Brevet FR2430880A1 — publié le 19800208

L'invention se rapporte à un véhicule sur rails, a commande à crémaillère et dont chacun des bogies comporte deux essieux montés dont chacun comporte un pignon disposé entre les deux roues, un dispositif de commande de l'essieu monté étant disposé entre le pignon et l'une des roues, un moteur de traction, qui est destiné au dispositif de commande, étant disposé dans la direction de la longueur du véhicule et un dispositif de freinage de l'essieu monté étant disposé entre le pignon et autre roue, les dispositifs de commande des essieux montés étant de mOme construction et leurs moteurs de traction tournant dans le même sens. Les roues d'un véhicule sur rails à commande à crémaillère sont soumises à des charges différentes pendant la marche. En marche à vitesse constante sur voie rectiligne et plane, les essieux montés subissent des charges orientées sensiblement verticalement vers le bas et maintenant les roues en application contre les rails. Le frei-nage sur une voie rectiligne provoque sur chaque bogie un moment de basculement longitudinal qui a pour conséquence un soulagement partiel des roues arrière du bogie. Lors d'un freinage en descente, ce soulagement augmente en fonction de l'inclinaison de la voie et de la force de freinage exercée.Le soulagement des, roues coté montagne peut être, dans certaines circonstances,supérieur å leur charge au repos1 de sorte que le bogie soumis uniquement au couple de basculement longitudinal peut dérailler, en particulier lorsqu'il se trouve dans une courbe dans laguelle il est en plus sous l'effet des forces centrifuges. Lorsque, par ailleurs, les deux moteurs de traction montés sur le bogie et destinés au dispositif de commande tournent dans le mime sens, le bogie subit un couple de basculement supplémentaire dA à la décélération angulaire imposée aux masses des rotors des moteurs de traction. Le sens d'action de ce couple correspond au sens de rotation des moteurs de traction et tend à faire basculer le bogie dans ce sens commun de rotation en soulageant ainsi les roues d'un coté du bogie. -L9r d'un freinage en descente, l'effet global du couple longitudinal et du couple transversal de basculement a pour effet que la roue de l'essieu monté côté montagne, qui se trouve du côté du bogie que soulage le couple transversal de basculement,est la plus soulagée.Le risque de déraillement est le plus fort lors d'un freinage en courbe et lorsque la roue la plus soulagée se trouve sur le rail ayant le plus petit rayon de courbure, car la force centrifuge exerce encore sur le bogie un couple de basculement transversal compte mentaire vers le côté extérieur de la courbe, ce couple provoquant encore un soulagement de la roue qui est du c8té interne de la courbe. Lorsque le véhicule est en descente dans le sens opposé à celui qui est mentionné ci-dessus, les deux moteurs de traction tournent toujours dans le même sens, mais toutefois dans le sens inverse-à celui qui a été mentionné. Le couple de basculement transversal qui se produit alors soulage les roues du coté opposé du bogie, mais par contre le couple de basculement longitudinal qui se produit lors d'un freinage soulage les roues qui se trouvent dans le cas particulier du cêté montagne. L'effet global des deux couples de basculement provoque donc le soulagement maximal de la roue située du côté opposé en diagonale à celle qui était précédemment la plus fortement soulagée. Les roues soulagées qui subissent en service les plus forts soulagement seront désignées par la suite : roues critiques. Il existe des véhicules sur rails qui sont construits en vue de diminuer le soulagement des roues en service et donc qui tendent à réduire le risque de déraillement. Dans un-véhicule sur rails de ce type que décrit le brevet suisse nO 504 990, les deux moteurs de traction montés dans le bogie tournent en sens opposés et les dispositifs de commande sont construits en conséquence de manières différentes. Ce type de réalisation est comateux, car les différences des transmissions sont la cause de relativement grandes dépenses qui sont dues en particulier au magasinage des pièces de rechange. L'invention a pour objet un véhicule sur rails du type tel que spécifié et dont des dispositions de construction qui sont simples, fiables et peu coûteuses élèvent la sécurité contre les déraillements. Selon une particularité essentielle de l'in vention, les pressions au repos des roues auxquelles effet global des couples de basculement longitudinaux dûs