Brevet FR2541212A1 — publié le 19840824

L'invention concerne un véhicule ferroviaire à bogies, com- portant au moins un châssis et deux bogies, Le dispositif de couplage hydro- mécanique reliant les bogies au cadre principal assure, d'une part, (tant isolément qu'en combinaison) notamment sur les véhicules de traction non équipés de pivots de bogies, la transmission des efforts de traction et de pous- sée entre les bogies et le châssis du véhicule et inversement et, d'autre part, le mouvement de rotation contrôlé des bogies. La demande allemande publiée sous le numéro 20 00 747 concerne un véhicule ferroviaire à bogies sur lequel chaque bogie comporte deux cylin- dres hydrauliques fixés un à un sur chaque côté du véhicule, alors que le com- partiment de l'un des cylindres est relié au compartiment correspondant de l'autre cylindre par une conduite appropriée, Les roues des essieux montés des véhicules ferroviaires com- portent en général des surfaces de roulement profilées présentant une conicité spécifique qui fait qu'en ligne droite l'essieu monté est poussé en permanence vers le milieu de la voie en vue d'éviter ainsi le frottement du boudin contre le champignon du rail Les organes de roulement équipés de tels essieux mon- tés constituent un système d'oscillation auto-excitable dont l'amortissement décroi't avec l'augmentation de la vitesse A la vitesse dite critique, l'amor- tissement d'une forme d'oscillation au moins est pratiquement nul A partir de cette vitesse, le comportement dynamique de l'organe de roulement pro- voque le frottement du boudin de la roue contre le champignon du rail Ce con- tact assure la transmission de forces particulièrement élevées entre la roue et le rail Le frottement entre le boudin et le champignon du rail se répercute défavorablement sur le confort, accélère l'usure et réduit la sécurité de la circulation. En vue de réduire les vibrations de tortion perturbatrices et de relever ainsi la vitesse critique, on relie selon un procédéconnu le châssis du bogie au châssis du véhicule, par l'intermédiaire de cylindres amortisseurs agissant indépendamment l'un de l'autre Il s'agit là d'un dispositif de couplagi invariable entre les bogies et le châssis du véhicule qui présente, quelle que soit la vitesse, un indice d'amortissement identique Sur les parcours en ligne droite à grande vitesse, sur lesquels il serait souhaitable de pouvoir bénéficier d'un fort amortissement, on ne dispose en réalité du même amor- tissement que dans une courbe à faible rayon franchie à faible vitesse, à 2 2541212 l'intérieur de laquelle un mouvement de rotation libre serait plus que souhai- table. On connait également le principe selon lequel, à grande vitesse, la stabilité de marche des véhicules ferroviaires est améliorée à l'aide d'amortisseurs à friction Or, l'inconvénient de ce principe réside dans le fait que chaque mouvement de rotation exige un couple de décollage qui n'est possible qu'en présence de forces d'attaque élevées lesquelles à leur tour pro- voquent une forte usure Par ailleurs, les bogies ne reprennent pas automati- quement leur position droite, ce qui fait qu'en ligne droite les bogies sont désaxés par rapport à l'axe longitudinal du rail et provoquent ainsi une forte usure tant sur les rails que sur les roues. Il incombe à l'invention d'améliorer la stabilité de marche des véhicules ferroviaires tout en maintenant aux véhicules à bogies, non amortis, une bonne inscription dans les courbes sur les parcours à grande vitesse, c'est-à-dire de rehausser le plafond de la vitesse à laquelle le comportement oscillatoire des bogies provoque un frottement périodique du boudin de la roue contre le champignon du rail. Le problème ainsi posé est résolu par un véhicule ferroviaire à bogies comportant au moins un châssis et deux bogies, caractérisé en ce que chacun des bogies comporte un dispositif assurant le blocage de son orientation par rapport au ou à un châssis du véhicule En effet, le dispositif de blocage permet, à grande vitesse, d'immobiliser la position du bogie, ce