Brevet FR2331470A1 — publié le 19770610

La pressente invention concerne le transport ferroviaire et plus précisément les chariots à moteurs équipés d'une suspension sur ressorts. Il est plus avantageux d'utiliser les chariots à moteurs avec suspension sur ressorts, réalisés conformément à la présente invention, pour les moyens de transport destinés à se déplacer aux grandes vitesses dépassant 140180 km/h. On connaît des chariots à moteurs pour les moyens de transport ferroviaires, comportant des essieux montés, ou paires de roues, reliés à un cadre par l'intermédiaire d'une suspension sur ressorts à manchon de guidage qui-est le premier étage de la suspension sur ressorts du chariot. Une poutre disposée entre les axes des paires de roues parallèlement à eux s'appuie sur le cadre par l'intermédiaire d'appuis de frottement. Par sa partie médiane cette poutre est accouplée au cadre par une cheville, ses extrémités étant reliées à la caisse du moyens de transport à l'aide de tirants. Aux extrémités de lalpoutre-sont prévus des appuis pour la caisse, formés par des ressorts pneumatiques constituant le second étagede 7n suspension. Les' moteurs de traction sont fixés au cadre du chariot. Chacun desdits moteurs est relié à l'arbre d'entrée d'un réducteur axial, tandis que l'axe de la paire de roues sert d'arbre d5 sortie du réducteur. Le corps dù réducteur est relié au cadre du chariot par un tirant. La disposition des moteurs de traction et la fixation dës tirants des réducteurs au cadre du chariot provoquent des charges statiques et dynamiques suppldmentaires (résultant du poids de la caisse, des irrégularités de la voie, des forces d'inertie, du vent, etc.). Les organes fixant les moteurs de traction et les tirants des réducteurs sur le cadre compliquent la construction du chariot. De ce fait, sa fabrication devient sensiblement plus difficile et il est difficile d'assurer la résistance requise à la fatigue en cours d'exploitation. En outre la fixation des moteurs de traction sur le cadre du chariot crée des conditions qui leur sont défavorables en cours d'utilisation, car ils doivent fonctionner dans des conditions de charges vibratoires élevées. Au galop (déplacements angulaires dans le plan vertical longitudinal par rapport à la voie)et au sautage~(déplacements verticaux du châssis du chariot), la chaîne cinématique reliant le moteur de traction à la paire de roues est soumise à des charges dynamiques supplémentaires diminuant la durée de vie des organes de la chaSne cinématiiue. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvdnients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un chariot à moteurs pour moyen de transport ferroviaire, dans lequel les moteurs de traction seraient disposés de manière à permettre de réduire les charges agissant sur le cadre, de diminuer les charges vibratoires auxquelles sont soumis les moteurs de traction, ainsi que de réduire sensiblement les charges dynamiques dans la chaSne cinématique reliant le moteur de traction à la paire de roues. Ce problbme est résolu grace à un chariot à moteurs avec suspension sur ressorts pour un moyen de transport ferroviaire, dans lequel la poutre disposée entre les axes des essieux montés ou paires de roues et parallèlement à ces derniers, et portant à ses extrémités des appuis pour la caisse du moyen de transport est reliée à ladite caisse de manière quelle puisse tourner par rapport à celle-ci dans le plan horizontal, et est montée sur un cadre relié aux paires de roues, dont chacune est reliée cinématiquement par l'intermddiaire d'un réducteur à son propre moteur de traction, ledit cadre étant caractérisé, suivant l'invention, en ce que les moteurs de traction sont fixés sur la poutre mentionnée et sont stabilisés avec elle dans le plan vertical dans la direction longitudinale du chariot. Il est avantageux de réaliser la stabilisation des moteurs de traction fixés sur la poutre à l'aide de tirants dont chacun est relié par son extrémité à un moteur de traction par l'intermédiaire d'éléments élastiques, et par son autre extrémité à la caisse du moyen de transport, le rapport entre la hauteur de l'appui pour la caisse et la longueur du tirant étant sensiblement égal au rapport entre les carrés de leurs distances jusqu'au centre de rotation de la poutre dans le plan horizontal. Cette stabilisation des moteurs conjointement avec