Brevet FR2402566A1 — publié le 19790406

La présente invention se rapporte à un châssis sur roues ou à un bogie pour différentes largeurs de voie, permettant la circulation sur des voies ayant des écartements différents. Le développement des transports par chemins de fer est freiné par l'existence de voies ayant différentes largeurs ou différents écartements. Comme l'on sait, la solution classique pour faire passer un véhicule d'une largeur de voie à une autre consiste à changer les systèmes de roulement, ce qui peut etre le plus facilement réalisé sur les véhicules équipés de bogies. Toutefois, cette solution a l'inconvénient que tous les véhicules destinés à rouler sur deux voies ayant des largeurs différentes, doivent posséder deux jeux de bogies dont l'un est installé à l'instant considéré sous le véhicule, tandis que l'autre reste inutilisé dans la gare de transformation, à quoi s'ajoute qu'il faut prévoir une eertaine réserve de bogies afin de compenser la différence du nombre des véhicules circulant dans une certaine direction et celle des véhicules circulant dans la direction opposée. A cela s'ajoute que l'organisation du transport entre les deux réseaux ferrés exige la construction de gares de transformation comportant de longues voies des deux sortes, avec des installations pour y garer les trains, et un certain nombre d'autres installations nécessaires pour effectuer le changement.De plus, la transformation des trains implique beaucoup de travail, le changement des bogies étant une opération longue et fastidieuse, demandant plusieurs heures. Un cas particulièrement difficile et désagréablement long est celui du changement des bogies des trains de voyageurs dont le système de montage des bogies est presque inamovible. On connaît de nombreuses solutions à ce problème, solutions dans lesquelles on ne change pas le système de roulement des véhicules, mais on déglace simplement les roues de chaque train de roues de manière à leur donner un espacement déterminé, correspondant à l'écartement des deux voies en question. On verrouille ensuite les roues dans ces deux positions qui, au moyen de mécanismes eompliqués, dans une installation de transformation, sous l'action d'une commande extérieure, déverrouillent les roues, les déplacent dans une nouvelle position qui correspond au nouvel écartement des voies, puis les reverrouillent. Malgré que le passage d'une largeur de voie à une autre soit relativement facile, grâce à ces mécanismes, ceux-ci ne sont cependant pas utilisés, dans la pratique, à cause de leur trop grande complexite et de leur poids excessif. On connaît aussi une solution pour un petit nombre donné de wagons attelés équipées d'un système de roulement spécial, non-traditionnel. Sous l'articulation d'attelage de chaque caisse de wagon, on monte un bogie uniaxe guidé par le wagon précédent, dans lequel les deux roues sont montées directement sur des axes courts au moyen de deux boites. Ces boîtes sont logées dans des trous cylindriques percés dans un corps commun aux deux roues. Cet ensemble roues-bo1tes peut etre déplacé transversalement entre deux positions finales correspondant aux écartements des voies et peut être immobilisé dans ces positions au moyen de verrous qu'on peut débloquer dans une section de transformation en les tirant vers le bas, en permettant ainsi un déplacement latéral foreé des roues et des boites.Après cela, on remonte les verrous, de façon qu'ils soient placés sur l'autre câté des boites. Dans l'installation de transformation, la charge est supportée par des rails latéraux, soulageant ainsi les roues et les paliers pour permettre un déplacement latéral plus aisé. L'installation qui vient d'etre décrite, qui utilise des roues indépen- dantes, est utilisée avec suecès pour les trains express circulant entre deux pays ayant des écartements de voies différentes. Toutefois, elle n'est utilisable que dans le cas d'un espacement bien déterminé entre les wagons, lesquels doivent etre articulés les uns aux autres, doivent comporter des bogies uniaxes, des freins à chaque roue, et doivent avoir un poids très allégé. Son exploitation exige un entretien de qualité. A cela s'ajoute que le corps commun aux deux roues a une forme relativement compliquée qui résulte de la nécessité de transférer, dans la voie de transformation, la charge à des glissières latérales.En outre, dans ce corps doivent etre montés