Brevet FR2694734A1 — publié le 19940218

i Dispositif orienteur pour bogie de véhicule équipé de roues à pneumatiques La présente invention se rapporte à un dispositif orienteur pour bogie de véhicule équipé de roues à pneumatiques qui prennent appui sur une paire de pistes de roulement formant la voie le long de laquelle circule le véhicule, ce dispositif comprenant un galet directeur dont le plan moyen est maintenu parallèle ou sensiblement parallèle à celui des roues du bogie et qui peut tourner autour de son axe propre en S'engageant dans une ornière de guidage implantée entre les pistes précitées de la voie avant chaque bifurcation, ledit galet étant porté par le châssis du bogie par l'intermédiaire d'éléments élastiques de liaison qui confèrent au galet, par rapport au bogie, un degré de liberté en rotation, de faible amplitude, autour d'un axe passant par son centre et perpendiculaire au plan de la voie, et un degré de liberté en translation, également de faible amplitude, suivant la direction de son axe propre, mais empêchent le galet de se déplacer par rapport au bogie suivant la direction longitudinale de la voie et suivant la direction perpendiculaire au plan de la voie. Certains véhicules modernes de transport urbain sont équipés de roues à pneumatiques et se déplacent sur une voie comprenant uniquement deux pistes de roulement et deux barres latérales de guidage La fonction aiguillage est assurée par le galet précité, qui S'engage dans l'ornière de guidage prévue aux abords de chaque bifurcation Le galet, guidé par l'ornière, oriente alors le bogie vers la branche désirée de la bifurcation. Afin que l'entrée du galet dans l'ornière, puis son guidage S'effectuent dans de bonnes conditions, il est nécessaire d'interposer entre le galet et le bogie un dispositif de liaison fournissant au galet un degré de liberté en rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan de la voie et un degré de liberté en translation latérale par rapport au bogie. Actuellement, ce dispositif de liaison est réalisé à l'aide d'éléments mécaniques traditionnels tels que roulements à billes ou à rouleaux, ressorts, rondelles Belleville, etc Un dispositif ainsi constitué nécessite un graissage périodique et se trouve néanmoins soumis à une usure rapide De plus, il est lourd et générateur de bruit lors du passage de l'aiguillage. La présente invention concerne un dispositif orienteur à galet d'aiguillage dont les degrés de liberté sont obtenus grâce à des éléments de liaison comprenant des blocs lamifiés formés d'empilements de couches minces alternativement en matériau rigide et en matériau souple, adhérisées entre elles. L'utilisation de tels blocs lamifiés, déformables en cisaillement dans une direction quelconque parallèle aux feuillets constitués par les couches alternées précitées, mais à peu près incompressibles en direction perpendiculaire auxdits feuillets, fournit une solution simple et élégante au problème du guidage par galet directeur des bogies de véhicules sur pneumatiques dans les bifurcations que comporte la piste que les véhicules sont astreints à suivre. Plus précisément, il convient que les éléments de liaison procurant les deux degrés de liberté précités comprennent deux ensembles lamifiés semblables formés chacun d'un bloc lamifié ou d'un groupe de blocs lamifiés disposé suivant une couronne parallèle au plan de la voie et centrée sur l'axe passant par le centre du galet et perpendiculaire au plan de la voie, dont les couches constitutives sont planes et parallèles au plan de la voie, ces deux ensembles étant montés de part et d'autre d'une première platine d'appui s'étendant parallèlement au plan de la voie, en interposition entre deux secondes platines d'appui parallèles à la première platine et solidarisées l'une avec l'autre, la paire de secondes platines étant fixe par rapport soit à l'axe du galet, soit au châssis du bogie, tandis que la première platine est fixe par rapport soit à ce dernier, soit à l'axe du galet, respectivement. La configuration de ces ensembles lamifiés leur donne la possibilité de se déformer en cisaillement dans un plan parallèle au plan de la voie (normalement horizontal), ce qui permet au galet de se déplacer par rapport au bogie soit en torsion autour d'un axe vertical, soit en translation dans un plan horizontal Par contre, toute possibilité de translation verticale ou de rotation autour d'un axe parallèle à la direction longitudinale de