Brevet FR2500377A1 — publié le 19820827

La présente invention sa rapporte à des véhicules articulés et, en particulier, à des véhicules articulés pour le transport de voyageurs, tels que des tramways ou véhicu- les analogues. Avec des véhicules articulés transportant des voyageurs, il est désirable de prévoir une communication entre les deux parties du véhicule pour permettre aux voya- geurs de se déplacer d'une partie à l'autre. Une disposi- tion de ce genre est communément réalisée au moyen d'un tunnel monté entre les deux parties du châssis du véhicule. Il est généralement désirable pour simplifier la structure du tunnel de maintenir le tunnel dans une position centrale entre les parties du châssis. Différents systèmes de liai- son ont été proposés pour centrer la structure du tunnel, mais ceux-ci ont habituellement souffert du fait qu'ils ten- dent à introduire des charges indésirables dans le châssis. L'objet de la présente invention est, par consé- quent, d'éviter au d'atténuer les désavantages ci-dessus et de procurer un mécanisme de centrage pour une structure de tunnel pour un véhicule articulé. Selon la présente invention, il est prévu un véhicule 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 ex- trémités intérieures et comprenant un moyen à pivot 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 pivo- tant desdits châssis autour d'un axe horizontal transversal pour le mouvement vertical relatif entre lesdites extrémités extérieures, une structure de tunnel reliant lesdits châssis et montée à pivot pour le mouvement autour d'un axe horizon- tal transversal et un mécanisme de centrage pour contrôler le mouvement dudit tunnel autour dudit axe horizontal, ledit -2 - mécanisme de centrage comprenant une plaque de base montée à pivot sur ledit tunnel pour le mouvement autour d'un axe vertical, un premier levier monté à pivot sur ladite plaque de base sur une première goupille formant pivot, un premier lien relié à pivot audit levier à un emplacement espacé à partir de ladite goupille formant pivot et s'étendant à l'un desdits châssis, un second levier monté à pivot sur ladite plaque de base sur une seconde goupille formant pivot espacée de ladite première goupille formant pivot, un second lien relié à pivot audit levier à un emplacement espacé de ladite première goupille formant pivot et s'étendant à l'au- tre desdits châssis et un moyen de liaison reliant ledit premier et ledit second leviers en relation transmettant le couple, ce par quoi le déplacement desdits châssis autour dudit axe horizontal provoque une rotation égale et opposée desdits leviers autour desdites goupilles formant pivot res- pectives pour maintenir ladite plaque de base à un emplace- ment prédéterminé relativement auxdits châssis et contrôler par là le mouvement de ladite structure de tunnel. Une forme de réalisation de l'invention est décrite dans ce qui suit, uniquement à titre d'exemple, en se repor- tant aux dessins annexés, suivant lesquels: La fig. 1 est une vue de côté 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 rec- tiligne, la fig. 4b montrant les voitures négociant une courbe horizontale et la fig. 4c montrant les voitures né- gociant une courbe verticale, La fig. 5 une vue en coupe selon la ligne 5 - 5 de la fig. 2, - 3 - 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 courbe verticale concave et la fig. 7c montrant le tramway négociant 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 18 fig. 8 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, généralement désigné par le chiffre 10, comprend une voi- ture conductrice 12 et une voiture remorque 14. Les voitures 12 et 14 sont supportées sur des bogies con- ducteur et remorque 16, 18 respectivement et par un bogie intermédiaire 20 positionné entre les deux voitures. Le bogie intermédiaire 20 supporte aussi une structure de tunnel généralement 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 mouvement 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 accepterles changements en élévation. Les détails de la table rotative 24 et du systè- me de liaison des voitres 12, 14 à calle-ci sont mieux perçus aux fig. 2 et 5. La table rotative 24 comprend un support transversal 26, sur lequel sont montés à rota- - 4 - tion las jeux de roues du bogie 20. Un ensemble de palier 28 est aussi monté sur le support 26. Cet ensemble com- prend une couronne extérieure 30, une couronne