Brevet FR2500378A1 — publié le 19820827

La présente invention se rapporte aux véhicules articulés et, en particulier, aux véhicules articulés pour le transport de voyageurs, tels que tramways. Il est bien connu d'articuler des véhicules pour leur permettre de négocier une courbe à petit rayon qui est utilisable avec un véhicule à châssis rigide de longueur comparable. Classiquement, les véhicules de ce genre sont articulés au point central du véhicule, de telle sorte que les roues avant et arrière du véhicule suivent la même courbe. Dans ces véhicules transportant des voyageurs, il est généralement désirable d'avoir les deux parties du véhicule réalisées d'une manière qui permette le déplacement des voyageurs d'une partie à l'autre. Ceci évite la néces- sité de doubler le personnel et les portes d'entrée et de sortie. Cette communication entre les deux parties du véhicule est habituellement réalisée au moyen d'une struc- ture de tunnel disposée au point d'articulation pour procu- rer le passage nécessaire. Une structure de tunnel de ce genre doit atre dessinée pour accepter le mouvement entre les deux parties du véhicule tout en pourvoyant à un passage adéquat entre les voitures. Le véhicule doit Otre capable de négocier les courbes horizontales, c'est-à-dire le mouvement de direction autour d'un axe vertical, et les courbes verticales, c'est-à-dire un changement d'inclinai- son de le voie à négocier. Il y a aussi une tendance des deux moitiés du châssis à osciller autour de l'axe horizon- tel l'une relativement à l'autre du fait de l'inégalité de la voie ou de la spirale formée par la voie que l'on trou- ve habituellement au départ d'une courbe dans un véhicule sur rails. Cette oscillation tend à causer un déplacement latéral entre les deux parties du véhicule transportant les voyageurs et cela est généralement indésirable quand un passage est utilisé pour relier les deux voitures. Ce dé- placement est habituellement empêché au moyen d'un ensem- ble de palier qui relie les deux voitures et permet l'arti- culation entre les voitures. Les forces qui tendent à pro- _2 _ duire le déplacement latéral sont mises à réagir à ce palier pour relier rigidement'les voitures autour de l'axe longitu- dinal. Ceci exige cependant que la structure du palier soit relativement large et lourde eu égard à la grandeur des for- ces imposées. De plus, cette structure de palier est néces- sairement accommodée sous la structure de tunnel o l'espace fait prime. L'objet de la présente invention est, par consé- quent, de fournir un véhicule articulé, dans lequel les dé- savantages sont évités ou atténués. Selon la présente invention, il est prévu un véhi- cule articulé comprenant un premier châssis et un second châssis, chacun ayant une extrémité extérieure et une extré- mité intérieure, un moyen d'accouplement reliant lesdites extrémités intérieures et comprenant un moyen à pivot verti- cal pour accepter le mouvement relatif desdits châssis au- tour d'un axe vertical pour diriger le mouvement dudit véhi- cule et un moyen à pivot horizontal pour accepter le mouve- ment pivotant desdits chassis autour d'un axe horizontal transversal pour le mouvement vertical relatif entre lesdi- tes extrémités extérieures, ledit moyen d'accouplement com- prenant un moyen transmettant le couple espacé verticalement dudit moyen à pivot horizontal et actionnable pour empocher le mouvement latéral entre lesdits châssis, ledit moyen trans- mettant le couple comprenant un premier lien relié à pivot à l'un desdits chmssis pour le mouvement autour d'un axe ver- tical et deux liens transversaux s'étendant entre ledit pre- mier lien et ledit autre châssis et étant relié à celui-ci par des liaisons à pivot verticales pour permettre le mouve- ment desdits liens transversaux dans un plan généralement horizontal, lesdits liens transversaux étant reliés audit premier lien à des emplacements espacés, ce par quoi le mou- vement pivotant dudit premier lien lors du déplacement laté- ral relatif desdits châssis est interdit. Une forme de réalisation de l'invention est décri- te dans ce qui suit, uniquement à titre d'exemple, en se re- - 