Brevet FR2609677A1 — publié le 19880722

Véhicule ferroviaire à quatre essieux orientés par rap- port à la caisse. La présente invention concerne un véhicule ferro- viaire qui comporte deux ensembles orientés par rapport à la caisse et comprenant chacun deux essieux. On connait en particulier des wagons de chemin de fer qui comportent deux bogies comprenant deux essieux et orientés par rapport à la caisse autour d'un pivot cen- tral. Ces véhicules ferroviaires de type connu présentent l'inconvénient que l'on ne peut assurer un guidage radial des différents essieux et surtout que la charge du véhi- cule est appliquée sur le centre de chacun des bogies. Il en résulte que la charge est en fait concentrée sur deux points et avec un porte-à-faux entre le point central et les extrémités du bogie puisque la charge est reportée du point central du bogie jusqu'aux essieux. On connaît également des véhicules ferroviaires qui comportent deux essieux radiaux, c'est-à-dire des essieux guidés radialement dans les courbes; ces deux essieux sont disposés aux extrémités du wagons et le guidage ra- dial présente l'avantage d'éliminer les crissements dans les courbes, et l'usure ondulatoire des rails. L'utilisation d'essieux radiaux disposés en bout des véhicules ferroviaires permet également de charger directement les essieux et non de manière centrale, comme dans le cas d'un bogie. La charge est alors répartie sans porte-à-faux. Toutefois, pour des véhicules de poids élevé, il est impératif d'augmenter le nombre de roues pour rester en deça de la charge limite tolérée par les infrastructures. Le véhicule selon l'invention est notamment remar- quable en ce que, dans chacun des ensembles de deux es- sieux, ces derniers sont reliés entre eux par une barre de liaison horizontale articulée en son milieu sur un premier axe vertical fixe médian de la caisse et fixée à chacune de ses extrémités à articulation sur le milieu de l'essieu correspondant; chaque essieu comporte une barre d'articulation horizontale dont une première extrémité est fixée à angle droit sur le milieu dudit essieu, une première barre d'articulation étant fixée à la deuxième extrémité à articulation sur une deuxième barre d'articulation en un point d'articulation équidistant des deux essieux, et ladite deuxième barre comporte un pro- longement au-delà dudit point d'articulation, l'extrémité libre dudit prolongement étant fixée à articulation sur un deuxième axe vertical fixe médian de la caisse dis- tincte du premier axe vertical fixe de rotation précité. Cette disposition permet d'articuler les deux es- sieux de chaque ensemble de manière à ce qu'ils soient guidés radialement l'un et l'autre, ce qui n'était évidemment pas possible dans un bogie. Pour obtenir un guidage radial de- chaque essieu, la distance (a) séparant les premiers axes verticaux de ro- tation des deux barres de liaison, la longueur (n) de prolongement de la deuxième barre d'articulation et la demi-distance (b) entre les deux essieux d'un même en- semble en position de ligne droite, vérifient approximativement la relation n = 2b2 Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la longueur de la barre de liaison de chaque ensemble est légèrement variable de manière à diminuer dans les courbes. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la longueur des barres d'articulation est légèrement variable de manière à augmenter dans les courbes. Compte tenu du fait que même pour les rayons de courbure les plus faibles, la variation de longueur de la barre de liaison ou des barres d'articulation est très faible en valeur relative, cette variation de longueur peut être réalisée au moyen de blocs élastiques. Dans la présente description, le terme essieux est pris dans son sens le plus large, c'est-à-dire qu'il peut désigner un essieu-axa supportant les deux roues qui sont disposées de part et d'autre du véhicule ferroviaire, ou, en fait, une traverse portant à ses extrémités les deux roues et disposée dans un plan supérieur à l'axe de ses dernières. Toute autre solution pour relier les roues est envisageable. L'utilisation de telles traverses permet de diminuer la distance entre le bas de la caisse du véhi- cule et de remonter les points d'appui de la caisse du véhicule. Avantageusement, la charge du véhicule est appliquée sur chacun des essieux en deux points proches des roues, ce qui d'une part, diminue le porte à faux de la suspen- sion, et d'autre part, permet d'obtenir quatre points d'appui pour chaque ensemble de deux essieux. Grâce à cette disposition, on peut supporter des wagons de poids importants, la charge par essieu étant par exemple seule- ment de 22,5 tonnes. Par ailleurs l'invention permet de charger directement les essieux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés sur lesquels: - la fig.l représente schématiquement en vue de des- sus un véhicule ferroviaire selon l'invention dont la partie centrale n'a pas été