intermé- diaire 32 et une couronne intérieure 34. Deux cages 36, 38 relient les couronnes extérieure et intermédiaire et les couronnes intérieure et intermédiaire respectivement. Les couronnes 30, 32 et 34 peuvent, par conséquent, tourner l'une relativement à l'autre autour d'un axe géné- ralement 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'a rière la voiture sous le niveau général du compartiment transportant les voyageurs et sont boulonnées sur la cou- ronne 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 ensembles de palier à auto-alignement 44 qui comprennent une cage extérieure 46 et une cage inté- tieure 48. Chacune des cages a une surface de support sphé- rique, de telle sorte que la cage intérieure peut adopter une large gamme de positions relativement à la cage exté- rieure. La cage intérieure 48 est alésée, ainsi qu'il est indiqué en 50, pour recevoir un arbre transversal 52. Les extrémités de l'arbre 52 sont supportées dans des oreilles droites 54 qui sont boulonnées sur la couronne intérieure 34 de l'ensemble de palier 28. Les deux vei- tures 12, 14 peuvent, par conséquant, tourner l'une rela- tivement à l'autre autour d'un axe généralement vertical, ce qui donne un mouvement relatif entre la couronne inté- rieure et la couronne extérieure. En même temps, les en- sembles de palier à auto-alignement 44 permettent à la voiture remorque 14 de tourner autour d'un axe générale- ment horizontal relativement à la voiture conductrice et au bogie intermédiaire d'accepter les courbes verticales. -5- Les voitures 12, 14 sont aussi reliées au niveau du toit au moyen d'un système de liaison résistant 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 côtés 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 reliés à pivot par un système de liaison 64 à un pre- mier lien transversal 76. Le lien 76 est relié par une liaison 78 à la poutrelle 64. Similairement, l'autre extrémité 80 du lien 68 est reliée par une liaison 84 à un second lien transversal 82 qui, à son tour, est re- lié par une liaison 86 à la poutrelle 66. Les premiers liens transversaux 76, 82 se situent généralement paral- lèlement l'un à l'autre et les liaisons 74, 78, 84 et 86 sont toutes disposées pour permettre un mouvement pivotant autour d'un axe généralement vertical. La goupille 70 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 déplcament 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 négociant une courbe à main gauche. Lorsque les voi- tures entrent dans une courbe verticale convexe, la voitu- re conductrice plonge relativement à la voiture remorque. Ce mouvement est accepté autour de l'arbre transversal 52 et cause un déplacement de la position de la goupille 70 - 6 - relativement à la voiture arrière 14. Ce déplacement est accepté par un mouvement pivotant des liens transversaux relativement 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 essen- tiellement parallèles et de longueur égale, le déplacement des liaisons 78 et 84, de chaque c5té de l'axe médian du véhicule, est, égal et opposé, ce qui est accepté par la rotation du lien 68 autour de la goupilla 70. Cette disposition 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 è la voitu- re 12 de tourner autour de l'axe horizontal H relative- ment à la voiture remorque 14. Ainsi, le système de liai- son résistant au couple 60 n'interdit pas l'articulation des voitures autour des axes horizontal et vertical. Lorsqu'une force cause un déplacement latéral entre les voitures 12, 14, dO par exemple à une inégalité ou è un relèvement de la voie, le système de liai-on ràsis- tant au couple 60 opère pour empocher un déplacement re- latif entre les voitures. Les forces causant le déplace- ment latéral, indiquées schématiquement par la flèche F à la fig. 4a agissent pour déplacer la poutrelle longitu- dinale 62 vers l'une des poutrelles 64, 66. Ceci amè- narait la goupille 70 à se déplacer vers la poutrelle, par exemple 66, de telle sorte que le second lien trans- versal 82 tendrait à provoquer la rotation du lien trans- versal 68 autour 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 transversal 76 agissant du c8té opposé de la goupil- le 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 -7 - restent alignées sur l'axe médian du véhicule. Le fait qu'il est prévu un système de liaison résistant au couple monté sur le toit permet à l'ensemble de palier 25 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 