Brevet FR2505762A1 — publié le 19821119

MODO-) 6 2 La présente invention se rapporte à un rain de roues mobile dans le sens axial et comportant au moins deux jeux de roues dans le cadre ou le châssis tournant ou bogie d'un véhicule ferroviaire, avec des ressorts qui, en prise avec chaque palier de roue sensiblement parallèlement à l'essieu de chaque jeu, sont en prise par leur autre extré- mité avec ledit châssis, ce train de roues présentant en outre un ensemble de guidage de chaque jeu de roues qui agit dans le sens axial de telle sorte qu'un mouvement axial (déviation transversale)de ce jeu soit suivi par un mouvement sensible- ment rotatif dudit jeu autour d'un axe vertical (axe normal). Un train de roues de ce type a été décrit, par exemple, dans les demandes de brevet DE-OS-2 029 329 et DE-05-2 419 989. L'invention a pour objet de proposer un véhicule qui présente une meilleure qualité de roulement, notamment un roulement plus silencieux, même à de grandes vitesses supérieures à km/heure et en particulier aux alentours de 250 km/heure, ce qui rend possibles des vitesses de déplacement plus élevé-es encore. Selon les caractéristiques essentielles du train de roues de l'invention, l'ensemble de guidage de chaque jeu de roues est conçu de telle sorte que, lorsque ce jeu accuse une déviation transversale par suite d'une force agissant sur l'une des roues dudit jeu, cette roue soit déplacée en direc- tion de l'autre jeu et que l'autre roue soit déplacée à l'écart de cet autre jeu Il en résulte un accroissement notable de la vitesse critique de déplacement de véhicules ferroviaires, dont le roulement conserve sa qualité Cela est en particulier valable pour des véhicules ferroviaires dont les châssis tournants présentent chacun deux essieux Cette mesure concerne ainsi en tout premier lieu le déplacement sur des trajets pour l'essentiel rectilignes. Les jeux de roues connus jusqu'à présent (voir les deux documents précités) et rotatifs autour de l'axe normal, ont pour objet de permettre une amélioration lors du roulement sur des trajectoires courbes, grâce au fait que le châssis tournant est dévié dans la direction de la force agissant sur les jeux de roues par l'intermédiaire du rail, c'est-à-dire que la roue s'adapte au moins en partie à l'in- clinaison de la courbe lorsqu'elle se déplace sur cette der- nière En fait, seul le document DE-OS 2 419 989 précité mentionne et décrit exclusivement un mouvement rotatif pro- duisant cet effet. Selon une autre caractéristique du train de roues de l'invention, dans lequel des biellettes sont intercalées entre les paliers de roues et le châssis d'un côté desdits paliersde telle sorte que les points de pivotement ou pivots de ces biellettes se trouvent aux sommets d'un trapèze équila- téral lorsque les essieux occupent leurs positions de départ (positions parallèles), la ligne de base la plus longue dudit trapèze peut passer à proximité du cadre lorsque ce trapèze se trouve entre les jeux de roues, et elle peut passer au voisinage des essieux lorsque ledit trapèze se trouve à l'extérieur desdits jeux de roues Cette forme de réalisation part d'un agencement des biellettes décrit dans le document mentionné en dernier lieu et elle modifie cet agencement de manière à atteindre l'objectif qu'elle s'est fixé, sans pour autant atteindre celui dudit document DE-0 S-2 419 989. Selon d'autres formes de réalisation judicieuses de l'agen- cement des biellettes: sur l'autre côté respectif des paliers de roues, d'autres biellettes peuvent être intercalées entre ces paliers et le cadre, de telle sorte que les pivots de ces biellettes supplémentaires forment également dans la position de départ un trapèze équilatéral dont la position est précisée ci-dessus; les pivots situé S sur chaque palier de roue en direction