Brevet FR2546464A1 — publié le 19841130

L'invention a pour objet un ensemble pour bogie fer- roviaire et, plus particulièrement, un assemblage à pivot dans un bogie de wagon, conçu pour un système de transport rapide de pas- sagers. Les bogies conventionnels de wagons ou voitures ferroviaires ont été conçus pour répondre à des exigences moindres que celles requises pour un système urbain de transport rapide de passagers, qui est maintenant sur les planches à dessin et/ou en perfectionnement pour la prochaine génération De tels systèmes urbains de transport de passagers doivent être moins bruyants, être capables de prendre des courbes plus prononcées que celles des chemins de fer conventionnels, être plus légers et ainsi plus compatibles avec la conservation de l'énergie. La facilité pour un bogie de chemin de fer de prendre des courbes prononcées avec un minimum de bruit et d'usure a été obtenue en conduisant ou dirigeant les essieux de roues toujours radialement à la courbe Un bogie conçu pour avoir une telle direc- tion est décrit dans le brevet d'invention américain 3 789 770 et dans le brevet d'invention canadien correspondant 1 004 543 Le bogie de chemin de fer de ces brevets d'invention comporte essen- tiellement une paire de ponts pivotés l'un avec l'autre autour d'un axe vertical, reliés aux essieux de roues respectivement et qui, par pivotement, sont dirigés chacun dans une position radiale par rapport à la courbe. Le but principal de la présente invention est de réaliser un bogie de chemin de fer du type précité formant un assemblage à pivotement sans pivot central entre le sommier de caisse et les composantes du bàti du bogie - Un autre but de la présente invention est de réaliser un ensemble pour bogie ferroviaire ayant un assemblage à pivotement qui, avec le transfert de la charge du wagon directement sur les bouts du sommier de caisse, permet d'employer un sommier mince et sans bombement, ce qui augmente l'espace central sous-jacent et réduit le poids de l'ensemble du bogie. Un autre but encore de la présente invention est de réaliser un ensemble pour bogie ferroviaire qui tire avantage des petits déplacements angulaires concernés pour utiliser des assem- blages de raccord ayant simplement des bouts pivotants et à torsion, afin de permettre la liberté de pivotement et de torsion nécessaire entre les composantes mobiles. Les buts précités, ainsi que d'autres buts et avantages de la présente invention, seront mieux compris en se référant à la description détaillée qui suit d'une forme de réalisation préférée représentée, à titre d'exemple, aux dessins annexes, suivant les- quels: la figure 1 est une vue de profil et en élévation d'un wagon ou d'une voiture pourvue d'une paire de bogies suivant la présente invention; la figure 2 est une vue de profil et en élévation d'un ensemble pour bogie ferroviaire suivant la présente invention; la figure 3 est une vue de dessus et en plan de l'ensemble pour bogie ferroviaire, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; les figures 4 et 5 sont des coupes longitudinales et transversales, suivant les lignes 4-4 et 5-5 de la figure 3; la figure 6 est une vue à plus grande échelle d'un assemblage de barres et de pivots de suspension, suivant la ligne 5-5 de la figure 3; la figure 7 est un diagramme schématique donnant en plan le pivotement relatif entre les composantes de pivotement d'une paire de bogies et la caisse du wagon portée par les bogies; et la figure 8 est une vue à plus grande échelle du bogie de gauche de la figure 7. Le bogie 1 selon la présente invention, tel que représenté à la figure 1, est utilisé par paire pour porter une caisse 2 de wagon ou voiture ferroviaire de toute construction désirée Le bogie 1 fait partie d'un ensemble comprenant égale- ment un sommier de caisse 3 et les composantes qui s'y rapportent pour supporter la caisse du wagon ou de la voiture ferroviaire. Le sommier 3 comporte une partie centrale 4 de construction tubulaire et de section transversale uniforme et carrée, tel que mieux représenté aux figures 3 et 4 Chaque bout du sommier 3 comporte une plaque de base 5 qui est sous-jacente à la partie centrale 4 du sommier Des nervures de renfort 6 sont fixées contre le fond de chaque plaque de base 5 et se prolongent longitudinalement au sommier Chaque plaque de base 5 est pourvue d'une paire de plaques latérales 7 posées sur le champ le long de ses bords latéraux Une plaque supérieure 8, de forme générale en C, est fixée sur les bords supérieurs de chaque paire de plaques laté- rales adjacentes 7 pour former avec