Brevet FR2584040A2 — publié le 19870102

FR 2584040 A2 19870102 FR 8509708 A 19850626 4- "Véhicule guidé à essieux orientables" La présente addition concerne un véhicule guidé à essieux orientables selon le brevet principal c'est-àdire dans lequel on réalise un guidage radial des essieux. Ce véhicule est constitué par une caisse portée par deux essieux munis chacun de deux roues et comportant, au niveau de chaque essieu, une traverse qui pivote autour d'un axe par rapport à la caisse et qui porte l'essieu et une bar- re d'attelage articulée autour d'un point de la caisse et en contact avec un autre point avec la traverse dont elle com- mande l'angle de rotation, la distance a entre lesdits axes de rotation des deux traverses d'un véhicule, la distance n entre le point d'articulation d'une barre d'attelage et l'axe de rotation de la traverse correspondante, la distance b entre cet axe de rotation et le point de contact de cette barre d'attelage et de la traverse et la distance d entre l'extrémité de la barre d'attelage et son point d'articulation vérifiant sensiblement la relation suivante: b = n + na 2(n+d) Cette relation permet d'obtenir avec une très bonne approximation que la radialité de chaque essieu soit parfaite, c'est-à-dire que l'angle de rotation de chaque essieu soit égal à la moitié de l'angle défini par les deux rayons partant du centre de courbure des rails et passant par les centres de rotation des deux essieux d'un même véhi- cule. Avantageusement, des éléments de suspension sont interposés entre chaque essieu et la traverse qui le porte. Les véhicules ferroviaires peuvent être soumis à un mouvement de roulis qui est une oscillation de faible amplitude autour d'un axe longitudinal central parallèle à la voie, ce mouvement de roulis peut être entretenu par les imperfections de la voie sur cetaine de ses sections. 2. Un tel mouvement de roulis entraîne un déplacement du point d'attache de la barre d'attelage sur la caisse et ce dépla- cement entraîne une perte de la radialité de l'essieu con- sidéré. Un autre facteur qui risque de créer également une perte de radialité est le glissement d'au moins une roue sur le rail lorsque l'on est en courbe par exemple, du fait que les deux roues sont solidaires de l'essieu. Enfin, l'invention ne permet pas de réaliser le guidage radial des essieux extrêmes d'une rame de véhicules puisque le guidage d'un essieu est réalisé conjointement avec le guidage de l'essieu voisin du véhicule suivant. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et de permettre un guidage radial des essieux en toute circonstance ainsi que le guidage radial des essieux extrêmes. Conformément à la présente invention, le point d'attache de la barre d'attelage sur la caisse est sensiblement disposé sur l'axe de roulis du véhicule. Grâce à cette dispo- sition, le mouvement de roulis n'entraîne plus de déplace- ment du point d'attache de la barre d'attelage et la radialité du guidage est conservée. Selon un mode de réalisation de l'invention, les points d'accrochage des éléments de suspension interposés en- tre chaque essieu et la traverse qui le porte sont disposés à un niveau suffisamment élevé pour que l'axe de roulis passe sensiblement par le point d'attache de la barre d'attelage. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque essieu moteur comporte des roues indépendantes ainsi qu'un dispositif de limitation du glissement entre les deux roues. Ce glissement peut par exemple être limité à 5%. Cette dernière disposition permet de supprimer les efforts dûs au glissement des roues sur les rails par exemple dans une courbe et par suitede maintenir le guidage radial des essieux. Selon un mode de réalisation,ceci est obtenu au moyens d'un dispositif différentiel à glissement limité disposé entre les deux roues. Dans un autre nmde de réalisation, chaque essieu cmporte un dispositif de contrôle éleztronique des vitesses de chacune des roues et d'action sur les organes de freinage pour rétablir l'égalité des couples résistants sur chaque roue. Les essieux porteurs ont des roues folles qui peuvent cOtEorter un dispositif électronique de contrôle des vitesses pour obtenir un dispo- sitif d'anti-enrayage lors du freinage. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les dis- tances a,d,n précitées vérifient si sensiblement la relation suivante: n = -a + J 4d2 + a2 De plus, on adjoint à chaqsae essieu d'extrémité un essieu sup- plémentaire de guidage à l'extérieur et la barre d'attelage dudit essieu d'extrémité est fixée sur ledit essieu de guidage perpendiculairement au milieu de ce dernier. De cette manière on assure un guidage radial des essieux d'ex- trémité d'une rame ferroviaire. D'autres caractéristiques et avantages de la description res- sortiront des dessins ci-annexés sur lesquels: - la Fig. 1 est une figure schématique illustrant le guidage radial selon l'invention; - la Fig. 2 est un schéma explicatif du phénomène de roulis; - la Fig. 3 représente un schéma expliquant le glissement des roues; - la Fig. 4 représente un premier mode de réalisation d'un essieu à roues indépendantes; - la Fig. 5 représente un deuxinème mode de réalisation d'un essieu à roues indépendantes; - la Fig. 6 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel la barre d'attelage est tangente à l'axe de la voie et - la Fig. 7 illustre de manière schématique la disposition d'un essieu de guidage à l'extrémité d'une rame. La figure 1 illustre de manière schématique le guidage radial selon le brevet principal. On a représenté dans une courbe schématisée par le rayon moyen 21 de cette 4. courbe deux véhicules guidés à essieux orientables compor- tant chacun deux essieux 2 et reliés entre eux par deux barres d'attelage 4. La distance entre le point d'articula- tion 8 de la barre d'attelage 4 et l'axe de rotation 12 de l'essieu 2 est désigné par n; d désigne la longueur de la barre d'attelage de chaque véhicule; a désigne la distance séparant les deux axes de rotation 12 des deux essieux d'un même véhicule et b désigne la distance entre l'axe de ro- tation de l'essieu 12 et le point de contact 11 de la barre d'attelage 4 et de la traverse. Conformément au brevet prin- cipal, ces paramètres vérifient sensiblement la relation: na b = n + 2(n + d) ce qui permet d'assurer avec une très bonne approximation le guidage radial des essieux 2. La figure 2 illustre le phénomène de roulis. Du fait que la caisse et les essieux ne sont pas reliés de manière rigide mais par l'intermédiaire d'éléments de suspension 22, la caisse peut effectuer des mouvements de rotation autour d'un axe longitudinal central 23 appelé axe de roulis; l'angle d'inclinaison de la caisse par rap- port à l'essieu 2 est appelé angle de roulis(e). Lors du mouvement de roulis, un point M du plan longitudinal central du véhicule subit un déplacement horizon. tal pour venir au maximum dans la position M', ce déplacement étant approximativement égal au produit de la distance du point M à l'axe de roulis 23 par l'angle exprimé en radian. Dans le cas d'un guidage radial conforme au brevet principal, le point d'attache 8 de la barre d'attelage sur la caisse 1 subit donc un déplacement horizontal et il s'ensuit que la barre d'attelage se déplace angulairement dans le plan hori- zontal, ce qui entratne la perte de la position radiale de l'essieu 2 considéré. Cette angle de déplacement de la barre d'attelage provoque une rotation de l'essieu et cette rotatio peut entretenir le mouvement de roulis, la caisse oscillant 5. autour de sa position normale. Conformément à l'invention, ce dérèglement de la radialité des essieux d'un véhicule soumis à un mouvement de roulis est évité par le fait que le point d'attache 8 de la barre d'attelage 4 sur la tête 1 est sensiblement dis- posé sur l'axe de roulis du véhicule. De cette manière, lors des mouvements de roulis, le point d'attache reste immobile et l'essieu reste en position radiale. Cet alignement du point d'attache de la barre tO d'attelage sur l'axe de roulis peut être obtenu en ramenant ledit point d'attache au niveau de l'axe de roulis par modi- fication de la structure de l'attelage. Une autre solution consiste à déplacer l'axe de roulis,c'est à dire à disposer les points d'attache des éléments de suspension 22 à un ni- veau tel que l'axe de roulis 21 passe sensiblement par le point d'attache de la barre d'attelage sur la caisse. La figure 3 représente