Brevet FR2529153A1 — publié le 19831230

L'invention a pour objet un mécanisme de roulement pour véhicules ferroviaires, comprenant au moins deux essieux montés, dont les boîtes d'essieu sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement qui leur est relié de façon rigide, ce dispositif d'accouplement ayant une flexibilité dans certaines zones et les boîtes d'essieu étant suspendues sous un châssis de bogie porteur de charge par l'intermédiaire d'une suspension primaire de faible rigi- dité en sens longitudinal et/ou en sens transversal. Il est connu que pour améliorer le comportement au roulement des bogies porteurs, on effectue un accouple- ment entre eux des essieux montés A cet effet, on prévoit en plus d'un châssis porteur de charge, un dispositif d'accouple- ment se composant de deux pièces à profil en V, qui sont réunies de façon rigide aux boîtes d'essieu et qui, dans la zone médiane du bogie, sont reliées entre elles par l'in- termédiaire d'une unité flexible On obtient ainsi une nette séparation entre les parties porteuses de charge et les éléments de guidage des essieux montés La suspension pri- maire peut être conçue selon les exigences de qualité du roulement, parce que le guidage des essieux montés est assuré par le dispositif supplémentaire qui les relie entre eux La suspension primaire peut donc être exécutée de façon relati- vement souple, sans qu'il en résulte des états de roulement incontrôlables par suite L'une trop grande souplesse Une liaison insuffisante du dispositif dans la zone médiane du bogie, qui ne permet pas un accouplement prédéterminé des essieux montés (DE-OS 29 20 114),est un inconvénient. Par conséquent, le but principal de l'invention est de parvenir à un mécanisme de roulement tel qu'un roule- ment stable soit possible jusqu'à des vitesses maximalesf sans qu'il y ait un danger de déraillement Dar suite d'un mouvement incontrôlable relatif des diverses parties préci- tées, grâce à l'accouplement souple réalisé entre le châssis porteur de charge et les boîtes d'essieu. Ce but est atteint par le fait que le dispositif d'accouplement est conçu comme un sous-ensemble cohérent et que ce scus-ensemble possède, grâce à sa constitution et/ou aux propriétés de ses matériaux, des caractéristiques intrinsèques de suspension et/ou d'amortissement, telles qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser d'autres Éléments de suspension et d'amortissement. Parce que le dispositif d'accouplement est réa- lisé comme un sous-ensemble cohérent, il est possible de réunir les caractéristiques voulues de suspension et/ou d'amortissement au sein d'une unité et de la concevoir librement en satisfaisant aux exigences, et cela indépen- damment du sous-ensemble recevant la charge dont le dimen- sionnement est soumis à des exigences de résistance et dont les caractéristiques ne peuvent donc pas être variées à volonté Grace au dispositif d'accouplement selon l'invention, on réalise er même temps une suspension primaire souple en sens longitudinal et/ou transversal sans compromettre la sécurité contre le déraillement, parce que, en dépit des caractéristiques de suspension souples de la suspension pri- maire, les essieux montés ont entre eux un guidage sûr procuré par le dispositif d'accouplement. Une configuration avantageuse de l'invention réside dans le fait que le châssis d'accouplement est réalisé comme un profilé en caisson et que, symétriquement au plan médian longitudinal du bogie, il est prévu deux longerons qui sont reliés par deux traverses dans la zone située entre le milieu du bogie et les essieux montés et que les iongerons sont cintrés de façon circulaire et accouplés aux essieux montés par leurs extrémités. Dar une réalisation appropriée et par le choix des mratérieux il est possible de conférer au dispositif d'accouplement les caractéristiques de suspension et d'amor- tissement souhaitées 2 en évitant en meme temps toute usure. 3 b On donnera maintenant sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple de-réalisation au cours de laquelle apparaîtront d'autres caractéristiques de l'invention ainsi que ses avantages On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un bogie porteur avec un châssis d'accouplement destiné à l'accouple- ment entre eux des essieux montés, la figure 2 est une vue de dessus du même bogie porteur montrant le châssis d'accouplement élastique, la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2 dans le plan médian transversal du bogie porteur, la figure 4 est une vue partielle montrant le détail "Z" de la figure l avec un frein à courant de Foucault. La figure 1 est une vue de côté d'un bogie porteur pour véhicule ferroviaire à grande vitesse Le bogie porteur est suspendu sous une caisse de voiture 2, non représentée dans son ensemble, par l'intermédiaire d'une suspension pneumatique i servant de suspension secondaire Cette