Brevet FR2490171A1 — publié le 19820319

BOGIE MUNI D'UNE POUTRE TRANSVERSALE POUR L'APPUI DE LA CAISSE D'UN VEHICULE FERROVIAIRE. L'invention concerne un-bogie muni d'une poutre transversale destinée à donner appui à la caisse d'un véhicule ferroviaire. Ainsi qu'il est bien connu, les spécifications imposées dans le cas des véhicules ferroviaires pour la suspension dite secondaire qui est interposée entre la caisse du vehicule et le bogie sont les suivantes: a) obtention d'une suspension verticale suffisamment souple de la caisse du véhicule; b) réduction des forces transversales dynamiques agissant sur la caisse du véhicule en présence d'un déport transversal modéré; c) transmission élastique des forces de traction et de freinage entre le bogie et la caisse du véhicule dans la direction longitudinale du véhicule; d) garantie de la prise de position sans coTncement du bogie même dans les courbes de voies possédant le rayon minimum qui est possible en pratique. Toutefois, ces conditions renferment une contradiction: eneffet, lorsqu'on utilise comme suspension secondaire entre le bogie et la caisse du vehicule un appareil élastique pouvant également être charge perpendiculairement à la direction de la traction, (appareil du type dit "Flexicoil"), ceci fait obstacle au parcours des courbes de faible rayon. On connaît des bogies dans lesquels on utilise des biellettes oscillantes transversales qui sont suspendues de façon pendulaire et supportees par un ressort et qui sont donc appropriées egalement pour les oscillations orientées transversalement. Toutefois, le défaut de ces propositions consiste en ce que les solutions obtenues sont compliquées, coûteuses et très exigentes en ce qui concerne les dépenses d'entretien en raison de l'usure des éléments frottants, en ce que leur duree de vie n'est que très limitée et en ce qu'elles sont très lourdes et très encombrantes. Pour éliminer les déficiences précitées des bogies à suspension pendulaire, il a déjà eté proposé des solutions mécaniques ou des combinaisons mécano pneumatiques,mais on n'a alors obtenu que des resultats partiels. En effet, dans le cas de ces bogies où, pour supporter la caisse du véhicule, on utilise des ressorts hélicoçdaux du type dit "Flexicoil" sans balancier, il -se produisait de trop grandes résistances dans les courbes de la voie et lors de la prise de courbure et les forces elastiques engendrées provoquaient une usure importante des boudins de roues. Dans le brevet hongrois NO 164 237, il est decrit un bogie dans lequel la liaison entre le châssis du bogie et la caisse du véhicule est.composée de ressorts helicoldaux, des ressorts en caoutchouc stratifiés prenant appui sur les premiers afin d'atténuer le couple de torsion engendré dans les courbes de la voie. Cette proposition présente l'inconvénient de ne permettre qu'une rotation relativement petite entre le bogie et la caisse du véhicule. En effet, en présence de rotations relativement plus grandes, les ressorts en caoutchouc d'appui de la caisse incorpores perdent leur stabilité. Cette proposition ne peut donc pas être adoptée pour les chemins de fer, les tramways, ni pour les chemins de fer souterrains aussi bien à grande vitesse qu'à petite vitesse. La demande de brevet de la R.F.A. DT-AS Nb 24 40 069 décrit un bogie muni d'une poutre transversale et dans lequel le tourillon fixé à la caisse du véhicule est logé dans un logement prévu à cette fin sur la poutre transversale. Cette solution presente l'inconvénient consistant en ce que le bogie transmet inévitablement à la caisse du véhicule les contraintes orientées transversalement qui sont engen drées par la voie et que, en conséquence, cette solution n'est pas appropriée pour le mode de travail dit FlexicoiT de la suspension secondaire. Le but de la presente invention est d'eliminer les inconvénients précités. Le problème que l'invention se propose de résoudre consiste donc à créer un bogie muni d'une poutre transversale et qui, tout en conservant les avantages d'une liaison sans dispositif à balancier (à leviers oscillants) présente un faible poids, est de construction relativement simple, et donne lieu à une sécurité de fonctionnement, tout en permettant d'obtenir une rotation relative presque illimitée entre le bogie ou la poutre transversale et la caisse du véhicule et qui, par ailleurs, garantisse également le mode de travail dit "Flexicoil" de la suspension secondaire. Pour résoudre le probleme posé, on prend pour point de départ un bogie muni d'une poutre transversale, dans lequel le tourillon ou le plateau de rotation fixe à la caisse du véhicule est monté tournant dans un logement solidaire de la poutre transversale. Suivant l'invention, ce bogie est perfectionné par le fait que la poutre transversale possède au moins un évidement qui est en liaison pour la transmission de la force avec la console du bogie dans le sens de la traction mais est en même temps de configuration appropriée pour permettre un déplacement relatif en translation de la console du bogie transversalement à la direction de la tractior et également dans la direction verticale. Suivant une caracteristique avantageuse d'une telle forme de réalisation de l'invention, la console du bogie est rendu solidaire de l'évidement de la poutre transversale dans la direction de la traction, par un élément élastique de chaque côté. Suivant l'invention, il est également possible d'adopter une solution dans laquelle le bogie présente deux consoles qui sont reliées aux deux évidements de la poutre transversale. Ces consoles sont de construction symétrique par rapport à l'axe du tourillon ou du plateau de rotation mais perpendiculaires à l'axe longitudinal horizontal de la caisse du véhicule, la transmission de la force du tourillon ou du plateau de rotation au logement ainsi que la transmission de la force des consoles aux evidements se produisant à peu près dans le même plan horizontal. