Brevet FR2446206A1 — publié le 19800808

La présente invention se rapporte à un véhicule moteur et en particulier à une automotrice de chemin de fer, comportant un châssis, un ou plusieurs bogies, un groupe d'entraînement qui coopère avec chacun de ces bogies et dont la puissance peut être transmise,par un jeu d'arbres articulés, à des roues motrices montées dans lesdits bogies, ainsi que, le cas échéant, des barres de traction qui sont orientées dans les sens respectifs de marche du véhicule et qui sont articulées, d'une part sur le bogie et d'autre part sur le châssis de ce véhicule. Etant donné que,dans les véhicules moteurs de ce genre, l'effort de traction est en général transmis entre le bogie et le châssis à une certaine distance verticale du bord supérieur du rail, il se crée , lorsque des efforts de traction ou de freinage sont exercés, un couple qui agit suivant un axe transversal et horizontal sur le châssis du bogie et qui a pour conséquence d'appliquer des charges différentes aux essieux d'entraînement du bogie. La surcharge d'une partie de ces essieux, qui est la conséquence de la différence de répartition des charges, fait qu a la'misse en marche et au freinage, il n'est pas possible de transmettre toute la puissance sur le rail sans surcharger localement des éléments du mécanisme d'entraînement de l'essieu ainsi que la voie.Pour remédier à ce phénomène nuisible, il est connu de monter des barres de traction, articulées d'un côté sur le bogie et de l'autre sur le châssis du véhicule. L'effet optimal est obtenu lorsque cette barre est disposée de façon que sa ligne d'action coupe le bord supérieur du rail dans un plan vertical passant par l'axe de pivotement du bogie. Dans ce cas, on ne devrait plus constater de différence dans la répartition de la charge sur les essieux au démarrage ou au freinage. L'un des degrés de liberté du bogie d'un véhicule moteur se manifeste lorsque ce bogie exécute pendant la marche un mouvement de tangage. Ce mouvement a lieu autour du pôle de tangage,qui est représenté cinématiquement par le point d'intersection de la ligne d'action de la barre de traction avec le plan perpendiculaire au sens de la marche et passant par le centre de gravité du bogie. La distance de ce pôle à ce centre de gravité détermine la fréquer-e des oscillations de tangage. Cette fréquence est d'autant plus faible que la distance précitée est plus grande. Mais une fréquence faible est défavorable, car elle provoque des contraintes pulsatoires qui ont une action nuisible sur la fatigue du mécanisme de roulement et sur la marche du véhicule. Comme on l'a décrit plus haut, si le pôle de tangage, c'est-à-dire le point d'intersection de la ligne d'action de la barre de traction avec le plan passant par le centre de gravité et perpendiculaire au sens de la marche, se trouve sur le bord supérieur du rail, cette disposition est optimale du point de vue du comportement du véhicule au démarrage et au freinage, mais elle a un effet négatif sur le tangage, car elle donne à la distance entre le pôle de tangage et le centre de gravité du bogie, sa plus grande valeur. Les véhicules en service présentent en général une solution de compromis dans laquelle le pôle de tangage est situé plus haut dans le but d'obtenir un comportement de tangage plus favorable, au détriment d'un comportement plus défavorable au démarrage et au freinage. Par conséquent, l'invention concerne un bogie dont les caractéristiques défavorables de démarrage et de freinage sont supprimées ou tout au moins fortement atténuées, bien que le pôle de tangage soit situé assez haut. Conformément à l'invention, le groupe d'entraînement est monté sur le châssis du véhicule, les arbres articulés sont disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce véhicule et ont le même sens de rotation, et des dispositifs sont destinés à donner à une ou plusieurs roues motrices montées dans chaque bogie, un sens de rotation correspondant à celui de ces arbres articulés. L'élément du jeu d'arbres articulés qui coopère avec chaque bogie est constitué convenablement par un arbre articulé passant par l'axe