Brevet FR2410589A1 — publié le 19790629

La présente invention est relative aux véhicules terrestres circulant sur chemins de roulement métalliques et aux véhicules circulant sur pistes de roulement pour pneumatiques ou autres. Les véhicules de cette catégorie comportent des organes de contact avec les surfaces de guidage au sol. Ces organes sont constitués par des boudins dont sont munis les bandages des roues quand ces véhicules roulent sur rails et par des roues auxiliaires horizontales rattachées au châssis, quand ces véhicules roulent sur des pistes de roulement pour bandages en caoutchouc ou pneumatiques. Dans tous les cas ces organes coopèrent avec les surfaces de guidage en regard avec l'intérieur des voies de guidage. I1 résulte de cette disposition générale un certain nombre d'inconvénients. En particulier, la progression du véhicule ne peut s'effectuer que par une succession de rectifications de trajectoires obliques et non par un glissement continu comme on le souhaiterait. Le véhicule se câbre en travers de la voie chaque fois que le boudin d'une de ses roues avant touche l'un des rails et son déplacement se fait par mouvements de lacet dont la violence est proportionnelle à la puissance de la force de traction utilisée, ce qui entraîne une perte d'énergie, un inconfort et une production de bruit considérables. A ceci stajoute la nécessité d'utiliser des rails assez robustes pour résister aux chocs violents qui tendent continuellement à les écarter. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients sans apporter de modifications importantes aux véhicules existants et aux voies. Elle a donc pour objet un véhicule comportant des roues destinées à se déplacer sur des pistes de roulement et maintenues sur ces pistes par des moyens de maintien coopérant avec des surfaces de guidage, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien sont disposés extérieurement auxdites surfaces de guidage par rapport à l'axe de la voie formée par les pistes de roulement. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur les quels - la Fig.l est un schéma représentant le comportement sur une voie d'un véhicule classique; - la Fig.2 est un schéma représentant le comportement sur une voie d'un véhicule suivant l'invention; - la Fig.3 est une vue schématique d'un essieu de véhicule ferroviaire avec roues solidaires, selon l'invention, posé sur des rails ordinaires de roulement et de guidage; - la Fig.4 est une vue en élévation d'une des roues de la Fig.3 et de son montage sur essieu; - la Fig.5 est une vue en élévation d'un train de roues d'un véhicule sur pneumatiques perfectionné suivant l'invention. Sur la représentation schématique de la Fig.l, les roues d'un véhicule sont représentés par des plots 1 fixés à une plaque 2, entre des rails de guidage 3. Les surfaces latérales des plots 1 matérialisent les surfaces de frottement des boudins des roues d'une voiture de chemin de fer sur les rails correspondants. Les numéros de référence 4 et 5 représentent des points d'attache de fils pour faire glisser la plaque 2 respectivement vers la droite et vers la gauche sur les rails 3. Si l'on tire sur le point d'attache 4 vers la droite de la Fiv.1, on simule évidemment l'action de la force de traction normalement appliquée suivant la résultante des forces, au milieu de l'essieu avant d'un wagon. On constate au cours de cette expérience, que la plaque 1 ne se déplace librement vers la droite qu'à la condition qu'un jeu suffisant soit maintenu entre les plots 1 et les rails et que la direction de la force de traction soit rigoureusement parallèle a l'axe de la voie. On sait que dans la pratique ces deux conditions sont impossibles à réaliser d'une façon permanente. Les inégalités des voies, les franchissements des joints, les abords des courbes, la force centrifuge etc. font que les wagons sont rejetés d'un rail à l'autre et, en conséquence, la direction de la force de traction, par rapport à l'axe de la voie, varie continuellement. Ces variations de direction et leurs effets sont facilement simulés en tirant les points d'attache 4 ou 5 en biais. Par exemple, en tirant le point d'attache 4 vers le bas de la Fig.l, on amène le plot 1 situé en bas à droite sur la Fig.l, a toucher la surface de frottement du rail correspondant et on remarque que la force de traction s'applique alors à un levier cons titué, comme le montre la Fig.l, par la droite 4-1 dont le point d'appui est le point de contact de ce plot sur la surface de frottement du rail 3. Evidemment, la plaque mobile 2 est entraînée comme le levier 4-1 dans un mouvement de rotation autour du point de contact considéré si l'on continue de tirer sur le fil du point d'attache 4. Ce mouvement est limité par la rencontre du plot 1 situé en haut à gauche de la Fig.l avec la surface de frottement du rail 3 opposé et, de ce fait, la plaque 2 se coince entre les deux rails, c ' est-à-dire que le frottement des plots précités sur les deux rails oppose une résistance à l'avancement proportionnelle à la valeur de la force de traction. Les mêmes effets se produisent si l'on tire le point d'attache 5 vers la gauche et le tortillement du wagon que simule la plaque 2 est aussi évident dans un sens de