Brevet FR2460824A1 — publié le 19810130

1. L'invention se rapporte à un véhicule ferroviaire comprenant une caisse qui prend appui sur deux bogies aux- quels elle est reliée par des barres de transmission des for- ces de traction et de freinage qui sont symétriques par rap- port à son plan médian transversal et qui sont inclinées sur le plan du bord supérieur des rails. Il est connu de relier chacun des deux bogies à la caisse d'une locomotive par deux barres de traction orien- tées en sens longitudinaux opposés et dont chacune transmet les forces de traction apparaissant en service du bogie cor- respondant à la caisse ou de cette dernière au bogie selon le sens de la marche. Selon le mode de réalisation particu- lier, ces barres peuvent être horizontales ou inclinées sur le plan du bord supérieur des rails. Cette inclinaison per- met de répartir de manière connue la charge supportée par les roues dans les bogies de manière particulière. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 796 166 décrit une disposition du type tel que spécifié en préambule et dans laquelle deux barres montées entre chacun des bogies et la caisse et disposées dans des plans lontigudinaux sont placées de part et d'autre du plan médian longitudinal du bogie, à mêmes distances de ce dernier. Chacune des barres est articulée du côté de la caisse à un support fixé à cette dernière et, du côté du bogie, à une plaque de support trans- versale située dans la partie médiane de ce bogie et compor- tant un tourillon orienté vers le bas et pénétrant dans un trou central du châssis du bogie dans lequel il est guidé et rotatif. Ces barres sont inclinées de manière que le point d'intersection du prolongement imaginaire de leur axe de symétrie longitudinale avec le plan médian transversal du bogie correspondant et donc que le point idéal de transmis- sion des forces de traction se trouvent sensiblement dans le plan du bord supérieur des rails. La plaque de support de ce mode de réalisation connu est rotative dans le bogie et cette disposition exige une construction relativement compliquée et coûteuse, en particulier en ce qui concerne l'articulation des barres. La charge verticale s'exerçant sur chaque bogie est répartie 2. 2460824 uniformément sur les deux essieux montés de ce dernier même lorsque la force de traction agit. De même, la réduction de la charge verticale s'exerçant sur le bogie avant par rapport au sens de la marche ainsi que la surcharge correspondante du bogie arrière sont reparties uniformément sur les essieux montés du bogie correspondant. Ainsi, l'aptitude de l'essieu avant du bogie avant, par rapport au sens de la marche, à transmettre la force d'adhérence peut être amoindrie par rap- port à celle du second essieu de ce bogie lorsque le coef fi- cient de frottement est rendu mauvais -dans les conditions de service correspondantes- par exemple par l'humidité des rails ou par du feuillage. En conséquence, la force de traction que les locomotives des modes de réalisation de l'art antérieur sont capables de transmettre et donc aussi leur accélération ainsi que la charge attelée admissible risquent d'être con- sidérablement réduites dans les rampes lorsque le coefficient de frottement est rendu défavorable. L'invention a pour objet un véhicule ferroviaire du type tel que spécifié en préambule et dont une disposition de conception simple permet de répartir de manière inégale la charge verticale totale s'exerçant sir le bogie avant1sur les deux essieux de ce dernier, de manière que, lorsque la force de traction agit, l'essieu avant du bogie avant subisse une charge nettement supérieure à celle que supporte le se- cond essieu afin d'améliorer l'aptitude de l'essieu avant, qui se trouve dans des conditions telles que le coefficient de frottement est mauvais, à transmettre les forces dtadhé- rence et donc de manière à améliorer la capacité de la loco- motive, lorsque le temps est mauvais, par rapport aux véhi- cules ferroviaires de l'art antérieur. - Selon une particularité essentielle du véhicule ferroviaire de l'invention, une unique barre d&absorption de la poussée et des forces de traction est-mon-tée entre chacun des bogies et la caisse du véhicule1 cette barre étant disposée sensiblement dans le plan médian longitudinal de la caisse et étant articulée d'une part sur cette dernière et d'autre part sur un élément du bogie correspondant en étantinclinée