ces dernières et avec la plaque de base 5 un siège protégé par un ressort pneumatique 9. Ce dernier peut tre de toute construction connue couramment uti- lisée Les deux ressorts pneumatiques 9 de chaque sommier de caisse 3 sont fixés à la caisse 2 du wagon par des boulons 10 et portent la charge du bout correspondant du wagon Les deux plaques laté- rales 7 du côté intérieur du sommier de caisse 3 sont joints à la caisse 2 du wagon par une paire de tiges Il formant raccords de traction pour le sommier Plus précisément, chaque tige de traction 11 a un bout pivotant sur la plaque latérale correspon- dante 7 du sommier et l'autre bout joint par pivotement à un sup- port 12 fixé fermement sur et se projetant sous le fond de la caisse du wagon Les bouts opposés de chaque tige de traction 11 du sommier sont pivotés verticalement pour permettre le mouvement à ressort entre la caisse du wagon et le sommier de caisse et ils sont également munis de bouts pivotants avec torsion à ressort pour permettre le très minime déplacement transversal de la caisse du wagon par rapport au sommier. L'ensemble pour bogie ferroviaire comprend respective- ment des ponts extérieur 13 et intérieur 14 Le pont extérieur 13 comporte un bâti principal 15 alors que le pont intérieur 14 com- porte un bâti principal 16 Chaque b&ti principal 15 et 16 comporte une paire de saillies 17, latéralement espacées et auxquelles sont fixées des boîtes 18 de coussinets Chaque bâti principal 15 et 16 est construit ou formé avec une poutre transversale sous- jacente 19 Les boites de coussinets 18 de chaque pont 13 et 14 retiennent rotativement un essieu de roues 20 ayant une roue à rebord 21 sur chacun de ses bouts extrêmes opposés Ainsi, les roues à rebord sont conçues pour porter les ponts et le restant de l'ensemble du bogie ferroviaire rotativement sur les rails 22. Le pont extérieur 13 est muni d'une barre longitudi- nale 23 fixée rigidement au centre du bàti principal 15 et faisant saillie vers son côté intérieur De même manière, le bati prin- cipal 16 est muni d'une barre longitudinale 24 qui est rigidement fixée en son centre et fait saillie vers l'extérieur Les deux barres 23 et 24 ont leur bout libre pivotant l'un sur l'autre à distances égales des essieux de roues 20 et, ainsi, au centre sous le sommier de caisse 3. Un support 25 est fermement fixé contre le c'té exté- rieur du sommier 3 et au centre de celui-ci Une paire de maillons ou liaisons de raccord 26 sont pivotés à leur sommet au support 25 et, à leur bout inférieur, à la ttte d'un pivot vertical 27 Ce dernier est agencé pour suspendre à pivotement le bout libre de la barre 23 du pont extérieur 13 Le joint à pivot entre le bout libre des barres 23 et 24 permet au pivot 27 de supporter les deux barres par rapport au sommier de caisse. Une traverse de direction 28 s'allonge transversale- ment à travers la barre 23 et est pivotée au centre par la tige qui forme le pivot 27 Une paire de tige 29 formant raccords de traction 29 sont jointes pivotantes à un bout correspondant de la traverse de direction 28 et à l'autre bout à un support 30 sus- pendu rigidement à la caisse 2 du wagon Les bouts des tiges 29 sont chacun munis d'un bout pivotant avec torsion à ressort pour fixer ces tiges et permettre un pivotement limité et la rotation à chacun de ces bouts Il doit être remarqué que le bout inférieur de chaque tige de traction 29 est pivoté autour d'un axe horizontal pour permettre une suspension à ressort entre la caisse du wagon et les ponts L'autre bout ou bout extérieur de chaque barre de traction pivote autour d'un axe vertical par rapport à la traverse de direction 28. Une paire de b Atis latéraux 31 et 32 sont placés sur les côtés opposés du bogie de chemin de fer et s'allongent paral- lèlement l'un à l'autre Chaque bati latéral a son bout intérieur pivotant en 33 sur la botte 18 correspondante et portant sur une plaque amortissante 35 Chaque bout du sommier 3 porte sur une plaque de glissement 36 au centre du bâti latéral correspondant. Ainsi, la charge du wagon ou de la voiture 2 est transmise directement par les ressorts pneumatiques 9 et les bouts opposés du sommier 3 sur les plaques de glissement au centre des bâtis latéraux 31 et 32 Les plaques de glissement 35 et 36 permettent un déplacement longitudinal relatif entre les bottes de cous- sinets 18 ou les ponts 13 et 14 et entre le sommier 3 et les bâtis latéraux Un tel déplacement se produit dans une courbe, lors du déplacement angulaire de la caisse du wagon 2 avec le sommier 3 par rapport aux bâtis latéraux et au bogie de chemin