les quatre paliers des deux roues indépendantes et il doit encore y avoir assez de place pour leur permettre de se déplacer latéralement. Pour permettre d'accéder aux paliers intérieurs, la partie centrale du corps de liaison doit etre courbée vers le haut. Tout ce qui précède a pour conséquence de rendre ce corps à la fois compliqué et très lourd, ce qui restreint son utilisation sur les véhicules lourds car il appartient aux parties non suspendues. Le fait que les boîtes soient entourées par un autre corps empeche le refroidissement des paliers et la visite des boîtes. Il est très difficile, sinon impossible, de monter sur ces boîtes des régulateurs de freins, des compteurs kilométriques, des tachymètres, des réducteurs de vitesse, etc. Par ailleurs, le mode de fixation au moyen de verrous, qui bloquent les boîtes d'un côté ou de l'autre, limite l'utilisation de cette solution à seulement deux voies ayant des largeurs très différentes. Dans la pratique, cette solution n'est effectivement utilisée que dans de tels cas. Pour des véhicules relativement lourds, ayant des boîtes volumineuses, cette solution est inapplicable, meme à des voies ayant des écartements très différents. Pour la circulation sur des voies ferrées ayant plus de deux largeurs de voie, on ne connaît actuellement aucune solution technique. La présente invention stest fixé pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et d'apporter un bogie permettant -un passage rapide, sur et commode, en mouvement, d'un véhicule de chemins de fer d'une voie ayant-un écartement normal à une voie plus large, sans aucun changement, sans avoir recours à un travail manuel ou à des mécanismes de verrouillage spéciaux, la transformation n'étant pas dépen- dante ou limitée par la masse du véhicule.De plus, la structure de ce bogie est simple, légère et claire, permet d'accoupler des appareils de toutes sortes aux trains de roues, assure un bon refroidissement des boîtes, permet d'utiliser différentes sortes de suspensions de ces dernières, en conservant les avantages des roues independantes L'invention atteint ses buts par un bogie pour différentes largeurs de voies comportant des roues indépendantes au lieu de trains de roues. Chaque roue est emmanchée sur un court arbre au moyen duquel elle est montée dans une boîte. Les roues situées d'un côté et de l'autre du bogie sont reliées entre elles au moyen d'un châssis dans le cadre latéral correspondant, indépendant, se déplacent sur les rails de la voie de chemin de fer. Au milieu de chaque cadre latéral est ménagée une ouverture transversale rectangulaire. La liaison avec le véhicule est réalisée par une traverse supérieure suspendue comportant un palier central de part et d'autre duquel sont montes des patins servant d'appuis à la caisse La traverse suspendue repose sur des ressorts logés dans les ouvertures rectangulaires du cadre latéral. Parallèlement sous la traverse suspendue s'étend la traverse inférieure sur laquelle prennent appui les ressorts. La traverse inférieure est plus longue que la traverse supérieure et ses extrémités dépassent de chaque côté du gabarit de la voie étroite. Sous la traverse inférieure, dans la zone des ouvertures rectangulaires, sont montées des erémaillères qui, de leur côté engrènent avec des dents fixées sur le cadre latéral.Les dents des crémail lèves sont appariées avec celles du cadre latéral et sont parallèles à cellés-ci ainsi qutà l'axe de glissement. Le nombre des dents des crémaillères et leur division sont calculés de façon à permettre ltengrènement correspondant à différents écartements de voie. De leur côté, les dents sont montées par rapport aux bandages des roues de façon à etre toujours chargées uniformément, et à assurer la liaison entre le cadre latéral indépendant et la traverse suspendue inférieure. La hauteur d'engagement h1 des dents avec les crémaillères est plus petite que le jeu h2 entre la partie supérieure des ouvertures rectangulaires et la traverse suspendue supérieure. Ce rapport est fonction de l'élasticité des ressorts, qui sont toujours calculés pour que leur fléchissement-statique soit toujours égal ou inférieur à h2. De plus, le jeu h2 entre la partie supérieure des ouvertures rectangulaires et la traverse suspendue supérieure est .plus grande que la profondeur d'engrènement h1 entre les dents et les crémaillères, tout en étant plus petit que la compression