Brevet FR2562859A1 — publié le 19851018

Dispositif de montage d'un essieu orientable destiné à supporter les extrémités adjacentes de deux voitures de matériel ferroviaire urbain et rames composées de telles voitures. L'invention concerne les rames de matériel ferroviaire urbain, c'est-à-dire à vitesse relativement faible, par exemple de l'ordre de 60 à 80 km/h. On a constaté que les essieux des bogies qui supportent les voitures composant de telles rames sont loin d'être utilisés au maximum de charge, notamment parce qu'il s'agit de voitures courtes et, par conséquent relativement légères. On a déjà pensé faire reposer les extrémités de deux voitures adjacentes sur un bogie commun, mais on pourrait encore améliorer le coefficient d'utilisation des essieux si l'on pouvait faire reposer les extrémités de deux voitures adjacentes sur un seul essieu, pourvu que ce dernier ait la possibilité de s'orienter radialement dans les parties courbes de la voie sur laquelle ces rames sont appelées à circuler.Pour obtenir ce résultat, on pourrait monter, sur le châssis dans lequel tourillonne l'essieu, des roulettes adaptées s suivre des chemins de guidage parallèles à la voie, mais une telle solution nécessiterait donc l'établissement d'une superstructure spéciale supplémentaire gênante et coûteuse. L'invention a pour but de fournir un moyen simple et sûr d'orientation d'un tel essieu qui ne présenterait pas l'inconvénient précité. A cet effet, le dispositif suivant l'invention comporte : un châssis dans lequel tourillonne l'essieu, de préférence par l'intermédiaire d'une suspension primaire un système d'appui qui est supporté par le châssis et qui comporte trois éléments, à savoir : un élément fixe relié au châssis et deux éléments mobiles portés par l'élément fixe et pouvant pivoter sur lui autour d'un axe vertical, deux consoles respectivement solidaires des deux éléments mobiles du système d'appui et destinées à être reliées respectivement aux deux extrémités précitées de voitures et un mécanisme de liaison interposé entre, d'une part l'élément fixe du système d'appui et, d'autre part, les deux éléments mobiles précités dudit système d'appui, adapté à maintenir constamment cet élément fixe par rapport aux deux éléments mobiles précités, dans une position horizontale angulaire telle que l'essieu se trouve toujours dans le plan vertical bissecteur de l'angle dièdre formé par les plans verticaux longitudinaux des deux voitures. Grâce à ce dispositif particulier de montage d'essieu, l'écart angulaire horizontal de deux voitures l'une par rapport à l'autre, assure automatiquement dans les courbes une orientation correcte de l'essieu commun qui les supporte, sans qu'on ait à recourir à l'établissement d'une superstructure supplémentaire de guidage coûteuse et encombrante. Dans un mode de réalisation avantageux, le mécanisme de liaison interposé entre, d'une part l'élément fixe du système d'appui et, d'autre part les deux éléments mobiles dudit système d'appui, comporte, au moins d'un côté du plan géométrique vertical longitudinal de l'ensem- ble du dispositif, une noix adaptée à coulisser sur une tige de guidage horizontale transversale solidaire de l'élément fixe précité et située dans le plan vertical de l'essieu, ladite noix étant reliée, par deux bielles de même longueur, aux deux éléments mobiles du sytème d'appui, de part et d'autre du plan vertical passant par ladite tige de guidage. L'invention a également pour objet les rames composées de voitures comportant de tels essieux orientables. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent à titre d'exemples quelques modes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins: la figure 1 est une vue en plan, avec des arrachements, d'un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une coupe verticale, également avec des arrachements, faite sensiblement suivant la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe de détail partielle faite suivant la ligne III-III de la figure 1, la figure 4 est une vue en plan, dans le genre de celle de la figure 1, mais simplifiée, montrant le comportement du dispositif dans une courbe de la voie, la figure 5 est une coupe verticale d'une variante du système d'appui tel que représenté sur la figure 2 et, la figure 6 est une coupe verticale simplifiée