Brevet FR2510962A1 — publié le 19830211

La présente invention se rapporte à un bogie à essieux orientables destiné à être monté sous la caisse d'un véhicule ferroviaire de type métro ou tramway, ce bogie étant moteur ou porteur. Certains véhicules ferroviaires tels que les métros et les tramways sont amenés à emprunter des courbes à très faibles rayons de courbure. On connatt des bogies dont les essieux peuvent être orientés de--manière à devenir convergents dans les courbes. L'orientation des essieux limite les sollicitations dynamiques appliquées, transversalement, sur les boudins de roues. Elle limite les contraintes et l'usure des boudins ainsi que le bruit provoqué par le contact des boudins sur les rails. La présente invention a pour objet un bogie pourvu d'un mécanisme d'orientation des essieux qui n'encombre pas le centre du bogie et dans lequel le chassis repose sur les boites d'essieu par des éléments élastiques qui tout en permettant l'orientation des essieux et leur rappel assurent la suspension primaire. Cet agencement permet d'assurer un filtrage efficace des vibrations entre le chassis de bogie et les boites d'essieux, cet avantage étant surtout sensible dans le domaine des fréquences basses. Le mécanisme d'orientation des essieux assure la transmission des efforts de traction et de freinage entre les essieux et le chassis de bogie. Dans le cas d'un bogie moteur, le mécanisme d'orientation permet de monter le ou les groupes moteurs sur le chassis par une suspension ou fixation indépendante des essieux. Le bogie selon l'invention supporte par une suspension secondaire une caisse de véhicule ferroviaire de manière que celle-ci puisse pivoter autour d'un axe vertical de pivotement et comporte un chassis de bogie porté par deux essieux équipés de boites d'essieu-et pouvant'être orientés de manière à devenir convergents en courbe et il est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux sous-chassis d'orientation liés chacun horizontalement à au moins une boite d'essieu, le chassis de bogie reposant sur chacun desdits sous-chassis d'orientation par au moins un élément d'appui de manière que l'essieu associé puisse pivoter autour de son axe vertical de symétrie et qu'il comporte, de part et d'autre du plan longitudinal médian, deux systèmes'articulés reliant chacun deux sous-chassis d'orientation associés à deux essieux différents de manière à imposer aux h d. jd ; 1utoll. T d,...,. l 1 d. dits sous-c assis e pvoter es d1ts axes de symétrie et à déplacer les dits essieux avec des déplacements angulaires opposés. . Selon une caractéristique de j.'vent. i il . Kpt-t... oux ijic" d- :' -IVF , Selon une caracté stique OC commande montés pivotants sur le chassis de bogie et qui relient chacun, par deux articulations, deux sous-chassis d'orientation. associés à deux essieux différents. Selon une caractéristique, chaque levier est articulé à deux barres de liaison attelées aux sous-chassis d'orientation. Selon une caractéristique, les barres de liaison sont attelées par des articulations aux sous-chassis d'orientation. Selon une caractéristique, le chassis de bogie s'appuie sur chaque sous-chassis d'orientation par deux éléments élastiques montés de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'essieu et formant des V, les ar êtes des V de chaque élément élastique étant perpendiculaires à une ligne reliant l'axe vertical d'orientation de l'essieu au centre de cet élément élastique. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 représente, en vue de dessus, un premier mode de réalisation du bogie à essieux orientables conforme à l'invention, ce bogie étant équipé de deux groupes moto-réducteurs. La figure 2 est une vue en élévation du bogie de la figure 1. La figure 3 est une coupe transversale selon III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue en élévation, avec coupes partielles, d'une va- riante du bogie des figures 1 à 3 qui diffère par la suspension primaire. La figure 5 est une vue en élévation, avec coupes partielles, d'une variante du bogie des figures 1 à 3 qui diffère également par la suspension primaire. La figure 6 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du bogie. La figure 7 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du bogie. La figure 8 est une vue de dessus d'un bogie à 3 essieux. La figure 9 est une vue en élévation de la figure 8. En se référant aux figures 1 à 7, la bogie selon l'invention comporte un chassis de bogie 1 porté par deux essieux 2, chaque essieu étant équipé de deux boites d'essieu 21. L'axe vertical de symétrie de chaque essieu, situé à égale distance des roues, est repéré 22. La caisse du véhicule repose sur le bogie par l'intermédiaire d'une couronne de pivotement 71 qui est coaxiale avec l'axe vertical central 11 du bogie. Cette couronne se compose