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la poutre trans versale est munie d'éléments de butée élastiques pour limiter le déplacement horizontal transversal des consoles du bogie. L'invention sera exposée dans ses détails ci-après en regard des dessins annexes, sur ces dessins: les figures 1 et 2 sont des schémas de principe, en vue de côté du bogie suivant l'invention mis en place; la figure 3 est une vue en coupe transversale et à plus grande échelle d'un exemple de réalisation du bogie suivant l'invention; la figure 4 est une vue de dessus de la solution de la figure 3, représentée avec arrachement partiel; la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4. Sur la figure 1, on a représente les contours d'un véhicule ferroviaire dont la caisse 10 est supportée par deux bogies suivant l'invention munis de poutres transversales, le bogie étant désigne dans son ensemble par la référence 11 et la poutre transversale par la référence 12. Sur la figure 2, on a représenté un dispositif de ce type dans lequel deux caisses de véhicules 10 reposent sur trois bogies 11 suivant l'invention. Dans cett construction, le bogie central 11' prévu pour les deux caisses 10 adjacentes est muni pour les deux caisses de deux poutres transversales correspondantes 12 entièrement indépendantes l'une de l'autre. Les détails d'une forme de réalisation du bogie suivant l'invention sont représentés sur les figures 3 à 5. La figure 3 montre les details inférieurs d'une caisse de véhicule 10 qui est munie d'un tourillon 14 situe sur l'axe 13 du véhicule. Le tourillon 14 est monté dans un logement 15 qui est formé sur la poutre transversale 12. Le tourillon 14 peut naturellement etre remplacé par un plateau de rotation ou par une couronne de billes. Le poids de la caisse 10 est transmis du tourillon 14 à la poutre transversale 12 au niveau du logement 15. Toutefois, la poutre transversale 12 transmet la charge au bogie 11 par l'intermédiaire de ressorts 16 de support de la caisse pouvant travailler selon un mode de travail connu en soi dit "Flexicoil" (suspension secondaire). La caisse 10 et la poutre transversale 12 sont munies, l'une dans sa partie inferieure et l'autre dans sa partie supérieure, d'appuis lateraux 17 connus en soi. Suivant l'invention, la poutre transversale 12 possède au moins un évidement 18 qui est en liaison pour la transmission de la force -dans la direction de la traction- avec une console 19 prévue sur le bogie 11. Toutefois, cet évidement est de configuration appropriée pour permettre une translation relative de la console 19 du bogie 11 dans la direction transversale à la direction de la traction et dans la direction verticale. Sur les figures 3 à 5, le bogie 11 comprend deux consoles 19 qui correspondent à deux evidements 18 de la poutre transversale 12. Les consoles 19 et les évidements 18 qui les reçoivent sont symétriques par rapport à l'axe du tourillon (axe qui coincide avec l'axe vertical 13 de la caisse 10 du véhicule) mais ils sont disposes ou orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal du véhicule. La transmission des forces de traction ou de freinage s'effectue de la caisse 10 à la pqutre 12 par l'intermédiaire du tourillon 14 et du logement 15, ainsi qu'on l'a déjà mentionne plus haut; l'axe de transmission de la force est designé par la référence 20. Dans le cas représenté, les consoles 19 et les évidements 18 sont reliés entre eux pour la transmission de la force dans la direction de la traction dans chaque cas par l'intermédiaire d'un élément élastique 21. Les éléments élastiques 21 sont également représentés clairement sur les figures 4 et 5, ces éléments etant réalisés dans le cas considére sous la forme de ressorts en caoutchouc précontraint. La précontrainte des éléments élastiques 21 peut être réglée, par exemple à l'aide d'un coin de serrage 22 (fig.5). Les centres 27 de transmission de la force entre les consoles 19 et les évidements 18 sont contenus dans le plan horizontal qui passe par l'axe 20 de transmission de la force; ce plan est désigné par la reférence 23. Pour limiter la translation relative latérale horizontale entre les consoles 19 du bogie 11 et la poutre transversale 12, la poutre transversale 12 est munie dans le cas considere d'éléments de butée élastiques 24. Ces éléments de butee 24 possèdent avantageusement une caractéristique progressive. Dans le