qui corres- pond à un amortissement infiniment grand. Selon une caractéristique de cette invention, le dispositif de blo- cage est commandé par un compteur de vitesse d'o la possibilité de prérégler la vitesse à laquelle le dispositif de blocage doit être mis en oeuvre. Selon une autre caractéristique de cette invention, chaque bogie comporte au moins une conduite qui relie deux compartiments de cylindres et dans laquelle s'intercale un distributeur dont l'organe de commande est relié, par l'intermédiaire d'une conduite de commande à la sortie d'un générateur tachymétrique. Cette caractéristique présente une solution particulièrement avantageuse au problème posé par les véhicules équipés d'un dispositif de couplage hydro-mécanique reliant les bogies au châssis du véhicule A faible vitesse, les bogies peuvent pratiquement modifier leur orientation sans effet 3 2541212 d'amortissement, alors qu'à une vitesse pré-réglable plus élevée un bogie placé en position droite est bloqué dans cette position, sous l'action d'une sou- pape de commandecontre tout mouvement de pivotement, générateur d'oscil- lation. Selon d'autres exemples de réalisation de l'invention décrits et revendiqués ci-après, il est encore possible d'améliorer, voire d'affiner progressivement ou directement les mesures proposées, et, en outre, d'as- surer la position droite du bogie par un émetteur et un capteur de position. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressor- tiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, qui en illustrent divers exemples de réalisation, dépourvus de tout caractère limi- tatif Sur ces dessins la Figure 1 est une vue de dessus schématisée d'un véhicule ferroviaire, équipé de deux bogies, reliés au chassis principal par un dispo- sitif de couplage hydro-mécanique; la Figure 2 est une représentation symbolique des cylindres et des bogies du véhicule de la Figure 1 sur lequel les deux cylindres hydrauliques de chacun des bogies sont reliés entre eux par deux conduites, équipées d'un cylindre de commande commun la Figure 3 est une représentation symbolique détaillée d'une moitié de l'exemple de réalisation de la Figure 2; la Figure 4 représente les cylindres hydrauliques du véhicule de la Figure 1, reliés entre eux par des conduites croisées la Figure 5 représente les cylindres hydrauliques du véhicule de la Figure 1, dont chaque cylindre est relié au cylindre correspondant sur le côté opposé, d'une part, et au cylindre de la deuxième moitié du véhicule, mais sur le même côté, d'autre part la Figure 6 représente un dispositif de couplage hydro-méca- nique des bogies, dont le chassis se trouve placé au-dessus de deux cylindres à simple effet, disposés de chaque côté du bogie et dont les cylindres placés vers le milieu du véhicule sont reliés entre eux par des conduites croisées la Figure 7 représente un dispositif de couplage hydro-méca- nique, dont les deux cylindres hydrauliques à simple effet, coordonnés à cha- cun des bogies, sont placés dans un même sens, alors que deux cylindres de l'un des -bogies sont reliés par deux conduites croisées à deux cylindres du 4 2541212 deuxième bogie la Figure 8 est une vue en perspective de deux cylindres hydrauliques placés l'un au-dessus de l'autre sur un même côté du bogie; la Figure 9 représente un dispositif de couplage hydraulique qui équipe un véhicule ferroviaire à deux bogies et qui comporte deux cylindres avec deux pistons chacun; la Figure 10 représente un dispositif hydromécanique dont les cylindres hydrauliques principaux sont articulés et relient le bogie au châssis du véhicule et, la Figure 11 représente un distributeur 2/2 à étranglement intercalé dans les deux conduites de raccordement. Selon l'exemple de réalisation représenté par la Figure 1, le véhicule ferroviaire à bogies se compose d'un châssis principal et de deux bogies à deux essieux 2, 3 Le châssis principal 1 s'appuie sur les bogies 2, 1.5 3, par l'intermédiaire de ressorts 4 du type "Flexicoil". Les ressorts 4 du type "Flexicoil" permettent aux bogies 2, 3, de modifier