Brevet FR2655602A1 — publié le 19910614

La présente invention est relative à un dispositif de couronne d'orientation ainsi que l'application d'un tel dispositif à la liaison et l'articulation selon un axe vertical de la caisse d'un véhicule ferroviaire avec le bogie qui la supporte. Un tel dispositif peut en particulier être utilisé dans un dispositif de liaison, permettant le passage des voyageurs, entre deux véhicules contigus d'une rame ferroviaire, tel que décrit dans la demande de brevet français publiée sous le nO 2 610 269 (Alsthom). On sait réaliser une telle liaison entre deux véhicules ferroviaires définissant un compartiment d'intercirculation par une couronne d'orientation à billes ou à rouleaux. Toutefois le couple de rotation d'une telle couronne étant tres faible, son emploi est en pratique limité à des matériels lents circulant sur des voies à faible rayon de courbure. Pour des matériels plus rapides qui circulent sur des voies composées de longues lignes droites, le faible couple de rotation de telles couronnes d'orientation à billes ou à rouleaux entratne des oscillations rapides du bogie dans le sens du mouvement de lacet ce qui génere des bruits et entraîne une usure des pièces en contact compromettant la sécurité de l'ensemble.Pour y remédier, on ajoute à une telle couronne d'orientation à billes ou à rouleaux, des dispositifs amortisseurs supplémentaires qui peuvent par exemple être constitués par des anneaux réalisés en un matériau de friction venant s'insérer à force entre les deux bagues de la couronne d'orientation en portant sur les parties de celle-ci distinctes des chemins de roulement. Une telle construction présente des difficultés de mise en place et ne permet pas en outre d'adapter aisément le couple de freinage. Le dispositif est de plus d'un encombrement relativement important. Par ailleurs la voie sur laquelle circulent les rames de véhicules ferroviaires n'est jamais parfaitement plane. Elle comporte des changements de pente, des inclinaisons en virage et des défauts de planéité. La rame ferroviaire qui est réalisée pour l'obtention d'un poids à vide minimum constitue un système très flexible. Les dispositifs de couronne d'orientation connus jusqu a présent ne sont pas capables d'encaisser sans difficulté toutes ces variations. La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients des couronnes d'orientation munies de moyens d'amortissement par la réalisation d'un dispositif assurant un amortissement automatiquement proportionné à la charge des bogies aisément adaptable au couple de freinage désiré et ne nécessitant pratiquement aucun entretien. L'invention a également pour objet un tel dispositif de couronne d'orientation qui soit capable d'encaisser toutes les modifications sensibles de son fonctionnement ainsi que les efforts qui s'exercent sur la liaison entre les deux véhicules ferroviaires et les flexions qui en résultent. Le dispositif de couronne d'orientation de l'invention doit en particulier être capable de supporter des efforts dirigés du haut vers le bas résultant du poids des véhicules, des efforts dirigés horizontalement résultant de la traction ou du freinage de la rame ainsi que des accélérations latérales en virage. Le dispositif de couronne d'orientation de l'invention doit également être capable de résister à des efforts verticaux dirigés de bas en haut, qui peuvent se produire accidentellement, en particulier en cas de choc. Le dispositif de couronne d'orientation de l'invention qui permet de remplir ses différentes fonctions comprend deux bagues pouvant se déplacer en rotation l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire de liaisons à queue d'aronde cintrée et de patins de frottement interposés entre les deux bagues. Selon l'invention, la bague interne est constituée par un anneau ou un secteur circulaire continu présentant une profil extérieur en semi-queue d'aronde mâle. La bague externe comprend plusieurs portions individuelles de secteur circulaire réparties sur la périphérie de la bague interne et présentant un profil intérieur en semi-queue d'aronde femelle à l'intérieur duquel est fixé au moins un patin de frottement. La bague interne présente de préférence un profil intérieur cylindrique et une surface supérieure annulaire sensiblement plane. Chaque portion individuelle de la bague externe comporte en outre une face interne cylindrique sur laquelle est fixé un patin de frottement et une face inférieure plane sur laquelle est fixé un autre patin de frottement. De cette manière le contact entre les portions individuelles de la bague externe et la bague interne en anneau ou en secteur continu se fait par l'intermédiaire d'un ensemble de trois patins de frottement. De tels patins de frottement sont avantageusement réalisés en un matériau fritté ou en une matière synthétique moulée comportant des charges ou fibres minérales ou autres assurant un coefficient de frottement approprié. On peut également réaliser ces patins en un matériau