représentée, - la fig.2 correspond à la figure 1 mais lorsque le véhicule se trouve dans une courbe, la courbure de cette dernière ayant été fortement exagérée pour mieux expli- quer l'invention, - la Fig.3 est une vue de détail de la figure 2. Sur les figures 1 et 2 on voit représenté de manière schématique un véhicule ferroviaire selon l'invention dont la partie centrale n'a pas été représentée et qui comporte une caisse 1 supportée par deux ensembles 11 et 12, comportant chacun deux essieux 2 portant des roues 3. Chaque essieu peut être un essieu-axe solidaire des roues 3, mais il peut s'agir également de traverses dis- posées au-dessus du plan de l'axe des roues 3 et portant ces dernières. Il pourra s'agir de roues indépendantes ou les traverses peuvent être fixées sur des essieux montés constitués en une seule pièce avec les roues 3. Chaque ensemble 11 et 12 est disposé au voisinage d'une extré- mité de la caisse 1. Conformément à l'invention, pour chaque ensemble 11 ou 12, les deux essieux 2 sont reliés par une barre de liaison horizontale 4 dont les extrémités sont montées à articulation en 7 sur les milieux des essieux ou tra- verses 2 et qui est montée à articulation autour d'un premier axe vertical 8 solidaire de la caisse et disposée dans le plan médian longitudinal 13 de ce dernier. Par ailleurs, chaque essieu 2 comporte une barre de liaison qui est fixée sur ce dernier orthogonalement en son milieu 7. La première barre 5 a son autre extrémité fixée à articulation sur la deuxième barre 6 en un point d'articulation 10. La deuxième barre 6 comporte un pro- longement 14 au-delà du point 10 d'articulation avec la première barre 5 et l'extrémité libre de ce prolongement 14 est fixée à articulation autour d'un deuxième axe fixe vertical 9 solidaire de la caisse l1; ce deuxième axe fixe est également disposé dans le plan médian longitudinal 13. Lorsque le véhicule ferroviaire selon l'invention se trouve dans une ligne droite, comme représenté figure 1, l'axe d'articulation 10 des deux barres d'articulation et 6 est confondu avec le premier axe d'articulation 8 et la barre de liaison 4 et les barres d'articulation 5 et 6 sont alignées. Lorsque le véhicule ferroviaire selon l'invention se trouve dans une courbe, comme représenté sur la figure 2, la barre de liaison 4 et les deux barres d'articulation 5 et 6 ne sont plus confondues et le point d'articulation 10 des deux barres d'articulation 5 et 6 se trouve déporté vers l'extérieur de la courbe. Le deuxième axe fixe vertical 9 peut se trouver vers l'extrémité du wagon par rapport au premier axe vertical de rotation 8 comme cela est le cas dans l'exemple de réalisation représentée; selon une variante, ce deuxième axe vertical fixe de rotation peut se trouver à l'intérieur, c'est-à-dire vers le centre du véhicule par rapport au premier axe vertical fixe. En d'autres termes,; dans le premier mode de réalisation, les deux seconds axes verticaux sont à l'extérieur des deux premiers axes verticaux et dans le deuxième mode de réalisation ils sont à l'intérieur. Conformément à l'invention, pour obtenir un guidage axial de chacun des essieux 2, chaque ensemble 11 et 12 est conçu de telle manière que la distance (a) séparant les deux premiers axes fixes 8 des deux ensembles, la distance (b) en alignement droit entre le centre 7 d'un essieu et le premier axe fixe d'articulation 8 et la lon- gueur (n) du prolongement 14, c'est à dire la distance entre le deuxième axe vertical fixe 9 et le point d'articulation 10 des deux barres de liaison 5 et 6, vé- rifient au moins de manière approximative la relation 2b2 suivante: n = 2b2 a - 2b Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, dans lesquelles la courbure du rail a été fortement exagérée afin que l'on puisse bien distinguer la barre de liaison et les deux barres d'articulation, du fait que le point d'articulation 10 s'éloigne du premier axe vertical 8, le triangle plat constitué par la barre de liaison 4 et les barres d'articulation 5 et 6 s'ouvre et il en résulte une variation de longueur de la barre de liaison 4 ou des barres d'articulation 5 et 6. Cette variation de longueur est très faible; ainsi par exemple pour un rayon de cour- bure minimal de 30 mètres une distance entre ensemble d'essieux (a) égale à 10 mètres, une demi distance entre essieux d'un même ensemble (2) égale à 1 mètre et une longueur de prolongement (b) égale à 0,25 mètre, la variation maximale de la longueur des barres d'articulation 5 et 6 est de 6.10'4 m et on assure la radialité des deux essieux & 6.10-3 degré près. Pour absorber cette variation de longueur, on peut utiliser des blocs élastiques pour raccorder les bras d'articulation aux essieux o les deux extrémités du bras de liaison aux essieux. Pour mieux répartir la charge du véhicule sur les quatre essieux porteurs, la charge s'effectue sur chacun des essieux en deux points situés à proximité des roues, de telle sorte que pour