3 - portant aux dessins annexés, suivant lesquels La fig. 1 est une vue de c8té générale d'un tram- way articulé, La fig. 2 une vue en élévation en coupe de la par- tie centrale du tramway montré à la fig- 1, La fig. 3 une vue en plan de la fig. 2, La fig. 4 une vue en plan schématique montrant le système de liaison de la fig. 3 dans différentes positions opératoires des voitures, la fig. 4a montrant le système de liaison avec les voitures dans une position horizontale rectiligne, la fig. 4b montrant les voitures négociant une courbe horizontale et la fig. 4c montrant les voitures négociant une courbe verticale, La fig. 5 une vue en coupe selon la ligne 5 - 5 de la fig. 2, La fig. 6 une vue en coupe selon la ligne 6 - 6 de la fig. 5, La fig. 7 une série de représentations graphiques montrant en plan et en élévation l'opération des parties de la structure du tunnel représentées à la fig. 2, la fig. 7a montrant le tramway dans une disposition généralement hori- zontale, la fig. 7b montrant le tramway négociant une cour- be verticale concave et la fig. 7c montrant le tramway né- gociant une courbe verticale convexe, La fig. 8 une vue en coupe selon la ligne 8 - 8 de la fig. 2, La fig. 9 une vue en coupe selon la ligne 9 - 9 de la fig. 6 et La fig. 10 une vue à une échelle agrandie selon la ligne 10 - 10 de la fig. 9. En se reportant aux dessins et en particulier à la fig. 1, un véhicule articulé, dans ce cas un tramway, géné- ralement désigné par le chiffre 10, comprend une voiture conductrice 12 et une voiture remorque 14. Les voitures -4 - 12 et 14 sont supportées sur des bogies conducteur et re- -morque 16, 18 respectivement et par un bogie intermédiaire positionné entre les deux voitures. Le bogie intermé- diaire 20 supporte aussi une structure de tunnel générale- ment désignée par le chiffre 22 qui relie les intérieurs des deux voitures 12, 14 pour permettre le déplacement des voyageurs d'une voiture à l'autre. Les voitures 12 et 14 sont reliées à une table rotative 24 pour accepter le mou- vement relatif autour d'un axe vertical, désigné par V - V à la fig. 2, pour fournir un mouvement de direction et autour d'un axe horizontal, désigné par H, pour accepter les chan- gements en élévation. Les détails de la table rotative 24 et du système de liaison des voitures 12, 14 à celle-ci sont mieux per- çus aux fig. 2 et 5. La table rotative 24 comprend un support transversal 26, sur lequel sont montés à rotation les jeux de roues du bogie 20. Un ensemble de palier 28 est aussi monté sur le support 26. Cet ensemble comprend une couronne extérieure 30, une couronne intermédiaire 32 et une couronne intérieure 34. Deux cages 36, 38 relient les couronnes extérieure et intermédiaire et les couronnes in- térieure et intermédiaire respectivement. Les couronnes 30, 32 et 34 peuvent, par conséquent, tourner l'une relativement à l'autre autour d'un axe généralement vertical. La couronne intermédiaire 32 est reliée au support transversal 26. La voiture conductrice 12 est munie de deux poutrelles de support 40 qui dépassent vers l'arrière la voiture sous le niveau général du compartiment transportant les voyageurs et sont boulonnées sur la couronne extérieure 30. La voiture remorque 14 comprend aussi deux poutrelles de support 42 qui dépassent vers l'avant la voiture dans une relation parallèle espacée. Les extrémités des poutrelles de support 42 sont alésées pour recevoir les ensembas de palier à auto-alignement 44 qui comprennent une cage extérieure 46 et une cage intérieure 48. Chacune des cages a une sur- face de support sphérique, de telle sorte que la cage inté- _ 5 _ rieure peut adopter une large gamme de positions relative- ment à la cage extérieure. La cage intérieure 48 est alé- sée, ainsi qu'il est indiqué en 50, pour recevoir un ar- bre transversal 52. Les extrémités de l'arbre 52 sont supportées dans des oreilles droites 54 qui sont boulon- nées sur la couronne intérieure 34 de l'ensemble de pa- lier 28. Les deux voitures 12, 14 peuvent, par consé- quent, tourner l'une relativement à l'autre autour d'un axe généralement vertical, ce qui donne un mouvement rela- tif entre la