suspen- sion pneumatique i prend appui sur un longeron de bogie 3, à profil en col de cygne, qui repose sur les boîtes d'essieu par l'intermédiaire d'une suspension primaire 4 Les bottes d'essieu, quant à elles, sont reliées au longeron de bogie 3 de façon élastique par l'intermédiaire dans chaque cas, d'un guide à ressorts à lames 6; le raccordement des boîtes d'essieu 5 avec le guide à ressorts à lames est réalisé élastiquement par l'intermédiaire d'éléments en caoutchouc 7, tandis que l'articulation de ce guide sur le longeron de bogie 3 est effectue de façon rigide par un raccord en dents de scie 8 Alors que les constantes de rappel en sens longitu- dinal et/ou transversal de l'articulation des boîtes d'essieu sont obtenues de manière classique uniquement par la réalisation particulière des guides à ressorts à lames 6 et des éléments de raccordement à ses extrémités, on obtient, selon l'invention, un raccordement supplémentaire entre eux des essieux montés en accouplant ensemble les boites d'essieu par l'intermédiaire d'un châssis d'accouplement 9 ayant une constitution et un dimensionnement particuliers, et ceci de telle manière que la limite de stabilité, c'est-à- dire la vitesse limite soit influencée d'une manière qu'il n'est pas possible d'atteindre avec une articulation clas- sique des essieux montés. Selon une variante non représentée sur les dessins, il est possible de coupler le châssis d'accouplement 9 avec des corps de boîte d'essieu supplémentaires englobant un arbre d'essieu monté, si, pour des raisons de construction, le raccord du châssis d'accouplement 9 avec les boîtes d'essieu n'est pas possible. Le châssis d'accouplement 9 est réalisé comme un profilé du type en caisson et il est réuni directement aux boîtes d'essieu 5 par l'intermédiaire de vis 10 Par la constitution et le dimensionnement de ce profilé en caisson, on obtient facilement des constantes de rappel de l'accouple- ment qui sont variables dans beaucoup de zones et qui peuvent être adaptées aux masses couplées entre elles Etant donné qu'il n'a pas de pièces mobiles, l'accouplement est en plus entièrement exempt d'usure et d'entretien Le raccordement d'un châssis de bogie il à la caisse de voiture 2 s'effectue de manière connue par un guide réalisé comme un guide court 12, relié à une extrémité par l'intermédiaire d'articulations en caoutchouc 13 a et 13 b à une traverse 14 grâce à une deuxième console 15, et à son autre extrémité par l'intermédiaire d'une première console 16 à un pivot 17 de la caisse de voiture 2. La suspension primaire, se composant du ressort primaire 4 mentionné au début et de l'élément en caoutchouc 7 monté en série par rapport à celuici au point de vue cinématique, peut être exécutée aussi bien dans le sens lon- gitudinal que dans le sens transversal avec une constante de rappel élastique c essieux montés. La figure 2 est une vue de dessus du bogie porteur avec le châssis d'accouplement 9 Ce dernier relie directement entre eux les essieux montés 5 Il est subdivisé à chaque fois en deux longerons 18 a et 18 b symétriques par rapport au plan longitudinal du bogie porteur: ces longerons ont une forme circulaire Ils sont reliées entre eux par des traverses 19 a et 19 b symétriquement à leur plan transversal. Le guide court 12 est disposé dans le plan médian longitudi- nal, dans le sens de la marche; il relie la caisse de voiture 2 (figure 1) , disposée au-dessus, à la traverse 14 du bogie porteur par l'intermédiaire du pivot 17 et transmet les efforts de traction et de tamponnement sans entraver démesurément le mouvement latéral ni la capacité de débat- tement du bogie porteur Le jeu transversal du bogie porteur est déterminé par des butées de limitation englobant le pivot 17 avec un jeu 'w". La figure 3 est une coupe à travers une moitié de bogie dans le plan médian transversal La caisse de voiture 2 est montée sur le longeron de bogie 3 par l'intermédiaire d'une suspension pneumatique 1 et d'un ressort supplémentaire, et de secours, 23 Le longeron de bogie 3 est relié au longeron opposé par la traverse 14 Au milieu du bogie, la caisse de voiture 2 est reliée a la traverse 14 par le pivot 17 et par le guide 12 pour la transmission des efforts de traction et de tamponnement Le mouvement transversal est limité par des tampons en caoutchouc 21 Le châssis d'accou- plement reliant les boîtes d'essieu 5 de façon élastique se trouve entre le niveau superieur du rail 24 et la traver- se 14. En ce qui concerne la configuration de construc- tion du châssis d'accouplement 9, les dessins ne montrent qu'une des nombreuses possibilités d'exécution Le châssis d'accouplement pourrait également être constitué par une plaque en matière synthétique renforcée de fibres. Un frein à courant de Foucault 25 est prévu comme frein supplémentaire pour les cas d'urgence; il est représenté sur la figure 4 qui reprend le détail "z" de