de l'essieu peuvent se trouver à la même hauteur; lesdits pivots situés sur chaque palier de roue peuvent être décalés en hauteur dans le sens vertical; ces pivots situés sur le palier de roue peuvent se trouver à la même hauteur dans le sens vertical, les biellettes pou- vant présenter une articulation en caoutchouc (support élas- tique du type"Silentbloc",au moins à celui de la paire de pivots associée respectivement à un palier de roue; et les angles formés par les côtés du trapèze avec la perpen- diculaire à la plus longue ligne de base mesurent entre environ et 150 en position de départ du jeu de roues. Dans certains cas, la rotation des essieux autour des axes normaux provoque une certaine usure des profils des roues en présence de déviations dues au roulis C'est pourquoi selon une autre caractéristique de l'invention comportant une modification de l'agencement des biellettes, les pivots articulés sur le cadre à l'extérieur des deux jeux de roues peuvent se trouver dans le sens vertical à la même hauteur ou plus bas que les pivots associés sur les paliers de roue; et les pivots qui sont articulés sur ledit cadre à l'inté- rieur des deux jeux de roues peuvent se trouver dans le sens vertical plus haut que les pivots associés sur les paliers de roues de telle sorte que les deux paliers de roues situés d'un côté se déplacent à l'écart l'un de l'autre lorsque ledit cadre se déplace vers le bas dans la région de ces paliers et que les deux paliers de roues situés de l'autre côté se rapprochent l'un de l'autre lorsque ledit cadre est soulevé de l'autre côté Il résulte de cette mesure que, lors d'un déplacement sur une courbe alors que le châssis tournant accuse des déviations de roulis vers le côté exté- rieur de la courbe,par suite d'un défaut d'équilibrage des forces centrifuges, les jeux de roues sont déviés vers une position plus radiale par rapport à la courbe de la voie, ce qui, en présence de déviations résultant d'un roulis, provoque un affaiblissement du mouvement rotatif susmentionné autour de l'axe normal En d'autres termes, lorsqu'il se pro- duit une déviation due au roulis vers le côté externe de la courbe, les roues des jeux considérés qui se trouvent à cet endroit ne se rapprochent pas les unes des autres de la même manière que si une telle déviation de roulis ne s'était pas produite Dans une autre forme de réalisation permettant de renforcer l'effet souhaité en dernier lieu, lorsque les pivots de chaque palier de roue sont à la même hauteur dans le sens vertical, les pivots des biellettes situés sur le cadre peuvent se trouver à la même hauteur dans le sens vertical, de sorte que, lorsqu'on observe perpendiculairement à la direction du déplacement, la position des biellettes externes inclinée par rapport à un plan horizontal, peut être spéculaire par rapport à la position inclinée des biellettes internes de deux jeux de roues voisins Enfin, l'inclinaison de la position des biellettes peut atteindre jusqu'à 200 par rapport à l'horizontale. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nulle- ment limitatifs et sur lesquels: la figure 1 représente le principe d'agencement du train de roues d'un châssis tournant à deux essieux, lors- que chaque essieu de roue occupe sa position de départ, les possibilités de mouvement de chacun de ces essieux étant représentées; la figure 2 est une représentation correspondant à la figure 1 et montre le train de roues d'un châssis tournant à deux essieux mobile au moyen de biellettes; la figure 3 est une coupe verticale fragmentaire selon la ligne III-III de la figure 2 et elle illustre sché- matiquement l'articulation des biellettes; la figure 4 est une vue fragmentaire en plan à échelle agrandie avec coupe partielle d'un train de roues mobile grâce à des biellettes d'une autre forme de réalisa- tion; et la figure 5 est une coupe verticale correspondant à la figure 3 et représentant une forme de réalisation modi- fiée de l'agencement desdites biellettes. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un châssis tournant ou bogie, dans le cadre 2 duquel deux jeux de roues 3 et 4, comprenant des roues 5, 6 et 7,8, respectivement, et des essieux 9 et 10, respectivement sont suspendus dans des paliers respectifs 11,12 et 13,14 Le dispositif d'appui des paliers 11 à 14,agissant dans le sens vertical,n'est pas représenté Dans le sens le sens transversal du châssis tournant 1, c'est- à-dire dans le sens axial des jeux de roues 3 et 4, des ressorts 15 à 18, prenant appui sur le cadre 2 dans des contre-paliers 15 a, 16 a, 17 a et 18 a, agissent sur lesdits jeux 3 et 4 pour leur faire occuper la position de départ représentée sur la figure 1. Grâce à un ensemble de guidage non représenté en détail sur la figure 1, les jeux de roues 3 et 4 sont articu- lés, autour d'un axe normal 19 du châssis tournant 1, de telle sorte que les points extrêmes des essieux 9 et 10 se déplacent sensiblement selon des trajectoires 20 à 23 figurées par des traits mixtes Lorsque, par exemple, des forces agis- sent sur les jeux de roues 3 et 4 dans le sens de flèches 24 et 25, l'extrémité supérieure de l'essieu 9 et l'extrémité inférieure de l'essieu 10 sont déviées vers la droite, cepen- dant que l'extrémité inférieure dudit essieu 9 et l'extrémité supérieure dudit essieu 10 sont déviées vers la gauche, ce qui provoque une rotation sensiblement dans le sens horaire du jeu de roues 3 et une rotation sensiblement dans le sens anti-horaire du jeu de roues 4 Si l'on admet que ces forces sont engendrées par le roulement sinusoïdal des roues 5 et 7 sur les rails lors d'un déplacement en ligne droite, le châssis tournant 1 est dévié dans le sens inverse des forces agissant sur les jeux de roues 3 et 4 'par l'intermédiaire de chaque rail Ce nouveau type de déviation provoque un effet totalement surprenant, c'est-à-dire qu'il permet d'obtenir une meilleure stabilité de roulement, donc une meilleure qualité du roulement à des vitesses classiques, ce qui rend possibles des vitesses de déplacement nettement plus élevées. La figure 2 représente)d'une manière sensiblement simplifiée, le même châssis tournant 1 avec les jeux de roues 3 et 4 et les paliers de roues 11 à 14 Sur ces derniers, sont articulées à chaque fois deux biellettes 26 à 33 qui, repoussées dans des directions opposées, sont arti- culées par leur autre extrémité sur le cadre 2 Les points d'articulation ou pivots sont référencés par les numéros 34 à 49 Lorsqu'ils se trouvent sur l'un des paliers de roues 11 à 14, les pivots 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47 et 49 sont respectivement à une même hauteur dans le sens axial, mais pas dans le sens vertical, donc pas dans le plan du dessin La position effective des pivots situés sur les paliers 11 à 14 est représentée sur la figure 3,qui montre l'exemple du pa- lier de roues 12 associé à l'essieu 9 et aux biellettes 27 et 29 dont les pivots 37 et 41 sont décalés en hauteur dans le sens vertical, ces biellettes 27 et 29 étant disposées hori- zontalement et, ainsi, les pivots 36 et 37, d'une part, et et 41, d'autre part, se trouvent respectivement à la même hauteur dans le sens vertical Les pivots 36 et 40 se trou- vent sur le cadre 2. Observés par en-dessus, les pivots 34 à 37, 38 à 41, 42 à 45 et 46 à 49 délimitent à chaque fois un trapèze équi- latéral (dans la position de départ illustrée des jeux de roues 3 et 4) dont les côtés décrivent un angleo C avec la perpendiculaire à la ligne de base la plus longue Commodé- ment, cet angle peut mesurer de 5 à 150 Dans le cas des biellettes 26, 27 et 32, 33, cette ligne de base