Brevet FR2575429A1 — publié le 19860704

Perfectionnements aux bogies de véhicules de chemins de fer L'invention concerne la suspension des véhicules de chemins de fer et, en particulier, l'aptitude des bogies a double essieu à s'orienter dans les courbes, de manière à diminuer dans toute la mesure du possible l'usure des roues0 D'une façon générale, on sait qu'en courbe les voies ferrées imposent une usure accrue des boudins de roues, plus spécialement des roues situées du côté externe de la courbe, en raison d'une part de la force centrifuge agissant sur la caisse et entraînant le bogie vers l'extérieur (de sorte que le boudin de roue s'élève sur le rail), et en raison d'autre part de l'inclinaison de l'axe de l'essieu par rapport au rayon de courbure de la voie au droit de l'essieu. I1 est connu d'utiliser des bogies à deux essieux orientables, bogies sur lesquels la caisse est montée à pivot et dont les deux essieux ont une certaine mobilité en trans latin ou pivotement l'un vis-a-vis de l'autre, de sorte qu'ils peuvent également prendre une certaine angularité l'un par rapport à l'autre. On a également préconisé de solidariser avec un certain degré de liberté les essieux entre eux au moyen de bielles ou barres transversales montées en diagonale, c'est-à-dire qu'une bielle relie un élément suspendu d'emboitement d'une boîte d'essieu, par exemple de la boîte d'essieu droite du premier essieu avec l'élément d'emboStement de la boite d'essieu gauche du second essieu, tandis qu'une seconde bielle relie l'élément suspendu d'emboStement de la boite d'essieu gauche du premier essieu avec l'élément d'em boîtement de la boîte d'essieu droite du second essieux, les éléments d'emboîtement chevauchant les essieux et les maintenant avec une certaine élasticité. On a aussi préconisé de commander l'orientation des essieux par une liaison positive de timonerie entre la partie suspendue et la partie non suspendue de l'essieu par l'intermédiaire de bielles et d'un balancier. La présente invention a pour objet d'équiper bogie de type existant, d'un système d'asservissement des essieux de l'un ou de l'autre type précité, c'est-à-dire du type conservant un certain degré de liberté ou semi-liberté, ou du type à orientation forcée, en utilisant le dispositif d'amortissement lui-même, formant partie de l'agencement de suspension du chssîs, comme dispositif d'orientabilité, c'est-à-dire comme dispositif d'action sur la partie non-suspendue de la boîte d'essieu. Par cette disposition et par la combinaison du type de bogie concerné dit "8 suspension pendulaire", avec une liaison d'orientation du type semi-libre ou à orientation forcée, on réalise à la fois une suspens ion suffisamment forte transversalement pour éviter le mouvement de lacet de l'essieu, générateur d'usure des boudins de roues et des rails, pendant les parcours droits, et suffisamment souple longitudinalement pour ne pas s'opposer à l'orientabilité des essieux en courbe de faible rayon. Dans un système d'orientation d'essieux connu, il est fait appel au cisaillement d'un élastomère pour permettre le mouvement nécessaire d'orientation, l'amorpissement de ce mouvement est alors obtenu soit par l'élas tomère lui-même dans un mélange amortissant soit par des amortisseurs spéciaux. Selon la présente invention, on fait appel pour l'orientabilité et l'amortissement b un dispositif à gravité de type connu agissant sur les ressorts amortisseurs par l'intermédiaire d'anneaux dont la longueur et l'obliquité peuvent être définis avec exactitude et dont l'usure est facilement contrôlable, On obtient ainsi une usure minimale du fait que l'angle d'attaque du boudin du premier essieu sur le rail est réduit au minimum, en raison de son orientabilité par action sur le système amortisseur, en association avec une commande du deuxième essieu par un système cinématique de bielles à partir du premier essieu, ce qui assure à ce deuxième essieu une usure en courbe pratiquement nulle. L'invention sera maintenant décrite en se référant à titre d'exemples non limitatifs à des formes de réalisation représentées au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en élévation d'un bogie selon l'invention la figure 2 est une vue en plan correspondant à la figure i; la figure 3 est une vue en bout de ce même bogie ; la figure 4 est une vue de détail partielle montrant les ressorts de suspension et l'amortisseur ; la figure 5 est une vue schématique en élévation d'une autre forme de réalisation t la figure 6 est une vue schématique en élévation d'une variante de la figure 5. Le bogie représenté aux figures 1, 2, 3 est du type connu en France sous la désignation "Y-25". Il est equipé de boîtes d'essieux en équilibre entre deux systèmes pendulaires, et il comporte selon l'invention une liaison des essieux réalisant leur orientabilité par l'intermédiaire du dispositif d'amortissement. D'une façon plus précise, le chassies 1 du bogie, qui comporte deux longerons latéraux 3 et une traverse 2 sur laquelle est montée à pivot la caisse du véhicule (non