déplacement que dans l'autre. Sur la représentation schématique de la Fig.2, les roues d'un véhicule suivant l'invention sont représentées par des plots fixés à une plaque 7 à l'extérieur de rails de guidage 8. Les surfaces latérales des plots 6 matérialisent les surfaces de frottement des boudins des roues d'une voiture de chemin de fer sur les rails correspondants. Les numéros de référence 9 et 10 représentent des points d'attache de fils pour faire glisser la plaque 7 respectivement vers la droite et vers la gauche de la Fig.2. Si on tire le point d'attache 9 vers la droite on simule, comme plus haut, l'action de la force de traction sur le milieu de l'essieu des roues avant d'un wagon. On constate un glissement très libre de la plaque 7 vers la droite. On remarque que ce glissement n'est pas influencé par des divergences de direction entre la force de traction et l'axe de la voie. Ces divergences peuvent même atteindre des valeurs de 450 sans qu'une augmentation sensible de la résistance à l'avancement soit décelable. Le mécanisme de guidage selon l'invention peut être observé expérimentalement de la façon suivante On considère sur la Fig.2, la position de la plaque 7 à un moment donné, par exemple lorsque le plot supérieur droit 6 touche la surface de frottement du rail 8 correspondant et que le plot inférieur gauche est en contact avec la surface de frottement de l'autre rail. I1 apparaît visiblement dans ce cas que la force de traction s'applique au levier formé par la droite 9-6 dont le point d'application est le point de contact du plot supérieurdroit avec la surface extérieure au rail 8 correspondant. En exerçant une traction vers la droite de la Fig.2 on fait donc pivoter la plaque 7 autour du plot supérieur droit 6, dans le sens de la marche et on amène ainsi le plot supérieur gauche à s'aligner sur le plot supérieur droit sur la surface de frottement du même rail 8. La force de traction met donc en oeuvre le braquage du véhicule dans une direction qui est constamment celle de l'axe de la voie. L'essieu de véhicule ferroviaire avec roues solidaires représenté Fig.3 comprend un essieu 11 dont les fusées 12 et 13 sont usinées en 14 pour s'adapter à des boîtes à huiles courantes. En outre, cet essieu est usiné en 15 (Fig.4), au même diamètre qu'en 14 pour constituer un logement pour une portée de calage rapportée 16. Ces deux usinages sont séparés par un épaulement 17. Le diamètre de l'épaulement 17 , celui de l'épaulement 18 en bout de fusée, ainsi que celui de l'essieu 11 sont identiques. Sur l'essieu l1 sont montées des roues 19 et 20 comportant des boudins ou mentonnets 21 situés à l'extérieur des rails 22 d' une voie ferrée. Les rails 22 servant de chemins de roulement et de guides, sont reliés entre eux de loin en loin par une entretoise 24 rendant la voie très homogène pour s'opposer aux chocs latéraux des roues. Comme le montre la Fig.4 chaque roue se compose d'un corps de roue 25 représenté en coupe, fait d'une toile en acier moulé avec trous d'allégissement 26 et renforcé par des nervures 27. Le corps de roue est fretté par un bandage 28 fait d'un anneau d'acier laminé muni d'un épaulement ou talon 29 qui porte contre un épaulement corresporXdant prévu sur le corps 25. Le profil du bandage 28 comprend un boudin qui empêche les roues de quitter les rails et qui constitue l'organe de contact avec la face latérale de guidage du rail. Le profil comporte également une surface tronconique de roulement 30 dont la conicité dirigée vers le boudin 21 est faite pour augmenter dans les courbes le diamètre de roulement sur le rail extérieur. La roue comporte un alésage central 31 épousant le profil de la portée de calage rapportée 16. Le diamètre à froid avant pose de cet alésage est à peu près égal à 0,999 du diamètre exterreur de la portée de calage rapportée 16, tout en étant légère- ment supérieur au diamètre de l'essieu 11 et des épaulements 17 et 18. La portée de calage 16 est une bague coupe en deux parties symétriques dans le sens longitudinal. Elle est faite en métal choisi pour sa résistance au cisaillement et pour une bonne adhérence au corps de roue et à l'essieu 11 dans la gorge 15. Les deux parties qui la constituent sont logées de part et d'autre de la gorge 16 de l'essieu 11 entre le corps de l'essieu et l'épaulement 17. La portée de calage a pour fonction de former saillie sur le profil de l'essieu lîrendant ainsi impossible le déplacement de la roue vers la gauche de la figure, c'est-à-dire vers l'exte- rieur de la voie. Le montage de l'ensemble essieu-roue solidaire, s'opère se lon la technique en usage. Le corps de roue 25 est glissé à chaud sur l'essieu en passant par dessus les épaulements 17 et 18. On met en place ensuite la portée de calage 16 dans la gorge 15 comme indiqué précédemment et on emmanche à force,à la presse hydraulique,le corps de roue 25 sur la portée de calage 16 en le reculant vers la fusée 12. Après refroidissement, le corps de roue enserre fortement l'essieu et la portée de calage interposée. L'adherence de ces trois pièces entre elles peut évidemment être augmentée par molletage des surfaces en présence ou par tout autre moyen connu. La pose du bandage 28 se fait ensuite de façon