boggie 14 (figure 3) par l'intermédiaire d'une suspension latérale non représentée; le chassie 14 est relié par des traverses 18 à la barre de direction 3, et les traverses 18 sont pivotées par leurs extrémités au chassais 14 et à la poutre 3. La suspension latérale ne faisant pas partie de l'invention ne sera pas dé- cite, et elle peut être d'un type classique quelconque.Sur la figure 3, on n'a représenté que la moitié gauche du chassis 14 et les.organes associés; la moitié droite est l'image dans un miroir de la moitié gauche. Au lieu de monter les trains de roues 6, 7 dans un chassis commun 14, ils pourraient être montés dans des chassis séparés reliés chacun par des bras 18 à la barre de direction 3. Des supports de caisse 20 sont reliés au chassis 14 par 1' intermédiaire d'une suspension verticale représentée sous la for- me de ressorts 15 et de biellettes articulées 16. Ainsi, la caisse 1 est supportée par une paire de supports 20 partant du chasais 14, et la caisse 2 est supportée par une autre paire de sup- ports 20 partant également du chassis 14. Si chacun des trains de roues 6, 7 est monté dans son propre chassis, une paire de supports de caisse s'étend depuis un des chassis, et la seconde paire depuis l'autre chassis. La liaison des supports 20 aux biellettes 16 et aux caisses 1 eX 2 permet aux supports 20 d'osciller latéralement par rapport à la poutre 3, de sorte que les caisses 1 et 2 peuvent1prendre la position représentée figure 2. Etant donné que les supports 20 doivent, en plus de leurs mouvements latéraux, pouvoir oscil- ler longitudinalement afin de permettre aux caisses 1 et 2 de prendre la position représentée figure 2, la liaison des sup- ports 20 aus bras-16 et auc caisses 1 et 2 se fait par le moyen de joints universels qui permettent la liberte de mouvement voulue. vices espaces 21 ménagés dans l'armature des caisses 1 et 2 doivent également être suffisants pour permettre les composantes latérales et longitudinales du mouvement des supports 20.De préférence, les joints aux extrémités supérieures des supports des caisses comprennent des manchons de torsion. L'élément de caisse 8 placé entre les caisses 1 et 2 est maintenu en position par les supports 20. Ce résultat est obtenu en reliant deux longerons 2;(voir en particulier figure 5) entre les supports 28, Ainsi, un longeron 23 est relié entre les supports 20 d'un cbté des caisses 1 et 2, et l'autre longeron 23 est relié entre les supports 20 de l'autre côté des caisses 1 et 2. En leur milieu, les longerons 23 sont pourvus de pivots 24 sur lesquels sont montées deux poutrelles 25 parallèles aux longerons 23, Les quatre angles inférieurs de l'élément de cais- se 8 sont supportés depuis les poutrelles 25 par l'intermédiaire de ressorts 26.La raison du montage de l'élément de caisse 8 sur des poutrelles pivotées 25, comme il vient d'être indiqué, est de permettre aux caisses de s'incliner pour corriger des insuffisances de dévers d'une courbe, afin que le confort des passagers ne soit pas indûment affecté par des forces centrifuges, cette inclinaison produisant un mouvement relatif vertical des supports 20 de part et d'autre des caisses 1 et 2 et par suite inclinant l'élément 8. Quand le train suit une courbe régulière, toutes les voitures et tous les éléments de caisses sont inclinés du même angle, mais quand le train attaque ou quitte une courbe, il se produit une inclinaison-différente des caisses de voitures adjacentes telles que 1, 2 et l'utilisation des poutrelles pivotées permet à l'élément 8 de s'adapter à la moyenne du mouvement différentiel d'inclinaison des caisses 1 et 2. On voit que les mouvements latéraux de l'élément 8 par rapport à la poutrelle 3 et aux caisses I et 2 sont déterminés par la hauteur des connexions 27 des longerons 23 le long des supports 20. Par suite, la proportionnalité voulue des mouvements des points C, P et G des figures 1 et 2 quand le tram passe d'un alignement droit à une courbe peut être déterminée simplement en choisissant la hauteur des connexions 27. Etant donné qu'il n'est pas désirable qu'une composante longitudinale du mouvement des supports 20 soit transmise à l'élément de caisse 8, les connexions 27 comprennent des dispositifs de centrage à ressort qui absorbent ce mouvement longitudinal sans produire un mouvement longitudinal des longerons 23. En vue latérale (figure 3), l'élément 8 est relativement étroit à son sommet, puis s'élargit considérablement pour constituer des baies ?8 de chaque