la poutre par rapport à la caisse est la plus simple et la plus efficace, car le galop de la caisse est sensiblement inférieur à celui du chassies du chariot. Il n'est pas moins avantageux de fixer aussi le réducteur de chaque moteur de traction sur ladite poutre. La fixation du réducteur sur la poutre permet de réduire la masse sans ressort de la paire de roues, est-à- dire de diminuer son action sur la voie ferrée. Il est plus avantageux que chaque appui pour la caisse comporte un montant et des amortisseurs disposés sur ses fagnes en bout. Cette réalisation constructive de l'appui permet de modifier dans de larges limites le moment tendant à faire revenir le chariot à sa position initiale après sa rotation par rapport à la caisse. Le chariot à moteurs avec suspension à ressorts pour moyen de transport ferroviaire, exécuté conformément à la présente invention, comporte des masses sans ressort relativement petites des paires de roues, ce qui réduit notablement leur action sur la voie ferrée et augmente sa durée de vie. Les charges dynamiques dans la chaîne cinématique qui relie la paire de roues au moteur sont considérablement réduites grtce à la stabilisation du moteur et du réducteur par rapport à la caisse. En plus, les moteurs ne sont pas soumis à ltaction de hautes charges de vibration. Ci-dessous est donnée la description d'un exemple concret mais non limitatif de la réalisation de la présente invention, avec références aux dessins annexés qui représentent : - la figure 1, le chariot à moteurs conforme à l'invention (vue de c8té) - la figure 2, idem (vue en plan) - la figure 3, la coupe III-III de la figure 2 - la figure 4, la coupe rV-IV de la figure 1 (à échelle agrandie) - la figure 5, la coupe V-V de la figure 3 (à échelle agrandie) - la figure 6, la coupe VI-VI de la figure 3 (à échelle agrandie). Le chariot à moteurs pour le moyen de transport comporte deux essieux montés ou paires de roues 1 (figures 1, 2) reliés par une suspension sur ressorts à manchon de guidage 2 au cadre 3. La suspension sur ressorts à manchon de guidage constitue le premier étage de suspension du chariot. Le cadre 3 est composé de deux poutres longitudinales 4 accouplées par une poutre cruciforme 5. la suspension à manchon de guidage 2 comporte un levier 6 monté sur l'axe 7 de la paire de roues 1. Un bras du levier 6 est relié par Lme articulation 8 (figure- i) au cadre 3 du chariot, son autre bras étant relié par l'intermédiaire d'un tirant 9 à un ressort 10 s'appuyant sur le cadre 3. Une poutre il est disposée sur le cadre 3 entre les axes 7 des paires de roues 1 parallèlement à ceux-ci et s'appuie sur le cadre 3 par l'intermédiaire de ressorts pneumatiques i2 (figure 3), en étant articulée audit cadre par des tirants 13 (figures 2, 3). les ressorts pneumatiques 12 sont placés sur le cadre 3 et constituent le second étage de la suspension à ressorts. tes extrémités de la poutre .11 portent des appuis 14 pour la caisse 15 (figures 1, 3) du moyen de transport. Une cheville 16 fixe à demeure à la caisse 1 5 passe à travers la partie médiane de la poutre 11. Elle est reliée à la poutre 11 par l'intermédiaire d'-un jeu d'amortisseurs 17, dont le serrage préalable s'effectue à l'aide de boulons 18 (figure 4) vissés dans des écrous 19. Les écrous 19 sont engagés dans des logements 20 pratiqués dans la poutre 11 et sont immobilisés par des goupilles 21. Les boulons 18 sont freinés par des contre-éc'rous 22. Une telle liaison de la poutre il (figures 1, 2, 3) avec la caisse 15 (figures 1, 3) assure non seulement la rotation autour de la cheville 16 par rapport à la caisse 15 dans le plan horizontal, mais aussi le déplacement de la caisse 15 par rapport à la poutre 11 dans les directions verticale et transversale par rapport à la voie, en formant en fait un étage de suspension complémentaire. Des moteurs de traction 23 (figures 1, 2) sont montés des deux côtés de la poutre Il et reliés.rigidement à elle. A cet effet, sur la poutre 71 sont fixés des supports 24 sur lesquels s'appuient, par leurs bossages 25 (figure 1), les moteurs 23 s'appliquant sur ces supports par l'intermédiaire de pattes 26 et de coins 27. Le réducteur 28 comprenant les roues dentées cylindriues 29 (figure 2) et 30 est fixé sur le moteur 23. IB petite roue dentée 29 est calte sur l'arbre du moteur de traction 23. La grande roue dentée 30 repose sur les