la figure 1; il est installé sous la face inférieure du chassis d'accouplement 9 proche de la surface supérieure du rail 24, ce châassis sert ainsi d'appui en sens vertical à ce moyen de freinage. Pour mieux comprendre le contexte physique de l'invention, il faut se rappeler que les bogies des véhicules ferroviaires, exécutent en raison de l'inclinaison conique des surfaces de roulement des roues des essieux montés, des mouvements sinusotdaux transversalement au rail L'amortis- serment de ces mouvements sinusoldaux, appelés aussi "marche sinusoldale" ou mouvements de lacet, dépend de La vitesse de la marche et de leur amplitude Afin d'éviter de rencon- trer des circonstances de roulement avec des amplitudes de mouvement conduisant à un contact alternatif des boudins, ce qui entraîne une usure importante et réduit le confors les mécanismes de roulement doivent fonctionner en-dessous de leur limite de stabilité Les conditions d'apparition des vibra- tions d'un système vibrant sont influencées par les élé- ments de liaison des masses, dans le cas des véhicules ferroviaires par les éléments de liaison primaire et secon- daire En modifiant la disposition ou les valeurs des para- metres des éléments de liaison cn peut influer sur la vitesse limite c:est-à-dire la vitesse de marche à la limite de stabilité La façon dont sont couplés les degrés de liberté du mouvement des essieux montés est décisive 3 û pour l'effet des aléments Dans une liaison primaire classique, les degrés de liberté des deux essieux montés sont couplés par lintermédiaire du châssis du mécanisme de roulement; on peut représenter la rigidité du couplage de la manière suivante: * d 2/4 Cx Cy s a 2/4 C + d 2/4 C y C = d 2/4 C B x Cx étant la rigidité de l'articulation de la boîte d'essieu en sens longitudinal, Cy étant la rigidité de l'articulation de la boîte d'essieu en sens transversal, a étant l'empattement. d étant la base d'appui de l'articulation de la boîte d'essieu. Il s'avère cependant qu'il n'est pas possible de parvenir à chaque rigidité Cs par une liaison classique. N'est valable que C */C = a 2/4 + d 2/4 C 0/C, on peut donc seulement régler de manière classique CB^^ /C > a /4. Afin de couvrir toute la gamme des paramètres on effectue selon l'invention, un accouplement direct supplémen- taire des essieux montés, grâce aux châssis supplémentaire. Il est ainsi possible de réaliser des mécanismes de roule- ment à stabilité optimale, ce qui n'est pas possible dans le cas d'un guidage classique des essieux montés sans utiliser des moyens de liaison supplémentaires à la caisse de voiture. REVENDICATIONS 1 Mécanisme de roulement pour véhicules ferro- viaires comprenant au moins deux essieux montés dont les bottes d'essieu sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement qui leur est relié de façon rigide, ce dispositif d'accouplement ayant une flexibilité dans certaines zones et les boîtes d'essieu étant suspen- dues sous un châssis de bogie porteur de charge par l'inter- médiaire d'une suspension primaire de faible rigidité, en sens longitudinal et en sens transversal, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement est réalisé comme un sous- ensemble cohérent tel qu'un châssis d'accouplement ( 9) ayant du fait de sa constitution et/ou des propriétés de ses matériaux, des caractéristiques intrinsèques de suspension et/ou d'amortissement, excluant l'emploi d'autres éléments pour la suspension et l'amortissement. 2 Mécanisme de roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis d'accouplement ( 9) est réalisé comme un profilé en caisson et que, symétriquement au plan médian longitudinal du bogie, deux longerons ( 18 a, 18 b) sont prévus, qui, dans la zone entre le milieu du bogie et les essieux montés, sont reliés par deux traverses ( 19 a, 19 b), ces longerons ( 18 a, 18 b) étant cintrés de façon circu- laire et accouplés par leurs extrémités aux essieux montés. 3 Mécanisme de roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sous-ensemble ( 9) est accouplé directement avec les boîtes d'essieu ( 5) à ses extrémités respectivement au moyen des parties extrêmes des longerons ( 18 a, 18 b). 4 Mécanisme de roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sous-ensemble ( 9) est accouplé, à ses extrémités respectivement au moyen des parties extrêmes des longerons ( 18 a, 18 b),avec des corps de boite d'essieu supplémentaires englobant l'arbre d'essieu. 5 Mécanisme de roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension primaire servant d'élément d'accouplement entre les essieux montés d'une part, et le châssis de bogie porteur de charge et une caisse de voiture, d'autre part, a, en sens longitudinal et/ou trans- versai, une constante de rappel de c des revendications l à 4; caractérisé en ce que le sous- ensemble ( 9) est utilisé comme appui vertical d'un moyen de freinage à courant de Foucault ( 25).