de manière schématique deux rails en courbe sur lesquels circule un essieu 2 qui présente alors une roue intérieure 24 et une roue extérieure 25. L'essieu 2 est un essieu conventionnel ferroviaire, c'est à dire que les deux roues 24 à 25 sont solidaires de l'essieu 2, ce qui entratne qu'elles tournenttoujours à la même vitesse. Lorsque l'essieu 2 parcoure des rails courbes, les deux roues intérieure et extérieure ne parcourent pas la même distance et il en résulte un glissement relatif par exemple de la roue extérieure 25 par rapport à la roue intérieure 24 qui est égal à r, E étant l'écartement des voies et R le R rayon de la courbe mesuré sur le rail intérieur. Pour les courbes.de faible rayon, ce qui peut en particulier être le cas pour des voies de métro urbain, ce glissement peut attein- dre une valeur de 5%, ce qui correspond à un écartement de voies de 1,5 mètre et un rayon de courbure égal à 30 mètres. Le glissement de la roue extérieure provoque un effet retardateur T opposé au sens de la marche désigné par la flèche 26; ceci engendre un couple qui tend à s'opposer au 6. positionnement radial de l'essieu 2, ceci correspondant à une tendance au non-virage. Conformément à l'invention, chaque essieu mo- teur comporte des roues indépendants en rotation et il est muni d'un dispositif permettant de limiter le glissement entre les deux roues. Ceci peut être réalisé comme représenté sur la fi- gure 4 ou l'essieu est constitué de deux demi-essieux 27 et 28 qui sont reliés à un dispositif différentiel 29 dont la pos- sibilité de glissement est limitée, par exemple à 5%. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 5, chaque essieu moteur est constitué par un essieu 31 supportant des roues folles 32 et 33 munie chacune d'un dispositif de freinage 34 respectivement 35; un dispositif électronique schématisé 36 contrôle la vitesse de rotation de chacune des roues 32 et 33 et agit sur le dispositif de frei- nage 34 et 35 pour rétablir l'égalité des couples résistants sur chaque roue, par freinage de la roue en emballement dans le cas d'un essieu moteur et par défreinage des deux roues dans le cas d'un essieu porteur (dispositif anti-enrayeur). Si l'on considère la figure 1, on voit que la longueur du véhicule E est égale à: E = a + 2d + 2n cette longueur de véhicule est en général prédéterminée et l'on ne peut donc pas agir sur ce paramètre pour obtenir un guidage radial. Par ailleurs, les problèmes liés à la réalisation d'un dispositif d'intercirculation entre deux véhicules voi- sins entraînent que la longueur d d'une barre d'attelage est fixée à quelques centimètres près. On ne peut donc pas agir sur ce paramètre non plus. Il en résulte qu'il subsiste trois paramètres pouvant varier à savoir les longueurs a,b, et n, 7. ces longueurs étant par ailleurs liées d'une part par la relation de radialité et d'autre part par l'équation ci-des- sus du fait que la longueur du véhicule est fixée à l'avance. On a donc trois paramètres qui sont liés par deux relations; cela permet de choisir au moins un des para- mètres de manière arbitraire. Conformément à l'invention, le paramètre n, c'est-à-dire la distance séparant l'axe d 'articulation de l'essieu de l'axe d'articulation de la barre d'attelage est déterminé d'après l'équation suivante: en d'autresterme$,les paramètres a, n et d sont liés par 1 'équation précédente. Cette équation traduit le fait que la barre d'attelage 4 est tangente à l'axe 37 de la voie c'est-à-dire à la courbe disposée à équidistance des deux rails. Ceci est illustré sur la figure 6 o l'on voit que l'ensemble des deux barres d'attelage 4 est tangent à l'axe de la voie 37, le point de contact étant le point central du dispositif d'at- telage, c'est-à-dire le point d'accrochage 38 des deux bar- res d'attelage l'une sur l'autre. Ceci est réalisé quel que soit le rayon de courbure de la voie comme on peut le voir sur la figure 6. Conformément à l'invention, cette dernière re- lation est respectée et pour le guidage radial des essieux extrêmes c'est à dire les essieux disposés à l'extrémité d'une rame, on adjoint à chaque essieu d'extrémité 41 un essieu de guidage 42 qui est disposé à l'extérieur de la rame, c'est-à-dire du