paliers 31 disposés sur un axe creux 32 qui est fixé au moteur 23 de manière qu'il puisse en entre démonté. Par l'intermédiaire du moyeu 33, la grande roue dentée 30 est reliée à l'accouplenent élastique 34 fixé sur l'arbre creux 35. embrassant avec un jeu l'essieu-axe 7 de la paire de roues 1 et passant par l'axe creux 32. Uh accouplement élastique analogue 34, relié par l'intermédiairè du moyeu 36 à l'axe 7 de la paire de roues 1 est fixé sur l'autre extrémité de l'arbre creux 35. Les moteurs 23 avec les réducteurs 28, fixés sur la poutre 11, sont stabilisés ensemble avec elle dans le plan vertical disposé dans la direction de l'axe longitudinal du chariot. Cette stabilisation est effectuée à l'aide de deux tirants 3? - (figure 1). Une extrémité de chaque tirant est reliée au moteur 23, tandis que l'autre est reliée à la caisse 15. Cette liaison s'effectue par l'intermédiaire d'éléments élastiques 38. Les appuis 14 (figure 3) pour la caisse 15 sont disposés sur les extrémités de la poutre 71 (deux appuis de chaque coté). Chaque appui 14 comporte un montant 39 sur les faces en bout duquel sont placés les amortisseurs 40. Cette conception des appuis permet de modifier, dans une large plage, le couple tendant à ramener en position initiale la poutre et le chariot tout entier après rotation par rapport à la caisse 15. Ceci est obtenu par un calcul approprié des caractéristiques élastiques des amortisseurs 40, de leurs dimensions géométriques ainsi que de la hauteur des montants 39. Dans le but de supprimer les efforts supplémentaires pouvant entre subis par les tirants 37 pendant la rotation de la poutre il par rapport à la caisse 15 dans le plan horizontal, on a calculé une relation dans laquelle le rapport entre la hauteur h1 (figure 3) de l'appui 14 et la longueur h2 (figure 1) du tirant 37 est sensiblement égal aurapport des carrés de leurs-distances r1 (figure 2) et r2 jusqu'au centre de rotation (axe de la cheville 16) :: où h1 est la hauteur de l'appui 14 ; h2 est la longueur du tirant 37 ; r1 est la distance depuis l'ase géométrique de la cheville 16 jusqu'à la ligne médiane entre les appuis 14 ; r2 est la distance entre l'axe géométrique de la cheville 16 et le tirant 37. Pour chaque paires de roues 1, le chariot à moteur est doté n frein à disques actionné par la commande 42 fixée sur la poutre 4 du cadre 3. En plus, le chariot est éqaipé d'un frein électromagnétique sur rail 43 (figure 1) avec des élévateurs pneumatiques 44 (figure 2). Pour amortir les oscillations du louvoiement du chariot résultant des inégalités de la voie ferrée (des rails) dans le plan horizontal, on a monté sur chaque côtd de la caisse 15 un dispositif d'amortissement 45 d'un type à friction relié par le tirant 46 (figure 1) au cadre 3 du chariot. Les vibrations verticales zont amorties par les amortisseurs hydrauliques de vibration 47 (figure 3), dont les extrémités sont accouplées à la poutre il et au cadre 3. Les vibrations transversales par rapport à la voie ferrée sont supprimées par les amortisseurs hydrauliques de vibration 48. Une extrémité de chaque amortisseur 48 est articulée à la cheville 16 par une pièce 49 (figure 5), tandis que l'autre est reliée au cadre 3 du chariot. Les oscillations transversales de la caisse (dérive latérale) sont limitées par les jeux "at (figure 3) entre le cadre 3 et les amortisseurs 50 fixés sur la cheville 16. Les déformations axiales (dans la direction de l'axe 7 de la paire de roues 1) des accouplements élastiques 34, sont limitées par des butées latérales 51 montées sur la poutre 11. Chaque butée comporte un élément souple 52 (figure 6) fixé sur un galet 53 placé -sur un axe 54 fixé sur la poutre 11. Le chariot à moteur pour moyen de transport ferroviaire fonctionne de la manibre suivante. Lorsque le moteur de traction 23 est zizis en action, le couple moteur est transmis par 1' intermédiaire au réducteur 28 et de l'arbre creux 35 au moyen des accouplements élastiques 34 à la paire de roues 1. Pendant le mouvement du moyen de transport, les fléchissements de la suspension à ressorts 2 et 12, dus aux inégalités de la voie ferrée, provoquent des déplacements des moteurs 23 avec les réducteurs ?8 et conjointement avec la poutre 11 par rapport à la paire de roues 1. Ces déplacements sont compensés par les déformations des accouplements élastiques 34. La valeur du jeu entre l'axe 7 de