la voie se trouve empêchée du fait de la forte rigidité des ensembles lamifiés dans la direction verticale. De préférence, les deux ensembles lamifiés sont placés sous précontrainte entre les deux secondes platines, ce qui augmente leur rigidité verticale et évite l'apparition éventuelle de contraintes de traction. Avantageusement, les deux ensembles lamifiés sont identiques et disposés de la même façon autour du centre du galet Il convient alors que chaque ensemble lamifié se compose de plusieurs blocs lamifiés en forme de portion de couronne circulaire et que l'une au moins de la première platine et des secondes platines soit subdivisée en portions distinctes dont chacune est affectée à l'un respectif desdits blocs lamifiés Dans une forme de réalisation particulièrement simple, chaque ensemble se compose d'une paire de blocs lamifiés identiques dont l'un est le symétrique de l'autre par rapport au plan moyen du galet, les blocs lamifiés de chaque ensemble étant disposés, de part et d'autre de la première platine, en coïncidence avec ceux de l'autre ensemble. On observera que le système de liaison flexible décrit jusqu'ici laisse au galet directeur un degré de liberté en translation suivant la direction longitudinale de la voie Pour supprimer ce degré de liberté, qui n'est pas favorable à un bon fonctionnement, il est prévu que les éléments de liaison comprennent en outre une paire de blocs lamifiés sensiblement alignés avec le centre du galet selon la direction longitudinale de la voie, en forme de portion de couronne circulaire de faible étendue angulaire de part et d'autre du plan moyen du galet et composés de couches cylindriques dont l'axe est perpendiculaire au plan de la voie et passe par le centre du galet, chacun de ces blocs lamifiés étant interposé entre deux pièces d'appui, l'une fixe par rapport à l'axe du galet et l'autre solidaire du châssis du bogie Ces deux blocs lamifiés, disposés de préférence symétriquement par rapport au centre du galet, et avantageusement placés sous précontrainte entre leurs pièces d'appui suivant la direction longitudinale de la voie, permettent au galet des mouvements de torsion autour d'un axe vertical et de déplacement latéral, grâce à leur capacité de déformation en cisaillement Par contre, leur forte rigidité en compression permet de bloquer tout mouvement de translation en direction longitudinale de la part du galet. Une liaison de qualité optimale pour les blocs lamifiés que comporte le dispositif selon l'invention obtenue par adhérisation aux faces des platines ou pièces d'appui entre lesquelles ils sont interposés. En outre, les dimensions et les caractéristiques de ces blocs lamifiés sont choisies de façon à obtenir, pour la suspension du galet directeur dans le bogie du véhicule, les souplesses désirées aussi bien en torsion autour de l'axe vertical qu'en translation latérale. Les principaux avantages qu'offre un dispositif selon l'invention sont les suivants: absence d'usure, d'o grande durée de vie et entretien réduit; masse diminuée et faible encombrement; sécurité de fonctionnement du fait de la disposition des blocs lamifiés, spécialement lorsque ceux-ci sont montés sous précontrainte; réduction du bruit au passage des aiguillages. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente un dispositif selon l'invention en coupe par un plan vertical suivant la ligne I-I de la figure 3. La figure 2 représente en plan le dispositif vu par-dessous suivant la flèche II de la figure 1. La figure 3 représente en plan le dispositif vu par-dessus suivant la flèche III de la figure 1. La figure 4 représente le dispositif en coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 2. On voit sur les figures un galet directeur 1 en forme de disque circulaire dont est muni chacun des bogies d'un véhicule de transport urbain équipé de roues à pneumatiques et se déplaçant sur une voie comprenant deux pistes de roulement et deux barres latérales de guidage Le galet 1, dont le plan moyen P sera supposé vertical, la voie étant elle-même supposée horizontale, s'engage dans une ornière 2 implantée dans l'axe de la voie avant chaque bifurcation Le galet 1, amené à suivre l'une ou l'autre des directions de la bifurcation grâce à un aiguillage incorporé à l'ornière 2, fait s'orienter en conséquence autour d'un axe vertical le bogie qu'il équipe de manière que les roues de celui- ci poursuivent leur course dans la direction choisie. Le galet 1 est