couronne intérieure et la couronne extérieure. En même temps, les ensembles de palier à auto-alignement 44 permettent à la voiture remorque 14 de tourner autour d'un axe généralement horizontal relativement à la voiture conductrice et au bogie intermédiaire d'accepter les cour- bes verticales. Les voitures 12, 14 sont aussi reliées au niveau du toit au moyen d'un système de liaison résistent au couple généralement désigné par le chiffre 60. Ainsi qu'on le perçoit mieux à la fig. 3, la voiture conductrice 12 com- prend une poutrelle longitudinale 62 qui dépasse vers l'arrière le toit de la voiture 12 sur l'axe médian de la voiture. La voiture remorque 14 comprend aussi deux pou- trelles longitudinales 64, 66 qui sont espacées par rap- port aux cotés opposés de l'axe médian de la voiture 14. La poutrelle longitudinale 62 est reliée à pivot à un lien transversal 68 par une goupille 70 positionnée à mi-chemin le long du lien 68. Une extrémité 72 du lien 68 est reliée à pivot par un système de liaison 64 à un premier lien transversal 76. Le lien 76 est relié par une liaison 75 à la poutrelle 64. Similairement, l'au- tre extrémité 80 du lien 68 est reliée par une liaison 84 à un second lien transversal 82 qui, à son tour, est relié par une liaison 86 à la poutrelle 66. Les pre- miers liens transversaux 76, 82 se situent généralement parallèlement l'un à l'autre et les liaisons 74, 7E, 84 et 86 sont toutes disposées pour permettre un mouvement pivo- -6- tant autour d'un axe généralement vertical. La goupille coïncide avec l'axe vertical V de la table rotative. Lorsque les voitures 12, 14 négocient une cour- be horizontale, le lien transversal 68 tourne autour de la goupille 70 pour permettre le déplacement des voitures 12, 14 autour de l'axe vertical V. L'orientation du lien transversal 68 avec les liens transversaux 76, 82 reste constante, de telle sorte qu'un simple mouvement pivotant est obtenu autour de la goupille 70. Cette disposition est mieux perçue à la fig. 4b montrant les voitures 12, 14 né- gociant une courbe à main gauche. Lorsque les voitures en- trent dans une courbe verticale convexe, la voiture conduc- trice plonge relativement à la voiture remorque. Ce mouve- ment est accepté autour de l'arbre transversal 52 et cause un déplacement de la position de la goupille 70 relative- ment à la voiture arrière 14. Ce déplacement est accepté par un mouvement pivotant des liens transversaux relative- ment aux poutrelles de support 64, 66 et par la rotation du lien transversal 68 autour de la goupille 70. Etant donné que les liens transversaux 76, 82 sont essentielle- ment parallèles et de longueur égale, le déplacement des liaisons 78 et 84, de chaque coté de l'axe médian du véhicule, est égal et opposé, ce qui est accepté par la rotation du lien 68 autour de la goupille 70. Cette dis- position est montrée à la fig. 4c o l'on voit que le lien transversal 68 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la goupille 70 pour permettre à la voiture 12 de tourner autour de l'axe horizontal N re- lativement à la voiture remorque 14. Ainsi, le système de liaison résistant au couple 60 n'interdit pas l'articula- tion des voitures autour des axes horizontal et vertical. Lorsqu'une force cause un déplacement latéral entre les voitures 12, 14, d par exemple à une inégalité ou à un relèverent de la voie, le système de liaison résis- tant au couple 60 opère pour empocher un déplacement re- latif entre les voitures. Les forces causant le déplacement -7 - latéral, indiqu4es schématiquement par la flèche F à la fig. 4a, agissent pour déplacer la poutrelle longitudinale 62 vers l'une des poutrelles 64, 66. Ceci amènerait la goupille 70 à se déplacer vers la poutrelle, par exemple 66, de telle sorte que le second lien transversal 82 ten- drait à provoquer la rotation du lien transversal 68 au- tour de la goupille 70 dans une direction en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre. Cependant, une telle rotation est contrariée par le premier lien transver- sal 76 agissant du côté opposé de la goupille 70, de telle sorte que les forces tendant à déplacer latéralement les voitures 