de fer en entier Tel qu'il sera expliqué plus loin, le déplace- ment angulaire du bogie par rapport à la caisse dirige les ponts 13 et 14 pour aligner les essieux de roues 20 radialement à la courbe. Une telle conduite des ponts produit un glissement relatif entre les ponts et les cotés latéraux 31, 32 sur les plaques à glis- sement 35. Une tige de stabilisation latérale 37 s'allonge laté- ralement au bogie et est jointe à pivotement à la partie centrale du sommier 3 et aux côtés latéraux 31 Cette tige d'ancrage 37 retient précisément le côté latéral 31 en direction latérale, Un ensemble de trois tiges 38, 38 et 39 de centrage des ponts s'allonge latéralement, ces tiges étant jointes à pivotement à une de leur extrémité à un des bouts d'un bâti latéral et>à l'autre bout, près de la ligne de centre du pont correspondant Les tiges 38, 38 et 39 sont précisément prévues pour centrer les bâtis latéraux. Le dispositif de commande de la direction pour com mander la traverse de direction 28 comprend un bras 40 qui est fixé fermement à la partie centrale 4 du sommier et s'allonge longitu- dinalement à la caisse 2 de la voiture ferroviaire Chaque bras 40 et sa tige de traction adjacente 29 sont pourvus d'une série de trous d'ajustement 41 espacés le long de leur longueur Une tige ajustable 42 est fixée à pivotement dans un des trous 41 Une tige de stabilisation 43 est fixée parallèlement et sous la traverse de direction 28 pour stabiliser le pivot relativement au bout de la traverse pour résister à l'action sur le pivot de la tige de commande 42. Le fonctionnement détaillé de l'ensemble pour bogie ferroviaire sera maintenant expliqué en détail en se référant en particulier aux figures 7 et 8 Lorsque le wagon de chemin de fer est dans une courbe, la caisse 2 épouse un angle "a" relativement à l'axe longitudinal du bogie 1 de chemin de fer Etant donné que les sommiers 3 sont retenus par rapport à la caisse du wagon, de ce fait ils forment également le meme angle par rapport aux bo- gies 1. La tige 42 agit pour garder la traverse de direction 28 centrée latéralement par rapport à la caisse du wagon Ceci va déplacer le pont suffisamment en rapport avec la ligne de centre du bogie pour pivoter les deux ponts 13 et 14 en directions opposées, de sorte que les deux essieux de roues 20 prendront un alignement radial à la courbe. Même si les courbes pour un système de transport de passagers sont plus prononcées que celles pour un chemin de fer conventionnel, l'angle maximal de direction de chaque essieu de roues 20 est limité à environ 2 1/2 degrés. Les figures 7 et 8 exagèrent le pivotement angulaire relatif entre les composantes pivotables En fait, les barres 23 et 24 se déplacent très légèrement latéralement et ainsi le pivot vertical entre les deux ne se déplace que légèrement du côté de la position d'alignement avec le centre de pivotement des bogies par rapport à la caisse du wagon. REVENDICATIONS 1 Bogie à essieux orientables pour supporter la caisse ou le châssis d'un véhicule, comprenant deux essieux transversaux espacés l'un de l'autre dans le sens d'un axe longitudinal et rotatifs chacun autour d'un axe transversal correspondant, deux supports d'essieu ou ponts supportés chacun à rotation par un essieu, les ponts étant reliés entre eux de manière à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre autour d'un axe vertical de pivotement, deux bâtis latéraux ou longerons situés de part et d'autre de cet axe de pivotement, chaque-longeron s'étendant entre les ponts et étant supporté par eux, des moyens pour per- mettre des mouvements entre les longerons et les ponts, pour que les ponts puissent pivoter autour dudit axe de pivotement, des moyens de support pour faire supporter la caisse du véhicule par les longerons et pour permettre la rotation de la caisse par rap- port aux longerons, ainsi que des moyens pour transmettre des efforts de tirage de la caisse du véhicule au bogie, caractérisé en ce qu'un dispositif de couplage transversal( 38)est prévu entre au moins l'un des ponts ( 13, 14) et les longerons ( 31,-32) pour posi- tionner les longerons ( 31, 32) par rapport aux ponts ( 13, 14), ce dispositif de couplage ( 38) comprenant un dispositif de connexion ( 50) permettant un mouvement longitudinal relatif entre le pont ( 13, 14) et les longerons ( 31, 32) et un mouvement vertical indépendant d'un longeron par rapport à l'autre lors de l'inclinaison dudit pont. 2 Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de connexion ( 50) comporte un joint universel entre le dispositif de couplage et les ponts. 