aux freinages et des couples de basculement transversal dûs aux masses en rotation du rotor des moteurs de traction fait subir en descente les soulagements maximaux sont supérieures aux pressions au repos des autres roues dans une proportion prédéterminée qui est fixée compte tenu des vitesses et frottements, de manière à élever le facteur de sécurité contre le déraillement. N\ La charge supplémentaire imposée aux roues critiques conformément à' l'invention leur interdit de se soulever des rails même en cas de freinage en descente et sous l'effet conjoint de plusieurs circonstances néfastes et donc interdit tout déraillement à la vitesse maximale admissible. La disposition selon l'invention autorise la mise en oeuvre de dispositifs de commande de réalisation identique, de sorte qu'il suffit par exemple d'une réserve d'une unique transmission. Selon un mode de réalisation de l'invention permettant d'obtenir de manière particulièrement simple et rentable une charge des roues critiques qui est supérieure à celle des autres, les ressorts de suspension des roues subissant les soulagements les plus forts sont après montage sous plus forte précontrainte que les ressorts de suspension des autres roues. En variante de réalisation de l'invention permettant d'obtenir un rapport optimal des charges imposées aux roues, les ressorts de suspension des roues subissant les plus forts soulagements ont une caractéristique à plus forte pente que celle des ressorts de suspension des autres roues. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le centre de gravité de chaque essieu monté peut se trouver dans sa moitié qui comprend la roue subissant les plus forts soulagements. Ce mode de réalisation peut aussi être utilisé en combinaison avec les modes de réalisation mentionnés plus haut. Les proportions dans lesquelles les pressions au repos des roues critiques sont supérieures aux pressions au repos des autres roues sont de préférence adoptées en vue de garantir la fiabilité et la sécurité contre les déraillements du véhicule sur toutes les sections de voies,de manière que les facteurs de sécurité contre le déraillement soientau moins approximativement égaux dans les courbes à gauche et les courbes à droite à une vitesse prédéterminée de marche du véhicule. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une élévation partielle d'un véhicule sur rails à commande à crémaillère et à dispositif primaire de suspension des roues conforme à 11 invention la figure 2 est une vue en plan selon la ligne de coupe II - II de la figure 1 la figure 3 représente à échelle agrandie un détail de la figure 1 partiellement en coupe ; et la figure 4 est un graphique de la course élastique en fonction de la force et illustre les caractéristiques de deux ressorts différents du dispositif primaire de suspension des roues d'un véhicule sur rails selon une variante de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent l'un de par exemple deux bogies 1 d'un véhicule sur rails et représentent une partie d'une caisse 3 prenant appui sur ce bogie au moyen d'une suspension secondaire 2. Un pivot 30 relie cette caisse, qui peut tourner autour d'un axe normal, à un chassie rigide 6 du bogie, qui prend appui par une suspension primaire sur des bottes 4 de deux essieux montés 5 et 5a qui tournent dans ces dernières. Le véhicule représenté sur la figure 1 se trouve sur des rails 31 inclinés sur l'horizontale et il est admis dans ce cas qu'il descend dans le sens de la flèche 19. Chaque essieu monté 5 et 5a comprend un arbre 7 sur lequel sont calées deux roues 8 et 9 ainsi que 8a et 9a et sur chacun desquels est aussi calé un pignon 10 placé au milieu entre les roues. Ce pignon est destiné à entrer en prise avec une crémaillère 11 qui est parallèle aux rails 31. Les arbres 7 sont par ailleurs reliés à un tambour disposé sur un cêté du pignon 10 et faisant partie d'un dispositif 12 de freinage de l'essieu monté, ainsi qu'à un dispositif 13 placé de .11 autre coté du pignon 10 et destiné à la commande de l'essieu monté 5 ou 5a.Les dispositifs de commande 15 sont disposés symé triquement par rapport au centre constitué par l'axe normal (pivot 30) et sont couplés à des moteurs de traction 14 fixés sur le châssis 6 du bogie et disposés de part et d'autre du plan médian longitudinal E du bogie, l'axe de rotation des moteurs étant parallèle à ce plan et leurs rotors tournant dans le même sens indiqué par les flèches 15. Lorsque, pendant la marche en descente du véhicule dans le sens de la flèche 