analogue, son diamètre intérieur à froid avant pose étant également à peu près égal à 0,99S du diamètre extérieur du corps de roue. On le dilate par élévation de température avant de le presser à la presse hydraulique sur le corps de roue 25. On remarque que le talon 29 du bandage rend impossible son expulsion vers l'extérieur sous l'effort des rails. Le montage des roues de guidage auxiliaires horizontales à l'avant et à l'arrière des véhicules roulant sur des pistes indépendantes de la voie de guidage, ainsi que le détail de l'infras tructure au sol, est donné à titre d'exemple par la Fig.5 qui concerne plus particulièrement le cas d'un vehicule sur pnetziatigts En 31, on a figuré l'une des parties d'extrémité d'un châs- sis montée sur roues à pneumatiques 33 et 34, circulant sur les pistes indépendantes 35 et 36 représentées en coupe. La voie de guidage est constituée par les rails 37 et 38 qui sont des fers en L renforcés par des goussets 39 et 40 servant également à la fixation d'entretoises dont 41. Ces rails ainsi que les pistes de roulement sont fixés de la façon ordinaire sur des traverses 32. Les rails de guidage peuvent servir éventuellement de conducteurs de retour de courant. Les roues de guidage auxiliaires horizontales 43 et 44 sont fixées sur un essieu coudé en U renversé 45 lui-même fixé au-dessous du châssis 31. La disposition des organes de contact, selon l'invention boudins et roues de guidage auxiliaires permet de faire coopérer les rails et la force de traction au braquage automatique du véhicule en direction du trajet de référence quand l'une des roues avant vient à heurter le rail, en particulier lorsque le véhicule aborde une courbe. Le mécanisme cse ce fonctionnement se vérifie facilement par simulation 9 l'aide du montage de la Fig. 2. En se référant à la partie de la description qui se rapporte à la Fig.2, on voit que la force de traction corrige automatiquement et sans heurt, les erreurs de braquage et, contrairement à ce qui se produit avec la technique antérieure, sans jamais coincer le véhicule entre les rails. La résistance à l'avancement n'est pas sensiblement influencée par des divergences de direction entre la force de traction et l'axe de la voie, même pour des angles importants. On remarque par ailleurs qu'il est préférable pour que le fonctionnement soit avantageux, que le véhicule soit toujours tiré et non poussé. Pour que le véhicule puisse être indifféremment tiré et poussé, il faut que le point d'application de la force de propulsion se trouve au point central comme c'est précisément le cas d'un bogie. Enfin, le simulateur de la Fig.2 permet de constater que le dispositif convient parfaitement aux véhicules automoteurs dont les deux roues arrière au moins sont motrices. L'invention a pour avantage de procurer un déplacement régulier du véhicule, exempt de mouvements de lacet, de bruit, d'inconfort et d'améliorer le rendement de la traction. Elle réduit aussi l'usure des roues et des voies et apporte une meilleure sécurité aux grandes vitesses. Elle s'applique aussi bien aux véhicules remorqués, aux véhicules à bogies tractés ou poussés et aux véhicules automoteurs, en exnloitation sur rails ordinaires, sur pistes pourpneurratiques et tout autre moyen de sustentation. Un véhicule équipé de roues suivant l'invention, telles que représentées aux Fig.3 et 4, peut être utilisé sur des voies existantes moyennant une légère adaptation des aiguillages et sans interdire à ceux-ci de recevoir des convois classiques. REVENDICATIONS 1 - Véhicule comportant des roues destinées à se déplacer sur des pistes de roulement et maintenues sur ces pistes par des moyens de maintien coopérant avec des surfaces de guidage, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien (21;43) sont disposés extérieurement auxdites surfaces de guidage par rapport à l'axe de la voie formée par les pistes de roulement (22;35). 2 - Véhicule ferroviaire suivant la revendication 1, comportant des roues à boudins, destinées à se déplacer sur des rails, caractérisé en ce que lesdits boudins (21) sont disposés à l'extérieur des bandages (28) par rapport aux surfaces de roulement des roues. 3 - Véhicule suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces de roulement (30) des roues (19,20) ont une conicité dirigée vers les boudins (21). 4 - Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque roue comportant un corps de roue (25) sur lequel est fretté un bandage (28) est fixcesur un essieu (11) par l'intermédiaire d'une portée de calage rapportée (16) formant butée axiale à l'encontre d'effort d'expulsion de la roue. 5 - Véhicule suivant la revendication 1, comportant des roues à pneumatiques destinées à se déplacer sur des pistes, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien des roues (33,34) d'un même essieu sur leurs pistes respectives (35,36) sont constitués par des roues auxiliaires (43,44) horizontales fixées au châssis (31) du véhicule et destinées à coopérer avec des rails de guidage intérieurs auxdites roues auxiliaires. 6 - Véhicule suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les roues auxiliaires (43,44) sont portées par un essieu (45) coudé en U renversé,lui-même fixé au-dessous du châssis (31).