goupilles 58 aux extrémités extérieures du support 26, comme le montre la fig. 6. Les goupilles 58 permettent è 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 longitu- dinal du véhicule. La poutrelle 56 supporte aussi deux plaques de plancher semi-circulaires 90 qui sont reliées à la poutrelle 56 par des charnières 92. La périphérie des plaoues de plancher repose sur des encastrements semi- circulaires 94, 96 prévus aux extrémités des voitures conductrice et remorque 12, 14 respectivement. Lors de la rotation des voitures autour de l'axe vertical, il se produit un mouvement de glissement entre la plaque de plan- cher 90 et l'encastrement respectif 94, 96 et lors du mouvement autour de l'axe horizontal H, il se produit un mouvement pivotant des plaques autour de la charnière 92. La périphérie des plaques de plancher 90 est aussi cou- verte par quatre enveloppes partiellement cylindriques 96, 98, 100, 102 qui sont reliées par paires respectives aux voitures conductrice et remorque 12, 14. Les enveloppes 96 à 102 définissent l'entrée du passage entre les voi- tures et procurent une transition douce de l'intérieur du véhicule 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- velcppes 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 coni- que. Le diamètre différent des enveloppes leur permet de _ 8 _ se recouvrir l'une l'autre quand les voitures négocient une courbe horizontale. 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 voi- tures par un cadre circulaire 104. Le caore circulaire 104 est relié aux extrémités de la poutrelle transversale 56. Ce cadre comprend deux montants verticaux 106 et une poutrelle horizontale 108. Il est prévu un système de suspension 110 suspendu à la poutrelle horizontale 108 comprenant deux supports verticaux 112 et une poutrelle transversale 114. Un mécanisme de centrage désigné géné- ralement par le chiffre 116 est articulé sur un arbre 118 à la poutrelle transversale 114 pour un mouvement autour d'un axe vertical. Le mécanisme de centrage est mieux perçu aux fig. 8 à 10. Ce mécanisme comprend une plaque de base 120 re- liée 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 124, 126 comprend une ttte circulaire 128 ayant des dents 130 formées sur une partie de la périphérie de la tête. Un bras de levier 132 fait partie intégrante de la tète 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 c8té de l'axe longitudinal du véhicule. L'espacement entre les goupilles 122 est tel que les dents 130 des leviers adjacents 124, 126 sont engrenées de telle sorte que la rotation de l'un des leviers autour de la goupille 122 provoque une rotation égale et opposée de l'autre levier autour de cette goupille 122. Les extrémi- tés de chacun des bras de levier 132 sont reliées par des pivots verticaux 134 à des jambes de force 136. Les jam- bes 136 sont reliées à une patte de montage 137 aux 9 9 _ extrémités respectives des voitures 12, 14 au moyen d'une goupille formant pivot vertical 138. Une plaque supérieu- re 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 à 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 autour 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, le mécanisme de centrage opère par l'intermédiaire du système de suspension 110 pour déplacer le cadre circulaire 104 et la poutrelle transver- sale 56 autour des goupilles 58. De cette manière, le soufflet reste centré entre les deux voitures. La négocia- tion d'une courbe horizontale est accomplie par les deux leviers 124, 126 tournant autour de leur goupille respec- tive 122 dans le même sens, ce qui est harmonisé par un déplacement 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 partiellement 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 pou- trelle transversale 56. Les panneaux latéraux 146 sont - 1E - 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. Le 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 négo- cie des courbes horizontales, les panneaux latéraux 146 et les enveloppes cylindriques 96 à 102 se déplacent rela- tivement les unes aux autres autour de l'axe horizontal H. Dans des circonstances normales, un mouvement de ce- genre amènerait le jeu entre le panneau 146 et l'enveloppe ad- jacente à se modifier le long de la hauteur du panneau 146 du fait de la ligne de contact inclinée du panneau 146 avec la surface cylindrique de l'enveloppe. Ceci crée un problème de sécurité en ce