cas Pepresente, les éléments de butee sont constitués par des ressorts en caoutchouc (figures 3 et 4). Entre le bogie 11 et la poutre transversale 12 sont interposés des amortisseurs 25 connus en soi, qui sont montés entre les consoles 19 et la poutre transversale 12, ainsi qu'un amortisseur horizontal 26'(figure 3). Ainsi qu'il ressort des figures 3 à 5, pendant la marche du véhicule, le bogie 11 et la poutre transversale 12 restent sensiblement parallèles entre eux. Toutefois, il convient de remarquer que les éléments élastiques (ressorts en caoutchouc) 21 interposes entre les consoles 19 et les évidements 18 permettent une rotation relative de quelques degrés entre le bogie et la poutre transversale. En principe, la caisse 10 du véhicule peut tourner sans limitation par rapport au bogie 11 ou à la poutre transversale 12, sur le tourillon 14 logé dans le logement 15. La résistance qui s'oppose à cette rotation est très faible, ce qui a pour grand avantage de réduire considérablement l'usure des boudins des roues.Toutefois, l'avantage le plus essentiel du bogie suivant l'invention consiste en ce qu'il permet également un déplacement relatif entre le bogie 11 et la poutre transversale 12 dans la direction transversale, de sorte que, les ressorts 16 d'appui de la caisse peuvent également travailler effectivement selon le mode de travail dit "Flexicoil" très avantageux.Toutefois, ceci se traduit par le fait que toutes les particularités de la construction de la suspension secondaire realisee au moyen des ressorts 16 d'appui de la caisse, notamment leur souplesse, leur stabilité, leur amortissement dans les directions longitudinales et transversales ainsi que leurs caracteristiques de fonctionnement (longue durée de vie, simplicité de construction, exigences réduites en ce qui concerne l'entretien) sont bien meilleures que celles qu'on rencontre dans les propositions deja connues.Un avantage supplémentaire-consiste en ce que le bogie 11 suivant l'invention muni de la poutre transversale peut être utilisé de façon universelle dans les domaines d'applications ferroviaires les plus divers par exemple aussi bien pour les grandes lignes, que pour les tramways, et les chemins de fer souterrains (du type métropolitain) à grande ou petite vitesse, etc... Par ailleurs, le bogie suivant l'invention peut être monté sous la caisse d'un vehicule d'une façon tres simple et également démonté d'une façon tres simple de dessous cette caisse. Dans le cas représenté à titre d'exemples (figures 3 à 5), on a indiqué deux évidements 18 et des consoles 19 qui sont en contact avec ces évidements mais une seule console 19, avec son évidement correspondant 18, peut également être suffisante pour la mise en oeuvre de l'invention. L'évidement 18 ne doit pas obligatoirement être formé à l'interieur de la poutre transversale 12. En ce qui concern la construction ou la disposition de la console et de l'évidement 18, le point de vue essentiel pour l'invention consiste en ce que cette console et cet evide- ment sont en liaison pour la transmission de la force dans la direction de la traction mais que ces éléments permettent un déplacement relatif à l'évidement 18 par rapport à la console 19 dans la direction transversale par rapport à la traction et dans la direction verticale, Bien entendu, la presente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation decrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Bogie muni d'une poutre transversale, destiné à donner appui à la caisse d'un véhicule ferroviaire, dans lequel un tourillon ou un plateau de rotation solidaire de la caisse est monté dans un logement de la poutre transversale, ce bogie etant caractérisé en ce que la poutre transversale (12) présente au moins un evidement (18) qui est en liaison avec une console (19) prévue sur le bogie (11) pour la transmission de la force dans la direction de la traction et qui est de configuration appropriee pour permettre un déplacement relatif entre le bogie (11) et la console (19) dans la direction transversale à la traction et dans la direction verticale. 2.- Bogie à poutre transversale suivant la revendication 1, caractérisé en ce 9ue, sur les deux côtes, la console (19) du bogie (11) est reliée à l'évidement (18) de la poutre transversale (12) par des éléments élastiques (21). 3.- Bogie à poutre transversale suivant l'une des revendications 1 à 2, carac térise en ce qu'il comprend deux consoles (19) et deux évidements (18) correspondan à ces consoles, qui sont construits symetriquement par rapport à l'axe (13) du tourillon ou plateau de rotation (14) et perpendiculairement à l'axe horizontal du véhicule (10), l'axe (20) de transmission de la force entre le tourillon ou plateau de rotation (14) et le logement (15) ainsi que l'axe (27) de transmission de la force entre les consoles (19) et les évidements (18) se trouvant approximativement dans le même plan horizontal (23). 4.- Bogie à poutre transversale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la console (19) est munie d'éléments de butée (24) élastiques qui limitent son déplacement transversalement à l'axe longitudinal de la caisse du véhicule.