Brevet FR2836443A1 — publié le 20030829

Appui d'articulation latéral flottant entre les extrémités opposées de deux structures wagon articulées entre elles sur un même bogie. La présente invention se situe dans le domaine ferroviaire et plus particulièrement dans le domaine ferroviaire du transport de véhicules routiers sur wagons. Elle se rapporte plus particulièrement à un appui d'articulation flottant pour les extrémités opposées de deux structures wagon articulées entre elles par une articulation centrale sur un même bogie. Il existe dans le domaine des transports ferroviaires des constitutions de train formés par la succession de structures wagon dont les extrémités opposées reposent sur un même bogie. Celles-ci sont articulées entre elles en général par une articulation centrale commune qui repose sur le châssis du bogie par un support articulé appelé crapaudine. Cette dernière, sous la forme d'une articulation sphérique, assure la liaison d'articulation entre les extrémités des structures wagon réunies entre elles et la base-châssis du bogie. Cet appui ponctuel central laisse un débattement de basculement latéral et longitudinal. Pour des raisons de stabilité, cet appui central est complété par un appui latéral de chaque côté dont le débattement est limité par des butées internes au dispositif. Ces appuis latéraux montés de chaque côté de l'articulation centrale, sont appelés traditionnellement lisoirs. Les mouvements de la structure wagon provenant du roulage et des efforts dynamiques sont amortis et limités par ces appuis latéraux. De façon classique, les lisoirs sont formés chacun d'une platine d'appui dynamique, celle-ci étant montée sur une embase mobile par rapport au châssis et suspendue sur celui-ci par deux ressorts. Les efforts en appui s'exerçant sur le lisoir vont comprimer les ressorts et l'embase se déplace dans un mouvement amorti. Il en est de même que l'effort vienne d'une extrémité ou de l'autre. Ainsi, les amplitudes des débattements des extrémités au niveau de l'appui même peu importantes se traduisent à l'extrémité haute de la charge transportée par des déplacements importants pouvant faire sortir la charge transportée du gabarit ferroviaire imposé. On connaît une solution antérieure selon laquelle l'entraînement en mouvement de roulis et de tangage d'une extrémité d'une structure wagon par l'autre est réduit en ce que l'une appuie sur l'autre avec un certain jeu dans la transmission des efforts. Ainsi, chacune peut débattre indépendamment l'une de l'autre jusqu'à rattraper le jeu introduit dans leur liaison technique. Il ne s'agit en réalité que d'un effet retard et au bout d'un certain temps les lisoirs sont sollicités car les mouvements d'une extrémité entraînent l'autre dans sa course. Cette solution n'apporte qu'une faible amélioration car le jeu ne peut être important pour éviter les à-coups et au-delà de ce jeu tous les inconvénients réapparaissent. La présence de ce jeu accroît le risque de sortie du gabarit ferroviaire de la partie haute de la charge transportée. La présente invention vise le transport ferroviaire de charges d'une hauteur maximale dans le cas notamment de remorques et de semi-remorques tout en restant dans le gabarit ferroviaire quels que soient les mouvements des structures wagon notamment lors du roulage. La présente invention vise aussi à éviter un trop grand jeu dans les articulations pour garantir une fiabilité et à procurer des réalisations abordables techniquement et économiquement. En sollicitant moins les articulations et les structures, on améliore la fiabilité. En allégeant les structures on réduit le coût en matière et en main d'oeuvre ainsi que le poids mort. L'invention a pour but de remédier aux différents inconvénients précités et procure plusieurs avantages importants. A cet effet, elle se rapporte à un appui latéral flottant pour deux structures wagon successives articulées entre elles sur un même bogie ferroviaire par une articulation centrale commune, appui utilisé de chaque côté du bogie commun et de part et d'autre de l'articulation centrale commune comprenant un ensemble de suspension élastique portant une garniture de friction, une première patte d'extrémité d'une structure wagon et une deuxième patte d'extrémité de la structure wagon suivante, les pattes d'extrémité étant réunies par une articulation avec débattement portée par un support d'articulation monté sur une plaque d'appui et de support, elle même portée par et déplaçable sur l'ensemble de suspension et par rapport à celui-ci et par une liaison pouvant être interrompue formée d'une zone d'appui glissant de friction sur la plaque d'appui et de support et d'un contact ouvert ou fermé entre la zone d'appui glissant de friction et la deuxième patte d'extrémité. Cette constitution permet de procurer divers avantages importants. L'indépendance des mouvements dans la limite des jeux prévus assure une grande fiabilité de fonctionnement et une grande longévité du matériel en raison de l'absence de sollicitation mécanique de l'une des structures wagon par l'autre. La construction peut s'alléger par des gains de matière et des simplifications de réalisation diminuant le temps de montage et plus généralement de construction. Grâce à l'invention, par la limitation de l'interaction et des jeux verticaux