de deux anneaux qui peuvent pivoter au mo- yen de roulements, l'un par rapport à l'autre, autourde l'axe central 11, l'un des anneaux étant solidaire de la caisse, l'autre anneau était solidaire d'une traverse 72 qui s'appuie à ses extrémités sur le chassis de bogie par l'intermédiaire de deux coussins pneumatiques 73 formant la suspension secondaire. Le chassis de bogie s'appuie sur au moins deux sous-chassis d'orientation 3 qui sont liés chacun horizontalement (longitudinalement et transver lement) à un essieu par au moins une boite d'essieu 21. Chaque sous-chassis d'orientation 3 pivote autour de l'axe vertical de symétrie 22 d'un essieu. Le chassis de bogie 1 s'appuie sur chaque sous-chassis d'orientation 3 par au moins un élément d'appui 4 permettant le déplacement horizontal relatif du sous-chassis 3 sous le chassis de bogie autour de l'axe de symétrie 22. à 5 Dans les modes de réalisation représentés par les figures) chaque él Dans le mode de réalisation des figures 1 à 5, le chassis de bogie 1 s'appuie sur chaque sous-chassis dtorientation 3 au moyen de deux éléments d'appui 4 montés de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'es. sieu. Ces éléments sont élastiques et forment des dièdres ou des V qui assura le guidage radial ou transversal tout en permettant l'orientation autour de l'axe 22. A cet effet chaque élément élastique est orienté de manière que arêtes-fictives ou réelles-des V soient perpendiculaires à une ligne 23 reliant l'axe vertical d'orientation 22 de l'essieu au centre de cet élément élastique. 1 à 3 Dans le mode de réalisation des figures chaque sous-chassis d'orien tation 3 est solidaire verticalement et horizontalement de la boite d'essie 21 qui en fait est intégrée dans ce sous-chassis. Ce sous-chassis forme deu consoles s'étendant de part et d'autre de la boite d'essieu et sur lesquels s'appuient les éléments élastiques 4. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, chaque sous-chassis d'orientation 3 (palonnier) est monté au dessous de la boite d'essieu 21 à laquelle il est relié par une suspension complétant la suspension for- mée par les éléments élastiques 4. Ce sous-chassis est suspendu aux consoles latérales de la boite d'essieu 21 par deux axes verticaux 91 symétriques par rapport à l'axe d'essieu avec interposition, entre la boite d'essieu et les axes, soit de plots élastiques 92 (figure 4) soit de ressorts hélico1daux 93 et de plots élastiques 92 (figure 5). Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, les éléments d'appui 4 pourraient être des éléments permettant, par glissement ou roulement, le pivotement des sous-chassis 3 sous le chassis de bogie 1. La suspension pri- les maire serait alors assurée par les plots 92 ou/ressorts 93. Dans-le mode de réalisation de la figure 6, chaque sous-chassis d'o- rientation 3 est solidaire des boites d'essieu d'un même essieu, le chassis de bogie reposant sur ce sous-chassis par deux éléments d'appui 4 de type s'appuie 4 élastique. Ge sous-chassis d'orientation 3/sur es boites d'essieux par une suspension primaire 94 assurant un guidage longitudinal transversal et vertical de l'essieu. Dans le mode de réalisation de la figure 7, le chassis de bogie s'appuie par un élément d'appui 4 de type élastique sur chaque souschassis d'orientation 3 qui comporte une boite d'essieu. L'orientation de deux essieux est controlée par deux systèmes articulés qui relient chacun deux sous-chassis d'orientation 3. Les points d'action d'un système sur les deux sous-chassis d'orientation 3 sont situés d'un même côté du plan longitudinal médian du bogie. Chaque système articulé impose aux deux-sous-chassis associés des rotations angulaires de sens contraires autour des axes de symétrie. En courbe, l'un des essieux subit une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre tandis que l'autre essieu subit une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'unefmontre, les axes devenant ainsi convergents. Les deux systèmes articulés imposent aux deux boites d'essieu 21 situées d'un même côté de l'axe longitudinal du bogie des déplacements opposés et égaux et imposent aux deux boites d'essieux 21 d'un même essieu des déplacements égaux et opposés. Chaque système articulé comporte un levier de commande 5 qui est articulé autour d'un axe 51 sur le chassis de bogie 1. Ce levier est relié par deux articulations 52 aux deux sous-chassis d'orientation 3. Les deux leviers 5 sont montés de part et d'autre, symétriquement, du plan vertical médian passant par les axes 22. Les articulations 52 sont symétriques par rapport à l'articulation centrale 51. Chaque levier 5 est relié aux deux sous-chassis d'orientation 3 par des barres ou par des bras 31. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, chaque barre de liai- un son 31 est attelée àl scus-chassis d'orientation 3 par une articulation 311. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, chaque barre de liaison 31 est attelée à un sous-chassis d'orientation 3 (palonnier) par une articulation référencée 311. Dans le mode de réalisation de la figure 6, chaque souschassis d'orientation 3 lié aux deux boites d'essieu est solidaire de deux barres de liaison 31 accouplées aux deux leviers 5. Dans le mode de réalisation de la figure 7 les barres de liaison 31 sont solidaires des sous-chassis d'orientation 3 (boites d'essieu). Les barres de liaison 31 ont de préférence des longueurs égales et les articulations 311 sur les sous-chassis d'orientation 3 sont symétriques par rapport à l'axe de pivotement 51. Les barres de liaison 31 peuvent être horizontales ou inclinées. Le mouvement de pivotement de chaque levier de commande 5 autour de son axe 51 est asservi au mouvement de pivotement de la caisse autour de l'axe central 11. La caisse comporte deux points de manoeuvre 61 qui décrivent un cercle, autour de l'axe central 11, lorsque la caisse pivote. Chaque point de manoeuvre 61 de la caisse est accouple à un point de manoeuvre 53 d'un levier de commande 5 par l'intermédiaire d'une liaison permettant les débattements verticaux caisse-châssis de bogie et autorisant les rotations de la caisse et du levier de commande autour de leurs axes de rotation respectifs. Dans les modes de réalisation des figures 1 à 6 GÙ les leviers de commande sont horizontaux, chaque point de manoeuvre 61 de la caisse est ménagé à l'extrémité inférieure d'une béquille de manière à être situé relativement bas au-dessous de la caisse. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la liaison accouplant le point de manoeuvre 61 de la caisse et le point de manoeuvre 53 du levier de commande est constituée par une bielle 6, les points de manoeuvre 61 et 53 étant des articulations à rotule qui permettent les débattements verticaux f relatifs de la caisse et du bogie. Les deux bielles 6 sont horizontales et parallèles à l'axe longitudinal. Ceci autorise les débattements transversaux de la caisse. Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, la liaison permettant les rotations de la caisse et du levier autour de leurs axes de rotation respectifs est assurée par le point de manoeuvre 53 d levier qui est une lumière de coulissement. Les leviers de commande 5 qu sont horizontaux dans les modes de sea- lisation des figures 1 à 6 sont verticaux dans le tpode de réalisT. on. d- ja figure 7. Li boie comliorte delx liq 82 i.teur éct. riqbe/ suspendu de manière cc'H) an set su'. H'"5 entrainent chacun un arbre creux traversé par un essieu et accouplé au dit essieu par un accouplement 83 de type flexible. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le bogie est équipé. de deux groupes moto-réducteurs. Dans certaines variantes le bogie peut être équipé d'un seul moteur. 9 Le bogie représenté par les figures 8 et/un bogie à trois essieux dont l'essieu médian est guidé autour d'un axe fixe par rapport au chassis de bogie. Les deux essieux extérieurs peuvent être orientés comme dans les modes de réalisation décrits ci-dessus. Le fonctionnement du bogie va maintenant être expliqué. En ligne droite le parallèlisme des deux essieux est donné par les éléments élastiques 4 et par les leviers de commande 5 qui sont accouplés à la caisse. Le premier essieu 2 aboeant'une courbe reçoit une sollicitation latérale provenant du rail extérieur qui oriente le bogie selon la position perpendiculaire à l'axe longitudinal de la voie. Au cours de la rotation, les éléments élastiques 4 subissent, dans le plan horizontal, des déplacements qui dépendent du rayon de la courbe empruntée par le bogie. La structure des éléments élastiques 4 permet le pivotement angulaire de chaque essieu autour de son axe vertical 22 tout en assurant un guidage transversal par rapport au chassis de bogie. En abordant la courbe le bogie prend la position normale à la voie ce qui entraine automatiquement une rotation relative du châssis de bogie par rapport à la caisse. Cette rotation se traduit par une rotation des points de manoeuvre 61 autour de l'axe 11, par rapport au bogie. Cette rotation des points de manoeuvre 61 provoque le pivotement des leviers de commande 5 autour de leurs axes 51 ce qui entraine le rapprochement relatif des boites d'essieu 21 situées du coté du rail intérieur et l'éloignement relatif des boites d'essieu 21 situées du côté du rail extérieur. Les axes des essieux convergent vers l'intérieur de la courbe. La rotation de la caisse par rapport au premier bogie qui s'engage dans la courbe implique également une rotation de la caisse par rapport au bogie suivant. Cette rotation relative commande les leviers 5 du bogie suivant et par conséquent l'orientation des essieux de ce bogie. Le problème de