la plus longue passe à proximité de l'essieu 9 ou 10 et elle passe à proximité d'un support d'entretoisement 50 du cadre 2 dans le cas des biellettes 28,29 et 30, 31 Il résulte de ce type d'articu- lation -une rotation (expliquée ci-dessus en regard de la figure 1) des jeux de roues 3 et 4 autour de l'axe normal 19. La figure 4 représente un seul et unique palier de roues 53 qui, suspendu à des biellettes 51 et 52, sert à recevoir les essieux 9 et 10 du cadre 54 d'un chassis tournant Les biellettes 51 et 52 sont articulées sur des goujons (pivots) 55 à 58 en décrivant un angle oc, et cela grâce à des supports élastiques 59 de type "Silentbloc", ce qui empêche des contraintes de se manifester lors du déplacement Du côté du cadre, les goujons 55 et 57 sont montés dans des consoles de support 60, cependant que le palier de roue 53 comporte des portées 61 correspondantes. Sur la figure 5, des biellettes 27 a, 29 a, 31 a et 33 a sont articulées, d'une part, sur le cadre 2 a d'un châssis tournant la et, d'autre part, sur les paliers 12 a et 14 a de deux jeux de roues 3 a et 4 a, de telle sorte que des pivots 36 a, 40 a, 44 a et 48 a se trouvent à même hauteur dans le sens vertical En revanche, des biel- lettes 37 a, 41 a ou 45 a, 49 a montées respectivement sur lesdits paliers 12 a et 14 a se trouvent à des hauteurs diffé- rentes dans le sens vertical, de manière que les pivots 37 a et 49 a soient aux mêmes niveaux l'un par rapport à l'autre, mais soient situés plus haut que les pivots 41 a et 45 a qui, eux-mêmes, sont à la même hauteur l'un par rapport à l'autre. Si l'on faisait passer des plans par deux biellettes 27 a, 29 a, 31 a, 33 a respectivement contiguës dans le sens axial, le plan passant par la biellette 27 a ou 29 a serait spéculaire à celui passant par la biellette 33 a, 31 a. Il résulte de cet agencement que, lorsque le cadre représenté en coupe sur la figure 5 vient à se trouver plus bas par suite d'une déviation due au roulis (flèche 23), l'écartement mutuel des paliers de roues 12 a et 14 a augmente sensiblement. En revanche, l'agencement des pivots 34 à 49, visible sur la vue en plan du cadre selon la figure 1, vise à faire en sorte que les roues 5 et 7 se rapprochent l'une de l'autre lorsqu'il se produit une déviation transversale (par exemple dans le sens des flèches 24 et 25) par suite d'un déplacement sur une courbe Grâce à l'atténuation de ce mouvement dans le cas o il se produit des déviations vers le bas dues au roulis, l'usure éventuelle des profils des roues 5 et 7 est également réduite. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au train de roues décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Train de roues mobile dans le sens axial et comportant au moins deux jeux de roues dans le cadre ou le châssis tournant d'un véhicule ferroviaire, avec des ressorts qui, en prise avec chaque palier de roue sensiblement parallèlement à chaque essieu, sont en prise par leur autre extrémité avec le cadre, ce train de roues comportant en outre un ensemble de guidage de chaque jeu qui agit dans le sens axial de telle sorte qu'un déplacement axial (déviation transversale) dudit jeu soit suivi d'un mouvement sensible- ment rotatif de ce jeu autour d'un axe vertical (axe normal), train de roues caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble de guidage de chaque jeu ( 3,4) conçu de telle sorte que, lorsque ce jeu accuse une déviation transversale par suite d'une force agissant sur l'une ( 5; 7) des roues dudit jeu (flèche 24; 25), cette roue soit déplacée en direction de l'autre jeu, et que l'autre roue ( 6; 8) soit déplacée à l'écart de cet autre jeu. 2 Train de roues selon la revendication 1, dans lequel des biellettes ( 28 à 31; 26, 27, 32, 33) sont inter- calées entre les paliers de roues et le