de manière que le prolongement imaginaire de 3. son axe de symétrie longitudinale coupe le plan médian trans- versal du bogie en un point situé au-dessous du plan du bord supérieur des rails. L'emplacementde ce point d'intersection$ quirésulte de la disposition selon l'invention et qui représente le point théorique de transmission de la force de traction se trouvant sous leplan du bord supérieur des rails, il en résulte un aCcroiseementde la charge s'exerçant sur l'essieu antérieur du bogie antérieuravec amélioration notable de son aptitude à transmettre les forces de traction même lorsque l'adhérence correspond à celle rencontrée en cas de mauvais temps. La distance de ce point d'intersection au plan du bord supérieur des rails peut être adoptée en fonction du coefficient de frottement qui doit être admis comme étant déterminant pour les calculs, compte tenu en particulier de la force de trac- tion que la locomotive doit pouvoir transmettre aux rails et de la charge attelée qui est imposée dans les rampes. Par ailleurs, la disposition selon l'invention permet d'articu- ler les barres sur des éléments usuels, en particulier fixes, des bogies et donc la conception de ces derniers gagne d'au- tant en simplicité et en prix de revient. Selon un mode de réalisation avantageux de l'in- vention, le prolongement imaginaire de l'axe de symétrie longitudinal de la barre coupe le plan médian transversal de la caisse du véhicule en un point qui est situé au voisi- nage du centre de gravité de cette caisse. Les mouvements éventuels de tangage de la caisse se produisant avec la plus grande probabilité autour de son centre de gravité, ces mou- vements de tangage ne se transmettent pas aux bogies de ce mode de réalisation et donc la tenue de l'ensemble du véhi- cule sous l'effet des oscillations longitudinales en est favorisée. L'élément du bogie auquel la barre est reliée est avantageusement un support fixé sur une traverse de ce bogie. Ce mode de réalisation confère une structure parti- culièrement simple et fiable au bogie. En variante de réalisation de l'invention, l'élé- ment du bogie auquel la barre est reliée peut être un groupe 4o d'un dispositif de traction monté dans le bogie ou -selon une autre variante de la réalisation- un essieu du bogie corres- pondant. Ces modes d'exécution ont l'avantage supplémentaire que la barre peut avoir une longueur supérieure et' que le point d'articulation est abaissé. De plus, le bogie peut être réalisé dans certains cas sans traverse de tête, c'est-à- dire sans la traverse antérieure, et donc être d'autant allé- gé. L'invention sera décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limi- tatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une élévation d'un véhicule ferroviaire équipé des barres disposées conformément à l'in- vention entre la caisse et les bogies; - la figure 2 est une coupe horizontale du véhi- cule selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une élévation de détail à échelle agrandie de la figure 1 et représente les forces que le bogie exerce sur la caisse et les rails; et - les figures 4 et 5 sont des coupes longitudi- nales partielles à échelle agrandie de détails de variantes de réalisation de l'invention. Les éléments qui se correspondent portent les mêmes références sur les différentes figures. Les figures 1 et 2 représentent un véhicule ferroviaire dont la caisse 1 prend appui par l'intermédiaire de deux groupes de deux ressorts secondaires 3 sur deux bo- gies 2. Chacun de ceux-ci comprend un châssis 4 qui prend appui par l'intermédiaire de ressorts primaires 5 sur les boites 31 de deux essieux montés 6 et 6'. Des organes non représentés de transmission de la force de traction, par exemple des biellettes ou des tiges de guidage, relient les boites d'essieux 31 au châssis 4 des bogies. Chacun des es- sieux montés 6 et 6' est équipé d'un dispositif de traction qui est disposé de manière connue dans le châssis du bogie et qui n'est pas représenté non plus sur les figures 1 et 2 par souci de clarté du dessin. La caisse 1 est reliée aux deux bogies 2 par 5. deux barres 7 qui sont disposées symétriauement par rapport au plan médian transversal 10 de la caisse I et qui sont inclinées sur un plan horizontal 16 déterminé par le bord supérieur des rails avec lequel elles inscrivent un angle a. Chacune des barres 7 -qui est mobile horizontalement et ver- ticalementest