Brevet FR2572348A1 — publié le 19860502

ENSEMBLE D'ESSIEU ORIENTABLE GUIDE POUR VEHICULES SUR RAILS L'invention concerne les véhicules sur rails, aussi bien les voitures de voyageurs que les wagons de marchandises. En ce qui concerne les voitures de voyageurs, elles sont genéralement montées sur des bogies à deux essieux, de sorte que la charge par essieu est relativement faible et se trouve en dessous de la capacité normale de charge d'un essieu bien utilisé. Pourtant, on ne peut pas faire reposer de telles voitures sur deux essieux fixes, car elles sont longues et prendraient alors mal les courbes. En ce qui concerne les wagons de marchandises qui transportent du fret léger, ils comportent deux essieux fixes, mais pour des raisons d'inscription dans les courbes des voies, leur empattement doit être limité à 9 mètres et leur longueur total à 15,50 mètres; de plus, leur tare doit être supérieure à 12,5 tonnes pour éviter les risques de déraillement, ce qui conduit à construire des wagons relativement lourds et dont la rentabilité est, par conséquent, réduite. On pourrait résoudre tous Ces problèmes en rendant orientable un ensemble d'essieu unique à chacune des deux extrémités d'une voiture ou d'un wagon. En effet, les véhicules et les roues se comporteraient alors très correctement dans les courbes et l'on pourrait obtenir une meilleure utilisation de la charge possible par essieu, ce qui augmenterait la rentabilité du matériel, en meme temps que la tare du véhicule pourrait atteindre la valeur propre à prévenir les déraillements. Or, pour des véhicules urbains sur rails, on a dé jâ utilisé de tels ensembles d'essieu orientable comportant, d'une part un essieu équipé de roues à boudins nor males et tourillonnant dans une structure porteuse ayant une articulation à axe géométrique vertical de support d'une extrémité de véhicule équipée dudit ensemble d'essieu et, d'autre part, deux roulettes portées par ladite structure et adaptées à s'appuyer respectivement contre deux rails de guidage. Dans ces réalisations connues, les roulettes sont à axes verticaux et leurs chemins de guidage sont constitués par des sortes de rails fixes supplémentaires, à face verticale, qui suivent la configuration générale de la voie sur laquelle roulent les roues à boudin solidaires de l'essieu. Bien entendu, la réalisation de ces chemins de guidage nécessite l'établissement d'une superstructure supplémentaire dont le prix de revient n'est pas négligeable, notamment lorsqutils sont posés ultérieurement le long d'une voie qui n'a pas été établie dans cette perspective. Le but de l'invention est de réaliser un ensemble d'essieu orientable qui ne présente pas l'inconvénient précité du type d'ensemble d'essieu qu'on vient de rappeler. A cet effet, suivant l'invention, les deux roulettes sont des roulettes à boudin coaxiales à axe horizontal, folles et indépendantes l'une de l'autre, et adaptées à reposer aussi sur les rails qui constituent alors les chem-ins de guidage, d'un même côté de l'essieu, chaque roulette étant montée sur l'extrémité distale d'un bras longitudinal dont l'extrémité proximale est portée par ladite structure porteuse. Une telle structure présente évidemment déjà tous les avantages inhérents au principe général de l'essieu orientable rappelés plus haut, mais, en outre, par rapport au système connu avec roulettes de guidage à axe vertical coopérant avec des guides spécialement installés à cet effet, elle permet de réaliser des économies substantielles dans l'établissement de l'ensemble de voie, puisque les rails classiques de roulement constituent eux-mêmes les chemins de guidage des roulettes. De plus, l'absence de chemins de guidage supplémentaires pour les roulettes permet de conserver une voie bien dégagée.Par ailleurs, le fait que les roulettes soient folles et indépendantes l'une de l'autre leur permet de tourner à des vitesses différentes dans les courbes, de sorte qu'elles ne produisent pas de grincement et qu'elles ne sont pas sujettes à une usure importante; de plus elles ne sont donc pas une source d'usure supplémentaire des rails dans les courbes, L'invention vise aussi les véhicules sur rails (voitures de voyageurs ou wagons de marchandises) munis d'essieux orientables guidés tels qu'ils viennent d'être définis plus haut. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et a' l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, deux modes de réalisation d'essieu orientable suivant l'invention. Sur ces dessins - La Figure 1 est une vue d'ensemble de profil d'un premier mode de réalisation avec des arrachements, - La Figure 2 est une vue en plan correspondante également avec des arrachements, - La Figure 3 est une vue de profil d'un deuxième mode de réalisation, - La Figure 4 est une vue en plan correspondante, - La Figure 5 est, à plus grande échelle, une vue en élévation d'un détail de la partie supérieure de la Figure 4, et en plan - La Figure 6 est une vue/correspondant à la figure 5. L'ensemble d'essieu orientable guidé pour véhicu les sur rails représenté sur les figures 1 et 2 comporte l un châssis 1 dans lequel tourillonne, de préférence, par l'intermédiaire d'une suspension primaire 2, un essieu 3 équipé de deux roues à boudin normales 4. Le châssis 1 est muni, en outre, de deux roulettes à boudin 5 qui reposent aussi sur les rails 6, mais qui sont d'un diamètre nettement plus petit (par exemple environ la moitié) que celui des deux roues 4. Dans le présent exemple, chaque roulette 5 est montée, par l'intermédiaire d'une suspension primaire 7, sur l'extrémité distale d'un bras longitudinal 8 dont l'extrémité proximale fait corps avec le châssis 1. Les deux roulettes 5 sont situées d'un meme côté de l'es- sieu 3, sur un même axe géométrique horizontal transversal 19, mais elles sont folles et complètement indépendantes l'une de l'autre. Le châssis 1 supporte une traverse de charge 11 par l'intermédiaire d'une suspension secondaire de tout type classique approprié constituée, dans cet exemple, par des coussins pneumatiques 12. L'ensemble formé par le châssis 1, par la traverse de charge 11 et par les moyens de liaison entre le châssis et la traverse constitue la structure porteuse 10 de l'ensemble d'essieu orientable. Sur la partie supérieure de la traverse de charge 11 repose une extrémité de la caisse 14 d'un véhicule par l'intermédiaire d'un système-de liaison classique qui, dans cet exemple, comporte une couronne fixe 15 solidaire de la traverse décharge et une couronne pivotante 17 sur laquelle est fixée la caisse 14, tandis que des corps de roulement, tels que des galets cylindriques croisés 18 par exemple, sont interposés entre ces deux couronnes. L'axe géométrique commun des deux couronnes 15, 17 est un axe vertical 21 qui passe entre l'axe géométrique 22 de l'essieu 3 et l'axe géométrique 19 des roulettes 5, à une distance "d" du premier qui n'est qu'une fraction, par exemple de l'ordre de 1/10, de sa distance "D" au second, afin que l'essieu 3 supporte la majeure partie du poids de l'extrémité correspondante de véhicule 14. Ainsi, les roulettes 5 supportent constamment la fraction.précitée du poids de l'extrémité correspondante de véhicule, de sorte qu'elles sont efficacement appuyées sur les rails 6 et que, en coopération avec les roues normales 4, elles obligent l'ensemble du châssis 1 et, par conséquent l'essieu 3, à prendre une position correcte par rapport à la voie. La déformation même des bras procure une certaine souplesse verticale individuelle aux roulettes 5. Sur les dessins, on a fait figurer aussi quatre butées latérales 25 et deux bielles longitudinales 26 interposées entre la traverse de charge 11 et le châssis 1, ainsi que des amortisseurs d'oscillations verticales 27 et des amortisseurs transversaux 28. Le cas échéant, l'essieu pourrait être un essieu moteur. A titre de variante, la suspension secondaire pourrait être constituée, par exemple, par des groupes de plaques de caoutchouc adhérisé. Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4 où l'on a conservé les mêmes chiffres de références que sur les figures 1 et 2 pour désigner les organes correspondants, on retrouve le châssis 1 dans lequel tourillonne l'essieu 3 équipé des deux roues à boudin normales 4, et la traverse de charge 11 supportée par le châssis 1 par l'intermédiaire de la suspension secondaire constituée, dans cet exemple, par des ressorts hélicoldaux de compression 12. Une extrémité de la caisse d'un véhicule (non représentée) repose sur la traverse de charge, d'une manière classique par l'intermédiaire de glissoirs 31 et d'une crapaudine 32. Ce mode de réalisation ne diffère de celui décrit plus haut en référence aux figures l et 2 que par le fait que l'extrémité proximale de chacun des deux bras 8 de support d'une roulette 5, au lieu d'être rigidement solidaire du bâti 1, est montée à pivotement dans un sabot 34 solidaire de la traverse de charge 11, au moyen d'un axe horizontal transversal 35. Des moyens élastiques sont interposés entre le châssis et chaque bras pivotant porteroulette. Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens élastiques sont constitués par un ressort de compression 36 dont une extrémité prend appui contre la traverse il du châssis 1, et l'autre extrémité, contre le bras 8. Cette solution confère une grande souplesse verticale individuelle aux roulettes 5. Si l'on se réfère plus particulièrement aux figures 5 et 6, on voit que la liaison du ressort 36 à la traverse il est assurée par l'intermédiaire d'un plot 37 articulé, par un axe 38, dans le sabot 34, tandis que sa liaison au bras 8 est assurée par l'intermédiaire d'un autre plot 39 solidaire d'une tige filetée 40 montée dans un autre sabot 41 solidaire du bras 8. Enfin, des butées 43 (Fig. 3), solidaires du véhicule, ont une double fonction, à savoir : limiter la rotation de l'essieu 3 autour de l'axe vertical 21 passant par le pivot et limiter la rotation de l'ensemble autour de l'axe de l'essieu dans l'hypothèse où les roulettes de guidage seraient défaillantes. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'essieu orientable guidé pour véhicules sur rails (voitures de voyageurs ou wagons de marchandises), comprenant, d'une part, un essieu équipé de roues à boudins normales et tourillonnant dans une structure porteuse ayant une articulation à axe géométrique vertical de support d"une extrémité de véhicule équipée dudit ensemble d'essieu et, d-'autre part, deux roulettes portées par ladite structure et adaptées à s'appuyer respectivement contre deux rails de guidage, ledit ensemble étant caractérisé en ce que les deux roulettes (5) sont des roulettes à boudins coaxiales à axe horizontal, folles et indépendantes l'une de l'autre, et adaptées à reposer aussi sur les rails (6) qui constituent alors les chemins de guidage, d'un même côté de l'essieu (3), et en ce que chaque roulette (5) est montée sur l'extrémité distale d'un bras longitudinal (8) dont l'extrémité proximale est portée par ladite structure porteuse (10). 2. Ensemble d'essieu suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe géométrique vertical (21) de l'articulation de support de l'extrémité de véhicule passe entre l'axe géométrique (22) de l'essieu (3) et l'axe géométrique (19) des roulettes (5), à une distance "d" du premier qui n'est qu'une fraction (par exemple de tordre de 1/10) de sa distance "D" au second, afin que l'essieu supporte la majeure partie du poids de ladite extrémité de véhicule. 3. Ensemble d'essieu suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités proximales des bras longitudinaux (8) qui portent les roulettes (5) sont rigidement solidaires d'un châssis (1) qui fait partie de la structure porteuse (10), et dans lequel tourillonne l'essieu. 4. Ensemble d'essieu suivant les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les extrémités proximales des bras longitudinaux (8) qui portent les roulettes (5) sont montées à pivotement chacune par un axe horizontal transversal (35)sur une traverse de charge (11) qui fait partie de la structure porteuse et qui est reliée par une suspension secondaire (12), à un châssis (1) dans lequel tourillonne l'essieu (3), tandis que des moyens élastiques (36) interposés entre la traverse de charge et chacun desaits bras (8) sollicitent ces derniers à pivoter yers le bas. 5. Ensemble d'essieu suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la structure porteuse (10) comprend un châssis (1) sur lequel tourilonne, de préférence par l'intermédiaire d'une suspension primaire (2), l'essieu (3), et comprend une traverse de charge (11) qui est reliée au châssis (1) par une suspension secondaire (12) et qui porte l'articulation à axe géométrique vertical précitée (15 - 17) de support d'une extrémité du véhicule. 6. Ensemble d'essieu suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques interposés entre la traverse de charge et chaque bras pivotant porte-roulette sont constitués par un ressort de compression (36) dont une extrémité prend appui contre un sabot (34) solidaire de la traverse de charge (li) et,l'auire extrémité, contre un autre sabot (41) solidaire dudit bras (8). 7. Véhicules sur rails (voitures de voyageurs ou wagons de marchandises) munis d'essieux orientables guidés tels que définis dans l'une des revendications 1 à 6.