calé au centre d'un arbre rotatif 3 dont l'axe A est horizontal et parallèle à une direction OY perpendiculaire à la direction longitudinale OX de la voie Cet arbre 3 est porté, par l'intermédiaire d'une paire de roulements à rouleaux 4, par une paire de supports 5 fixés à la face supérieure d'une platine horizontale 6, dans laquelle a été ménagée en direction longitudinale une fente oblongue 7 permettant le passage vers le bas du galet 1. Sur la platine 6 sont disposées, symétriquement ee part et d'autre du plan P du galet 1, deux paires de blocs lamifiés superposés 8 a, 9 a et 8 b, 9 b Chacun de ces blocs, tous identiques, est composé de couches horizontales alternativement de matière rigide (feuilles métalliques) et de matière souple (feuilles de caoutchouc ou d'élastomère), et présente en plan la forme d'une portion de couronne circulaire dont l'axe coïncide avec la verticale passant par le centre C du galet 1 Entre les blocs de chaque paire 8 a, 9 a; 8 b, 9 b est interposée une platine horizontale 10, décomposée en deux éléments distincts 10 a, l Ob respectivement associés aux deux paires de blocs lamifiés, l'ensemble étant pris en sandwich entre la platine 6 et une platine parallèle 11, décomposée de même en deux éléments distincts lia, llb, lesquels sont fixés à la platine 6 par des vis 12 coopérant avec des entretoises 13 qui fixent l'écartement mutuel des platines 6 et 11 Quant à la platine intermédiaire 10, son plan passe par le centre C du galet 1 ou en est très voisin. Chacun des éléments l Oa, l Ob composant la platine 10 est fixé à une platine 14 également horizontale, située au-dessus de la platine 10, au moyen de vis 15 avec interposition d'entretoises 16 déterminant l'écartement des platines 10 et 14 La platine 14 est dotée d'une large ouverture centrale 17 permettant notamment le passage vers le haut du galet 1 Elle est par ailleurs fixée au châssis B du bogie. De part et d'autre de la platine 6, suivant la direction longitudinale OX, sont disposés deux autres blocs lamifiés 18 v, 18 r dont la structure est semblable à celle des blocs lamifiés 8 a, 8 b, 9 a, 9 b, et ils ont comme ceux-ci la forme de portions de couronne circulaire Toutefois, les couches des blocs 18 v, 18 r sont cylindriques, admettant un axe commun vertical passant par le centre C du galet Chacun des blocs 18 v, 18 r est interposé entre deux pièces d'appui 19, 20, la pièce 19 étant fixée à l'une des extrémités longitudinales de la platine 6 au moyen de vis 21 et la pièce 20 à l'extrémité longitudinale correspondante de la platine 14, au moyen de vis 22, via une pièce intermédiaire 23 solidaire de la platine 14. Comme on peut le voir sur les figures, la structure du dispositif décrit est symétrique par rapport au plan P du galet 1 ainsi que par rapport au plan perpendiculaire à ce plan et passant par le centre C du galet Ce dispositif est fixé sous le châssis B du bogie correspondant à l'aide de vis introduites dans des trous 24 percés dans la platine supérieure 14 régulièrement répartis suivant une couronne centrée sur l'axe vertical passant par le centre C du galet (figure 3). Les blocs lamifiés qui assurent la suspension du galet 1 par rapport à la platine 14 et, par suite, au bogie autorisent au galet, tandis qu'ils se déforment en cisaillement, des mouvements de rotation autour de l'axe vertical passant par son centre C ainsi que des mouvements de translation suivant la direction OY transversale par rapport à la voie Les blocs lamifiés 18 v, 18 r ne s'opposent pas à ces mouvements de translation, du fait de la faible courbure de leurs couches constitutives, due à leur étendue angulaire réduite autour dudit axe vertical et à leur éloignement relativement grand de celui-ci Par contre, ils empêchent tout déplacement du galet suivant la direction longitudinale OX de la voie, étant incompressibles dans cette direction De façon semblable, les blocs lamifiés 8 a, 8 b, 9 a, 9 b, dont les couches s'étendent horizontalement, s'opposent à tout déplacement vertical du galet 1 par rapport au bogie. De même qu'il est fait pour les paires de blocs 8 a, 9 a; 8 b, 9 b, on peut prévoir de placer sous précontrainte la paire de blocs 18 v, 18 r en resserrant l'une vers l'autre les pièces d'appui extrêmes 20 situées de part et d'autre de ces blocs et de la platine 6 interposée entre ceux-ci. Revendications 1 Dispositif orienteur pour bogie de véhicule équipé de roues à pneumatiques qui prennent appui sur une paire