cadre, d'un côté desdits paliers, de manière que les pivots( 38 à 45; 34 à 37, 46 à 49) desdites biellettes se trouvent aux sommets d'un tra- pèze équilatéral lorsque les essieux ( 9,10) occupent leurs positions de départ (positions parallèles), train de roues caractérisé par le fait que la plus longue ligne de base du trapèze passe à proximité du cadre ( 2) lorsque ce trapèze est intercalé entre les jeux de roues ( 3,4), et à proximité de chaque essieu ( 9; 10) lorsque ledit trapèze se trouve à l'exté- rieur desdits jeux. 3 Train de roues selon la revendication 2, carac- térisé par le fait que, de l'autre côté respectif des paliers de roues ( 11 à 14), d'autres biellettes ( 26,27,32,33; 28 à 31) sont intercalées entre les paliers des roues et le cadre ( 2), de manière que les pivots ( 34 à 37, 46 à 49; 38 à 45) de ces biellettes supplémentaires forment également en position de départ un trapèze équilatéral occupant les positions énoncées dans la revendication 2. 4 Train de roues selon la revendication 3, carac- térisé par le fait que les pivots ( 35,39; 37,41; 43,47; 45,49; goujons 56,58) situés sur les paliers de roues ( 11 à 14; 53) sont à la même hauteur en direction de chaque essieu ( 9; 10). 5 Train de roues selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les pivots ( 35,39; 37,41; 43,47; 45, 49) situés sur les paliers de roues ( 11 à 14) sont décalés en hauteur dans le sens vertical. 6 Train de roues selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que les pivots (goujons 56,58) situés sur le palier de roue ( 53) se trouvent à la même hau- teur dans le sens vertical, les biellettes ( 51,52) présen- tant une articulation en caoutchouc (support élastique 59 du type"Silentbloc") au moins autour de l'un des deux pivots (goujons 55,56; 57,58) associés respectivement à un palier de roue ( 53). 7 Train de roues selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que l'angle formé par les côtés du trapèze avec la perpendiculaire à la ligne de base la plus longue est compris dans une plage de à 150 lorsque le jeu de roues ( 3; 4) occupe sa position de départ. 8 Train de roues selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les pivots ( 36 a,48 a) qui sont articulés sur le cadre ( 2 a) à l'extérieur des deux jeux de roues ( 3 a,4 a) se trouvent, dans le sens vertical, à la même hauteur ou plus bas que les pivots associés ( 37 a,49 a) situés sur les paliers de roues ( 12 a,14 a); et par le fait que les pivots ( 40 a,44 a) qui sont articulés sur ledit cadre à l'intérieur des deux jeux de roues se trouvent, dans le sens vertical, plus haut que les pivots associés ( 41 a,45 a) situés sur les paliers de roues, de telle manière que les deux paliers de roues situés d'un côté se déplacent à l'écart l'un de l'autre lorsque ledit cadre ( 2 a) se déplace vers le bas (flèche 23) à proximité de ces paliers et que les deux paliers situés de l'autre côté se rapprochent l'un de l'autre lorsque ledit cadre est élevé dans l'autre sens. 9 Train de roues selon la revendication 8, dans lequel les pivots situés sur chaque palier de roue sont à la même hauteur dans le sens vertical, caractérisé par le fait que les pivots ( 36 a,40 a,44 a,48 a) des biellettes ( 27 a,29 a,31 a, 33 a) sur le cadre ( 2 a) se trouvent mutuellement à la même hauteur dans le sens vertical, de sorte que, lorsqu'on observe perpendiculairement à la direction du déplacement, la position des biellettes externes, ( 27 a,33 a), inclinée par rapport à un plan horizontalest spéculaire à la position inclinée des biellettes internes ( 29 a,31 a) de deux jeux de roues ( 3 a,4 a) voisins. Jeu de roues selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'inclinaison de la posi- tion des biellettes ( 27 a,29 a,31 a,33 a) peut atteindre jusqu'à 20 par rapport à l'horizontale.