Brevet FR2658471A1 — publié le 19910823

i La présente invention concerne un bogie pour véhicules de chemin de fer comportant un dispositif de pesée de charge. On sait qu'au-delà d'une vitesse de l'ordre de 100 km/heure, il est nécessaire pour les véhicules de chemin de fer d'adapter la puissance de freinage à la charge, faute de quoi à grande vitesse, le freinage ris- que d'être trop puissant si le véhicule est peu chargé ou inefficace dans le cas contraire, ce qui dans les deux cas peut avoir de graves inconvénients. Pour adapter la puissance de freinage à la charge supportée par le bogie, il est connu de monter entre le châssis du bogie et les ressorts de suspension un dispositif de pesée de la charge comportant un détec- teur de charge dit détendeur, sensible à la variation de charge des ressorts de suspension Le détendeur émet ainsi un signal qui pilote la puissance du freinage appliquée à l'essieu. Par ailleurs pour assurer un freinage efficace des véhicules de chemin de fer circulant à grande vitesse, il est très avantageux de prévoir des freins à disques, ces disques étant parallèles aux voiles des roues et fixés sur ces derniers. Or la présence du détendeur avec ses annexes d'une part et du dispositif de freinage à disque d'autre part est difficilement compatible avec la réalisation de bogies comportant une suspension par ressorts en hélice situés à hauteur des roues associés à un système d'amortissement des oscillations, ainsi qu'il va être expliqué. Dans le bogie connu sous le nom d'Y 25, tel que normalisé par l'Union Internationale des Chemins de Fer (UIC) et qui comporte des essieux montés à coulisse et capables de déplacements verticaux, le système d'amortissement par friction des oscillations de l'essieu est aménagé au niveau des ressorts les plus proches de l'axe central du bogie Le dispositif de pesée est disposé en relation avec l'autre groupe de ressorts, du côté opposé au précédent par rapport à l'essieu, c'est-àdire vers l'extrémité des longerons du bogie et ce dispositif est intercalé entre le châssis du bogie et les ressorts de suspension Sur un tel bogie, l'introduction d'un frein comportant des disques fixés sur le voile des roues, est très malaisée En effet, l'espace disponible entre le voile de roue et le longe- ron du bogie est insuffisant pour permettre le passage des branches de la pince du frein à disque La solution consistant à écarter l'un de l'autre les longerons, n'est pas acceptable car elle ne permettrait plus le passage au gabarit du bogie et par ailleurs elle inter- dirait l'utilisation d'essieux normalisés. La solution consistant à disposer les appa- reils de freinage à l'extérieur du bogie, si elle est techniquement possible présenterait de sérieux inconvé- nients: elle rendrait difficile la reprise des efforts de freinage; elle placerait les appareils de frein, or- ganes de sécurité, dans des zones particulièrement vul- nérables. Or l'un des buts de la présente invention est de pouvoir monter les appareils de frein le long de la traverse centrale du bogie Mais dans ce cas, il est nécessaire de modifier l'emplacement du système amortis- seur et de le disposer vers l'extérieur du bogie Si cette solution est sans inconvénient pour le fonctionne- ment du bogie, elle ne favorise pas la mise en place du détendeur de pesée qui devrait être alors disposé sous le châssis vers l'axe central du bogie Or le logement de cet appareil et de son alimentation ferait que la résistance structurelle du longeron serait fortement compromise, puisque le détendeur est en partie disposé dans un orifice pratiqué dans le longeron. D'autres sujétions, très contraignantes égale- ment, apparaissent si l'on veut équiper de freins à disques et d'un détendeur de pesée un bogie connu du type Y 25 mais à essieux orientables dans lequel, pour permettre l'orientabilité des essieux, le système d'amortissement a été doublé et disposé de part et d'au- tre de la boîte d'essieu Dans ce cas, la mise en place du détendeur est rendue impossible par suite de la pré- sence des chapeaux coiffant les ressorts en hélice et qui actionnent des poussoirs disposés radialement par rapport à l'essieu et s'opposant par friction à ses déplacements, ce qui assure l'amortissement des oscilla- tions. Diverses solutions ont été étudiées dans ce cas, mais elles présentent toutes l'inconvénient d'un manque de fiabilité dans la mesure des charges, soit que les efforts n'étaient que partiellement repris, soit qu'on mettait en oeuvre des montages compliqués pour transformer la course de la suspension en pesée de la charge sans nuire au comportement du bogie. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et limitations en permettant le montage du dispositif de pesée de la charge à détendeur tant sur des bogies à essieux mobiles verticalement que sur des bogies à essieux orientables. L'invention concerne ainsi un bogie pour véhi- cules de chemin de fer comprenant un châssis pourvu de deux longerons entre lesquels sont montés les essieux, un dispositif de suspension de chaque essieu au moyen de ressorts hélicoïdaux placés de part et d'autre de son axe et qui prennent appui d'une part sur une embase solidaire de la boîte d'essieu et d'autre part sur un chapeau relié au châssis du bogie par l'intermédiaire d'anneaux orientés obliquement de manière à appliquer le flanc du chapeau contre un poussoir dirigé vers l'essieu et qui appuie sur une glissière de la boîte d'essieu pour assurer l'amortissement de la suspension et un dis- positif de pesée de charge à détendeur pour moduler la puissance de freinage. Suivant l'invention ce dispositif est caracté- risé en ce qu'il comporte un étrier de renvoi monté oscillant sur le longeron, cet étrier portant d'une part les tourillons d'accrochage des anneaux obliques reliés par ailleurs au chapeau coiffant l'un des ressorts de suspension, et d'autre part un plateau d'appui pour le détendeur du dispositif de pesée. L'étrier permet ainsi le montage du détendeur de pesée à l'extrémité du longeron, ce qui est favorable à la résistance mécanique de celui-ci tout en permettant l'utilisation de freins à disques. Dans une réalisation préférée de l'invention, l'axe d'articulation de l'étrier est orienté parallèle- ment à l'essieu, vers l'extrémité du longeron et il est porté par deux oreilles du longeron s'étendant de part et d'autre d'un système de ressorts de suspension. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'étrier de renvoi comporte deux bras latéraux disposés au-dessous du chapeau et orientés obliquement vers le bas par rapport au plateau, les tourillons d'attache de l'anneau sur les bras de l'étrier sont disposés au-delà de l'axe des ressorts de suspension associés par rapport à l'articulation de l'étrier. Complémentairement, selon une version intéres- sante de l'invention, l'étrier porte des moyens de guidage pour le chapeau coiffant le ou les ressorts de suspension, tandis que le plateau de cet étrier porte du côté opposé au détendeur un collet tubulaire engagé dans la partie supérieure du ressort intérieur du système de suspension. D'autres particularités et avantages de l'in- vention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif: la figure 1 est une vue en élévation laté- rale d'un bogie à essieux non orientables aménage conformément à l'invention; la figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie, après coupe par le plan de symétrie longitudi- nal d'un longeron, montrant l'une des extrémités du bogie précédent; la figure 2 A est un schéma à plus grande échelle d'une partie de la figure 2 en vue extérieure mais avec coupes partielles; la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2 du dispositif de suspension; la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 5, de l'extrémité isolée du longeron; la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 4; la figure 6 est la vue extérieure de l'un des essieux d'un bogie à essieux orientables aménagé conformément à l'invention; la figure 7 montre à plus grande échelle après coupe par le plan de symétrie longitudinal, du longeron, le dispositif de suspension du bogie précé- dent; la figure 8 est une vue en plan à