représentée), est supporté par le dispositif de suspension et d'amortissement. L'ensemble non-suspendu est constitué des essieux 4 supportant les roues 5 qui tourillonnent sur les boîtes d'essieux 6. Des longerons inférieurs 7 font corps avec les boîtes 6, ils supportent le châssis par l'intermédiaire du dispositif de suspension et d'amortissement comprenant essentiellement des paires de ressorts 8 et 9. A cet effet, les longerons de bogie 3 font corps avec des pièces en forme d'étrier 10 qui chevauchent les boîtes d'essieux et qui se terminent par des pattes 11. Les ressorts hélicoidaux 8 et 9 concentriques sont montés verticalement sur des parties aplaties des longerons inférieurs 7, une paire étant disposée de chaque côté, symétriquement, de la boîte d'essieu. Les ressorts extérieurs 8 les plus forts sont surmontés par des chapeaux 12 portant des axes 13 sur lesquels sont suspendus des anneaux 14 en forme de maillons indéformables, lesdits anneaux supportant à leur partie inférieure le poids de la partie suspendue par l'intermédiaire d'axes 15 solidaires des pattes 11. Les anneaux 14 sont inclinés suivant un angle de 200, de sorte que l'effort exercé comporte une composante horizontale qui tend à appuyer le chapeau 12 vers la boîtes d'essieu. A cet effet, des glissières 16 sont placées de part et d'autre de la boîte d'essieu et reçoivent des patins 17 munis de queues 18 qui traversent les étriers 10 par des coussinets 19. Chaque queue 18 s'appuie par une surface résistant à l'usure 21 portée par le chapeau 12. Ainsi, au cours de variations de charges statiques ou dynamiques, le chapeau 12 appuie avec plus ou moins de force contre la queue 18 du frotteur et ce dernier contre la botte d'essieu. il se produit ainsi une friction entre la boite d'esien et le patin qui provoque un effet d'amortissement pour la suspension. Lorsque le véhicule est sous tare, l'amortissement s'effectue également par le ressort hélicoïdal extérieur 8 qui est aussi l'un des ressorts de suspension. L'extrémité inférieure de ce ressort 8 est maintenue dans un guide 22, alors que l'extrémité supérieure vient se loger dans le chapeau 12 lequel est relié au longeron supérieur par les anneaux 14. Lors de la compression du ressort 8, le frottement du patin 17 sur la plaque 16 de la boîte d'essieu agit avec un effet amortisseur. A partir d'une certaine charge, le ressort 9, qui était alors libre, intervient en parallèle dans la suspension donc avec une valeur négative dans l'amortissement. L'extrémité inférieure de ce ressort 9 est engagée dans le guide 22, alors que l'extrémité supérieure vient s'engager autour d'un guide 23 supporté par un élément 24 solidaire du longeron supérieur. La longueur du ressort 9 est telle, lorsque le véhicule est sous tare, que son extrémité supérieure reste espacée de l'élément 24 ceci afin d'obtenir une flexibilité étagée de la suspension et une particularité dans la valeur de l'amortissement. Suivant une des caractéristiques essentielles du bogie, il est prévu un jeu 25 entre la face arrière du frotteur et la face correspondante de l'étrier 10. Ce jeu existe des deux côtés de la boîte d'essieu et s'équilibre de façon égale, les forces de poussée des chapeaux 12 étant égaies et opposées en raison des orientations des anneaux 14 qui sont symétriques par rapport à l'axe de la boute d'essieu. Ces jeux permettent donc à l'essieu de trouver une position d'équilibre sous l'effet des poussées longitudinales et de sens opposés des anneaux réalisant un rappel pendulaire. Ils permettent également à l'essieu de prendre une orientation légèrement inclinée par rapport à l'axe transversal du bogie, c'est-k- dire de suivre une courbe avant même que le bogie lui-même ne se soit orienté en fonction de cette courbe. Selon l'invention, le bogie comporte un asservissement qui permet de commander le second essieu en fonction de l'inclinaison du premier essieu. A cet effet, il est prévu un système de bielles 26, 27 montées en diagonale entre les longerons inférieurs solidaires des boites d'essieux ; ces bielles indépendantes l'une de l'autre peuvent être situées dans un même plan, l'une passant alors au travers d'un oeil prévu dans la partie médiane de l'autre, soit être légèrement décalées en hauteur, elles viennent se fixer sur les longerons 7 par des axes autour desquels elles peuvent librement tourner. Ces bielles peuvent être soutenues à titre de sécurité par des colliers 28, À l'amorce d'une courbe les bielles se déplacent l'une par rapport à l'autre, c'est-k-dire que les branches situées vers ltextérieur de la courbe s'écartent l'une de l'autre, tandis que les branches situées du côté intérieur de la courbe tendent à se rapprocher, les essieux prenant de ce fait chacun une inclinaison par rapport à l'axe transversal du bogie. Comme on le voit le longeron 7, qui reçoit une traction ou une poussée par la bielle 26 ou 27, transmet cette impulsion au dispositif de suspension par l'intermédiaire du dispositif d'amortissement, plaque d'appui 16, patin 17 d'une part, et le ressort 