de pivotement de ce bogie, ce qui présente l'avantage que les déplacements relatifs entre le châssis du véhicule et le bogie devant être compensés par cet arbre articulé sont minimaux. Ces arbres peuvent encore avantageusement comporter un dispositif de compensation de longueur à faible frottement. Cela présente encore l'avantage qu'il ne se manifeste pas dans ce dispositif de résistance de frottement susceptible de géner de manière notable la marche sinusoïdale du bogie. Dans une forme de réalisation avantageuse, le groupe d'entraînement est composé d'un moteur et d'un train réducteur disposé sur une face extrême de ce moteur, l'axe de ce dernier étant sensiblement parallèle à celui de l'arbre articulé, lequel passe par l'axe de pivotement du bogie. Par ailleurs, le dispositif qui est destiné à donner aux roues d'entraînement un sens de rotation correspondant à celui de cet arbre articulé est constitué par un train d'engrenages droits, comportant des roues intermédiaires qui donnent l'uniformité du sens de rotation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une élévation des éléments du châssis d'une automotrice, qui sont essentiels pour comprendre l'invention, avec coupe partielle du bogie ; et la figure 2 est une coupe transversale de la forme de réalisation de la figure 1, suivant la ligne II-II de cette figure. L'automotrice représentée sur les figures 1 et 2 comporte un châssis 1 portant un moteur 2 sur une face extrême 3 duquel est monté un train réducteur 4. Par l'intermédiaire de ressorts de suspension 5, ce châssis 1 repose sur le châssis 6 d'un bogie 7 à trois essieux, avec les roues 8, 9 et 10 desquels les roues motrices 11, 12 et 13 d'un train répartiteur 14 sont solidaires en rotation. Un arbre articulé 15 relie le train 4, solidaire du châssis 1 du véhicule, à ce train répartiteur 14. Cet arbre comporte deux joints à croisillon 16 et 17 et il est équipé d'un dispositif télescopique 18 de compensation de longueur. Le mouvement de rotation de l'arbre articulé est appliqué au train 14 par une roue dentée 19,et une roue dentée intermédiaire 20 le transmet à la roue dentée d'entraînement 12. Deux autres roues dentées intermédiaires 21 et 22 répartissent ensuite l'effort entre les roues motrices 11 et 13. Le bogie 7 est par ailleurs relié au châssis 1 du véhicule par des barres de traction 23 et 24 qui sont chacune articulée d'un côté sur un support 25, 26 fixé au châssis 6 de ce bogie et de l'autre côté sur ce châssis 1. (Cette dernière articulation n'est pas représentée sur les figures). En service, le groupe d'entraînement solidaire du châssis du véhicule induit dans le bogie 7 un couple extérieur de rotation M par l'intermédiaire de l'arbre articulé 15. Ce couple M est un vecteur libre et par conséquent son axe peut être déplacé parallèlement à volonté. I1 permet donc de s'établir à divers points de rotation du bogie les réactions suivantes d'équilibre des couples, desquelles dérive une loi qui est à l'origine de l'invention. M = MA Z B h K (1) ZB 2 = mu (2) (2) et (3) donnent la comparaison de (4) avec (1) donne d'où Comme l'indique la figure 1, MC = couple de rotation sur l'axe C, A = couple de rotation sur l'axe A, B = point d'intersection de la ligne d'action de la barre de traction 23 (ou 24) avec le plan perpendiculaire 3U sens de la marche passant par le centre de gravité du bogie 7, A = point d'intersection du plan perpendiculaire au sens de la marche et passant par le centre de gravité du bogie avec le bord supérieur du rail, S = position du centre de gravité du bogie, hK = distance concrète entre les points A et B, B = composante horizontale de l'effort de traction dans la ligne d'action des barres de traction 23, 24, D2 = diamètre primitif de la roue dentée d'entrée (19) du train répartiteur (14), D1 = diamètre primitif de la roue dentée d'entraînement (12), et Do = diamètre des roues. Le comportement du bogie au moment du démarrage ou du freinage est donc amélioré à condition que le couple de rotation M soit appliqué à ce bogie, de manière à être opposé au tcouple de cabrage". Par ailleurs, comme précédemment, la distance