la paire de roues 1 et l'arbre creux 35 est choisie de manière que lors des déplacements verticaux maximaux l'arbre creux 35 ne touche pas l'axe 7. Lors des déplacements transversaux des moteurs 23 et des réducteurs 28 ensemble avec la poutre 11 par rapport à la voie ferrée, les déxormations axiales maximales des accouplements 34 sont limitées par les jeux "b" (figure 3) entre les butées latérales 51 et le cadre 3. Par un choix approprié du jeu "b", les ressorts pneumati7ues 12 fonctionnent uniquement dans la direction verticale, tandis que l'amortissement transversal est assuré par l'étage de suspension supplémentaire formé par les butées 14 et la liaison souple de la cheville 16 avec la poutre Il par l'intermédiaire des amortisseurs 17 dans les limites des jeux da". -- Les efforts réactifs aux régimes de traction et de freinage sont transmis aux tirants 37 séparé s entre eux par une distance égale sensiblement à 1' empattement du chariot (la distance entre les paires de roues i). Grtce à cette grande distance entre les tirants 37, les efforts s'exerçant sur eux et leurs déformations sont insignifiants et, par conséquent, la stabilisation de la poutre il conjointement avec les moteurs 23 et les réducteurs 28 est dune efficacité maximale, si l'on tient compte du fait quelle est réalisée par rapport à la caisse. Etant donné que la poutre Il est montée sur les ressorts pneumatiques 12 disposés entre la poutre et le cadre 3, les moteurs 23 fixés sur cette poutre sont pratiquement isolés des charges vibratoires agissant sur le cadre. Ainsi, l'action du chariot sur la voie est réduite grtce à la diminution des masses non amorties des paires de roues non amorties ; les moteurs 23 et les réducteurs 28 sont isolés de l'action des charges vibratoires et dynamiques ; des charges dynamiques supplémentaires ne sont plus engendrées dans la chalane cinématique et dans les réducteurs, car les charges dues aux moteurs et aux réducteurs n'agissent plus sur le cadre, la conception du chariot est simplifiée et les conditions de fonctionnement sont améliorées du point de vue de la résistance à la fatigue. La disposition des moteurs 23 et des réducteurs 28 sur la poutre 11, leur stabilisation par rapport à la caisse et leur amortissement conjointement avec la caisse à l'aide de deux états de suspension à ressorts 2, 12, assure un abaissement sensible du centre de gravité de la caisse 15; ce qui permet au moyen de transport de franchir les secteurs curvilignes à des vitesses élevées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a éte donné qu'à titre d'exemple. En particùlier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVTENDICATION S i. Chariot à moteurs avec suspension sur ressorts pour un moyen de transport ferroviaire, du type dans lequel une poutre disposée entre les axes des essieux montés ou paires de roues du chariot et parallèlement auxdits axes, et aux extrémités de laquelle sont montés des appuis pour la caisse du moyen de transport, est reliée à ladite caisse de manière qu'elle puisse tourner par rapport à celle-ci dans le plan horizontal et est montée sur un cadre assemblé auxdits essieux montés dont chacun est relié cinématiquement, par l'txitermédiaire d'un réducteur, à son propre moteur de tractioh, caractérisé en ce que lesdits moteurs de tractions sont fixés sur ladite poutre et sont stabilisés conjointement avec celle-ci dans le plan vertical dans la direction longitudinale du chariot. 2* Chariot moteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la stabilisatVon des moteurs de traction fixés sur la poutre s'effectue au moyen de tirants dont chacun est relié par l'une de ses extrémités, par l'intermédiaire d'éléments élastiques, à l'un desdits moteurs de traction, tandis que son autre extrémité est reliée à la caisse du moyen de transport, le rapport entre la hauteur de l'appui pour la caisse et la longueur du tirant étant sensiblement égal au rapport des carrés de leurs distances jusqu'au centre de rotation de la poutre dans le plan horizontal. 3. Chariot à moteur eonforme à l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce que le réducteur de chaque moteur de traction est fixé lui aussi sur ladite poutre. 4. Chariot à moteur conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ee que chaque appui pour la caisse comporte un montant et des amortisseurs disposés à ses extre'mité s.