de pistes de roulement formant la voie le long de laquelle circule le véhicule, ce dispositif comprenant un galet directeur dont le plan moyen est maintenu parallèle ou sensiblement parallèle à celui des roues du bogie et qui peut tourner autour de son axe propre en s'engageant dans une ornière de guidage implantée entre les pistes précitées de la voie avant chaque bifurcation, ledit galet étant porté par le châssis du bogie par l'intermédiaire d'éléments élastiques de liaison qui confèrent au galet, par rapport au bogie, un degré de liberté en rotation, de faible amplitude, autour d'un axe passant par son centre et perpendiculaire au plan de la voie, et un degré de liberté en translation, également de faible amplitude, suivant la direction de son axe propre, mais empêchent le galet de se déplacer par rapport au bogie suivant la direction longitudinale de la voie et suivant la direction perpendiculaire au plan de la voie, caractérisé par le fait que les éléments de liaison comprennent des blocs lamifiés ( 8 a, 9 a, 8 b, 9 b, 18 v, 18 r) formés d'empilements de couches minces alternativement en matériau rigide et en matériau souple, adhérisées entre elles. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de liaison procurant les deux degrés de liberté précités comprennent deux ensembles lamifiés semblables formés chacun d'un bloc lamifié ou d'un groupe de blocs lamifiés ( 8 a, 8 b; 9 a, 9 b) disposé suivant une couronne centrée sur l'axe passant par le centre (C) du galet ( 1) et perpendiculaire au plan de la voie, dont les couches constitutives sont planes et parallèles au plan de la voie, ces deux ensembles étant montés de part et d'autre d'une première platine d'appui ( 10) s'étendant parallèlement au plan de la voie, en interposition entre deux secondes platines d'appui ( 6, 11) parallèles à la première platine ( 10) et solidarisées l'une avec l'autre, la paire de secondes platines ( 6, 11) étant fixe par rapport soit à l'axe (A) du galet ( 1), soit au châssis (B) du bogie, tandis que la première platine est fixe par rapport soit à ce dernier, soit à l'axe du galet, respectivement. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux ensembles lamifiés sont placés sous précontrainte entre les deux secondes platines ( 6, 11). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les deux ensembles lamifiés sont identiques et disposés de la même façon autour du centre (C) du galet ( 1). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque ensemble lamifié se compose de plusieurs blocs lamifiés ( 8 a, 8 b; 9 a, 9 b) en forme de portion de couronne circulaire et que l'une au moins de la première platine ( 10) et des secondes platines ( 6, 11) est subdivisée en portions distinctes (l Oa, l Ob; lia, llb) dont chacune est affectée à l'un respectif desdits blocs lamifiés. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que chaque ensemble se compose d'une paire de blocs lamifiés identiques ( 8 a, 8 b; 9 a, 9 b) dont l'un est le symétrique de l'autre par rapport au plan moyen (P) du galet ( 1), les blocs lamifiés de chaque ensemble étant disposés, de part et d'autre de la première platine ( 10), en coïncidence avec ceux de l'autre ensemble. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les éléments de liaison comprennent en outre une paire de blocs lamifiés ( 18 r, 18 v) sensiblement alignés avec le centre (C) du galet ( 1) selon la direction longitudinale (OX) de la voie, en forme de portion de couronne circulaire de faible étendue angulaire de part et d'autre du plan moyen (P) du galet ( 1) et composés de couches cylindriques dont l'axe est perpendiculaire au plan de la voie et passe par le centre (C) du galet, chacun de ces blocs lamifiés étant interposé entre deux pièces d'appui ( 19, 20), l'une fixe par rapport à l'axe du galet et l'autre solidaire du châssis (B) du bogie. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les deux blocs lamifiés ( 18 v, 18 r) formant ladite paire sont disposés symétriquement par rapport au centre (C) du galet ( 1). 9 Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que les deux blocs lamifiés ( 18 v, 18 r) formant ladite paire sont placés sous précontrainte entre leurs pièces d'appui suivant la direction longitudinale (OX) de la voie. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chacun des blocs lamifiés qu'il comporte est lié par adhérisation aux faces des platines ou pièces d'appui entre lesquelles il est interposé.