12, 14 sont contrariées par le système de liaison 60. Ces forces sont aussi contrariées par l'arbre transversal 52 opérant par l'intermédiaire de l'ensemble de palier 28, de telle sorte que les voitures restent ali- gnées sur l'axe médian du véhicule. Le fait qu'il est pré- vu un système de liaison résistant au couple 60 monté sur le toit permet à l'ensemble de palier 28 d'être dessiné pour accepter des forces beaucoup plus petites que ce ne serait autrement le cas. La structure du tunnel 22 est supportée sur une poutrelle transversale 56 qui est reliée par des gou- pilles 58 aux extrémités extérieures du support 26, com- me le montre la fig. 6. Les goupilles 58 permettent à la poutrelle de tourner autour d'un axe généralement horizontal pour permettre à la structure du tunnel de se déplacer en arrière et en avant le long de l'axe longitudinal du véhi- cule. La poutrelle 56 supporte aussi deux plaques de plancher semi-circulaires 90 qui sont reliées à la pou- trelle 56 par des charnières 92. La périphérie des. plaques de plancher repose sur des encastrements semi-cir- culaires 94, 96 prévus aux extrémités des voitures con- ductrice et remorque 12, 14 respectivement. Lors de la rotation des voitures autour de l'axe vertical, il se pro- duit un mouvement de glissement entre la plaque de plancher et l'encastrement respectif 94, 96 et lors du mouve- _ a - ment autour de l'axe horizontal H, il se produit un mouve- ment pivotant des plaques autour de la charnière 92. La périphérie des plaques de plancher 90 est aussi couverte par quatre enveloppes partiellement cylindriques 96, 98, 100, 102 qui sont reliées par paires respectives aux voi- tures conductrice et remorque 12, 14. Les enveloppes 96 à 102 définissent l'entrée du passage entre les voitures - et procurent une transition douce de l'intérieur du véhi- cule à la structure de tunnel 22. On observe d'après la fig. 5 que les enveloppes 96, 98 reliées à la voiture conductrice 12 sont d'un plus grand diamètre que les en- veloppes 100, 102 reliées à la voiture remorque 14. Les enveloppes sont aussi inclinées légèrement par rapport à l'axe vertical pour fournir une structure généralement co- nique. Le diamètre différent des enveloppes leur permet de se recouvrir l'une l'autre quand les voitures négocient une courbe horozontale. L'extérieur des enveloppes cylindriques 96 à 102 est protégé par un soufflet 103 relié aux extrémités opposées des voitures 12, 14 et supporté entre les voitu- res par un cadre circulaire 104. Le cadre circulaire 104 est relié aux extrémités de la poutrelle transversale 56. Ce cadre comprend deux montants verticaux 106 et une pou- trelle horizontale 108. Il est prévu un système de suspen- sion 110 suspendu à la poutrelle horizontale 108 compre- nant deux supports verticauK 112 et une poutrelle transver- sale 114. Un mécanisme de centrage désigné généralement par le chiffre 116 est articulé sur un arbre 118 à la poutrel- le transversale 114 pour un mouvement autour d'un axe verti- cal. Le mécanisme de centrage est mieux perçu aux fig. 8 à 10. Ce mécanisme comprend une plaque de base 120 reliée rigidement à l'arbre 118 pour un mouvement pivotant avec celui-ci. Deux goupilles formant pivot 122 sont montées sur la plaque de base 120 et supportent chacune à rotation deux leviers dentés 124, 126 respectivement. Chacun des leviers 9 9 _ 124, 126 comprend une tête circulaire 126 ayant des dents formées sur une partie de la périphérie de la tête. Un bras de levier 132 fait partie intégrante de la tête 128. Les leviers 124, 126 sont disposés par paires sur chacune des goupilles formant pivot 122, les bras de levier 132 s'étendant dans des directions opposées de chaque côté de l'axe longitudinal du véhicule. L'espacement entre les gou- pilles 122 est tel que les dents 130 des leviers adja- cents 124, 126 sont engrenées de telle sorte que la rota- tiob de l'un des leviers autour de la goupille 122 provo- que une rotation égale et opposée de l'autre levier autour de cette goupille 122. Les extrémités de chacun des bras de levier 132 sont reliées par des pivots verticaux 134 à des jambes de force 136. Les jambes de