Brevet FR2511962A1 — publié le 19830304

Train de roues pour véhicule ferroviaire stabilisé. La présente invention concerne les véhicules ferroviaires et en particulier les suspensions de tels vé- hicules L'invention peut s'appliquer aussi bien aux véhi- cules ferroviaires dans lesquels une caisse ou autre super- structure est supportée de façon pivotante sur deux bogies, qu'aux véhicules ferroviaires dans lesquels la caisse est directement supportée par les paires de roues, c'est-à- dire les véhicules à quatre roues (four-wheeled). Dans la présente description,par suite,l'expres- sion "train de roues pour véhicule ferroviaire" est desti- née à désigner un dispositif ferroviaire comprenant des moyens de support de charge supportés eux-mêmes sur au moins deux paires de roues Ainsiun tel train de roues peut être constitué d'un bogie ou d'un véhicule à quatre roues, les moyens de support de charge étant constitués par la caisse dans le cas d'un véhicule à quatre roues et par le chassis dans le cas d'un bogie. Dans un véhicule ferroviaireles différentes masses,constituées par exemple par la caisse et les bogies, peuvent être le siège de vibrations indésirables et autres oscillations telles que le roulis, les mouvements de la- cet et les mouvements latéraux Les paires de rouesen par- ticulier,peuvent osciller de façon indésirable dans le plan latéral et soumettre à des oscillations les autres masses du véhicule à certaines vitesses. Le brevet des Etats-Unis no 4 067 261 décrit un train de roues dans lequel les bandages ont une conicité effective relativement grandé et dans lequel chaque paire de roues est suspendue de façon élastique aux moyens de support de charge, de sorte que chaque paire de roues est essentiellement auto-directrice, c'est-à-dire que sur une voie en courbe les paires de roues viendront automati- quement en alignement le long du rayon de courbure de la voieet que le diamètre de roulement correct entre les roues intérieure et extérieure sera atteint Cette disposi- tion suppose qu'il y a un minimum d'usure des bandages des roueset desrai Js De telles paires de roues tendent ordinai- rement à être hautement instables, c'est-à-dire qu'elles oscillent de façon importante à la fois sur les voies droi- tes et sur les voies incurvéesdu fait de la suspension élastique des paires de roues et des forces qui sont en- gendrées par les bandages des roues coniques Cependant, le brevet précité enseigne également la mise en oeuvre d'un couplage agissant directement entre les paires de roues pour interconnecter les déplacements en lacet des paires de roues dans des sens opposés, c'est-à-dire avec un décalage de phase de 1800 l'une par rapport à l'autre, de sorte à combattre cette tendance aux oscillations, ceci en faisant en sorte que finalement des forces de glissement stabilisant les oscillations soient engendrées dans les surfaces de contact entre les bandages des roues et les rails Ce couplage n'interfère pas avec les caractéristi- ques auto-directrices des paires de roues; il s'étend essentiellement en diagonale dans le train de roues et peut se présenter sous la forme de liaisors en diagonale ou de sous-châssis articulés De tels couplages permettent d'obtenir une bonne stabilité des paires de roues, même pour des vitesses très élevées Dans un véhicule du type à bogies,on obtient une certaine stabilité de chaque châssis de bogie grâce à une interconnexion des bogies,réalisée au travers de la caisse et à une connexion de chaque châssis de bogie aux paires de roues et donc à la voie Cependant, du fait qu'avec des bogies auto-directeurs les liaisons entre le châssis et les paires de roues sont nécessaire- ment élastiques avec une faible raideur dans les direc- tions longitudinale et latérale de sorte à obtenir un auto-alignement des roues, le degré de stabilisation obtenu par l'interaction ds châssis de bogie par l'intermédiaire de la caisse du véhicule est insignifiant, et seulement 11962 une action de stabilisation entre les paires de roues de chaque bogie est obtenue et détermine la vitesse maximum du véhicule. Un autre problème survenant avec les trains de roues pour véhicule ferroviaire stabilisés et auto-direc- teurs du type ci-dessus mentionné réside dans le fait qu'il peut y avoir des mouvements longitudinaux des paires de roues l'une par rapport à l'autre et par rapport aux moyens de support de la charge, notamment lors du freinage, du fait de la faible raideur longitudinale des éléments élas- tiques reliant les paires de roues aux moyens de support de la charge Le brevet mentionné ci-dessus décrit l'utili- sation d'organes d'ancrage longitudinaux reliant le centre d' 'oscillation de lacet de chaque uaire de roues