statique des ressorts sans charge. Pour la compensation des roues, on a prévu, sous la traverse suspendue, des garnitures comportant des points venant au contact de la voie de transformation. L'installation de transformation pour passer d'une largeur de voie à une autre comporte latéralement, deux chemins de rouleaux, deux glissières ou autres qui viennent au contact des extrémités latérales saillantes de la traverse infé rieure. La voie elle-meme comprend, dans l'installation de transformation, trois sections, à savoir, une section inclinée vers le haut ayant une voie étroite une section horizontale s'élargissant de la section étroite St à la section plus large 82 et une section relativement large S2 s'inclinant vers le bas. Le bogie selon l'invention pour des voies de largeurs différentes selon l'invention offre, aux véhicules qui sont équipés avec celui-ci, la possibilité de passer en mouvement, d'une manière rapide, sûre et commode, d'une voie ayant un écartement normal à une autre plus large, sans aucune intervention manuelle et sans aucun mécanisme de verrouillage spécial. De plus, les dimensions du bogie ne sont pas limitées par la masse du véhicule, et sont d'une construction simple et légère. La possibilité d'accoupler des dispositifs de réglage des freins, des compteurs kilométriques, des tachymètres, des réducteurs de génératrices électri- ques, et des moteurs est conservée. Comme dans le cas des trains de roues traditionnels, les appareils énumérés ci-dessus peuvent aussi etre accouplés aux boîtes intérieures des roues libres. En outre, les forces qui se développent dans les courbes sont négligeables, ce qui diminue considérablement l'usure des roues, de leurs bandages et des rails. L'influence des facteurs extérieurs qui sont à l'origine d'oscillations latérales est aussi fortement diminuée. Les axes deviennent sensiblement plus légers et du fait de Itabsence de tout couple de rotation dans la liaison entre les axes et les bandages des roues, les strictes exigences imposées à cette liaison sont-supprimées. Dans les courbes des voies, la résistance diminue considérablement et du fait de l'absence de tout glissement entre la voie et les roues libres pendant le freinage, la tendance à patiner est également réduite.Du fait que les roues ont un mouvement indépendant7 rien ne s' oppose au montage de roues ayant des diam-tres différents. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé,dans lequel La figure 1 est une coupe transversale à travers un bogie pour des largeurs de voie différentes, le cté gauche étant représenté sur une voie S1 ayant un écartement minima, tandis que le côté droit est sur une voie S2 ayant une largeur maximale ; La figure 2 est une vue latérale du-bogie de l'invention ; La figure 3 est une vue en plan de celui-ci ; La figure 4 est une vue latérale schématique d'une installation de transformation pour passer d'une largeur de voie à une autre ; et, La figure 5 montre 3 sections de voie de la zone de transformation. Le bogie t équipant le véhicule 2 se compose de deux cadres latéraux indépendants 3 et 3', avec des joues 15, associés respectivement aux deux rails 4 et 5, des roues indépendantes 6, qui sont montées de part et d'autre dans des boltes 7 et 8 et qui sont équipées de freins. La caisse 2 du véhicule est reliée aux cadres latéraux indépendants 3 et 3' au moyen de traverses suspendues 9 sur lesquelles sont montés un palier central 10 et des patins latéraux extérieurs 11. La traverse supérieure 11 prend appui sur une traverse inférieure 13 par l'intermédiaire de ressorts, les extrémités de la traverse 13 dépassant de part et d'autre de la traverse 12. La traverse supérieure 9 et la traverse inférieure 13 traversent les ouvertures rectangulaires 14 des joues 15 des cadres latéraux indépendants 3 et 3' qui leur servent de guides. A la partie inférieure de chaque ouverture rectangulaire 14 sont fixées deux dents 16 et 17 qui coopèrent avec les dents correspondantes 18 des cremail- lères 19 qui sont fixées sur la face inférieure de la traverse inférieure 13.Les dents 16 et 17 et les dents 18 s'étendent parallèlement aux rails 4 et 5. Pour permettre un verrouillage des éléments du bogie dans la position représentée en cas d'avarie, la hauteur d'engrènement h1 des dents 16 et 17 dans les dents 18 doit, sous l'action du poids propre du wagon, être plus petite que le jeu h2 entre la traverse supérieure 