petite échelle d'un bogie à essieu fixe et du dispositif de freinage à disque correspondant. Dans la réalisation particulière de l'inven- tion visée aux figures 1 à 5, le bogie représenté est du type Y 25 à essieu non orientable et il est supposé muni de freins à disque. Ce bogie comprend de façon connue deux longe- rons 1 solidarisés par une traverse 2 Au voisinage de chaque extrémité le longeron 1 porte une chape 3 servant au logement de la boîte d'essieu 4 dans laquelle est monté l'essieu schématisé en 5 La boîte d'essieu 4 peut coulisser dans la chape 3 le long d'une paroi de guidage 6 de celle-ci et d'un poussoir 7 logé dans la paroi en regard 8 de ladite chape La boîte d'essieu 4 présente deux parois latérales 20, 21 formant glissière respecti- vement en contact glissant avec la paroi 6 et le pous- soir 7, elle est d'autre part prolongée vers le bas par une embase 9 de chaque côté de laquelle est montée une paire de ressorts de suspension hélicoïdaux et coaxiaux 11, 12, et 13, 14 respectivement, ces derniers étant montés à la partie extérieure du longeron 1 Les ressorts 11, 12 sont respectivement guidés par des collets 15 et 16 solidaires de l'embase 9 et du longeron 1. Les ressorts 13 et 14 sont guidés par un collet inférieur 17 solidaire de l'embase 9 et par un chapeau 18 dont la paroi latérale 18 a tournée vers l'essieu 5 appuie sur le poussoir 7 dont la tête épa- nouie 7 a est appliquée sur la glissière 21 de la boîte d'essieu 4. On voit encore sur les figures 1 et 2 le détendeur de pesée 19 engagé dans un perçage 25 du fond 26 du longeron 1 et fixé à celui-ci par des boulons ou analogues non représentés Le capteur 27 du détendeur 19 fait saillie au-dessous du fond 26 vers la paire de ressorts 13, 14 Le détendeur 19 est relié par une canalisation 28 au dispositif de réglage de la puissance de freinage selon une disposition connue Le détendeur de pesée 19 est d'un type quelconque parmi ceux utilisés dans la technique des chemins de fer. Conformément à la présente invention, la par- tie antérieure la du longeron 1 est munie d'un étrier oscillant 31 articulé au longeron par un axe 32 disposé entre deux oreilles 33 prolongeant les faces latérales du longeron 1, formant chape et raccordées du côté de l'essieu 5 à la paroi transversale 8 issue du longe- ron 1. L'étrier 31 est une pièce creuse comportant vers le longeron 1 un plateau 35 qui au repos est sensi- blement parallèle au fond 26 de ce longeron, un fond raidisseur 36 portant la chape 37 de liaison à l'axe 32 et des flancs latéraux 38 formant la partie inférieure d'un bras 38 a disposé au-dessous du chapeau 18 et qui s'étend au-delà de l'axe AA commun aux ressorts 13, 14 et au détendeur 19 Chaque bras 38 a porte en deçà de l'axe AA par rapport à l'essieu 5 un tourillon 41 pour l'accrochage d'un anneau oblique 42 qui est également engagé à sa partie supérieure dans un second tourillon 43 porté par le chapeau 18, le tourillon 43 étant sensi- blement situé sur l'axe AA. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, le plateau supérieur 35 de l'étrier 31 présente une cuvette 45 qui reçoit le capteur 27 du détendeur de pesée, la surface de cette cuvette 45 étant munie d'une pastille durcie 46 La cuvette 45 est engagée dans un orifice central 47 du chapeau 18 et elle est munie d'un collet 48 qui pénètre dans le ressort 13 et sert au guidage de celui-ci Le diamètre de l'ouverture 47 du chapeau 18 est tel que seul le ressort extérieur 14 prenne normale- ment appui sur ce chapeau Le ressort intérieur 13 est situé en regard de la cuvette 46 du plateau 35 mais en position de tare du wagon il n'y a pas contact entre le ressort 13 et la cuvette 46 comme il sera vu plus loin. On voit ainsi sur les figures 2, 2 A et 3 que l'étrier 31 est ouvert vers la boîte d'essieu 4 pour rendre libre le débattement du chapeau 18 et que son profil est aménagé pour guider le chapeau 18 dans ce débattement ainsi que le ressort intérieur 13 de la sus- pension grâce au collet 48. L'obliquité du bras 38 de l'étrier 31 par rap- port au plateau 35 et l'extension de ce bras au-delà de