articulée à une extrémité sur un support 8 qui est fixé à la caisse 1 et, à l'autre extrémité, sur un support 9 qui est fixé à une traverse 11 du châssis 4 du bo- gie qui est tournée vers le plan médian transversal 10. Cha- cun des supports 8 et 9 est disposé dans le plan médian lon- gitudinal 12 de la caisse 1 ainsi que dans le plan médian longitudinal 12a du bogie correspondant 2. Ainsi, une unique barre 7 destinée à transmettre les forces de traction et de poussée est prévue pour chaque bogie 2. Le point d'articulation 15 de chaque barre 7 sur le support 9 est situé dans la direction de la longueur entre le plan médian transversal 17 de l'essieu monté intérieur correspondant 6' et le plan médian transversal 10 de la caisse 1. Un crochet d'attelage 32 est disposé à chacune des deux extrémités de la caisse 1 à une hauteur h au-dessus du bord supérieur des rails. L'angle d'inclinaison a des barres 7 est adopté de manière que le prolongement imaginaire de son axe de symétrie longitudinale 13 coupe le plan médian transversal 10 de la caisse 1 en un point P qui est à proxi- mité immédiate du centre de gravité S de la caisse et qui coupe le plan médian transversal 14 du bogie correspondant 2 en un point 0 qui se trouve à une distance a nettement au- dessous du plan 16 du bord supérieur des rails. La position décrite du point d'intersection 0 a pour conséquence que l'essieu antérieur du bogie antérieur est plus fortement chargé que le second essieu de ce dernier et donc l'objectif recherché par l'invention est atteint et l'aptitude de l'essieu antérieur à transmettre les forces d'adhérence en cas de mauvais temps est améliorée en consé- quence. L'emplacement décrit du point d'intersection P à proximité du centre de gravité de la caisse S empêche la transmission des mouvements éventuels de tangage de cette caisse 1 aux bogies. Ainsi, la tenue de l'ensemble du véhicule 6. 2460824 6. vis-à-vis des oscillations longitudinales est améliorée. La distance verticale a du point d'intersection 0 au plan 16 du bord supérieur des rails peut se calculer en tenant compte des conditions dans lesquelles se produit le frottement qui résulte de conditions météorologiques déter- minées. La figure 3 représente les forces devant être prises en considération et que le bogie antérieur 2, par rapport au sens de la marche Fe exerce sur la caisse 1 et les rails. La force de traction K s'exerçant sir la caisse 1 est reçue idéalement au point 0 situé à la distance a sous le plan 16 du bord supérieur des rails. Le bogie en subit un couple de tangage vers l'avant et en conséquence l'essieu monté anté- rieur 6 est plus fortement chargé que l'essieu arrière 6'. En admettant des différences de frottement caractérisées par la différence des coefficients correspondants j11 et g27 mais néanmoins que les essieux montés 6 et 6' reçoivent une compo- sante de traction identique Z2, les pressions correspondantes qui sont exercées par les essieux montés ont les valeurs sui- vantes: +Q et Q - Q relations dans lesquelles Q est la moitié de la pression moyenne exercée par les essieux montés et valable pour l'en- semble du bogie 2, pression qui est connue d'après les cal- culs usuels, et AQ résulte de la condition d'égalité des composantes de la force de traction produite par les deux essieux montés, c'est-à-dire de l'égalité suivante 2. 1-(Q + A") = j'2.(Q -) L'équation représentant le couple par rapport au pointO donne Z.a = 2 relation dans laquelle L est la distance séparant les essieux montés 6 et 6'. La valeur de a calculée à ltaide des rela- tions précédentes est donc la suivante 2.Z En admettant une locomotive ayant les caracté- ristiques suivantes: 7 2460824 Poids total de la locomotive 80 t Force totale de traction devant être transmise, 2Z 274 680 N Distance entre essieux montés, L 2,5 m Distance entre bogies 7m Hauteur du crochet d'attelage h 1m Distance a 0,1 m les calculs effectués à l'aide des relations ci-dessus ont donné les valeurs suivantes -2 = 0,56 Q 2 - 182 073,6 N 2 Q - 171 086,4 N 1,06 = _ En admettant donc que le coefficient de frot- tement p2 du second essieu monté 6' est de 6 % supérieur à celui - g1 - du premier essieu monté 6 du bogie avant 2, il est possible de faire en sorte, en plaçant le point d'inter- section O à la distance a = 0,1 m sous le plan 16 du bord supérieur des rails, que les forces de traction transmises par les deux essieux