leur orientation, c'est-à-dire de pivoter autour de leur point de pivotement respectif 5, 6, qui constitue notamment un point de rotation idéal sans pivot, Le véhicule comporte quatre cylindres hydrauliques 11 à 14 qui sont fixés chacun au châssis 1, par l'intermédiaire d'une console 7 Les tiges de piston 15 des cylindres 11, 12, sont reliées au bogie 2, par l'intermédiaire d'une barre de traction et de poussée 16, alors que l'extrémité de la barre de traction et de poussée 16, opposée au cylindre, s'articule sur un dispositif de fixation 17, lui-même fixé sur le bogie 2 De la même manière, les tiges du piston 15 des cylindres 13 et 14 s'articulent sur un dispositif de fixation du bogie 3. Selon l'exemple de réalisation de la Figure 2, les cylindres à double effet 11 et 12 du véhicule, les compartiments lia, 12 a, 1 lb et 12 b des cylindres Il et 12 sont reliés entre eux par les conduites respectives 41 et 42 Les compartiments 13 a, 14 a, 13 b et 14 bdes cylindres 13 et 14 sont re- liés entre eux par les conduites respectives 43 et 44. Un distributeur 4/2 commandé par électro-aimant 37, appelé plus communément "soupape magnétique" dans la suite du texte, est intercalé dans les conduites jumelées 41, 42, d'une part, et 43, 44, d'autre part Cette 2541212 soupape magnétique 37 est maintenue dans sa position de repos, représentée sur le dessin, à l'aide d'un ressort et placée dans sa position de blocage sous l'effet d'un électro-aimant. Sur l'un des bogies, un générateur tachymétrique 61 est-relié à l'axe de l'un des essieux montés 8, lequel assure son entraînement Entre le générateur tachymétrique 61 et la soupape magnétique 37 se trouvent un déclen- cheur à action instantanée 62, un contacteur à-commande magnétique 63 et un amplificateur 64. Sur l'une des parois frontales de l'un des bogies, est placé un émetteur de position 65 opposé à un capteur de position correspondant 66 fixé sur le châssis 1 du véhicule, L'émetteur de position 65 peut être une source lumineuse, alors que le capteur 66 peut présenter la forme d'une cellule photo- électrique par exemple En position droite du bogie, l'émetteur de position 65 génère dans le capteur 66 un signal électrique qui ferme le contacteur 63. Le générateur tachymétrique 61 émet un signal électrique propor- tionnel à la vitesse du véhicule Lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à une valeur théorique pré-réglée, le déclencheur à action instantanée 62 n'émet aucun signal A partir du moment o la vitesse du véhicule dépasse cette valeur pré-réglée, le déclencheur à action instantanée 62 émet un signal élec- trique continu, qui est amplifié par l'amplificateur 64 et qui, si le bogie est en position droite et le contacteur 63 en position fermée, commande la position de fermeture de l'électro-aimant 37. Pour qu'avec l'apparition de forces de pointe ou de forces pertur- batrices, les bogies 2, 3, puissent modifier leur orientation, même en position de fermeture de la soupape magnétique 37, c'est-à-dire enposition de blocage des conduites 41, 42 etc, chacune de ces conduites est reliée à deux limiteurs de pression 58, 59 et 58 ', 59 ', branchés en parallèle et agissant l'un dans le sens contraire de l'autre, Lorsque par exemple le bogie 2 de l'exemple de réalisation de la Figure 3 se voit imposer de l'extérieur, en position de fermeture de l'électro- aimant 37, un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, le piston du cylindre 11 est déplacé vers le haut, alors que le piston du cylindre 12 effectue un mouvement vers le bas A cet effet, le fluide de pression s'écoule du compartiment lia du cylindre Il dans le compartiment 12 a du cy- lindre 12, par l'intermédiaire du limiteur de pression 57, alors que le fluide 6 2541212 de pression s'écoule du compartiment 12 a du cylindre 12 dans le compartiment 1 lb du cylindre 11, en transitant par le limiteur de pression 58 '. Afin de maintenir la pression nécessaire au fonctionnement du dispositif de couplage hydraulique, il est fait appel à un accumulateur 27: Pour exploiter la possibilité