analogue à celle de la figure 1 qui montre une autre forme d'exécution. Le dispositif de montage d'un essieu orientable destiné à supporter les extrémités adjacentes de deux voitures de matériel ferroviaire urbain représenté sur les figures 1 et 2 comporte un châssis 1 dans lequel tourillonne l'essieu 2, de préférence par l'intermédiaire d'une suspension primaire 3. Les roues à boudin respectivement solidaires des deux extrémités de l'essieu sont désignées par 4, et la voit, par 5. Le châssis 1 supporte une traverse 6 par l'intermédiaire d'une suspension- secondaire constituée, dans cet exemple, par quatre groupes de plaques de caoutchouc adhérisé llj 12, 13, 14. De plus, la traverse 6 est reliée au châssis 1 par quatre bielles 16, 17, 18, 19. La traverse 6 supporte un système d'appui qui est désigné dans son ensemble par 21 et qui comporte trois éléments, à savoir : un élément fixe 22 solidaire de la partie supérieure de la traverse 6 et deux éléments mobiles 23, 24 portés par l'élément fixe et pouvant pivoter sur lui autour d'un axe vertical. Dans cet exemple, l'élément fixe 22 est une couronne dont le centre se trouve sur la verticale du centre de l'essieu 2 ; les deux éléments mobiles 23, 24 sont également constitués par deux couronnes coaxiales àla couronne fixe et disposées respectivement à l'extérieur et à l'intérieur de celle-ci contre laquelle elles peuvent pivoter coaxialement par l'intermédiaire de corps de roulements de tout type classique approprié tels que par exemple des galets cylindriques croisés 25, 26 (voir aussi figure 3). Dans cet exemple, les deux éléments mobiles du système d'appui pivotent donc sur l'élément fixe 22 autour d'un axe vertical commun "0" qui passe par le centre de l'essieu. D'un côté de l'essieu 2, la couronne mobile extérieure 23 porte une console 31 sur laquelle repose une extrémité 32 de la caisse d'une voiture par l'intermédiaire de deux ensembles élastiques identiques disposés symétriquement de part et d'autre du plan longitudinal médian de la console 31 et désignés par 33 et 34. Chacun de ces deux ensembles comporte un bloc tubulaire tronconique inversé de caoutchouc adhérisé 36(voir figure 3) qui repose dans une cuvette tronconique 37 montée dans la console 31 et dans lequel repose, à son tour un noyau 38 fixé, au moyen d'un écrou 39, sur l'extrémité inférieure filetée d'un pivot 41 soudé, pardon extrémité supérieure, dans le fond d'une cloche 42 qui fait partie de la structure de l'extrémité de voiture précitée. De l'autre côté de l'essieu 2, la couronne mobile. intérieure 24 porte une console 45 sur laquelle repose une extrémité 46 de la caisse de la voiture adjacente par l'intermédiaire de deux ensembles élastiques 47, 48 identiques aux deux ensembles élastiques 33, 34 qu'on vient de décrire en détail plus haut. Un mécanisme de liaison, inclus dans un rectangle en traits mixtes sur la figure 1 et désigné dans son ensemble par 51, est interposé entre,d'une part l'élément fixe du système d'appui et, d'autre part les deux éléments mobiles dudit système. Dans l'exemple, ce mécanisme de liaison est interposé entre, d'une part, la traverse 6 solidaire dudit élément fixe 22 et, d'autre part, les deux consoles 31, 45 respectivement des deux éléments mobiles 23, 24. En l'occurrence, ce mécanisme de liaison comporte, de préférence de chaque côté du plan géométrique vertical longitudinal médian XX' de l'ensemble du dispositif, une noix 54 montée à coulissement sur une tige de guidage horizontale transversale 55 solidaire de la traverse 6 et située dans le plan vertical de l'essieu. Cette noix est reliée par deux bielles obliques 56, 57 de même longueur, aux deux consoles 31, 45 respectivement. Le fonctionnement du dispositif qu'on vient de décrire est très simple et s'explique de lui-même : lorsque la voie sur laquelle roule l'essieu est rectiligne, les deux voitures dont une extrémité est portée par ledit essieu se trouvent dans le prolongement l'une de l'autre et tous les organes occupent les-positions respectives relatives représentées sur la figure 1, c'est-à-dire que l'essieu est perpendiculaire à la direction XX' de la voie et il est maintenu efficacement dans cette position par le mécanisme de liaison 51. Lorsque les deux voitures roulent sur une voie en courbe, leurs plans verticaux longitudinaux médians