au châssis de bogie, pour tenter de résoudre ce problème Cependant, ces organes d'ancrage ne se sont pas avérés viables dans la pratique et ceci pour deux raisons Tout d'abord à cause des problèmes et des colts engendrés par la nécessité de fixer un palier central sur chaque paire de roues et des questions d'encombrement, et ensuite du fait que l'on a découvert que ces éléments ont un effet de déstabilisation, consécutif à l'introduction d'une liaison latérale entre les paires de roues et les moyens de support de la charge. La présente invention a au moins pour but de minimiser les problèmes ci-dessus mentionnés et de les ré- soudre, au moins partiellement, de façon satisfaisante et ceci sans affecter les propriétés auto-directrices des paires de roues,non plus que l'action de stabilisation de la suspension. Selon la présente invention, on prévoit à cet effet un train de roues pour véhicule ferroviaireayant un axe longitudinal selon sa direction de déplacement et com- prenant des moyens de support de la charge; deux paires de roues comprenant chacune un essieu fixé à deux roues ayant des bandes de roulement coniques pour engendrer des forces directrices sur les voies incurvées; une paire de boites d'essieu sur chaque paire de roues, des éléments de suspension élastiques supportant les moyens de support de la charge sur lesdites boites d'essieu et permettant à chaque paire de roues au moins de s'approcher d'une posi- tion radiale dans une courbe; et des moyens d'i-Uterccnnexioc s'étendant essentiellement en diagonale par rapport audit train de roues et reliant les paires de roues de sorte à coupler leurs mouvements de lacet et latéraux dans des sens opposés pour combattre la tendance des paires de roues à i O oscillerasans interfére Z avec leur caractéristique auto- directrice naturelle, un tel train de roues comportant le perfectionnement consistant en ce qu'il comporte des moyens d'interonnexion additinnels comprenant de chaque côté et espa- cés de l'axe longitudinal dudit train,une paire de barres de liaison et un bras de levier monté pivotant en un empla- cement situé entre ses extrémités sur lesdits moyens de support de la charge, autour d'un axe situé à mi-chemin entre et parallèle aux essieux, lesdites barres de liaison étant du même côté dudit train de roues et étant reliées aux extrémités opposées du bras de levier et chacure une boite d'essieu séparée, ledit bras de levier étant par ailleurs indépendant de toute autre liaison auxdits moyens de support de la charge. Les moyens d'interconnexion en diagonale combat- tent là tendance à osciller des paires de roues suspendues élastiquement Les moyens d'interconnexion additionnels permettant d'obtenir ce résultat remplissent les fonctions suivantes Tout d'abord, ils empêchent les moyens de sup- port de la charge de se déplacer en direction longitudinale par rapport aux paires de roues lors du freinage ou lors- qir apparaissent des forces de traction, et ceci en faisant en sorte que,de chaque côté du train de roues,les espace- ments entre chaque boite d'essieu et l'axe-de pivotement du levier soient les mêmes. Par ailleurs, ils permettent d'obtenir que les mouvements de lacet des moyens de support de la chargesoient efficacement transmis au travers des paires de roues et, par suite, par l'intermédiaire des surfaces de contact en- tre les roues et les rails Cette fonction apparait en particulier lorsque ledit train de roues pour véhicule fer- roviaire est constitué d'un bogie tel que défini dans ce qui précède et lorsqu'une caisse est supportée de façon pi- votante sur deux bogies de ce type. Deux modes d'exécution de la présente invention vont maintenant être décrits à titre d'exemplesnullement limitatifs avec référence aux figures du dessin annexé, dans lesquelles: la figure 1 représente en élévation de côté,avec arra- chement partielun bogie de véhicule ferroviaire conforme à l'invention et pourvu de premiers moyens d'interconnexion et de moyens d'interconnexion additionnels pour obtenir un couplage entre les mouvements de lacet de deux paires de roues dans des sens opposés; la figure 2 est une vue en plan du mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation de côté d'un au- tre mode de réalisation conforme à l'invention; et la figure 4 est une vue en plan du mode de réalisation de la figure 3. Les figures 1 et 2 du dessin montrent un bogie en trois éléments, comprenant deux châssis latéraux 10 et un châssis transversal 12 supporté par des ressorts hélicoïdaux 14 lui permettant de se déplacer verticalement sur les châssis latéraux 10 Des coins de friction 11, de type con- nu, sont prévus entre le châssis transversal et les châssis latéraux, de sorte que