concrète entre le point d'intersection (B) de la ligne d'action des barres de traction 23,24 avec le plan perpendiculaire au sens de la marche, passant par le centre de gravité du bogie, et le bord supérieur du rail (point A) est déterminante. Dans une forme de réalisation concrète, il est possible de disposer la barre de traction de façon que sa ligne d'action coupe le bord supérieur du rail au point A correspondant au pôle de tangage, c'est-à-dire que hK = O, ce qui, tout en étant la disposition optimale au point de vue du comportement au démarrage et au freinage, est la disposition la plus défavorable en ce qui concerne le tangage.Si l'on procède maintenant conformément aux enseignements de l'invention, le pôle de tangage est déplacé vers le haut, c'est-à-dire rapproché du centre de gravité S, d'une quantité h K = Do DL 7 w pour améliorer le comportement vis-à-vis du tangage, mais en ce qui concerne le comportement au démarrage et au freinage, c'est comme précédemment la position de la barre de traction pour laquelle hK = D qui reste idéale. Dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, c'est la disposition du point A à la hauteur du bord supérieur du rail qui est déterminante pour le comportement au démarrage et au freinage, alors-que pour améliorer le comportement au tangage, il faut disposer le pôle de tangage à une hauteur hK au-dessus de ce bord supérieur. L'utilisation des enseignements de l'invention n'est fondamentalement pas limitée aux véhicules moteurs à barres de traction. I1 est possible de les appliquer aussi, sans s'écarter du domaine de l'invention, aux bogies sans barre de traction pour améliorer leur comportement au démarrage et au freinage et leur comportement dynamique pendant la marche. I1 va de soi que diverses modifications peuvent être apportées au véhicule moteur décrit, sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Véhicule moteur, en particulier une automotrice de chemin de fer, comportant un châssis, un ou plusieurs bogies, un groupe d'entraînement qui coopère avec chacun de ces bogies et dont la puissance peut être transmise par un jeu d'arbres articulés à des roues motrices montées dans lesdits bogies, ainsi que le cas échéant, des barres de traction qui sont orientées dans le-s sens respectifs de marche du véhicule et qui sont articulées, d'une part sur le bogie, et d'autre part sur le châssis, véhicule caractérisé en ce que le groupe d'entraînement est monté sur le châssis (1) de ce véhicule, les arbres articulés étant disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal dudit véhicule et tournant dans le même sens, et en ce que des dispositifs sont destinés à faire tourner une ou plusieurs roues dentées d'entraînement, montées dans le bogie (7), dans un sens correspondant au sens de rotation de ces arbres articulés. 2. Véhicule moteur selon la revend;cation 1, caractérisé en ce que l'élément du jeu d'arbres articulés qui coopère avec chaque bogie est un arbre articulé (15) passant par l'axe de pivotement de ce bogie (7). 3. Véhicule moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le groupe d'entraînement est composé d'un moteur (2) et diun train réducteur (4) disposé sur une face extrême (3) de- ce moteur (2), l'axe principal de ce dernier étant sensiblement paraLlèle à celui de l'arbre articulé, qui passe par l'axe de pivotement du bogie (7), et en Ca que Ies dispositifs destinés à donner aux roues d'entratnemen; (11, 12, 13) un sens de rotation qui corresponde à celui de cet arbre articulé (15) se composent d'un train (14) d'engrenages droits qui comporte des roues dentées intermédiaires (2O, 21, 22) assurant l'uniformité du sens de rotation. 4. Véhicule moteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le jeu d'arbres articulés se compose d!un ou plusieurs arbres (15) à joints à croisillon (16, 17), joints homocinétiques ou joints élastiques comportant par exemple des éléments élastomères ou des ressorts en acier. 5. Véhicule moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les arbres articulés sont équipés d'un dispositif (18) de compensation de longueur à faible frottement.