l'axe AA sont telles que l'anneau de liaison 42 présente sensiblement la même longueur et la même obliquité que dans le cas d'un bogie classique, par exemple du type Y 25 et que le détendeur de pesée supporte environ 1/8 de la charge. Les articulations et degrés de liberté des pièces ainsi prévues par l'invention apparaissent clai- rement sur la figure 3, tandis que l'aménagement de la partie antérieure du longeron 1 pour recevoir les oreilles 33 est clairement montré aux figures 4 et 5 représentant en coupe l'extrémité du longeron. Le système de liaison entre le chapeau 18 et le longeron 1 par l'intermédiaire de l'étrier oscillant 31 permet ainsi, même dans le cas d'un freinage par disque, de placer le détendeur de pesée 19 à la partie antérieure du longeron Ceci présente le gros avantage d'éviter une diminution de la résistance de ce longeron étant donné que dans le fond 36 de celui-ci est pratiqué le perçage 25 pour la fixation du détendeur 19 On notera d'ailleurs que la rigidité de la partie anté- rieure du longeron est renforcée par les oreilles 33 servant au montage de l'axe 32. Le renvoi du mouvement assuré par l'étrier 31 peut d'autre part être rendu tel que les conditions de fonctionnement de la suspension et du détendeur de pesée sont comparables à celles existant sur un bogie clas- sique du type Y 25 équipé d'un système de frein à sabot. La suspension du bogie Y 25 est à double flexi- bilité, ceci étant obtenu par des hauteurs différentes des ressorts coaxiaux Il s'ensuit que sous la tare du wagon, seuls les ressorts extérieurs tels que 12 et 14 de la suspension travaillent Dans ce cas, la transmis- sion de la charge au détendeur s'opère par la chaîne, chapeau 18, anneaux 42, tourillons 41 fixés sur les bras 38 de l'étrier de liaison 31 articulé sur l'axe 32 et qui sert de renvoi vers le détendeur de pesée 19. En charge du wagon, au processus de transmis- sion des efforts engendrés par les ressorts extérieurs 12, 14 vient s'ajouter en direct, l'action des ressorts intérieurs 11, 13, ce dernier entrant en contact avec le plateau 35 de l'étrier de liaison 31 et étant guidé par le collet 48. Compte tenu, du fait que le système de déten- deur de pesée est situé dans l'axe des ressorts, il n'y a aucune modification dans la transmission de l'effort et de ce fait les dispositifs classiques peuvent être utilisés. Sur la figure 8, on a montré le montage de freins à disque sur roue pour le bogie précédent Les disques de freinage 50 sont plaqués sur les voiles des roues 51 et serrés par des mâchoires 52 commandées par des tringleries 53, 54 à partir d'un maître-cylindre 55 fixé sur la traverse 2 au voisinage de l'axe de pivote- ment 60 de celle-ci L'invention permet ainsi, même dans le cas du freinage à disque, une organisation ration- nelle et sûre de la commande de ce freinage. Aux figures 6 et 7 on a montré l'application de l'invention à un bogie du type à essieux orientables par exemple connu sous les références Y 25 ORLS Sm ou Y 25 ORL Sm. Dans ce cas le groupe de ressorts 11, 12 situé du côté de l'essieu orientable 5 a reçoit du côté de la traverse 2 un dispositif amortisseur comprenant un cha- peau 61 disposé autour d'un collet de guidage 62 du ressort intérieur 11 Le chapeau 61 appuie sur un pous- soir 63 qui est en contact avec la glissière 20 de la boîte d'essieu orientable 4 a Le freinage est assuré par des sabots de roue 64. La partie de la suspension disposée vers l'extrémité du longeron 1 est la même que celle illus- trée aux figures 2 et 3 notamment L'invention est ainsi applicable aux essieux orientables et permet le montage de freins à disques, ces derniers devant toutefois être prévus non plus sur les roues mais montés en retrait sur l'essieu en raison de l'encombrement du chapeau 61 situé vers l'essieu et qui ne permettrait plus le montage des mâchoires de serrage telles que 52 de la figure 8 au cas o l'on voudrait placer les disques de freinage sur la roue. Le dispositif d'étrier oscillant prévu par l'invention assure donc une extension du domaine d'application des bogies du type Y 25 à essieux