Brevet FR2459168A1 — publié le 19810109

Un certain nombre de systèmes ont été utilisés pour incliner les véhicules ferroviaires afin d'améliorer le confort des voyageurs lorsque ces véhicules négocient des courbes à vitesse relativement élevée. De tels sys- tèmes comprennent des pendules oscillants, ou des biellet- tes inclinées, des rouleaux montés sur des chemins de roulement incurvés et des tringlages articulés. Certains systèmes d'inclinaison utilisés jusqu'à présent comportent des mécanismes disposés au-dessous de la suspension secondaire. Ce montage permet cependant à la caisse du véhicule de s'incliner en sens inverse, ce qui demande une plus grande inclinaison de la part du système pour donner à la caisse l'inclinaison souhaitée. Dans ces systèmes, les forces centrifuges résultant du passage en courbe tendent à neutraliser l'inclinaison souhaitée. En général, les systèmes mentionnés ci-dessus doivent être incorporés à l'origine dans la construction des véhicules et de leurs traverses de charge. Ceci rend difficile l'adaptation de ces systèmes aux véhicules ferroviaires existants, sans révision importante. Certains systèmes actuels utilisent des barres anti-roulis. Ces barres sont reliées aux bords inférieurs de la caisse, entre cette dernière et la traverse de charge. Les barres anti-roulis sont conçues pour empêcher tout roulis excessif ou pour empêcher un côté de la caisse du véhicule de s'incliner par rapport à l'autre côté. L'invention concerne un système perfectionné destiné à donner une inclinaison sélective à une caisse de véhicule. Ce système associe les avantages d'une barre anti-roulis et d'un dispositif d'inclinaison sélec- tive utilisés dans un véhicule ferroviaire. Le système selon l'invention empêche tout roulis indésirable au cours d'une opération d'inclinaison réglable. Il permet de donner à la caisse d'un véhicule une inclinaison de valeur programmable. L'invention concerne donc un système destiné à incliner la caisse d'un véhicule ferroviaire monté sur des bogies. Une structure formant barre anti-roulis comprend deux éléments rotatifs qui sontreliés à la caisse du véhicule, au bas des deux côtés, entre cette caisse et la traverse de charge. Deux bras de levier relient les extrémités des deux éléments rotatifs à des biellettes montées sur la traverse de charge. Un dispositif permet de faire tourner sélectivement les éléments rotatifs en sens opposés. La rotation des éléments rotatifs dépla- ce les bras de levier et les biellettes afin dtincliner à force la caisse latéralement par rapport à la traverse de charge, sous un angle programmable ou réglable. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, et sur lesquels: - la fig. 1 est une élévation partielle d'un véhicule ferroviaire reposant sur un bogie dans lequel le système selon l'invention est incorporé; - la fig. 2 est une élévation partielle, à échelle agrandie, du système d'inclinaison de caisse salon l'invention; - la fig. 3 est une vue suivant la ligne 3-3 de la fig. 2; - la fig. 4 est une vue, avec coupe partielle, suivant la ligne 4-4 de la fig. 2; - la fig. 5 est une coupe partielle suivant la ligne 5-5 de la fig. 2; - la fig. 6 est une coupe partielle suivant la ligne 6-6 de la fig. 2; - la fig. 7A est une vue partielle en perspec- tive du système d'inclinaison de caisse selon l'invention, en position de repos; - la fig. 7B est une vue partielle en perspec- tive du système d'inclinaison de caisse selon l'invention, en position de travail; - la fig. 8 est une vue partielle en bout d'un véhicule ferroviaire comportant le système selon l'invention et montré en position non inclinée - la fig. 9 est une vue partielle en bout d'un véhicule ferroviaire comportant le système selon l'invention et montré en position d'inclinaison. La fig. 1 représente un véhicule ferroviaire classique 10 reposant sur un bogie 12. Ce dernier est constitué de pièces classiques telles qu'une traverse 14 de charge, des longerons 16 et des roues 18. Comme décrit en détail ci-après en regard des figures, un méca- nisme 20 d'inclinaison est monté convenablement entre les bas de caisse du véhicule 10 et la traverse de charge 14. Comme représenté sur les fig. 1 à 7B, deux élé- ments rotatifs 22et 24 sont fixés de manière à tourner dans des