8 d'autre part. ainsi, le dispositif d'amortissement sert en même temps de dispositif d'orientabilité k la suspension pendulaire des boites d'essieux. L'invention s1 étend également à d'autres moyens d'orientation des essieux, en particulier à des moyens relisant une orientation forcée des essieux. Ainsi, suivant le schéma de la figure 5, les boîtes d'essieux 30, 31 d'un même côté d'un bogie sont réunies par des bielles longitudinales 32, 33 à un balancier 34 ayant un point fixe pivotant 35, solidaire du longeron suspendu dSe sieu 36, situé entre les extrémités 37 et 38 des bielles ; à son extrémité supérieure, le balancier est réuni par une bielle 39 à un support 40 monté sur la caisse du véhicule, support qui est débrayable sous l'effet de la bielle 39 quand le bogie pénètre dans une courbe de faible rayon. Suivant une variante représentée k ia figure 6, les bielles 42 et 43, articulées au balancier 50 maintenu par une bielle 51 fixée à un support 52 débrayable, sont réunies non pas aux boites d'essieux mais à des renvois de sonnette 44 45, articulés d'une part sur les longerons supérieurs 46, d'autre part sur les anneaux de liaison 47, 48. Autrement dit, les renvois de sonnette 44, 45 placés aux extrémités seulement remplacent les pattes fixes 11 de la figure 1. il peut être prévu accessoirement un dispositif de réglage 49 pour permettre d'assurer le parallélisme des essieux. Dans l'une ou l'autre de ces formes de réalisation, l'orientation d'un des essieux entraîne, par une timonerie k action positive, l'autre essieu à prendre une orientation forcée symétrique par rapport à l'axe transversal du bogie. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement aux bogies à double essieu de véhicules de chemins de fer, notamment en vue de réduire l'usure des roues en facilitant l'orientation des essieux dans les courbes de faible rayon, les bogies étant du type suivant lequel les caisses du véhicule sont montées à pivot sur une partie suspendue du bogie et les essieux sont équilibrés par des forces de poussée longitudinale égales et opposées, et maintenus ainsi avec un jeu élastique égal de part et d'autre de leur position normale, caractérisé par ceci qu'au système de suspension qui comporte des ressorts hélicoidaux ainsi que des éléments amortisseurs constitués par des patins de frottement (16, 17) solidaires de la partie suspendue et agissant sur la boite d'essieu, est associé un système de bielles (26, 27) articulées qui relie le premier essieu au deuxième essieu, de telle sorte qu'une inclinaison du premier essieu par rapport à l'axe longitudinal du bogie entraîne une inclinaison égale et opposée du second essieu par rapport à ce même axe, les bielles agissant sur ledit sersng essieu par l'intermédiaire des patins de frottement et des ressorts de suspension. 2. Bogie à double essieu selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie suspendue du bogie chevauche chaque boîte d'essieu et comporte un système de s--sEeasion par paires d'anneaux ou maillons (14) inclinés symétriquement agissant sur des chapeaux (12) coiffant les ressorts de suspension (8), de telle sorte que ces chapeaux exercent par l'intermédiaire des patins amortisseurs (17) des forces égales et opposées sur la boîte d'essieu. 3. Bogie à double essieu suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par ceci que le système de liaison par bielles articulées consiste en deux bielles disposées en diagonale (26, 27) agissant chacune entre un point d'articulation sur la partie non-suspendue d'une boîte d'essieu du premier essieu- située d'un côté, et un point d'articulation de la-partie non-suspendue de la boite d'essieu du second essieu situé de l'autre coté. 4. Bogie à double essieu suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par ceci que le système de liaison par bielles articulées consiste de chaque côté du bogie en bielles articulées (32, 33), d'une part sur la partie non-suspendue d'une boîte d'essieu respectivement du premier et du deuxième essieu, et d'autre part sur un balancier (34) médian entre les boîtes d'essieux articulé d'une part sur la partie suspendue du bogie et d'autre part k l'extrémité d'une bielle (39) reliée à un support débrayable à seuil fixé à la caisse du véhicule, ou limiteur d'effort. 5. Bogie à double essieu suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par ceci que le système de liaison par bielles articulées consiste de chaque côté du bogie en bielles (42, 43) articulées d'un coté sur des renvois de sonnette (44, 45) disposés entre la partie suspendue du bogie et les anneaux de suspension et de l'autre sur un balancier (50) médian entre les boîtes d'essieux, ce balancier étant articulé d'une part sur la partie suspendue du bogie et d'autre part à l'extrémité d'une bielle reliée à un support débrayable à seuil (52) fixé à la caisse du véhicule, un dispositif de réglage (49) étant de préférence prévu entre les renvois de sonnette d'extrémité des bogies et a partie suspendue pour permettre un réglage de ltalignement des essieux.