l'entrée en courbe se trouve facilité par le fait que le raccordement entre la ligne droite et la portion circulaire de la voie s'effectue par l'intermédiaire d'une portion parabolique. A la sortie de la courbe les éléments élastiques 4 exercent un couple de rappel qui tend à repositionner l'essieu en position transversale. La rotation de la caisse vers sa position initiale-selon l'axe longitudinal du bogie-ramène les leviers de commande 5 vers leurs positions initiales. L'effort de traction et de freinage entre les essieux et le chassis de bogie est transmis, par l'intermédiaire des barres 31, aux leviers de commande 5 qui sont liés au chassis de bogie par les articulations 51 dont les axes sont fixes par rapport au chassis de bogie. L'effort de traction ou de freinage appliqué au chassis de bogie est transmis à la caisse par l'intermédiaire de la couronne de pivotement. Les systèmes articulés sont prévus pour supporter simultanément les efforts de traction ou de freinage et les efforts d'orientation des essieux. En courbe, les efforts d'orientation des essieux dans le mécanisme d'orientation entrent en jeu, en plus des efforts éventuels de traction ou de freinage. A ce moment là ces efforts d'orientation interviennent au prorata des angles suivant lesquels les essieux ont pivoté. La première voiture qui entre sur une courbe entraine par son attelage la deuxième voiture en orientant progressivement son premier et son deuxième bogie et ainsi de suite. Il est bien entendu'qu'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 10) Bogie à essieux orientables supportant par une suspension secondaire (73) une caisse de véhicule ferroviaire de manière que celle-ci pivote autour d'un axe vertical de pivotement (11) et comportant un chassis de bogie (1) porté-par deux essieux (2) équipés de boites d'essieux (21) et pouvant être orientés de manière à devenir convergents en courbe, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux sous-chassis d'orientation (3) liés chacun horizontalement à au moins une boite d'essieu (21), le chassis de bogie (1) reposant sur chacun des dits sous-chassis (3) par au moins un élément d'appui (4) de manière que l'essieu associé (2) puisse pivoter autour de son vertical de symétrie (22) et qu'il comporte, de part et d'autre du plan longitudinal médian du bogie, deux systèmes articulés (5) reliartchacun deux sous-chassis d'orientation (3) associés à deux essieux différents de manière à imposer à ces sous-chassis (3) de pivoter autour des dits axes de symétrie (22) et à déplacer les dits essieux (2) avec des déplacements angulaires opposés. 20) Bogie selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux leviers de commande (5) montéslations pivotants sur le chassis de bogie (1) et qui relient chacun par deux articulé (52 deux sous-chassis d'orientation (3) associés à deux essieux différents. 30) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque levier de commande (5) est articulé à deux barres de liaison (31) attelées aux sous-chassis d'orientation (3). 4 ) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par lé fait que les sous-chassis d'orientation (3) sont solidaires des boites d'essieu (21). 50) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les barres de liaison (31) sont attelées par des articulations (311) aux sous-chassis d'orientation (3). 60) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque sous-chassis d'orientation (3) est suspendu à une boite d'essieu (21) par l'intermédiaire d'éléments élastiques (92,93). 70) Bogie, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chassis de bogie (1) s'appuie sur chaque souschassis d'orientation (3) par deux éléments d'appui (4) montés de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'essieu, ces éléments étant élastiques et formant des V dont les arêtes sont perpendiculaires à une ligne (23) passant par l'axe vertical (22) d'orientation de l'essieu et le centre de l'élément d'appui. 80) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par. le fait que les deux leviers (5) sont accouplés à deux points de manoeuvre (61) de la caisse par l'intermédiaire de liaisons (6) permettant les débattements verticaux caisse-chassis de bogie et autorisant les rotations de la caisse et des leviers (5) autour de leurs axes de rotation respectifs (11,51). 90) Bogie selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les liaisons (6) sont des bielles reliées par des articulations à rotule (51, 61) à un levier de commande (5) et à un point de manoeuvre (61) de la caisse. 100) Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte deux réducteurs (81) entrainés par au moins un moteur (82) suspendu au chassis de bogie et qui entrainent chacun un arbre de sortie creux traversé par un essieu et accouplé audit essieu par un accouplement flexible (83).