Brevet FR2284497A1 — publié le 19760409

i'invention a pour but un dispositif de stabilisation d'un bogie de véhicule ferroviaire supportant au moins une caisse. L'invention s'applique en particulier aux bogies supportant les caisses de deux véhicules articulés entre eux mais est utilisable également pour les bogies supportant la caisse d'un seul wagon. notamment On utilise maintenant couramment, pour le transport de voyageurs à grande vitesse ou pour le transport d'automobiles, des véhicules ferroviaires comprenant deux caisses articulées entre elles autour d'un pivot et reposant sur un bogie commun, Dans les courbes, ce bogie doit pouvoir s'orienter suivant la bissectrice extérieure de l'angle formé par les axes des caisses.Il doit donc y avoir une certaine liberté d'orientation par rapport aux caisses au'il supporte0 Cependant, surtout à grande vitesse, il est soumis à des oscillations et en particulier à des mouvements de lacets qui peuvent etre dangereux. I1 faut donc en même temps assurer le maintien du bogie le long de l'axe de la voie sans geler l'orientation dans les courbes0 L'invention a pour objet un dispositif permettant dras- surer ces deux fonctions à la fois. le dispositif de stabilisation selon l'invention comprend un arbre monté rotatif sur le châssis de bogie parallèlement à l'a- xe longitudinal, deux bras calés sur l'arbre et dont les extrémités sont reliées à la caisse chacune par une bielle de longueur variable à fond raide, l'eïisemble étant symétrique par rapport à l'axe transversal du bogie, chaque bielle se composant de deux pièces articulées l'une sur le bras l'suture sur la caisse et montées coulis- santes l'une par rapport à l'autre, et d'un moyen taré de commande de blocage du coulissement jusqu'à un seuil de l'effort supporté par la bielle l'invention va maintenant entre décrite, en se référant à un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La fifre 1 est une vue schématique de côté d'un bogie équipé du dispositif selon l'invention. La figure 2 est urLe coupe partielle suivant 2, figure i. La figure 3 est une vue schématioue de dessus d'une rame articulées Skffl la figure 1 on a représenté schématiquement les caisses de deux véhicules 1 et 2 reliées par une articulation 3 et s'appuyant sur le châssis d'un bogie 4O L'appui des caisses sur le bogie peut se faire par l'intermédiaire de dispositifs variés bien connus et c'est pourquoi il n'a été représenté que très schémàtiquement sur la figure, De même, le bogie peut entre de tout type connu et il n'a été représenté que par le châssis 4 s'appuyant au moyen de dispositifs élastiques sur les boîtes dXessieux 5 des roues. le dispositif sèlon l'invention comprend un arbre 6 parallèle à l'axe longitudinal du bogie et monté rotatif à ses extrémités sur deux paliers 7 fixés sur un longeron 40 du châssis 4. Aux deux extrémités de l'arbre sont fixés deux bras 8 parallèles entre eux et s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'arbre. l'extrémfté libre de chaque bras est relié à la partie de la caisse qui lui fait face par une bielle 9 articulée à ses extrémités dtune part sur le bras 8 et d'autre part sur un support 10 solidaire de la caisse correspondante.Sur la figure 1, on voit que chaque bras 8, 8' est relié respectivement par une bielle 9, 9' aux caisses 1 et 2. les articulations placées aux extrémités de la bielle sont d'un type à rotules permettant des débattements tous azimut s0 les bielles 9 sont des organes de longueurs variables dits à "front raide" ayant comme caractéristique principale de garder une longueur constante en traction et en compression tant que l'effort supporté ne dépasse pas un seuil donné P l'ensemble du dispositif est symétrique par rapport à l'axe transversal du bogie0 Sur la figure 4, on a représenté en détail, à titre d'exemple, une bielle à "front raide"0 Cette bielle se compose d'une tige 91 pénétrant à l'inté- rieur d'un cylindre 92 et guidé le long de l'axe sur la paroi interne de ce cylindre par l'intermédiaire de deux flasques annulaires 93 et 94 coulissant sur la paroi externe de la tige 91 et sur.la paroi interne du cylindre 920 Entre les deux flasques 93, 94 est placé un organe élastique