supports 26 et 28, eux-mêmes fixés à la caisse 10 du véhicule. Les extrémités des éléments rotatifs 22 et 24 peuvent tourner librement dans les supports 26 et 28. La disposition de ces éléments rotatifs 22 et 24, lorsqu'ils ne sont pas tournés, est analogue à celle d'une barre anti-roulis que l'on trouve dans la plupart des dispositifs antérieurs. Les éléments rotatifs 22 et 24 peuvent être considérés essentiellement comme formant une pièce unique ou une barre anti-roulis lorsque les conditions de circulation du véhicule rendent inutile ou non souhaitable une inclinaison de ce véhicule. La différence entre les éléments rotatifs 22 et 24 et une barre anti-roulis classique est que les extrémités des éléments 22 et 24 peuvent tourner librement afin de provo- quer une inclinaison de la caisse 10 par rapport au bogie 12, comme décrit ci-après. Les éléments rotatifs 22 et 24 peuvent avoir la même longueur, si cela est souhaité, ce qui signifie que les organes de commande du système d'inclinaison sont placés vers le centre du véhicule. Cependant, dans la forme préférée de réalisation représentée, une des pièces, à savoir l'élément 24, est beaucoup plus courte que l'autre pièce, à savoir l'élément 22, afin que le mécanisme de travail associé au système d'inclinaison soit aisément, accessible sur le côté du véhicule. Les extrémités des éléments 22 et 24 sont reliées respectivement à des bras de levier 30 et 32 qui sont conçus pour se déplacer ou pour pivoter autour des extrémités desdits éléments rotatifs 22 et 24 pendant une opération d'inclinaison. Les autres extrémités des bras de levier 30 et 32 sont reliées à deux biellettes 34 et 37 (fig. 7A), la biellette 34 étant également repré- sentée sur la fig. 2. Les biellettes 34 et 37 sont articu- lées entre les bras de levier 30 et 32 et des plaques d'acier 36 et 39 (fig. 7A) qui sont fixées à la traverse 14 de charge au moyen d'organes convenables de montage. Comme représenté sur la fig. 2, des vis 38 et 40 sont associées par vissage à des organes filetés 42 et 44. La plaque 39 est fixée de la même manière à la traverse de charge au moyen d'organes convenables de montage (fig. 7A). Etant donné que la plaque d'acier 36 est fixée à la traverse 14 de charge, la biellette 34 peut être considérée, en fait, comme étant reliée directement à la traverse de charge 14, ce qui est également le cas de la biellette 37. Par conséquent, lorsque les bras de levier 30 et 32 pivotent, une extrémité de chaque bras tend à rester fixe par rapport à la caisse 10 et l'autre extrémité tend à monter ou descendre, suivant le sens de l'inclinaison, afin de transmettre par l'inter- médiaire des biellettes 34 et 37 une certaine force ascen- dante ou descendante à la caisse 10 par rapport à la traverse 14. L'invention est conçue de manière que les bras 30 et 32 de levier soient déplacés en sens opposés pour que les biellettes associées 34 et 37 tendent à permettre aux côtés du véhicule 10 d'être inclinés vers le haut ou vers le bas, dans des sens opposés. Deux bras 46 et 48 sont fixés aux éléments 22 et 24, respectivement, les liaisons étant représentées en détail sur la fig. 5. L'élément rotatif 22 est monté de manière à être tourné par le bras 48 et l'élément rotatif 24 est monté de manière à être tourné par le bras 46. Les bras 46 et 48 sont montés dans des paliers convenables et destinés à pivoter autour de l'axe des éléments 22 et 24. Un organe de commande à vis et à billes ou tout autre organe convenable 50 est monté entre les extrémités libres des bras 46 et 48. Divers dispositifs hydrauliques, pneumatiques ou mécaniques, pouvant exécuter des mouvements d'extension et de retrait, peuvent être utilisés à la place de l'organe de commande à vis et à billes. Cet organe 50 de commande est destiné à s'allonger ou se raccourcir conformément à un signal qu'il reçoit. Sur la fig. 2, les bras 46 et 48 sont représentés en traits pleins dans les positions correspondant à l'absence d'inclinaison. Les bras 46 et 48 sont représentés en traits mixtes dans une condition correspondant à un mouvement d'extension de l'organe 50 de commande à vis et à billes, comme c'est le cas lors d'une opération d'inclinaison. Les fig. 7A et 7B montrent également ces deux conditions. Un dispositif 52 est convenablement