font entre eux un angle dièdre YOY' (figure 4), les noix 54 ont coulissé sur les barres de guidage 55 sosl'action des bielles 56, 57 reliées aux voitures et, en raison de la symétrie du dispositif par rapport au plan vertical transversal qui contient les barres de guidage 55, ces dernières se trouvent toujours dans le plan vertical bissecteur de l'angle dièdre précité YOY', de sorte que l'essieu 2 qui, par construction, se trouve dans le même plan vertical que lesdites barres, présente une direction radiale par rapport à la courbure de la voie. Les ensembles élastiques 33 permettent une certaine souplesse de la liaison entre les extrémités de voitures et le système d'appui 21 lorsque la voie 5 présente des dénivellations angulaires longitudinales ou transversales. Dans la description du sytème d'appui 21 qui a été donnée plus haut, on a supposé que l'élément fixe 22 et les deux éléments mobiles 23, 24 étaient constitués par des couronnes complètes, mais, au moins les deux éléments mobiles pourraient être constitués par des segments seulement de telles couronnes situés de part et d'autre de l'essieu. Dans ce cas, les deux segments qui constituent les éléments mobiles pourraient appartenir à une même couronne géométrique théorique et, de préférence, être alors identiques. Cette dernière conception a été mise en oeuvre sous la forme de la variante représentée sur la figure 5 dans laquelle l'ensemble du système d'appui désigné par 21A comporte un élément fixe formé d'une couronne ou de deux segments opposés de couronne 22A de section en forme de "T" coiffée par deux segments de couronne 23A, 24A de section conjuguée en forme de !!U" renversé réalisés en deux pièces pour des raisons de montage, des corps de roulement 30 étant interposés entre l'élément fixe et les éléments mobiles. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, la suspension secondaire 11, 12, 13, 14 est interposée entre, d'une part, le châssis 1 dans lequel tourillonne l'essieu,et d'autre part lactraverse 6 qui supporte le système d'appui 21 sur lequel reposent les deux extrémités de voitures, mais on pourrait envisager que la suspension secondaire soit interposée entre les extrémités de voitures et le système d'appui alors solidaire du châssis porte-essieu ; c'est ce qu'on a représenté seulement schématiquement sur la figure 6. Dans cet exemple le système d'appui est du type de celui de la figure 5 et, à titre de variante, la suspension secondaire est du type à coussins pneumatiques 61. Le mécanisme de liaison 51 est semblable à celui décrit en détail plus haut en référence aux figures 1 et 2 et le fonctionnement général de l'ensemble du dispositif est le même. Des bielles stabilisatrices à rotules 16' - 17' 18' - 19', analogues aux bielles 16 à 19 représentées sur la figure 2, sont interposées entre le châssis d'essieu 1 et les caisses 32-46. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui ont été plus particulièrement décrits. C'est ainsi, que sans sortir du cadre de l'invention, le système de liaison des extrémités des caisses 32-46 avec les couronnes mobiles au moyen d'ensembles 33-34-47-48 à quatre plots coniques pourrait être remplacé par un système de liaison comprenant deux plots coniques d'un côté et une articulation sphérique ou réalisée par deux plots très rapprochés de l'autre côté. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage d'un essieu orientable destiné à supporter les extrémités adjacentes de deux voitures de matériel ferroviaire urbain, 'caractérisé en ce qu'il comporte : - un châssis 1 dans lequel tourillone l'essieu 2, de préférence par l'intermédiaire d'une suspension primaire 3, - un système d'appui 21 ou 21A qui est supporté par le châssis 1 et qui comporte trois éléments, à savoir un élément fixe 22 ou 22A relié au châssis et deux éléments mobiles (23 ou 23A, 24 ou 24A) portés par l'élément fixe et pouvant pivoter sur lui autour d'un axe verticaux, - deux consoles (31 ou 31A,45 ou 45A) respectivement solidaires des deux éléments mobiles du système d'appui et destinées à être reliées respectivement aux deux extrémités précitées de voitures (32, 46), - et un mécanisme de liaison 51 interposé entre, d'une part, l'élément fixe du système d'appui et, d'autre part les deux éléments mobiles précités dudit système d'appui, adapté à maintenir constamment cet élément fixe par rapport aux deux éléments mobiles précités, dans une position horizontale angulaire telle que l'essieu se trouve toujours dans le plan vertical bissecteur de l'angle dièdre formé par les plans verticaux longitudinaux des deux voitures. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments mobiles 23 ou 23A, 24 ou 24A du système d'appui 21 ou 21A sont montés à pivotement sur le châssis 1 autour d'un axe géométrique vertical commun O qui passe par le centre de l'essieu 2. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément fixe du système d'appui 21 ou 21A comprend au moins deux portions diamétralement opposées d'une couronne fixe 22 ou 22A dont l'axe est situé sur l'axe géométrique vertical commun précité O qui passe par le centre de l'essieu, tandis que chaque élément mobile du système d'appui comprend au moins un segment d'une couronne mobile 23 ou 23A, 24 ou 24A de configuration conjuguée de celle de la couronne fixe pivoter de manière à pouvoir/coaxialement sur l'élément fixe. 4. Dispositif suivant la revendication 3,caractérisé en ce que l'élément fixe du système d'appui est constitué par une couronne complète 22 et les deux éléments mobiles dudit système d'appui sont également constitués par deux couronnes complètes 23 et 24 disposées respectivement à l'extérieur et à l'intérieur de la couronne fixe. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les deux éléments mobiles du système d'appui sont identiques et constitués par deux segments 23A, 24A qui appartiennent à une même couronne géométrique thérorique. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des deux segments de couronne 23A, 24A qui constituent les deux éléments mobiles du système d'appui 21A présente, en coupe radiale, une configuration générale en forme de "U" renversé qui embrasse la section de la couronne fixe 22A. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison 51 interposé entre, d'une part l'élément fixe du système d'appui et, d'autre part les deux éléments mobiles dudit système d'appui, comporte au moins d'un côté du plan géométrique vertical longitudinal médian XX' de l'ensemble du dispositif, une noix 54 montée à coulissement sur une tige de guidage horizontale transversale 55 solidaire de l'élément fixe précité 22 ou 22A, située dans le plan vertical de l'essieu, ladite noix étant reliée par deux bielle 56, 57 de même longueur, aux deux éléments mobiles 23 ou 23A, 24 ou 24A du système d'appui 21 ou 21A, de part et d'autre du plan vertical passant par ladite tige de guidage. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une suspension secondaire 12 ou 61 est interposée entre les organes qui relient le châssis 1 aux deux extrémités précitées de voitures 32, 46. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les deux extrémités de voitures 32, 46 reposent, respectivement, sur les deux éléments mobiles 23, 24 du système d'appui 21, tandis que la suspension secondaire 12 est interposée entre le châssis 1 et une traverse 6 solidaire de l'élément fixe 22 du système d'appui 21. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la suspension secondaire est constituée par des groupes de plaques de caoutchouc adhérisé 12, tandis que des bielles de liaison 16, 17, 18, 19 sont interposées entre le châssis 1 et la traverse 6. 11. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément fixe 22A du système d'appui 21A est fixé rigidement au châssis 1, tandis que la suspension secondaire 61 est interposée entre les deux extrémités de voitures 32, 46 et les éléments mobiles respectifs 23A, 24A du sytème d'appui 21A qui les supportent. 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la suspension secondaire est constituée par des coussins pneumatiques 61. 13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que des bielles de liaison 16', 17', 18', 19', sont interposée entre le châssis 1 et les extrémités des caisses des voitures 32, 46. 14. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque console 31, 45 est munie d'au moins un ensemble élastique 33, 34, 47, 48 de réception de l'extrémité de voiture 32, 46 correspondante. 15. Rames de matériel ferroviaire urbain dans lesquelles les extrémités adjacentes de deux voitures reposent sur un essieu orientable commun agencé conformément à la revendication 1.