se composant par exemple dlun ressort à boudin 95 et d'un empilement de rondelles Belleville 960 Les flasques 93, 94 sont encadrées par des butées 913, 914 solidaires de la tige 91 et 923, 924 solidaires du cylindre 920 A leurs extrémités opposées, la tige 91 et le cylindre 92 sont munis d'articulations à rotules permettant de les fixer sur le bras et sur la caisse. En outre, le flasque 94 à la forme d'un manchon à l'inté- rieur duquel peut coulisser ia butée 914 solidaire de la tige 91 de façon à permettre la compression de la bielle. On voit en effet que la bielle peut être solicitée en traction comme en compression, l'organe élastique étant comprimé par le rapprochement des butées 923 et 914 lorsque la bielle sup- porte une traction et des butées 913 et 924 lorsque la bielle supporte une compression, Sur la figure 3, on a représenté schématiquement les deux wagons t et 2 articulés sur le bogie 4 autour de ltarticu- lation 33 lorsque la rame est en ligne droite, les deux wagons occupant les Positions en trait mixte i et 2' lorsque la rame le gazon 1 venant dans est en courbe, la position en pointillé 2" lorsque la voie présente un point d'inflexion. Comme on le voit bien sur la figure 3, lorsque le véhicule passe en courbe, les positions al, a2 des points d'attache 10 des- bielles sur les caisses t et 2 passent en at1, a22, par rapport à la barre 6 fixée sur le bogie0 lias déplacements des points a1 et a2 par rapport à ltarbre 6 sont égaux, et, compte tenu de la présence des articulations à rotules qui permettent un déplacement angulaire des bielles par rapport aux bras, ces déplacements peuvent Btre obtenus par une simple rotation de l'arbre 6 sur ses paliers 7. Ainsi le dispositif ne s'oppose pas au décalage latéral des wagons par rapport aux bogies dans les passages en courbe.Au contraire, le dispositif selon l'invention assure une préorientation du bogie lors de ltentrée en courbe, En effet, lorsque la première caisse entre en courbe, elle applique au bogie qui la suit un couple proportionnel à l'angle des axes des caisses tendant à ltorienter correctement et à diminuer ltAngle de cisaillement du boudin sur le rail. le déplacement du point d'application a2 de la bielle d'appui sur la caisse 2 est transmis par la bielle au bogie 4 qui a ainsi tendance à s'orienter dans le même sens que le wagon de tette. le rapprochement relatif du point a2 par rapport à I' extré- mité correspondante de l'arbre 6 est encaissé par une rotation de l'arbre correspondant eIle-mtme à un rapprochement du point ai de l'autre extrémité de l'arbre 6. Ainsi, on voit que sous l'action du dispositif selon l'invention et sans que les bielles 9 aient à changer de longueur, le bogie s'oriente selon la bissectrice extérieuse de lJangle lormé par les deus wagons. le processus se répète ainsi pendant toute l'entrée en cour- be, chaque bogie étant préorienté par la caisse qui le précède. lorsque les bogies sont dans la courbe, chaque bogie orienté tangentiellement à la courbe est. stabilisé en lacet de la mdine façon qu'en alignement0 Ainsi, contrairement aux dispositifs classiques où l'orientation du bogie n'était permise que par dépassement du couple limite, ce qui supprimait la stabilisation, gracie au dispositif selon 11 invention, la stabilisation est maintenue meme dans les courbes puisque lo couple limite n' est jamais atteint. En revanche, lorsque la voie passe dlune courbe à une contre-courbe, le wagon de tette 1 vient dans la position 1:" schématisée en pointillé sur la figure 3, le wagon suivant étant dans la position ?'