monté sur l'élément rotatif au moyen de tout organe convenable. Ce dispositif peut comprendre un capteur de position, un frein à moteur, un servo-moteur à courant continu et une boite de transmission. La sortie de la boîte de transmission est reliée à un bras 54 qui est destiné à être mis en rotation conformément à un signal de commande provenant d'une source 53 et indiquant qu'une opération d'inclinaison doit avoir lieu. Le signal d'inclinaison provenant de la source 53 et déclenchant le dispositif peut être produit par divers moyens. Par exemple, des signaux peuvent provenir de mouvements de la locomotive indiquant que cette dernière entre dans une courbe. Des accéléromètres convenablement placés dans le véhicule peuvent également être utilisés. Les signaux de mise en oeuvre des mécanismes d'inclinaison peuvent être produits manuellement ou automatiquement. Des dispositifs de ce type permettant de détecter les passages en courbe dans des directions angulaires sont bien connus et ils ne seront pas décrits en détail, car ils n'ont trait que de loin à l'invention. Le mouvement mécanique du bras 54 est appliqué à une boîte 56 de transmission qui transmet l'énergie du bras54 afin de fairetourner unsecond bras 58. Des joints convenables sont disposés aux articulations entre les bras 54 et 58 et la boîte 56 de transmission. Le bras 58 est destiné à être mis en rotation conformément à un mouvement d'inclinaison, afin d'actionner la vis 50 de commande à billes. Par exemple, si le bras 58 tourne dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, il peut provoquer un mouvement d'extension de l'organe de commande. De la même manière, si le bras 58 est mis en rotation, en sens opposé, il provoque un mouvement de raccourcissement de l'organe 50 de commande. Le mouve- ment d'allongement ou de raccourcissement de l'organe provoque une augmentation ou une diminution de l'écarte- ment des bras 46 et 48. De tels organes de commande à vis et à billes sont bien connus de l'homme de l'art et ils ne seront pas décrits en détail. Lorsque les bras 46 et 48 sont davantage écartés l'un-de l'autre, ce qui indique quaunex inclinaison du véhicule a lieu, l'élément rotatif 22 est tourné dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. Simultanément, le bras 46 provoque une rotation de l'élé- 25. ment 22 dans le sens des aiguilles d'une montre. Ces sens sont indiqués par rapport à l'orientation des fig. 2, TA et 7B. Lorsque le bras 48 descend afin de faire tourner à force l'élément 24 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, le bras 32 de levier, relié à la biellette 34, oblige le côté correspondant du véhicule à s'abaisser. En effet, l'extrémité de l'élé- ment 24 fait descendre le support 26. Simultanément, le bras 48, qui tourne dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, provoque une rotation de l'élément 22 et une élévation à force du côté de la caisse comportant le support 28. Lorsque le signal provenant de la source 53 et appliqué au capteur de position du dispositif 52, est de signe opposé à celui du signal provoquant les opérations décrites ci-dessus, des mouvements opposés ont lieu. Dans ce cas, l'organe 50 de commande à vis et à billes se raccourcit afin de rapprocher les bras 46 et 48-l'un de l'autre. Le bras 48 provoque une rotation de l'extré- mité de l'élément 24 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le bras 46 provoque une rotation de l'élément 22 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. Dans ce cas, le côté du véhicule comportant le support 26 est abaissé et le côté du véhicule comportant le support 28 est relevé. La fig. 8 est une vue en bout montrant le véhicule alors qu'aucune opération d'inclinaison n'a lieu. La fig. 9 est une vue en bout montrant le véhicule en cours d'inclinaison, ayant pour effet de soulever le côté gauche de ce véhicule et d'abaisser son côté droit. Il est évident qu'une opération d'inclinaison op- posée peut être également effectuée. Dans ce cas, le côté droit du véhicule est incliné vers le haut et le côté gauche est incliné vers le bas, dans l'orientation de la fig. 9. Les fig. 8 et 9 représentent des ressorts hélicoïdaux 84 et 86. Des ressorts pneumatiques sont montrés sur les autres figures. L'invention peut être