composite. La bague interne peut être constituée par un secteur circulaire d'environ 1800, la bague externe comprenant par exemple trois portions individuelles dont les longueurs respectives sont adaptées à la charge qui doit être supportée. Pour faciliter le montage, et donner à l'ensemble les caractéristiques d'élasticité désirées, les portions de la bague externe peuvent être réalisées en deux parties. Dans ce cas lesdites portions de bague externe présentent avantageusement une partie de profil ouvert munie de deux patins de frottement et une deuxième partie constituée par des pattes de fermeture fixées par vissage et présentant un profil incliné vers l'intérieur portant un patin de frottement. Pour protéger les surfaces de frottement, on peut monter un ou plusieurs joints racleurs par exemple au moins sur les faces frontales externes des portions de secteur externes, lesdits joints entrant en contact avec la surface supérieurede la bague interne. L'inventionsera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif de couronne d'orientation selon l'invention constitué par un secteur circulaire de 1800; et la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1. Tel qu'il est illustré sur les figures, le dispositif de couronne d'orientation conforme à l'invention comprend une bague interne I constituée sous la forme d'un secteur circulaire de 1800. La bague externe comprend quant à elle deux portions individuelles d'extrémité 2 et une portion centrale 3 qui présentent un profil adapté à celui de la bague interne. La bague interne I comporte une pluralité de trous taraudés 4 permettent sa fixation sur le bogie d'un véhicule ferroviaire non représenté. Les portions individuelles 2 et 3 présentent quant à elles des trous 5 pratiqués sur une bride extérieure 6 permettant leur fixation sur la caisse du véhicule. La longueur des différentes portions individuelles 2 et 3 est adaptée aux efforts supportés. C'est ainsi que dans l'exemple de réalisation illustré, la portion centrale 3 est de longueur approximativement double de celle des deux portions d'extrémité 2. La surface totale de contact entre les portions individuelles de la bague externe 2, 3 et la bague interne I est d'environ moitié de la longueur totale de la bague interne 1. Lorsque le dispositif de l'invention est appliqué à la liaison entre deux véhicules ferroviaires dans un compartiment d'intercirculation d'un véhicule à l'autre, on utilisera deux bagues internes I pour équiper le bogie porteur, de préférence disposé entre les deux véhicules à l'endroit du compartiment d'intercirculation d'un véhicule à l'autre. En se reportant à la figure 2, on voit que la bague interne 1 présente un profil interne cylindrique 7, une surface supérieure annulaire sensiblement plane 8 et une surface inférieure annulaire également plane 9. La surface cylindrique extérieure présente un profil en semi-queue d'aronde mâle. A cet effet la partie supérieure 10 présente une surface conique dont la trace sur la coupe de la figure 2 est inclinée en formant un angle aigu avec trace de la surface supérieure plane 8. Le profil est complété par une surface de dégagement conique 11 dont la trace fait également un angle aigu avec la trace de la surface plane inférieure 9. L'angle formé par la trace de chacune des deux surfaces cylindriques 10 et 11 est de l'ordre de 900. Les portions individuelles de bague externe 2 et 3 ont la même structure. La portion centrale 3 illustrée sur la figure 2 présente une première partie de profil ouvert constitué par une portion horizontale 12 annulaire et une portion cylindrique d'axe vertical 13. Des logements sont pratiqués dans les surfaces 12 et 13 qui font face à la bague interne 1. Des patins de frottement 14 et 15 constituant également des semelles de glissement sont montés dans ces logements en étant interposés respectivement entre la partie annulaire 12 et la surface supérieure 8 d'une part et entre la portion cylindrique 13 et la surface interne 7 de la bague 1 d'autre part. Une patte de fermeture 16 incurvée de façon à suivre le profil semi-circulaire de la portion de bague externe 3 est fixée par des vis 16a du côté interne de la couronne d'orientation. Les pattes de fermeture 16 comportent un prolongement 17 vers le bas incliné vers l'intérieur dont la surface conique interne est parallèle à la surface conique 10 de la semi-queue d'aronde de la bague interne 11. Un patin de frottement 18 réalisé dans la meme matière que les patins 14 et 15 est interposé entre cette prolongation 17 et la surface 10 de la semi-queue d'aronde de la bague interne 1. Le dispositif se complète par deux joints racleurs 19 fixés par vis sur les parois frontales extérieures des deux portions extrêmes latérales 2 de la bague externe d'une façon telle qu'ils entrent en contact avec la surface supérieure 8 de la bague interne lors du déplacement relatif de la bague externe 2, 3 respective par rapport à la bague interne 1. Les trois patins de frottement 14, 15 et 18 peuvent