que suffisamment de jeu doit ttre 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 trian- gulaire, la base du triangle étant supportée par les sépa- rateurs 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 _ 1l - manière à pouvoir -ivoter autour d'un axe se développant parallèlement au bord incliné 163 de la partie fixe. Les bords extérieurs 164 des panneaux triangulaires 162 sont réunis 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 cylindri- ques 96 à 102, de manière à suivre les enveloppes pen- dant le mouvement relatif entre les voitures 12, 14. Lorsque la voiture négocie une courbe horizonta- le, les enveloppes cylindriques glissent l'une dans l'au- tre de chaque côté et le ligne de contact entre les enve- loppes et les bords extérieurs des panneaux triangulaires 162 reste essentiellement verticale. Cependant, lorsque le véhicule négocie une courbe verticale convexe, les deux voitures tournent 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 cylin- drique 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 du panneau latéral au revêtement. Cepen- dant, en montant à charnières les panneaux triangulaires 162 le long d'un bord incliné, pour un Déplacement angulai- re donné du panneau triangulaire relativement à la partie fixe 160, le bord supérieur du panneau triangulaire se déplace à une plus grande distance let6ralement que le bord inférieur. Ceci compense, par conséquent, la variation dans l'espacement latéral et puri"et aux panneaux triangu- laires 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 négocie une courbe verticale concave est mon- trée à la fig. 7b. Il s'est révélé qm'en adoptant les - 12 - panneaux à charnières inclinés, le vide entre les panneaux et les enveloppes cylindriques peut 8tre obturé effective- ment 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 0 N 5 1. Véhicule articulé comprenant un premier châssis et un second châssis, chacun ayant une extrémité extérieure et une extrémité intérieure, un moyen d'accou- plement reliant lesdites extrémités intérieures et compre- nant un moyen à pivot vertical pour accepter le mouvement relatif desdits châssis autour d'un axe vertical pour di- riger le mouvement dudit véhicule et un moyen à pivot ho- rizontal pour accepter le mouvement pivotant deÉdits châs- sis autour d'un axe horizontal transversal pour le mouve- ment vertical relatif entre lesdites extrémités extérieu- res, une structure de tunnel reliant lesdits châssis et montée à pivot pour le mouvement autour d'un axe horizon- tal transversal et un mécanisme de centrage pour contrôler le mouvement dudit tunnel autour dudit axe horizontal, le- dit mécanisme de centrage comprenant une plaque de base montée à pivot sur ledit tu'nnel pour le mouvement autour d'un axe vertical, un premier levier monté à pivot sur ladite plaque de base sur une première goupille formant pivot, un premier lien relié à pivot audit levier à un em- placement espacé à partir de ladite goupille formant pivot et s'étendant à l'un desdits châssis, un second levier monté à pivot sur ladite plaque de base sur une seconde goupille formant pivot espacée de ladite première goupille formant pivot, un second lien relié à pivot audit levier à un emplacement espacé de ladite première goupille formant pivot et s'étendant à l'autre desdits châssis et un moyen de liaison reliant ledit premier et ledit second leviers en relation transmettant le couple, ce par quoi le dépla- cement desdits châssis autour dudit axe horizontal provoque une rotation égale et opposée desdits leviers autour des- dites goupilles formant pivot respectives pour maintenir ladite plaque de base à un emplacement prédéterminé relati- vement auxdits châssis et contrôler par là le mouvement de - 14 - ladite structure de tunnel. 2. Véhicule articulé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de liaison comprend des dents d'engrenage s'engrenant sur lesdits leviers. 3. Véhicule articulé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit emplacement prédéterminé est équidistant desdits châssis. 4. Véhicule articulé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un levier additionnel monté sur chacune desdites goupilles formant pivot, lesdits leviers additionnels ayant un moyen de liaison reliant les- dits leviers additionnels en relation transmettant le cou- ple et des liens additionnels reliés entre lesdits châssis et lesdits leviers additionnels respectifs.