vis-à-vis des mouvements de lacet le châssis transversal et les châssis latéraux forment bloc. Le châssis transversal se présente sous la forme d'une construction analogue à une boîte allongée essentiel- lement creuse Les châssis latéraux 10 sont suspendus de façon élastique sur deux paires de roues 16 dont chaque paire comprend deux roues 18 fixées de façon rigide sur un essieu 20 L'essieu tourne dans des paliers 22 Chaque palier 22 est relié à un châssis latéral 10 par un coussinet métallique 24 ayant une surface inférieure arquée qui re- pose sur le palier correspondant 22; un adaptateur à ressort 26 repose sur une surface supérieure du coussinet 24; enfin, deux éléments élastiques en sandwich 28 sont prévus, dont chacun est monté sur un support 32 ou 34 de l'adaptateur 26 et supporte le châssis latéral correspondant 10 Chaque élément élastique en sandwich 28 comprend des couches al- ternées de caoutchouc et de métal Le châssis transversal comporte une plaque d'usure femelle classique 13 destinée à supporter de façon pivotante une superstructure ou une caisse, ainsi, de façon également connue, qu'une paire de supports d'appui 15 Du matériau de friction peut être pré- vu sur la plaque d'usure 13 Chaque adaptateur 26 a, en section transversale, la forme d'un-canal. Un sous-châssis 36 coulé ou usiné pour chaque paire de roues 16 est assujetti sur les adaptateurs 26. Des barres de liaison 38 croisàes S 'étendent en diagonale entre les souschâssis 36 et sont reliées à pivotement par l'intermédiaire de chevilleset douilles 40, ceci de sorte à constituer des premiers moyens d'interconnexion pour coupler les mouvements de lacet et latéraux des paires de roues 16 dans des sens opposés. Des freins à simple action sont prévus pour chaque roue Les commandes des freins et autres éléments qui y sont associés n'ont pas été représentés du fait qu'ils peuvent être de tous typesconnus. Chaque roue 18 porte une bande de roulement profilée à conicité effective élevée, c'est-à-dire à "profil d'usure standard" ou tout autre profil approprié. Les éléments en caoutchouc ou à base d'élasto- mère 28 imposent des contraintesde lacet et latérale, c'est-à-dire un moment de rappel ou couple qui, sur chaque paire de roues, est suffisamment faible pour lui permettre *d'atteindre une position radiale dans une courbe lorsque cette paire de roues est soumise aux forces directrices engendrées par le contact des bandes de roulement sur les rails. Ainsi, en combinaison avec le profil de chaque bande de roulement chaque paire de roues est auto-directrice, c'est-à-dire qu'elle s'orientera dans les courbes sans glis- sement entre les roues et les rails et sans que les flancs des roues n'entrent en contact avec ceux-ci. Sur le bogie sont également prévus des moyens d'interconnexion additionnels 42 canprenant de chaque côté de l'axe longitudinal du train de roues, un levier 44 monté pivotant sur une fusée 46 et deux barresde liaison 48 connectées de façon pivotante respectivement entre chacune des extrémités opposées du levier 44 et une cheville 50 sur chaque palier d'axe 22 La fusée 46 est portée par un pont 52 qui est soudé sur le châssis latéral correspondant 10 et encadre le châssis transversal 12 Chaque cheville 50 est de même supportée par un pont 54 qui est fixé sur un adaptateur 26 et encadre le palier 22 sur lequel cet adaptateur est monté. Les chevilles 50 sont chacune alignées avec l'essieu de la paire de roues considérée La fusée 46 est située à mi- parcours entre les axes des essieux de roues et essentiel- lement dans le même plan horizontal que ceux-ci Le levier 44 peut coulisser axialement sur la fusée 46 Le pont 54 peut être omis et les chevilles 50 être montées chacune directe- ment sur un adaptateur 26 en un point décalé par rapport à l'axe des paires de rouessans que ceci modifie de façon sérieuse le fonctionnement des moyens d'interconnexion, pour- vu que la barrede liaison 48 soit alignreavec l'axe de ro- tation de cette paire de roues Au lieu de prévoir que le levier 44 peut coulisser sur la fusée 46, les connexions entre les barres de liaison 48 et le levier 44, et les paliers 22 peuvent être des joints universels ou des rotules,de sorte que les mouvements latéraux des châssis latéraux ne sont pas transmis aux paires de roues. Un amortisseur longitudinal 69, qui est branché entre la boîte d'essieu de l'une des paires de roues et le pont 52 sur-le châssis de bogie, est fixé de chaque côté de celui-ci,et lesdits moyens d'interconnexion addi- tionnels permettent d'assurer que la force d'amortissement s'applique de façon égale sur les deux paires de roues. Les moyens d'interconnexion additionnels 42 ne perturbent pas la possibilité auto-directrice naturelle des paires de rouesdont chacune reste tout à fait libre de s'aligner elle-même avec le rayon d'une courbe de la voie. Comme cela a été indiqué ci-dessus, ces moyens d'interconnexion additionnels 42 permettent de transmettre aux paires de roues les mouvements longitudinaux et de lacet du châssis de bogie Les contraintes engendrées dans le couplage central 13 assurent que le couplage des mouve- ments de lacet est également transmis vers une caisse sup- portée par le bogie ou en provenance de cette caisse. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, il y a également deux châssis latéraux 10 et une poutre transversale 43 supportée par un dispositif élastique en sandwich 42, avec des paires de roues 16 ayant des essieux et des roues 18 à conicité effective élevée. Dans ce cas, les châssis latéraux 10 sont con- formés de sorte à reposer eux-mêmes sur les boîtiers de palier 70 Chaque boîtier 70 fait partie intégrante d'un bras 71 passant sous un châssis latéral 10 Des barres de liaison croisèes 38 s'étendant en diagonale sont montées'de façon pivotante entre les bras 71 pour fournir les premiers moyens d'interconnexion Dans ce cas, une paire d'amortis- seurs longitudinaux 41 relient les deux bras 71 et la poutre transversale 43. Egalement dans ce mode de réalisation, sont prévus des moyens d'interconnexion additionnels comprenant un levier 44 monté de façon pivotante sur une fusée 46, ainsi que des barres de liaison 48 Dans ce cas, la fusée est fixée à la poutre transversale 43 Là encore, les barres de liaison 48 sont reliéesà des pattes perforées 72 faisant partie intégrante des bottiers de palier 70. Les axes longitudinaux des barres de liaison 48 sont situés en fonctionnement normal sur une ligne qui coupe ou passe à proximité de l'axe de rotation des essieux 20. Dans ce cas également, les moyens d'interconnexion communiquent les mouvements de lacet et longitudinal du châs- sis de bogie aux paires de roues La poutre transversale 43 portera normalement un châssis 73 et ce dernier sera relié à la caisse du véhicule pour assurer également une transmission des mouvementsde lacet vers cette caisse et en provenance de cette caisse. REVENDICATIONS l Train de roues pour véhicule ferroviaire, ayant un axe longitudinal selon sa direction de déplacement et comprenant-des moyens de support de la charge; deux paires de roues comprenant chacune un essieu fixé à deux roues ayant des bandes de roulement coniques pour engendrer des forces directrices sur les voies incurvées; une paire de boites d'essieu sur chaque paire de roues; des éléments de suspension élastiques supportant les moyens de support de la charge sur lesdites boîtes d'essieu et permettant à chaque paire de roues au moins de s'approcher d'une position radiale dans une courbe; et des moyens d'interconnexion s'étendant essentiellement en diagonale par rapport audit train de roues et reliant les paires de roues de sorte à coupler leurs mouvements de lacet et latéraux dans des sens opposés pour combattre la tendance des paires de roues à osciller, sans interférer avec leur caractéristique auto- directrice naturelle, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d 'interconnexion additionnels ( 42) caiprvexitde chaque côté et espacés de l'axe longitudinal dudit train, une paire de barres de liaison ( 48)>etun bras de levier ( 44) monté pivotant en un emplacement situé entre ses extrémités sur lesdits moyens de support de la charge, autour d'un axe ( 46) situé à mi-chemin entre et parallèle aux essieux, lesdites barresdeliaison ( 48) étant du même côté dudit train de roues et étant reliées aux extrémités opposées du bras de levier et chacune à une botte d'essieu ( 22) séparée, ledit bras de levier étant par ailleurs indépendant de toute autre liaison auxdits moyens de support de la charge 2 Train de roues selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque bras çe levier ( 44) est monté pivo- tant autour d'un axe ( 46) positionné dans un plan contenant les axes de rotation des deux essieux( 20). 3 Train de roues selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que les barresdeliaison ( 48) sont chacune reliées de façon pivotante aux boitesd'essieu ( 22) autour d'un 1.1 axe qui coïncide avec l'axe de rotation de la paire de roues. 4 Train de roues selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que les arresdeliaison( 48) sont reliées aux bottes d'essieu ( 22) de telle sorte que les forces appli- quées par une barre passent par l'axe de rotation d'un essieu. Train de roues selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il com- porte un amortisseur ( 69) de-chaque côté, entre un essieu et les moyens de support de la charge.