chaque ensemble on dispose de quatre points d'appui qui ne sont pas disposés dans le plan médian longitudinal 13 comme dans le cas d'un bogie mais sur les côtés du véhicule ce qui supprime les inconvénients dûs au porte-à-faux. Le premier axe fixe vertical de rotation 8 ne supporte alors aucune charge et il ne réalise que le guidage de chaque ensemble sans aucun effort vertical; ceci est également valable pour le deuxième axe vertical de rotation 9. La liaison entre la caisse 1 et les quatre essieux 2 est réalisée avec des dispositifs de suspension comportant une faible possibilité de glissement; on peut par exemple utiliser des glissoirs de type connu. Selon une variante de réalisation, la charge du véhicule ferroviaire est appliquée sur chaque essieu en deux points proches des roues par l'intermédiaire de ressorts de torsion. L'invention permet donc de mieux répartir la charge et également d'éliminer les poutres qui transmettent la charge du centre du bogie aux essieux dans le cas d'un bogie; ceci simplifie la réalisation des ensembles par rapport au bogie et il en résulte un allègement de la structure de ces ensembles. Par rapport aux véhicules comportant deux essieux radiaux tels que décrits plus haut, l'invention permet pratiquement de doubler la charge du véhicule en mainte- nant une charge à l'essieu constante; ainsi par exemple, si l'on admet une charge de 22,5 tonnes par essieu, il est possible de réaliser des véhicules ferroviaires de poids important. Un autre avantage de l'invention réside dans la di- minution du taux de déchargement dans les rachats de dé- vers; c'est-à-dire que dans les entrées de courbes avec dévers, aucune roue n'est déchargée du fait que les deux essieux sont indépendants. REVENDICATIONS 1. Véhiculé ferroviaire comportant deux ensembles (11,12) de deux essieux (2) orientables par rapport aux châssis (1), caractérisé en ce que, dans cha-' cun desdits ensembles: - les deux essieux (2) sont reliés entre eux par une barre de liaison (4) horizontale articulée en son milieu sur un premier axe vertical fixe (8) médian du châssis et fixée à articulation à chacune de ses ex- trémités sur le milieu-(7) de l'essieu (2). - chaque essieu (2) comporte une barre d'articulation (5,6) horizontale dont une première extré- mité est fixée orthogonalement sur le milieu (7) de l'essieu, une première barre d'articulation (5) étant fi- xée à sa deuxième extrémité à articulation sur la deuxiè- me barre d'articulation (6) en un point d'articulation (10) équidistant des deux essieux (2) et ladite deuxième barre d'articulation (6) comporte un prolongement (14) au-delà dudit point d'articulation 11Q),-l'extrémité libre dudit prolongement étant fixée à articulation sur un deuxième axe vertical (9) médian du châssis (1). 2 . Véhicule ferroviaire selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la distance (a) séparant les deux premiers axes verticaux (8) de rotation des deux barresde.liaison, la longueur (n) du prolongement (14) de la deuxième barre d'articulation et la demi-distance (b) entre les deux essieux (2) d'un même ensemble (11,12) en position de ligne droite vérifient approximativement la relation 2b2 2b2 n = a - 2b 3 . Véhicule ferroviaire selon la reven- dication 1 ou 2, caractérise en ce que la longueur de la barre de liaison (4) est légèrement variable de manière à diminuer dans les courbes. 4 . Véhicule ferroviaire selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur des bras d'articulation (5,6) est légèrement variable de manière à augmenter dans les courbes. . Véhicule ferroviaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la barre de liaison (4) ou les barres d'articulation (5,6) sont fixées sur les es- sieux (2) au moyen de blocs élastiques. 6 . Véhicule ferroviaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les essieux (2) sont constitués par des traverses dis- posées au-dessus de l'axe des roues. 7 . Véhicule ferroviaire selon l'une quel- conque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que les seconds axes verticaux (9) fixes sont disposés vers l'extrémité du véhicule ferroviaire par rapport au premier axe vertical fixe (8). 8 . Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deuxièmes axes verticaux fixes (9) sont disposés vers le milieu du véhicule par rapport au premier axe vertical fixe (8) correspondant. 9 . Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la charge du véhicule ferroviaire est appliquée sur les deux essieux (2) de chaque ensemble (11,12). 10 . Véhicule ferroviaire selon la revendi- cation 9, caractérisé en ce que la charge du véhicule ferroviaire est appliquée sur chaque essieu (2) en deux points proches des roues (3) par l'intermédiaire d'un glissoir. 11 . Véhicule ferroviaire selon la revendi- cation 9, caractérisé en ce que la charge du véhicule ferroviaire est appliqué sur chaque essieu (2) en deux points proches des roues (3) par l'intermédiaire de ressorts de torsions.