. On voit bien que, lorsque le wagon de tete passe de la position 1 à la position 1.", le point d'application ad a tendance à s'éloigner de 11 extrémité correspondante de l'arbre jusqu'à la position a"-10 le bogie s'appuie en al2sur la caisse 2' et est donc soumis à un couple p.L, p étant l'effort appliqué en a1. et L la distance entre les centres des articulations. Compte tenu de la grande rigidité tortionnelle de 1' arbre, la bielle articulée en ai' s'allongera donc dès que le couple limite PI sera dépassé.Ainsi, le dispositif de stabilisation ne s'oppose pas à la rotation du bogie nécessaire dans un raccordement courbe-contrecourbe, le bogie tournant par rapport à son axe avec la mdme valeur de couple que le bogie classique lorsque d'une entrée en courbe pure On notera que les débattements latéraux des caisses ne sont pas perturbés par le dispositif selon l'invention, l'arbre 6 tournant alors dans ses paliers 7 sans aucune réaction entre caisse et bogie.Ainsi, le dispositif est utile non seulement pour les rames articulées mais également pour les véhicules reposant sur plusieurs bogies tels que les wagons supportant de très fortes charges ou, les locomotives0 En effet, les locomotives sont souvent munies de trois bogies et, lors des passages en courbe, il est nécessaire de prévoir une possibilité de débattement latéral du bogie central qui doit pouvoir s'écarter de part et d'autre de l'axe passant par les centres des bogies estremese le dispositif selon l'invention fonctionne alors de la façon que l'on vient de décrire pour le passage en courbe des rames articulées, le débat t ment latéral-étant permis par une simple rotation de l'arbre 6 sur ses paliers.Ainsi la stabilisation en lacets du bogie central est assurée aussi bien en alignement que dans les courbes. Par ailleurs, la possibilité dXorientation au bogie par rapport à la caisse lorsque lXon dépasse le couple limite permet le passage du véhicule à trois bogies dans les raccordements courbe-contrecourbe. On a vu que le dispositif assure les mêmes fonctions que les dispositifs classiques utilisés pour l'appui normal dune caisse0 C'est pourquoi, dans la réalisation des rames articulées, le dispositif selon lXinvention sera monté non seulement sur le bogie supportant l'articulation mais également sur les bogies extrêmes des wagons, les bogies étant ainsi interchangeables. 3ien entendu, l'invention ne se limite pas su détail du mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle en englobe au contraire toutes les variantes et notamment celles qui n'en diféreraient que par l'emploi de moyens équivalents0 C'est le cas notamment, des bielles de longueurs variables qui ont été décrites, et qui pourraient être remplaçées par les amortisseurs hydrauligues utilisés jusqu'à présent dans les dispositifs de stabilisation classiaues, et qui comportent un clapet taré permettant le blocage de l'amortissement jusqurà un certain effort REVENDICATIONS 10) Dispositif de stabilisation dlun bogie de support d'au moins une caisse de véhicule ferroviaire caractérisé par le fait qu'il comprend un arbre monté rotatif sur le châssis de bogie parallèlement à l'axe longitudinal, deux bras calés sur ltar- bre et dont les extrémités sont reliées à la caisse chacune par une bielle de longueur variable à front raide, l'ensemble étant symétrique par rapport à l'axe transversal du bogie, chaque bielle se composant de deux pièces articulées l'une sur le bras, vautre sur la caisse et montées coulissantes l'une par rapport à l'autre, et d'un moyen taré de commande de blocage du coulissement jusqu'à un seuil de l'effort supporté par la bielle. 20) Dispositif de stabilisation selon la revendication 1 d'un bogie de support des extrémités de deux caisses articulées entre elles, caractérisé par le fait que l'ensemble est symétrique par rapport à l'axe transversal passant par l'articulation des deux caisses et que les deux bras sont reliés chacun à l'une des caisses. 3 ) Dispositif de stabilisation de bogie selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les bielles sont articulées à leurs extrémités autour dtarticulations universelles permettant des débattements tous azimuts l'une 40) Dispositif de stabilisation de bogie selonesreven dication9/ rcéacraicgetrsssé par le fait que chaque bielle comprend une tige entourée par un cylindre et deux flasques annulaires coulissant le long de la tige et du cylindre entre lesquels est placé un organe élastique taré, la tige et le cylindre étant solidaires de butées d'appui encadrant les deux flasques. 50) Dispositif de stabilisation de bogie selon tune des revendications, Précédentes par le fait que chaque bielle est constitué d'un amortisseur hydraulique muni d'un clapet taré de blocage de l'amortissement jusqu'à un seuil de l'effort supporté par la bielle0