montés 6 et 6' soient identiques. On peut évaluer qu'une valeur minimale de a = 0,05 m, corres- pondant à 2 % de la distance L, devrait être nécessaire pour obtenir un effet perceptible de la disposition prise. Le rap- port ainsi compensable 92/P1 est alors égal à 1,03. Il est bien entendu que l'extrémité côté bogie des barres peut aussi être articulée sur un groupe du dispo- sitif de traction qui est monté en position fixe ou qui est mobile sur le châssis 4 du bogie. La figure 4 représente un dispositif de traction couplé à l'essieu monté 6 et comprenant un moteur 21 sus- pendu sur nez et prenant appui sur l'arbre 36 de l'essieu monté 61 ainsi qu'un train de transmission 22 comprenant des pignons 23 et 24. Le train de transmission 22 est logé dans un carter 19 monté sur l'arbre 36. Le moteur 21 suspendu sur nez est articulé par l'intermédiaire d'une barre 20 d'absorption du couple sur un longeron du châssis 4 du bogie qui n'est pas équipé d'une traverse de tête. a. L'extrémité côté bogie de la barre 7 de ce mode de réalisation est articulée sur une portée cylindrique -S montée en position basse sur un support 9' qui est fixé sur le carter 19, donc sur un groupe du dispositif de traction qui est mobile par rapport au châssis 4 du bogie. L'absence de la traverse de tête permet donc d'alléger la construction du châssis 4 du'bogie; par ailleurs, la barre 7 articulée sur le carter 19 peut avoir une longueur qui est plus grande de manière correspondante que si elle était articulée direc- tement sur le châssis 4 du bogie, cette disposition étant avantageuse pour la mobilité de la liaison entre la caisse et le bogie. Le point d'articulation (portée cylindrique '-8) se trouve aussi dans ce mode de réalisation dans une région comprise entre le plan médian transversal 17 de l'essieu monté 6' et le plan médian transversal 10 de la caisse 1 quin'est pas visible sur lafigure 4. Ce point d'articulation pourrait cependant se trouver aussi dans la région comprise entre le plan médian transversal 17 et le plan médiar trans- versal 14 du bogie 2. De même, la barre 7 pourrait aussi être articulée sur un autre élément du dispositif de traction, par exemple sur le moteur 21.. La figure 5 montre par ailleurs qu'il est possi- ble aussi- de concevoir un mode de réalisation dans lequel l'extrémité côté bogie de la barre 7 peut être articulée par l'intermédiaire d'un palier articulé 35 directement sur l'ar- bre 36 de l'essieu monté 6'. Une barre 37 destinée à trans- mettre les forces de poussée et de traction peut aussi relier dans ce cas l'arbre 36 à l'arbre, qui n'est pas représenté sur la figure 5, du second essieu monté du même bogie 2. 9. REVENDICATIONS 1. Véhicule ferroviaire comprenant une caisse qui prend appui sur deux bogies auxquels elle est reliée par des barres de transmission des forces de traction et de frei- nage qui sont symétriques par rapport au plan médian trans- versal de la caisse et qui sont inclinées sur le plan du bord supérieur des rails, véhicule caractérisé en ce qu'une unique barre (7) d'absorption des forces de poussée et de traction montée entre chacun des bogies (2) et la caisse (1) est pla- cée essentiellement dans le plan médian longitudinal (12) de cette dernière et articulée d'une part sur cette caisse (1) du véhicule et d'autre part sur un élément du bogie cor- respondant (2), cette barre étant inclinée demanière que le pro- longement imaginaire de son axe de symétrie longitudinal (13) coupe le plan médian transversal (14) du bogie (2) en un point (0) situé sous le plan (16) du bord supérieur des rails. 2. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement imaginaire de l'axe de symétrie longitudinal (13) de la barre (7) coupe le plan médian transversal (10) de la caisse (1) en un point (P) qui est situé au voisinage du centre de gravité (S) de cette caisse. 3. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément du bogie (2) auquel la barre (7) est reliée est un support (9) fixé à une traverse (11) du bogie correspondant (2). 4. Véhicule ferroviaire selon -la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément du bogie (2) auquel la barre (7) est reliée est un groupe (21, 22) d'un dispositif de traction qui est monté dans ce bogie. 5. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément du bogie (2) auquel la barre (7) est reliée est un arbre (36) d'un essieu monté (6') du bogie correspondant (2).