être fixés par collage sur les surface correspondantes des portions individuelles des bagues externes 2, 3. On notera que la forme particulière de la semi-queue d'aronde donnée à la bague interne 1 permet de supporter l'ensemble des efforts qui s'appliquent sur le dispositif en fonctionnement. En effet les efforts verticaux du haut vers le bas sont supportés par la surface plane supérieure 8 en contact avec le patin de friction 14. Les efforts horizontaux sont supportés par les parties latérales et en particulier la surface cylindrique interne 7 coopérant avec le patin de friction 15 et la surface inclinée 10 coopérant avec le patin de friction 18. Les éventuels efforts accidentels du bas vers le haut peuvent être supportés par la partie latérale 10 de la forme en queue d'aronde de la bague interne 1 en contact avec le patin de friction 18 et ceci malgré les légers déplacements engendrés par les éventuels défauts de la voie et les déformations des caisses des véhicules. Le jeu subsistant entre l'extrémité inférieure de la prolongation 17 et la surface de dégagement 11 de la bague externe 1 permet en effet d'admettre de petites déformations contrairement à ce qui aurait été le cas si la bague interne 1 avait été réalisée sous la forme d'une queue d'aronde complète. Les patins de friction 14, 15 et 18 sont avantageusement réalisés en un matériau de friction tel qu'un matériau fritté ou une matière synthétique chargée par des charges ou fibres minérales ou encore un matériau composite. La bague interne 1 est réalisée en acier durci superficiellement pour augmenter sa résistance à l'usure. Les joints racleurs 19 permettent d'assurer la protection des surfaces de contact malgré un fonctionnement dans un environnement difficile comportant des poussières, de l'humidité etc. Les parties métalliques sont en outre avantageusement traitées en surface pour éviter la corrosion. L'invention permet ainsi d'obtenir, dans une couronne d'orientation, un amortissement automatiquement proportionné à la charge appliquée et ne nécessitant aucun entretien. REVENDICATIONS 1. Dispositif de couronne d'orientation comprenant deux bagues pouvant se déplacer en rotation l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire de liaisons à queue d'aronde cintrée et de patins de frottement interposés entre les deux bagues, caractérisé par le fait que la bague interne (1) est constituée par un anneau ou un secteur circulaire continu présentant un profil extérieur en semi-queue d'aronde mâle et que la bague externe comprend plusieurs portions individuelles de secteur circulaire (2, 3) réparties sur la périphérie de la bague interne (1) et présentant un profil intérieur en semi-queue d'aronde femelle à l'intérieur duquel est fixé au moins un patin de frottement (14, 15, 18). 2. Dispositif de couronne d'orientation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bague interne (1) présente en outre un profil interne cylindrique (7) et une surface supérieure annulaire sensiblement plane (8), chaque portion individuelle de la bague externe comportant en outre une surface interne cylindrique (13) sur laquelle est fixé un patin de frottement (15) et une face inférieure plane (12) sur laquelle est fixé un patin de frottement (14). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la bague interne (1) est constituée d'un secteur circulaire d'environ 1800 et la bague externe comprend trois portions individuelles (2,3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la portion individuelle centrale (3) est de longueur sensiblement double de celle des deux portions individuelles latérales (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les patins de frottement (14, 15, 18) sont fixés par collage sur les portions individuelles de la bague externe. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les portions individuelles de bague externe présentent une partie (12, 13) de profil ouvert munie de deux patins de frottement (14, 15) et des pattes de fermeture (16) fixées par vissage, présentant un profil incliné vers l'intérieur, portant un patin de frottement (18). 7. Dispositif selon I l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un joint racleur (19) est monté au moins sur les faces frontales extérieures des portions individuelles de bague externe (2) de façon à entrer en contact avec la surface supérieure de la bague interne (1). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les patins de frottement sont réalisés en un matériau permettant d'adapter le couple de freinage du dispositif. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les patins de frottement sont réalisés en un matériau fritté, une matière synthétique chargée en fibres minérales ou autres ou en un matériau composite. 10. Utilisation d'un dispositif de couronne d'orientation selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la liaison en partie basse et l'articulation selon un axe vertical de la caisse d'un véhicule ferroviaire avec le bogie qui la supporte.