9 et la partie supérieure de l'ouverture rectangulaire 14 et le fléchissement statique des ressorts 12 doit etre égal ou supe- rieur à h2. Pour passer d'une largeur de voie à une autre, les bogies 1 de l'invention passent, sans etre séparés du véhicule 1, dans une installation de transformation comportant trois sections dans lesquelles des voies à rouleaux 20 soutiennent par en-dessous les extrémités latérales saillantes des traverses inférieures 13. Dans la section inclinée I, la voie a une largeur réduite S2, dans la section horizontale II, elle a une largeur allant en augmentant de la largeur S1 à la largeur S2 et dans la section inclinde vers le bas III, la voie a une largeur plus grande S2.Jusqu'a la section II, le véhicule 2 et les parties qui s y rapportent, situées au-dessus de la traverse inférieure 13, sont levés à une hauteur h par rapport aux cadres latéraux indépendants 3 et 3' du bogie 1, hauteur qui est supérieure à la hauteur d'engrènement h1 des dents 16, 17 et 18. Pendant le passage du véhicule dans la section II, il se produit un déplacement progressif des cadres latéraux 3 et 3 > de la largeur S1 à la largeur S2, dans laquelle les dents 16 et 77 viennent se placer en face d'autres dents 18. Dans la section III, les dents 18 s'abaissent sur les dents 16 et IT, ce dont résulte un nouvel espacement S2 entre les roues 6. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, le bogie peut etre adapté à quatre écartements de voie différentsv Etant donné que l'installation de transformation est symétrique, les véhicules peuvent y passer dans les deux sens. Pour compenser l'usure des roues 6 il est possible de prévoir dans la zone de contact entre la traverse inférieure 13 et le chemin de rouleaux 20, à la face inférieure de la traverse, des garnitures ou des cales de correetion. Ces cales ne sont généralement nécessaires que dans le cas d'une suspension très élastique des botes. Le bogie selon l'invention peut etre utilisé pour toutes les voies de chemins de fer normales et larges. il permet aussi de réaliser des transports combinés sur des voies de chemins de fer étroites, dont les écartements sont très divers dans certains pays. REVENDICATIONS 1. Bogie pour des largeurs de voie différentes ayant des roues indépendantes earactérisé en ce qu'il se compose de deux cadres latéraux indépendants (3,3'), dont chacun comporte uw åous (15) dans laquelle sont montés sur des axes courts et sur deux boîtes (7, 8) les roues (6), qui sont équipés de boîtes à ressort et de freins, et où, par une ouverture rectangulaire (14) de la joue (ils), passe une traverse supérieure suspendue (19) comportant un palier central et des patins latéraux (11), ainsi qu'une traverse inférieure (13) parallèle à la prece- dente, entre lesquelles des ressorts de suspension (12) sont montés, cependant qu'è la face inférieure de la traverse inférieure (13) sont montées des crémaillères (19) dont la denture s'étend longitudinalement et dont les dents (18) coopèrent avec des dents (16,17), également orientées longitudinalement, qui sont situées dans les ouvertures rectangulaires (14), la division et le nombre des dents (18) étant déterminés en fonction des écartements de voie pour lesquels le bogie est conçu. 2. Bogie pour différentes largeurs de voie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la traverse supérieure (9) et la traverse inférieure (13) sont guidées latéralement par les ouvertures rectangulaires (14), le jeu h2 entre la traverse supérieure (9) et la partie supérieure des ouvertures rectangulaires (14) étant supérieurs à la hauteur h1 de la partie de la denture (18) engrenant avec les dents (16,17), tandis que le fléchissement statique des ressorts (12) est supérieur ou égal au jeu h2. 3. Bogie pour différentes largeurs de voie selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les extrémités de la traverse inférieure (13) s > éten- dent jusqu'aux limites du gabarit de la voie étroite et viennent au contact d'un chemin à rouleaux (20) de l'installation de transformation, des garnitures et des cales étant prévues sous ces extrémités de la traverse pour compenser l'usure des roues (6). 4. Bogie pour différentes largeurs de voie selon la revendication 7, caractérisé en ce que des patins latéraux (iî) pour soutenir la tete du wagon sur la traverse supérieure (9), sont montés à I'extérieur des cadres latéraux indépendants (3, 3').