côté. Toutefois, en section par un plan horizontal quelconque, l'extrémité de chacune des caisses 1 et 2 s'adapte à l'extrémité adjacente de l'élément 8 sous la forme d'arcs de cercle parallèles, qui sont tous centrés sur le même point D ou E (figures 1 et 2), et ont donc simplement des rayons différents aux différentes hauteurs. Des baies sont ménagées dans les extrémités de I'élémCni 8 et dans les extrémités des caisses 1 et 2 pour permettre la circulation des passagers. Dans certaines sections horizontales, par suite, les arcs de cercle sont interrompus sur une partie de leur longueur. I1 est donc clair que l'invention ne doit pas être limitée aux seuls cas où des arcs de cercle continus limitent les caisses des vé hicules et l'élément de caisse dans toutes les sections hori zontales. REVENDICAtIONS 1 - Rame de chemins de fer dans laquelle les caisses de deux voitures adjacentes quelconques peuvent tourner autour d' axes verticaux par rapport à un train de roues de façon que leurs axes longitudinaux fassent un certain angle l'un par rapport à l'autre quand le train se trouve dans une courbe, les caisses précitées étant espacées l'une de l'autre et un élément de caisse étant disposé entre elles, et caractérisée en ce que: a) vue en plan ou en coupe horizontale, chacune des caisses précitées a une extrémité convexe en forme d'arc de cercle et chaque extrémité de l'élément de caisse est concave en forme d' arc de cercle sensiblement parallèle à-celui de la caisse voisine; et b) l'élément de caisse peut se déplacer latéralement par rapport aux extrémités des caisses des voitures quand le train se trouve dans une courbe, d'une quantité suffisante pour maintenir le parallélisme précité des arcs de cercle. 2 - Rame articulée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de caisse forme intercommunication entre deux véhicules adjacents. 3 3 - Raie articulée suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les centres des arcs de cercle précités colncident avec les axes verticaux autour desquels les caisses des vé houles tournent par rapport au train de roues précité. 4 - Rame articulée suivant la revendication 1, caractéri sée en ce que les centres des arcs de cercle sont décalés vers les extrémités des caisses depuis les axes verticaux précités autour desquels les caisses tournent par rapport au train de roues précité. 5 - Rame articulée suivant la rev3ndication 3, caractéri- Bée en ce que le train de roues comprend une poutre rigide 8'é- tendant entre les caisses de deux véhicules adjacents et reliée à ses extrémités aux caisses précitées, en des points situés à une certaine distance des extrémit6z de ces caisses, d'une manière permettant la rotation précitée des caisses par rapport au train de roues et au moins un essieu monté relié à cette poutre rigide, l'élément de caisse étant fixé à la poutre rigide précitée. 6 - Rame articulée suivant les revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que: a) le train de roues comprend une poutre rigide stétendant entre les caisses de deux véhicules adjacents et reliés à ses extrémités aux caisses précitées, en des points situés à une certaine distance des extrémités de ces caisses, d' une manière permettant la rotation précitée des caisses par rapport au train de roues et au moins un essiou monté relié à la poutre rigide précitée; b) l'extrémité de chaque caisse est supportée l@puis le train de roues précité par deux supports vorticaux reliés à leurs extrémités supérieures aux caisses et qui peuvent esciller latéralement par rapport au train de roues pour pernettre aux caisses de tourner autour des axes verticaux précités de @a- @en que leurs axes longitudinaux fassent un certain angle l'@@ évos l'autre dans une courbe, et l'élémont de caisse est support @er les supports préci@és en des points sivués au-@@@@eus @xtrénités supérieures de ces supports, ce qui lus @ @et de s@ @épl@@ur latér@lement @@us l'effet du nouven@ @@@ @@t @@pports on fonction de la distance parcourue @@@ @@@ @ttre@@ @périeures de ces supports. 7 - @ame articulé@ @uivant la revendi@ation 6, @etérisée @r deux poutrelles horizontales disposées longitudin@lement par rapport à la rame et reliées leurs extrémités aux supports préeltés, l'élément de caisse étant supperté par ces poutrelles. 8 - Rame articulée suivant la revendication 7, caractérisée ce que l'élément de caisse est supporté depuis les poutrelles @@écitées par des pivots horizontaux placés au milieu de la longu ur de ces poutrelles.