19, les essieux montés 5 et 5a subissent un freinage brusque, un couple de basculement longitudinal E s'exerçant sur le bogie 1 provoque des soulagements L sur les roues 8a et 9a de l'essieu monté 5a se trouvant du cot montagne. Les rotors en rotation des moteurs de traction 14 exercent sur le bogie 1 un couple de basculement transversal complémentaire N s'exerçant dans le sens Q de leur rotation (flèches 15). Ce couple tend à soulever les roues droites â et 9a des deux essieux montés 5 et 5a en admettant que le-sens de la marche est celui indiqué par la flèche 19, ce couple provoquant des soulagements Q sur ces deux roues.Il se produit sur la roue 9a de l'essieu monté 5a, situé du ctté montagne, un effet global des deux couples de basculement NL et NQ qui a pour effet un soulagement global égal à L + Q. Cette roue 9a est donc celle qui est critique en marche en descente selon la flèche 19, etest-a,dire la roue la plus fortement soulagée du bogie t En marche en descente dans le sens inverse à celui de la flèche 19 -sur une section de voie correspondante et non représentée sur laquelle la pente va de essieu 5 à essieu 5a-, les deux moteurs de traction 14 tournent également dans le même sens, mais dans le sens opposé à celui des flèches 15 et non représenté, de sorte que le couple de basculement transversal correspondant qui s'exerce sur le bogie .1 soulage les roues 8a et 9. Lors d'un freinage en cours de cette marche en descente, le couple de basculement longitudinal qui se produit provoque un soulagement des deux roues 8 et 9 caté montagne. En conséquence, lors de cette descente en sens inverse, la roue 9 qui est opposée en diagonale à la roue critique 9a lors d'une descente dans le sens de la flèche 19 est celle qui.devient critique. Si aucune précaution convenable n'est prisse, les soulagements décrits des roues critiques 9 et 9a risquent d'avoir pour conséquence une diminution de la sécurité contre les-dérailie- ments en cas de grande vitesse et dtun fort freinage brusque. Ce risque est d'autant plus grand lors d'un freinage dans une courbe dans laquelle la roue critique 9 ou 9a, selon la descente, se trouve sur le rail situé à l'intérieur de la courbe et ayant le plus petit rayon de courbure, car le couple de basculement transversal complémentaire que produit la force centrifuge -s'exerce sur le bogie verts le cdté extérieur de la courbe et provoque encore un soulagement supplélpentaire sur les roues se trouvant à l'intérieur de la courbe. La suspension primaire du bogie 1 représenté sur les figures 1 et 2 comprend des ressorts 16 et 17 sensiblement identiques et disposés deux à deux sur chaque des boites 4 des essieux des roues 8 et 8a ainsi que 9 et 9a disposées en diagonale les unes par rapport aux autres. Chacun des ressorts 17 affectés aux roues critiques 9 et 9a de ce bogie sont sous précontrainte complémentaire imposée par un anneau 18, tandis que les ressorts 16 affectés aux roues non critiques 8 et 8a ne comportent aucun anneau similaire de précontrainte. Deux tiges 21 guident les mouvements des bottes d'essieu 4 par rapport au châssis 6 du bogie de la manière représentée sur la figure 3, l'un des ressorts 17 et 16 entourant chacune de ces tiges. Chaque tige de guidage 21 est montée à ajustement bloqué dans un manchon 22 soudé dans le chtssis 6 et elle est guidée dans l'alésage d'un manchon 23 monté à ajustement bloqué dans la botte d'essieu 4. Des rondelles de caoutchouc 20 sont disposées entre les anneaux de précontrainte 18 et le chassie 6 du bogie. Chaque boite d'essieu 4 comporte une surface 25 de retenue d'une butée 24 que comporte lecMssis 6 afin de limiter le déplacement de ce dernier lors d'un mouvement au cours duquel les ressorts subissent une contraction. La hauteur des anneaux 18 et dimensionnée en fonction de la précontrainte auxiliaire nécessaire des ressorts 17 de manière que les charges au repos imposées aux roues critiques 9 et 9a soient supérieures d'une valeur détermine aux charges au repos imposées aux autres roues 8 et 8a. . Cette valeur déterminée est adoptée de pré- férence, compte tenu des frottements, de la- vitesse et de la force de freinage exercée, de manière que les facteurs de sécurité contre les déraillements soient au moins approximativement égaUx dans les courbes à gauche et à droite. Les précontraintes complémentaires imposées aux ressorts 17 s'opposent donc aux soulagements des roues critiques 9 et 9a en élevant la sécurité contre les déraillements. Une variante de réalisation de l'invention qui