donnée par l'effet de ressort de l'accumulateur, c'est-à-dire la possibilité d'éviter les oscillations du système hydraulique et, a fortiori, des bogies 2, 3, notamment aux grandes vitesses, on intercale en amont de cet accumulateur 27 un robinet d'isolement 28, qui ne peut être ouvert qu'à l'arrêt du véhicule. Sur un exemple de réalisation représenté sur la Figure 4, modi- fié par rapport à l'exemple de réalisation commenté ci-dessus, les comparti- ments lla et l Za sont reliés entre eux par la conduite 41 et les compartiments 13 a et 14 a par la conduite 43, alors que les conduites croisées 45 et 46 relient respectivement le compartiment llb au compartiment 14 b et le compartiment 1 3 b au compartiment 1 2 b, Un distributeur 2/2 commandé par électro-aimant 38 est intercalé dans chacune des conduites 43 et 41 Ce distributeur 38 est ré- glable dans les mêmes conditions que le distributeur qui équipe le mode de réa- lisation de la Figure 3 Avec un tel équipement, chaque bogie 2 ou 3 ne peut s'orienter, en position d'ouverture du distributeur magnétique 38, que dans le sens contraire de l'autre et sous un même angle Avec un montage identique des conduites de raccordement, il est possible également d'assurer dans les mêmes conditions la commande deux par deux des conduites 41, 45 et 43, 46 et ce à l'aide d'un distributeur 4/2 à étranglement commun à deux conduites. Selon un autre exemple de réalisation représenté par la Figure 5, Z 5 les compartiments 1 a et 12 asont reliés entre eux selon le principe commenté ci-dessus, par la conduite 41 Contrairement aux montages mis en place jusqu'ici, les compartiments llb et 13 a sont reliés entre eux par la conduite 47, alors que la conduite 48 relie le compartiment 12 b au compartiment 14 a, et que le compartiment 13 b est relié au compartiment 14 b par la conduite 49 laquelle, comme la-conduite 41, est équipée d'une soupape magnétique 38. D'après l'exemple de réalisation de la Figure 6, chaque bogie est équipé sur chaque côté çlu véhicule de deux cylindres hydrauliques à simple effet, opposés deux par deux, c'est-à-dire les cylindres 21 ', 21 " et 22 ', 22 " pour le bogie 2 et 23 ', 23 ", ainsi que Z 4 ', 24 " pour le bogie 3 Les tiges de piston 15 de deux cylindres opposés 21 ', 21 " et 22 ', 22 " etc sont reliées par 7 2541212 l'intermédiaire de deux tiges de traction et de poussée 1 6 aux éléments de fixation 17 des bogies 2 et 3 Les cylindres 21 ', 22 ', d'une part et Z 3 ', 24 ', d'autre part, sont reliés entre eux par les conduites respectives 51 et 5 Z, équipée chacune d'une soupape magnétique 38 Par contre, le cylindre 21 " est relié au cylindre 24 " par la conduite 53 qui croise la conduite 54 reliant le cylindre 22 "au cylindre 23 ". Sur ce même exemple de réalisation, les conduites 53, 54,peuvent également être équipées d'un distributeur 2/2 commandé par électro-aimant 38 Il est possible également, comme prévu ci-dessus, d'équiper deux conduites 51 et 53, par exemple, d'un distributeur 4/2 commun. Selon encore un autre exemple de réalisation, les cylindres à simple effet, coordonnés à un bogie 21 ' à 22 " et 23 ' à 24 ", sont reliés par l'une des extrémités au bogie correspondant (voir Fig 7 et 8) L'équipement hydrau- lique correspond à l'équipement hydraulique de la Figure 6 Les éléments de fixation 17 ' prévus sur les bogies 2 et 3, comportent deux points de raccorde- ment (voir Figure 8). Selon un exemple de réalisation différent représenté par la Figure 9, le véhicule ne comporte sur son chassis principal que deux cylindres hydrau- liques 31, 3 Z, équipés chacun de deux pistons coulissant indépendants l'un de l'autre 33, 34 et 35, 36 Ces pistons subdivisent chacun des cylindres 31, 3 Z en trois compartiments différents 31 a, 31 b et 31 c et 32 a, 3 Zb et 32 c Les compartiments 31 a et 32 a sont reliés entre euxpar la conduite 55, les compar- timents 31 b et 32 b par la conduite 56 et les compartiments centraux ouintérieur 31 c et 32 c par la conduite 57, Les conduites 55 et 56 sont équipées chacune d'une soupape magnétique 38 Les tiges 