utilisée avec tout type de suspension, les ressorts pneuma- tiques permettant une inclinaison plus aisée en raison des échanges d'air se produisant entre les ressorts au cours des opérations d'inclinaison. La fig. 3 montre diverses caractéristiques concernant le bogie et n'ayant pas trait directement à l'invention. Comme représenté, les longerons 16 et 17 du châssis du bogie 12 sont reliés par un croisillon convenable 19. La traverse de charge 14 est fixée à ces longerons 16 et 17. Les extrémités de cette traverse sont conçues pour porter des ressorts pneumatiques conve- nables 60 et 62. Divers amortisseurs 64 peuvent également être utilisés. De telles caractéristiques de bogie sont bien connues et ne seront donc pas décrites plus en détail. La fig. 5 montre les éléments rotatifs 22 et 24 équipés de leurs divers organes d'appui, ainsi que les liaisons entre les différentes pièces. Le bras 46 est convenablement soudé.eur l'élément rotatif 24. Ce dernier est relié par soudage ou toute autre manière à un organe 66 de liaison qui est fixé à un second organe 68 de liaison monté de manière à pouvoir tourner sur une garniture anti-friction 70 logée dans un palier 71. Des rondelles 72 sont disposées entre l'organe 68 et la garniture 70. Une garniture 74 est disposée entre l'élément rotatif 24 et un organe intérieur 76 de liaison. Lorsque le bras 46 est actionné, l'élément rotatif 24 est également tourné afin de faire monter ou descendre le levier 32 pour incliner le véhicule. Il apparaît que le bras 46, l'élément rotatif 24 et le levier associé 32 fonctionnent indépendamment du mouve- ment du bras 48 qui est utilisé pour faire tourner l'autre élément rotatif 22. Le bras 48 est soudé sur l'organe 76 qui, lui-même, est soudé à l'extrémité de l'élément rotatif 22. Un mouvement du bras 48 provoque une rotation de l'élément 22, ce qui entraîne un mouvement de montée ou de descente du levier 30. Comme mentionné précédemment, les bras 46 et 48 se déplacent en sens opposés, de sorte que les sens de rotation des éléments 22 et 24 sont égale- ment opposés. Ceci provoque également des mouvements de sens opposés des leviers 30 et 32 placés sur les deux côtés du véhicule. Par conséquent, lors d'une opération d'inclinaison, un côté du véhicule tend à descendre tandis que l'autre c8té tend à monter, et vice-versa. Il convient de noter que lorsqu'aucune opéra- tion d'inclinaison n'a lieu, les positions relatives des bras 46 et 48 restent constantes. Les éléments rotatifs 22 et 24 ne sont donc pas tournés l'un par rapport à l'autre et se comportent comme une seule pièce. Par conséquent, aucun mouvement d'inclinaison n'a lieu. Simultanément, les liaisons entre les éléments 22 et 24 sont telles qu'ils peuvent être considérés comme étant fixes l'un par rapport à l'autre. Ceci signifie que les éléments 22 et 24 peuvent se comporter comme une barre anti-roulis classique. Par conséquent, le système représenté permet d'obtenir les avantages d'une barre anti-roulis empêchant l'inclinaison de la caisse, etd'ob- teniren même temps uneopération d'inclinaison commandée. La fig. 6 représente en détail les diverses pièces mécaniques associée. à l'une des biellettes, à savoir la biellette 34. Cette biellette 34 est reliée àla plaque 36 d'acier au moyen d'un dispositif convena- ble 77 de boulonnage. L'extrémité libre de la biellette 34 est reliée au bras 32 de levier par un dispositif convenable 79 de boulonnage. Les mouvements de montée et de descente ainsi que les mouvements latéraux de la biel- lette résultent de l'action d'inclinaison ainsi que de certains mouvements latéraux de la caisse du véhicule par rapport à la traverse de charge, par suite des mouve- ments des ressorts pneumatiques portant le véhicule. Des organes flexibles 78 et 80 sont fixés à une plaque 82 qui, elle-même est reliée à la traverse de charge et supporte le ressort pneumatique 84. Ces organes d'appui 78 et 80 permettent des mouvements latéraux de la biellet- te 34. Les fig. 7A et 7B sont des vues en perspective montrant les pièces mobiles principales mises en jeu lors d'une opération d'inclinaison du système selon l'in- vention. La fig. 7A montre les divers éléments lors- que le véhicule 10 n'est pas incliné. La fig. 7B montre les mêmes éléments alors que le véhicule