3 Bogie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de couplage ( 38) comporte deux tiges de couplage transversales, s'étendant chacune entre un pont ( 13, 14) et un longeron ( 31, 32) correspondant. 4 Bogie selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque tige de couplage ( 38) est reliée au pont ( 13, 14) et au longeron ( 31, 32) par une liaison du type joint universel per- mettant des mouvements autour d'un axe horizontal et autour d'un axe vertical. Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des extrémités de chaque longeron ( 31, 32) est reliée par un axe d'articulation ( 33) à l'autre pont pour suivre les mouvements longitudinaux et latéraux de ce pont. 6 Bogie selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre extrémité de chaque longeron est appuyée sur ledit pont par un patin de glissement ( 35). 7 Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de support comprennent une entretoise ( 37) dis- posée entre l'un des longerons et une traverse de bogie pivotante ( 4) pour positionner la traverse latéralement par rapport à ce longeron. 8 Bogie selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'entretoise ( 37) est articulée sur la traverse de manière à pouvoir pivoter sur un axe qui co Yncide avec ledit axe de pivotement. 9 Bogie à essieux orientables pour un véhicule, comprenant deux essieux transversaux espacés l'un de l'autre dans le sens d'un axe longitudinal, deux supports d'essieu ou ponts, supportant chacun à rotation un essieu, les ponts étant reliés entre eux de manière à pouvoir se déplacer autour d'un axe vertical de pivotement, deux bâtis latéraux ou longerons situés de part et d'autre de cet axe de pivotement, chaque longeron s'étendant entre les ponts et étant supporté par eux, une extrémité de chaque longeron étant articulée à un pont pour suivre les mouvements de celui-ci et l'autre extré- mité de chaque longeron étant supportée à glissement sur l'autre pont, ainsi qu'une traverse de bogie pivotante, qui est supportée à pivotement sur des parties des longerons situées entre les essieux et est destinée à supporter une caisse de véhicule, caractérisé en ce que deux tiges de couplage transversales ( 38) relient l'autre pont ( 13) auxdites autres extrémités des longerons, chacune des tiges ( 38) étant reliée au longeron ( 31, 32) et à l'autre pont ( 13) par des liaisons ( 50) du type joint universel permettant des mouve- ments d'articulation autour de trois axes orthogonaux pour rendre possible des mouvements relatifs entre le longeron considéré et l'autre pont, tout en positionnant les longerons latéralement, les longerons étant ainsi déplaçables indépendamment pour permettre le déplacement par torsion d'un des essieux ( 20, 21) par rapport à l'autre. Bogie selon la revendication 9, caractérisé en ce que la traverse pivotante ( 4) est positionnée latéralement sur les longerons ( 31, 32) par une entretoise ( 37) entre l'un ( 31) des longerons et la traverse ( 4). 11 Bogie selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une tige de couplage transversale ( 39) relie le pont ( 14) men- tionné en premier audit longeron ( 31). 12 Bogie selon la revendication 11, caractérisé en ce que les points de liaison des tiges transversales ( 38, 39) et de l'entretoise ( 37) sont situés dans un plan horizontal commun. 13 Bogie selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'entretoise ( 37) est articulée sur la traverse pivotante ( 4) de manière à pouvoir pivoter sur un axe qui coïncide avec ledit axe vertical de pivotement. 14 Véhicule comprenant une caisse ou un châssis supporté par un bogie à essieux orientables, le bogie possédant deux essieux transversaux espacés l'un de l'autre dans le sens d'un axe longig- tudinal, deux supports d'essieu ou ponts, supportant chacun à rota- tion un essieu, les ponts étant reliés entre eux de manière à pou- voir se déplacer l'un par rapport à l'autre autour d'un axe verti- cal de pivotement, un châssis de bogie supporté par les ponts, une traverse montée pivotante sur le châssis de bogie et destinée à supporter la caisse du véhicule et à permettre le pivotement de la caisse par rapport au châssis de bogie, caractérisé par deux tiges de tirage ou de braquage ( 29) parallèles orientées longitu- dinalement et espacées transversalement l'une de l'autre, qui sont reliées par une extrémité à la caisse ( 2) du véhicule et par l'autre extrémité aux extrémités opposées d'une barre transversale ( 28) articulée par une portion intermédiaire à l'un ( 13) des ponts, l'agencement étant tel que des efforts de tirage sont transmis directement du pont ( 13) à la caisse ( 2). Véhicule selon la revendication 14, caractérisé en ce que les tiges de tirage ( 29) sont reliées à la caisse par des liaisons ( 30) à axe d'articulation horizontal pour permettre le mouvement vertical relatif entre la caisse ( 2) et le bogie ( 1). 