fixes ou mobiles en rendant compatible sur ces bogies l'aménagement d'un détendeur de pesée et d'un système de freinage par disque. Il est évident que l'invention n'est pas limi- tée aux réalisations décrites et qu'on peut y apporter des variantes notamment en ce qui concerne le profil des pièces telles que l'étrier de renvoi. il REVENDICATIONS 1 Bogie pour véhicules de chemin de fer com- prenant un châssis pourvu de deux longerons ( 1) entre lesquels sont montés les essieux ( 5), un dispositif de suspension de chaque essieu au moyen de ressorts héli- coïdaux ( 11, 12, 13, 14) placés de part et d'autre de son axe et qui prennent appui d'une part sur une embase ( 9) solidaire de la boîte d'essieu ( 4) et d'autre part sur un chapeau ( 18) relié au châssis du bogie par l'intermédiaire d'anneaux ( 42) orientés obliquement de manière à appliquer le flanc ( 18 a) du chapeau ( 18) contre un poussoir ( 7) dirigé vers l'essieu ( 5) et qui appuie sur une glissière ( 21) de la boîte d'essieu ( 4) pour assurer l'amortissement de la suspension et un dis- positif de pesée de charge à détendeur ( 19) pour moduler la puissance de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un étrier de renvoi ( 31) monté oscillant sur le longeron ( 1), cet étrier portant d'une part les touril- lons ( 41) d'accrochage des anneaux obliques ( 42) reliés par ailleurs au chapeau ( 18) coiffant l'un des ressorts de suspension ( 14), et d'autre part un plateau d'appui ( 35) pour le détendeur ( 19) du dispositif de pesée. 2 Bogie conforme à la revendication 1, carac- térisé en ce que l'axe d'articulation ( 32) de l'étrier ( 31) est orienté parallèlement à l'essieu ( 5). 3 Bogie conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe d'articulation ( 32) de l'étrier ( 31) est disposé vers l'extrémité (la) du lon- geron ( 1). 4 Bogie conforme à l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'axe d'articulation ( 32) de l'étrier est porté par deux oreilles ( 33) du longeron ( 1) s'étendant de part et d'autre d'un système de ressorts de suspension ( 13, 14). Bogie conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étrier de renvoi ( 31) comporte deux bras latéraux ( 38) disposés au-dessous du chapeau ( 18) et orientés obliquement vers le bas par rapport au plateau ( 35). 6 Bogie conforme à la revendication 5, carac- térisé en ce que les tourillons d'attache ( 41, 43) de l'anneau ( 42) sur les bras ( 38) de l'étrier ( 31) sont disposés au-delà de l'axe A-A des ressorts de suspension ( 13, 14) associés par rapport à l'articulation de l'étrier. 7 Bogie conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étrier ( 31) porte des moyens de guidage pour le chapeau ( 18) coiffant le ou les ressorts de suspension ( 13, 14). 8 Bogie conforme à la revendication 7, carac- térisé en ce que les moyens de guidage du chapeau ( 18) des ressorts ( 13, 14) de suspension sont constitués par le pourtour d'une cuvette ( 45) ménagée dans le plateau ( 35) de l'étrier ( 31) pour le capteur ( 27) du détendeur ( 19), cette cuvette ( 45) étant engagée dans un orifice central ( 47) dudit chapeau ( 18). 9 Bogie conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le plateau d'appui ( 35) de l'étrier ( 31) porte du côté opposé au détendeur un collet tubulaire ( 48) engagé dans la partie supérieure du ressort intérieur ( 13) du système de suspension. Bogie conforme à l'une des revendications 1 à 9 et caractérisé en ce qu'il comporte des disques de freinage ( 50) parallèles aux voiles des roues ( 51). 11 Bogie conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que le maîtrecylindre ( 55) de commande des mâchoires ( 52) du système de freinage à disques est monté sur la traverse ( 2), vers la partie centrale de celle-ci. 12 Bogie conforme à l'une des revendications 1 à 11, du genre à essieu orientable, caractérisé en ce qu'il comprend de chaque côté de l'essieu ( 5 a) un sys- tème de suspension à chapeau ( 18, 61) et poussoir ( 7, 63), l'étrier articulé ( 31) et le détendeur de pesée ( 19) étant disposés du côté opposé à la traverse par rapport à l'essieu ( 5 a).