doit être incliné dans un sens, le véhicule pouvant évidemment être également incliné dans l'autre sens. Comme montré sur les fig. 7B et 7A, on suppose que l'on souhaite inôliner le véhicule en faisant monter son côté gauche et descendre son côté droit. Dans ce cas, l'organe 50 de commande à vis et àbilles s'allonge afin d'écarter les bras 46 et 48. Lorsque le bras 46 de levier s'élève, comme indiqué par la flèche, le côté gauche du véhicule s'élève également. Lorsque le bras 46 s'élève ainsi, le bras 48 s'abaisse de manière à provo- quer une rotation de l'élément 22 dans un sens faisant descendre à force la biellette 37. Les organes mécani- ques situés sur le côté droit du véhicule comprennent la biellette 37, une plaque 39 d'acier et des disposi- tifs 41 et 43 de montage qui sont tous conçus pour fonc- IO' tionner de la même manière que les organes opposés, situés sur le côté gauche du véhicule. Dans le cas o l'organe 50 de commande à vis et à billes se raccourcit, les bras 46 et 48 se rapprochent l'un de l'autre. Les éléments rotatifs 22 et 24 se dépla- cent donc dans des sens opposés à ceux indiqués précédem- ment. Ceci provoque un abaissement du côté gauche du véhicule et un relèvement du côté droit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'inclinaison associé à la caisse et à un bogie (12) de véhicule ferroviaire (10), caractérisé en ce qu'il comporte une structure à barre comprenant deux éléments rotatifs (22, 24) reliés à la caisse (10) du véhicule, sur les deux côtés de cette dernière, ces éléments étant disposés entre la caisse et la traverse.de charge (14) du bogie, deux bras de levier (30, 32) reliant les deux éléments rotatifs au bogie, et un dispositif destiné à faire tourner sélective- ment les éléments rotatifs en sens opposés pour déplacer les bras de levier et obliger la caisse du véhicule à s'incliner par rapport au bogie. 2. Système selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la traverse de charge (14) est reliée à deux longerons (16, 17) du châssis du bogie (12), une première extrémité des bras de levier étant montée sur la traverse de charge et l'autre extrémité étant fixée aux extrémités correspondantes des éléments rotatifs (22, 24). 3. Système selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte deux bras de commande (46, 48) dont une première extrémité est fixée aux éléments rotatifs (22, 24) et dont les extrémités libres sont espacées l'une de l'autre., un organe (50) de commande étant disposé entre les extrémités libres de ces bras afin de les écarter ou de les rapprocher l'un de l'autre pour faire tourner les éléments rotatifs et les bras de levier (30, 32). 4. Système selon la revendication 3, caracté- risé en ce que deux supports fixes (26, 28) sont fixés à la caisse (10) du véhicule afin de recevoir les extrémi- tés des éléments rotatifs (22, 24) en permettant à ces derniers de tourner. 5. Système selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que deux biellettes (34, 37) sont montées entre les bras de levier (30, 32) et la traverse de charge (14). 6. Système selon la revendication 5, caracté- risé en ce que deux plaques (36, 39) sont montées élas- tiquement sur la traverse de charge (14) afin de recevoir les deux biellettes (34, 37). 7. Système selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'organe de commande comprend un organe (50) à vis et à billes. 8. Système selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'il comporte une source (53) de signaux de commande destinée à actionner sélectivement l'organe (50)de commande à vis et à billes, les éléments rotatifs (22, 24) se comportant comme un élément à barre anti- roulis unique lorsque les signaux de commande ne sont pas appliqués à l'organe de commande à vis et à billes. 9. Système selon la revendication 8, caracté- risé en ce que l'organe (50) de commande comprend égale- ment un capteur destiné à recevoir lesdits signaux de commande-pour faire tourner deux bras (54, 58) reliés par l'intermédiaire d'une boîte (56) de transmission, à l'organe (50) à vis et à billes, afin de l'actionner. 10. Système selon la revendication 9, caracté- risé en ce qu'il est disposé à proximité d'un c8té de la caisse (10) du véhicule, entre cette dernière et la traverse de charge (14).