force 136 sont reliées à une patte de montage 137 aux extrémités respecti- ves des voitues 12, 14 au moyen d'une goupille formant pi- vot vertical 138. Une plaque supérieure 140 est montée dans une relation espacée de la plaque de base 120 et est fixée sur la plaque de base par des goupilles 142. Lorsque les voitures 12, 14 tournent l'une rela- tivement è l'autre autour de l'axe horizontal H, les pattes de montage 137 se déplacent soit l'une vers l'autre, soit en s'éloignant l'une de l'autre pour modifier la distance entre elles. Le mouvement est transmis par l'intermédiaire des jambes de force 136 et cause la rotation des deux le- viers respectifs 124, 126 dans des directions opposées au- tour des goupilles 122. Etant donné que les dents 130 sont engrenées, la rotation égale et opposée des deux autres leviers est provoquée, ce qui n'est obtenu que si la pou- trelle transversale 114 reste centrée entre les deux pattes de montage 137. Ainsi, lorsque les deux voitures 12, 14 négocient une courbe verticale, la mécanisme de centrage opère par l'intermédiaire du système de suspension 110 pour déplacer le cadre cii&ulaire 104 et la poutrelle transver- sale 56 autour des goupilles 58. De cette manière, le soufflet reste centré entre les deux voitures. La n-gocia- - 10 _ tion d'une courbe horizontale est accomplie par les deux leviers 124, 126 tournant autour de leur goupille respecti- ve 122 dans le même sens, ce qui est harmonisé par un dé- placement égal et opposé des deux autres leviers 124, 126. Le mécanisme de centrage tourne, par conséquent, effective- ment autour des dents s'engrenant 130 pour accepter les courbes horizontales. Un revêtement de tunnel 144 est supporté sur la poutrelle transversale 56 et par le cadre circulaire 104 pour boucher la région entre les enveloppes partielle- ment cylindriques 96 à 102. Le revêtement de tunnel 144 comprend deux panneaux latéraux 146 qui sont reliés à deux séparateurs 148 montés aux extrémités opposées de la poutrelle transversale 56. Les panneaux latéraux 146 sont aussi supportés par des montants verticaux 150 qui conver- gent pour rencontrer une ferme horizontale 152. La ferme 152 s'étend transversalement à travers le revêtement de tunnel 144 et est reliée à une suspension 154 suspendue à la poutrelle transversale 114 du système de suspension 110. Les panneaux latéraux 146 sont reliés à un panneau de toit 156 qui est aussi supporté par la ferme 152. La revêtement de tunnel 144 se déplace, par conséquent, avec le cadre circulaire 104 sous l'influence du mécanisme de centrage 116. On remarquera que la structure du tunnel 144 est déplacée vers la voiture conductrice 12. Ceci est pour compenser le diamètre différent des enveloppes 96, 98 et , 102 pour égaliser l'espacement entre les panneaux latéraux 146 et l'enveloppe adjacente. On notera que, à mesure que le tramway 10 négocie des courbes horizontales, les panneaux latéraux 146 et les enveloppes cylindriques 96 à 102 se déplacent relative- ment les unes aux autres autour de l'axe horizontal H. Dans des circonstances normales, un mouvement de ce genre amène- rait le jeu entre le panneau 146 et l'enveloppe adjacente à se modifier le long de la hauteur du panneau 146 du fait de la ligne de contact inclinée du panneau 146 avec la _ il - surface cylindrique de l'enveloppe. Ceci crée un problème de sécurité en ce que suffisamment de jeu doit être laissé entre les panneaux et les enveloppes pour tenir compte du jeu maximum, ce qui a aussi pour conséquence de présenter un risque par le vide laissé entre les panneaux et les parois latérales. Pour surmonter ce problème, les panneaux latéraux 146 sont formés d'une partie fixe 160 fixée sur les séparateurs 148 et sur le panneau de toit 156. La partie fixe 160 a une forme généralement triangulaire, la base du triangle étant supportée par les séparateurs 148 et le sommet étant adjacent à la ferme 152. Deux panneaux triangulaires 162 sont montés à charnières le long du bord incliné 163 de la partie fixe 160, de maniè- re à pouvoir pivoter autour d'un axe se développant parallè- lement au bord incliné 163 de la partie fixe. Les bords extérieurs 164 