n'est pas représentée pour elle-même va être décrite en référence suifigures 1, 2 et 4. Le risque de déraillement n'est pas abaissé dans cet exemple de réalisation au moyen d'une précontrainte supplémentaire des ressorts 17 affectés aux roues critiques 9 et 9a, mais par les ressorts utilisés qui sont de deux types différents en fonction du soulagement des différentes roues 8, 8å 9, Sa, les ressorts 17 ayant par exemple- des caractéristiques d'élasticité leur donnant une plus forte dureté.Dans le graphique de la figure 4 représentant les courbes carac téristiques de la course d'élasticité en fonction de la force des ressorts (P - W), la courbe la moins en pente f16 se rapporte aux ressorts 16 des roues non critiques 8 et 8a et la courbe f17 ayant la plus forte pente se rapporte aux ressorts 17 des roues critiques 9 et 9a. Le choix convenable de ces caractéristiques permet de fixer à volonté la différence entre les charges imposées aux roues au repos et de satisfaire aux critères de sécurité contre les déraillements sans aucune difficulté dans ce mode de réalisation également. Selon une autre variante encore de réalisation non représentée de l'invention, il est possible d'éviter d'utiliser des organes complémentaires de précontrainte -m8me en utilisant des ressorts identiques pour la suspension primaire correspondant aux ressorts 16 et 17 des figures 1 et 2- en répartissant les poids des différents composants des essieux montés 5 et 5a, par exemple par un mode de réalisation correspondant des tambours de freinage 12 (figure 2) de manière que le centre de gravité de chacun des essieux montés 5 et 5a se trouve dans la moitié qui comprend la roue critique 9 ou 9a. il est possible ainsi de faire également en sorte que les pressions au repos des roues critiques 9 et 9a soient supérieures aux pressions au repos des autres roues 8 et 8e. Le choix convenable des poids et donc de la position des centres de gravité des essieux montés permet de déterminer le supplé- ment de charge des roues critiques de manière à garantir un facteur de sécurité contre les déraillements qui soit suffisamment grand, malgré les soulagements décrits qui se produisent en service. il est bien entendu que ce mode de réalisation peut aussi être utilisé en combinaison avec les caractéristiques des autres modes de réalisation décrits. REVENDICATIONS 1. Véhicule sur rails à commande à crémaillère et dont chaque bogie comprend deux essieux montés dont chacun comprend un pignon disposé entre ses deux roues, un dispositif de commande de l'essieu monté qui est disposé entre le pignon et l'une des roues, un moteur de traction destiné au dispositif de commande et disposé dans la direction de la longueur du véhicule, ainsi qu'un dispositif de freinage de l'essieu monté qui est disposé entre le pignon et l'autre roue, les dispositifs de commande des deux essieux montés étant d'un même mode de réalisation et leurs moteurs de traction tournant dans le même sens, véhicule caractérisé en ce que les pressions au repos des roues (9, 9a) qui subissent les plus forts soulagements en marche en descente sous l'effet global des couples de basculement longitudinaux dûs aux freinages et des couples de basculentent transversaux dans à la rotation des rotors des moteurs de traction (14) ont des valeurs supérieures, fixées en fonction des vitesses et frottement, aux pressions au repos des autres roues (8, 8a), de manière à élever le facteur de sécurité contre les déraillements. 2. Véhicule sur rails selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de suspension des roues subissant les plus forts soulagements (9, 9a) sont à l'état monté sous plus forte précontrainte que les ressorts de suspension des autres roues (8,8a). 3. Véhicule sur rails selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de suspension des roues subissant les plus forts soulagements (9, 9a) ont une courbe caractéristique à plus forte pente que celle des ressorts de suspension des autres roues (8, 8a). 4. Véhicule sur rails selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le centre de gravité de chaque essieu monté (5, 5a) se trouve dans la moitié de ce dernier qui comprend la roue subissant les plus forts soulagements (9, 9a). 5. Véhicule sur rails selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites valeurs sont adoptées de manière que les facteurs de sécurité contre les déraillements soient au moins approximativement égaux dans les courbes à gauche et dans les courbes à droite à une vitesse de marche prédéterminée.