côté opposé au deuxième essieu du véhicule considéré par rapport à l'essieu d'extrémité; en outre, la barre d'attelage 43 de l'essieu d'extrémité 41 est fixée à son extrémité libre sur l'essieu de guidage 42 perpendiculairement à celui-ci et en son milieu. De cette manière, l'essieu de guidage 42 8. maintient atomatiquement l'extrémité libre de la barre d'attelage 43 sur l'axe de la voie 37. Cette barre de guidage se trouve donc dans la position de tangence de la figure 6. Etantdonnéque l'autre condition indiquée dans le brevet prin- cipal concernant la relation entre les paramètres a,b,d, et n est respectée, on obtient donc de manière automatique un gui- dage radial de tous les essieux de l'ensemble de la rame. On voit que l'invention permet d'obtenir un gui- dage radial de l'ensemble des essieux d'une rame ferroviaire indépendamment des mouvements de roulis et du franchissement des courbes par ladite rame. L'invention est particulièrement intéressante dans le domaine des véhicules ferroviaires circulant sur des voies comportant des courbes à rayon faible, ce qui est le cas en particulier des métros urbains. 9. REVENDICATIONS 1 ) Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 1 du brevet principal du type constitué par une caisse 1 portée par deux essieux(2)muris chacun de deux roues (3) et comportant, au niveau de chaque essieu, uretra- verse (5) qui pivote autour d'un axe (12) par rapport à la caisse (1) et qui porte l'essieu (2) et une barre d'attelage (4) articulée autour d'un point(8)de la caisse (1) et en contact en un autre point (11) avec la traverse (5) dont elle com- mande l'angle de rotation, dans lequel la distance (a) entre lesdits axes de rotation (12) des deux traverses (5) d'un véhicule, la distance (n) entre le point d'articulation (8 d'une barre d'attelage (4) et l'axe de rotation (12) de la traverse (5) correspondante, la distance (b) entre cet axe de rotation (12) et le point de contact (11) de la barre d'attelage (4) et de la traverse (5) et la distance (d) entre l'extrémité de la barre d'attelage (4) et son point d'arti- culation (8) vérifient sensiblement la relation: b = n + na 2(n + d) caractérisé en ce que le point d'attache (8) de la barre d'attelage (4) sur la caisse (1) est sensiblement disposé sur l'axe de roulis (23) du véhicule. 2 ) Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 1, comportant des éléments de suspension (7,22) interposés entre chaque essieu (2) et la traverse (5) qui le porte selon la revendication 2 du brevet principal caractérisé en ce que les points d'accrochage des éléments de suspension (7,22) sont disposés à un niveau suffisamment élevé pour que l'axe de roulis (23) passe sensiblement par le point d'attache (8) de la barre d'attelage. 3 ) Véhicule guidé à essieux orientables selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque essieu moteur (27,28,31) comporte des roues indépendantes (32,33) et un dispositif (29,36) de limitation du glissement 10. entre les deux roues. 4e) Véhicule guidé à essieux orientable selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de li- mitation de glissement est un dispositif différentiel à glis- sement limité (29) disposé entre les deux demi-essieux (27,28) ) Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque essieu comporte un dispositif (36) de contrôle des vitesses de chaque roue (32,33) et d'action sur les organes de freinage (34,35) de chaque roue pour rétablir l'égalité des couples sur chaque roue. 6") Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 3, caractérisé en ce que le glissement est li- mité à la valeur maximale de glissement obtenu dans la courbe de plus faible rayon. 7 ) Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 1, caractérisé en ce que les distances a, d, n vérifient sensiblement la relation: n= -a + 4d + a 2 8 ) Véhicule guidé à essieux orientables selon la revendication 7, caractérisé en ce que les véhicules d'extrémité comportent à leur extrémité libre un essieu supplémentaire (42) de guidage disposé à l'extérieur et en ce que la barre d'attelage (43) de l'essieu guidé d'ex- trémité (41) est fixéesur ledit essieu de guidage (42) perpendiculairement au milieu dudit essieu de guidage (42).