des panneaux triangulaires 162 sont réu- nis de manière à former un angle aigu par rapport au reste des panneaux latéraux 146. Les bords extérieurs 164 sont en oblique par rapport aux enveloppes cylindriques 96 à 102, de manière à suivre les enveloppes pendant la mouve- ment relatif entre les voitures 12, 14. Lorsque la voiture négocie une courbe horizontale, les enveloppes cylindriques glissent l'une dans l'autre de chaque côté et la ligne de contact entre les enveloppes et les bords extérieurs des panneaux triangulaires 162 reste essentiellement verticale. Cependant, lorsque le véhicule négocie une courbe verticale convexe, les deux voitures tour- nent autour de l'axe horizontal H, ce qui amène les bords supérieurs des enveloppes cylindriques 96 à 102 à se déplacer en s'éloignant l'un de l'autre. Le mouvement du bord supérieur des enveloppes est plus grand que celui du bord inférieur et étant donné la nature cylindrique des enveloppes 96 à 102, la distance entre le bord supérieur du panneau latéral 146 et son revêtement respectif et le bord inférieur du panneau latéral 146 et son revêtement respectif est plus grande que la distance du bord inférieur - 12 - du panneau latéral au revêtement. Cependant, en monant àan charnières les panneaux triangulaires 162 le long d'un bord incliné, pour un déplacement angulaire donné du panneau triangulaire relativement à la partie fixe 160, le bord supérieur du panneau triangulaire se déplace à une plus grande distance latéralement que le bord inférieur. Ceci compense, par conséquent, la variation dans l'espacement latéral et permet aux panneaux triangulaires de suivre étroitement les parois des enveloppes et de maintenir une fermeture effective à tous moments. Ceci est montré en fait à la fig. 7c et la situation inverse o le véhicule négo- cie une courbe verticale concave est montrée à la fig. 7b. I1 s'est révélé qu'en adoptant les panneaux à charniâres in- clinés, le vide entre les panneaux et les enveloppes cylin- driques peut 8tre obturé effectivement à tous moments et diminuer, par conséquent, le risque qu'un voyageur soit pris au piège pendant le mouvement du véhicule. - 13 - R E V E N D I C A T I O N S 1. Véhicule articulé comprenant un premier châssis et un second châssis, chacun ayant une extrémité extérieure et une extrémité intérieure, un moyen d'accouplement reliant lesdites extrémités intérieures et comprenant un moyen à pi.- vot vertical pour accepter le mouvement relatif desdits châssis autour d'un axe vertical pour diriger le mouvement dudit véhicule et un moyen à pivot horizontal pour accepter le mouvement pivotant desdits châssis autour d'un axe hori- zontal transversal pour le mouvement vertical relatif entre lesdites extrémités extérieures, ledit moyen d'accouplement comprenant un moyen transmettant le couple espacé verticale- ment dudit moyen à pivot horizontal et actionnable pour em- pêcher un mouvement latéral entre lesdits châssis# ledit moyen transmettant le couple comprenant un premier lien re- lié à pivot à l'un desdits châssis pour le mouvement autour d'un axe vertical et deux liens transversaux s'étendant en- tre ledit premier lien et ledit autre châssis et étant relié à celui-ci par des liaisons à pivot verticales pour permettre le mouvement desdits liens transversaux dans un plan généra- lement horizontal, lesdits liens transversaux étant reliés audit premier lien à des emplacements espacés, ce par quoi le mouvement pivotant dudit premier lien lors du déplacement latéral relatif desdits châssis est interdit. 2. Véhicule articulé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier lien est relié à pivot audit châssis intermédiaire et lesdits liens transversaux sont reliés audit premier lien sur les côtés opposés de la- dite liaison à pivot. 3. Véhicule articulé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits liens sont essentiellement parallèles l'un à l'autre et s'étendent transversalement sur les côtés opposés dudit premier lien. - 14 - 4. Véhicule articulé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite liaison à pivot dudit premier lien auxdits châssis se situe sur ledit axe vertical.