15 des pistons 33 et 35 sont maintenues cha- cune sur un élément de fixation 1 7 du bogie Z, par l'intermédiaire d'une tige de traction et de poussée 16, alors que les tiges 15 des pistons 34 et 36 sont maintenues de la même rnanière-sur le bogie 3 La disposition ainsi décrite permet bien entendu de doter les conduites 55, 56 et 57 d'un distributeur 6/2 commandé par électro-aimant. Au lieu de fixer, comme prévuci-dessus, lescylindres hydrau- liques 11 à 14 et 21 à 24 " sur le châssis principal 1, on peut également les relier à ce même châssis 1 au travers d'une articulation appropriée Dans ce cas, les tiges de piston 15 des cylindres hydrauliques s'articulent direc- tement, comme on peut le voir sur la Figure 10, sur les éléments de fixation 8 2541212 17 et 17 ' des bogies 2 et 3 '. Sur les exemples de réalisation commentés ci-dessus, les con- duites 41 à 57, qui relient les cylindres hydrauliques, sont équipées de distri- buteurs 37 ou 38 sans étranglement pouvant être mis soit en position d'ouver- ture, soit en position de blocage, cette dernière position ne pouvant être obte- nue qu'en position droite des bogies Or, selon un exemple de réalisation modi- fié, les conduites 41 à 57 peuvent également être équipées de distributeurs à étranglement pouvant présenter une position finale d'ouverture totale, une posi- tion à effet d'étranglement défini ou indéfini et au moins une position intermé- diaire La Figure li représente les conduites 41 et 42 des Figures 2 et 3 équi- pées d'un distributeur 4/2 à étranglement 37 ', pouvant présenter une position finale d'ouverture, une position finale de fermeture et un nombre indéfini de positions intermédiaires à effets d'étranglement variables Le distributeur 37 ' est équipé d'un organe de commande magnétique contrôlé directement par un générateur tachymétrique 61 et au travers d'un amplificateur 64 et, le cas échéant, à partir d'une vitesse minimum pré-réglée. REVENDICATIONS 1 l Véhicule ferroviaire à bogies, comportant au moins un chassis et deux bogies, caractérisé en ce que chacun des bogies ( 2, 3) comporte un dispositif ( 37, 38), assurant le blocage de son orientation par rapport au ou à un châssis ( 1) du véhicule, 2 Véhicule ferroviaire à bogies selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le dispositif de blocage ( 37, 38) est commandé par générateur tachymétrique ( 61). 3 Véhicule ferroviaire à bogies selon la revendication 2 équipé d'un dispositif de couplage hydro-mécanique, reliant les bogies au cadre prin- cipal, de manière que le couplage hydraulique comporte aumoins deux cylindres reliés chacun au compartiment de l'autre ou d'un autre cylindre, par l'intermé- diaire d'une conduite, alors que le raccordement mécanique est assuré par les tiges des pistons des cylindres, caractériséen ce que chaque bogie ( 2, 3) com- porte au moins une conduite ( 41 o) qui relie deux compartiments de cylindres (lia, l Za) et dans laquelle s'intercaleun distributeur ( 37, 38) dont l'organe de commande est relié, par l'intermédiaire d'une conduite de commande à la sortie d'un générateur tachymétrique ( 61). 4 Véhicule ferroviaire à bogies selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le distributeur ( 37, 38) présente la forme d'un distributeur à étranglement avec une position finale d'ouverture, une position finale de ferme- ture et au moins une position intermédiaire. Véhicule ferroviaire à bogies selon la revendication 3, carac- térisé: en ce que le distributeur ( 37, 38) est un distributeur sans étran- glement avec une position de passage et une position de blocage; en ce qu'à chacun des bogies ( 2, 3) est coordonné un groupe d'oscillateurs ( 65, 66) dont l'un ( 65) est fixé sur le bogie ( 2, 3), alors que l'autre ( 66) est fixé sur le châssis du véhicule; en ce que la conduite de commande comporte entre l'organe de commande du distributeur ( 37, 38) et le générateur tachymétrique ( 61) un con- tacteur ( 63) qui, en position droite du bogie ( 2, 3) maintient la position de cir- culation voulue sous l'effet des oscillateurs ( 65, 66).