16 Véhicule selon la revendication 15, caractérisé en ce que les tiges de tirage ( 29) sont reliées à la barre transver- sale ( 29) par des liaisons à axe d'articulation vertical pour permettre le déplacement transversal de la caisse ( 2) par rapport au bogie ( 1). 17 Véhicule selon la revendication 14, caractérisé en ce que les liaisons ( 30) entre les tiges de tirage ( 29) et la caisse ( 2) d'une part et la barre transversale ( 28) d'autre part sont des joints universels et définissent un parallélogramme, ces liaisons permettant ainsi le déplacement de la caisse ( 2) par rapport au bogie ( 1) sans produire un mouvement de pivotement entre les ponts ( 13, 14) par l'intermédiaire de la barre transversale ( 28). 18 Véhicule selon la revendication 17, caractérisé par un dispositif d'accouplement ( 42) entre la traverse pivotante ( 4) et l'un ( 13) des ponts, ce dispositif d'accouplement produisant un mouvement de direction ( 40) de ce pont ( 13) autour dudit axe vertical de pivotement lors du pivotement de la traverse ( 4) par rapport au châssis du bogie. 19 Véhicule selon la revendication 18, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement ( 42) est monté entre la traverse pivotante ( 4) et l'une des tiges de tirage ( 29), le dispositif d'accouplement ( 42) étant susceptible de venir en contact avec cette tige ( 29) à un point espacé desdits joints universels, de sorte que, en cas de déplacement latéral du bogie ( 1) par rapport à la caisse ( 2), le dispositif d'accouplement ( 42) fait pivoter les ponts ( 13, 14) pour diriger le bogie de manière à réduire ledit déplacement latéral. Véhicule selon la revendication 19, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement ( 42) comporte une entretoise ( 40) qui est reliée par une extrémité à la traverse pivotante ( 4) et par l'autre extrémité à ladite tige de tirage ( 29) et qui est dis- posée à peu près parallèlement à la barre transversale ( 28). 21 Véhicule comprenant une caisse ou un châssis supporté par un bogie à essieux orientables, le bogie possédant deux essieux transversaux espacés l'un de l'autre dans le sens d'un axe longitu- dinal, deux supports d'essieu ou ponts, supportant chacun à rotation un essieu, les ponts étant reliés entre eux de manière à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre autour d'un axe vertical de pivotement pour effectuer des mouvements de direction ou d'orien- tation, un châssis principal supporté par les ponts et relié à eux de manière à permettre le pivotement des ponts et au tour dudit axe vertical, ainsi qu'une traverse supportée par le ch Assis prin- cipal de manière à pouvoir se déplacer dans un plan sensiblement horizontal par rapport à ce chftssis, cette traverse étant reliée à la caisse du véhicule et étant destinée à la supporter, caracté- risé par la disposition d'une tringlerie de tirage ou de braquage ( 28, 29) entre la caisse ( 2) du véhicule et l'un des ponts ( 13, 14) pour transmettre des efforts de tirage du pont à la caisse, de même que par la prévision d'un dispositif d'accouplement ( 42) entre la tra- verse pivotante ( 4) et la tringlerie de tirage ( 28, 29), l'agence- ment étant tel que le déplacement latéral de la traverse pivo- tante ( 4) par rapport à la caisse ( 2) a pour effet que la tringle- rie de tirage ( 28, 29) fait pivoter les ponts ( 13, 14) pour diriger le bogie de manière à réduire le déplacement latéral. 22 Véhicule selon la revendication 21, caractérisé en ce que la tringlerie de tirage ( 28, 29) comporte deux tiges de tirage longitudinales ( 29) qui sont transversalement espacées l'une de l'autre et sont reliées par une extrémité à la caisse ( 2) du véhi- cule et par l'autre extrémité aux extrémités opposées d'une barre transversale ( 28) articulée par une portion intermédiaire audit pont ( 13). 23 Véhicule selon la revendication 22, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement ( 42) est relié à l'une des tiges de tirage ( 29) en un point situé entre les extrémités de cette tige. 24 Véhicule selon la revendication 23, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement ( 42) comporte-une entretoise ( 40) qui est montée entre la traverse pivotante et ladite tige de tirage ( 29) et qui est disposée à peu près parallèlement à la barre transversale ( 28).