des structures wagon entre elles, on peut transporter des charges de hauteur maximale dans la limite du gabarit ferroviaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins qui représentent : . la figure 1 est une vue en perspective montrant un bogie et l'extrémité d'une seule structure wagon ; . la figure 2 est une vue en plan montrant un bogie sur lequel sont montées articulées les extrémités opposées de deux structures wagons successives ; . les figures 3 et 4 sont des vues en perspective de la liaison entre deux extrémités de structures wagons au niveau de l'appui latéral d'articulation de l'invention, la patte de liaison secondaire en premier plan étant enlevée sur la figure 4 pour montrer le support d'articulation ; . les figures 5 et 6 sont des coupes respectivement transversale et longitudinale au niveau de l'appui latéral d'articulation correspondant à la position des éléments tel que représenté sur la partie de gauche de la figure 9. . les figures 7 et 8 sont des coupes respectivement transversale et longitudinale au niveau de l'appui latéral d'articulation correspondant à la position des éléments tel que représenté sur la partie de droite de la figure 9. . la figure 9 est une vue en coupe transversale de la partie supérieure du bogie, celle-ci étant penchée vers la droite de la figure. La présente invention s'applique à deux structures wagon successives 1 et 2 de gauche à droite sur la figure 2, dont les extrémités opposées 3 et 4 sont articulées sur le même bogie 5 présentant deux essieux 6 et 7 et un châssis 8. Ce châssis 8 porte une crapaudine 9 à corps semi-sphérique 10 formée de deux pièces complémentaires d'articulation dont une coque sphérique réceptrice 11 et une sphère 12 emboîtée dans cette coque réceptrice. La crapaudine 9 est reliée à une articulation centrale de pivotement 13 avec débattement en basculement latéral constituant l'articulation principale par laquelle les extrémités 3 et 4 sont reliées entre elles à pivotement. La crapaudine 9 et l'articulation centrale 13 forment une articulation composite à trois degrés de liberté autorisant toutes les inclinaisons liées aux mouvements de roulage et parmi eux les mouvements de roulis et de tangage. Les extrémités opposées 3 et 4 des structures wagon sont reliées entre elles de chaque côté par une liaison latérale spécifique à discontinuité occasionnelle 14 et 15. Afin de supporter les extrémités des structures wagon successives 1 et 2 dans leurs mouvements, il existe deux appuis latéraux mobiles 16 et 17 sur chacun desquels porte un élément d'extrémité d'une des liaisons latérales discontinues respectivement 14 et 15. Ces liaisons latérales discontinues 14 et 15 sont constituées, selon la présente invention des moyens suivants. Une embase 18 mobile verticalement est montée sur un dispositif de suspension à butées formant un ensemble de suspension 19 appelé communément dans le langage technique lisoir. Une plaque d'appui et de support 20 en contact de frottement avec la face supérieure ou la garniture de l'embase 18 présente un support 21 porte articulation recevant une articulation 22 par exemple une articulation du type à axe de pivotement. Les extrémités 3 et 4 des structures wagon 1 et 2 comportent au niveau de chaque liaison latérale discontinue 14 et 15 des prolongations sous la forme de pattes d'extrémité réalisant au niveau de chaque liaison latérale discontinue d'un côté une jonction avec le lisoir et de l'autre côté une liaison à discontinuité occasionnelle ouverte ou fermée selon que l'extrémité de la patte d'extrémité correspondante est en position relevée ou en contact d'appui. Ces pattes d'extrémité, présentes de chaque côté, sont de deux types : une patte d'extrémité à fourche 23 pour l'extrémité 3 et une patte double d'extrémité 24 pour l'extrémité 4 en regard de part et d'autre de l'articulation principale 13. La patte double d'extrémité 24 est formée de deux éléments 25 et 26 dont l'un au moins, mais de préférence les deux présentent une sous face sensiblement horizontale disposée en regard de la plaque d'appui et de support 20. Plus particulièrement, chaque appui latéral d'articulation selon l'invention présente les composants suivants. L'embase 18 en forme de plateau est montée coulissante verticalement par sa partie centrale 27 par exemple en saillie cylindrique pour venir coulisser à guidage dans un logement 28 par exemple cylindrique ménagé dans un support fixe 29 solidaire du châssis 8 du bogie. Le guidage est amélioré par un plot central 30 s'engageant à coulissement dans une cavité centrale 31. L'embase 18 est montée sur une suspension constituée d'au moins deux ressorts de compression 32 et 33 sur l'extrémité desquels elle repose par ses parties d'extrémité pour former l'ensemble de suspension 19. Les ressorts 32 et 33 de la suspension sont guidés par des pièces intérieures 34 et 35 le long desquelles ils se déplacent dans un mouvement de compression-relâchement correspondant à leur travail de suspension. Ces pièces intérieures 34 et 35 représentées sur les figures 5 à 8 jouent également le rôle de butée et de guidage. On les appellera par la suite pièces de guidage et de butée. En effet, la sous face de l'embase 18 vient en bout de course, en contact de butée avec la face frontale de ces pièces de butée et de guidage lors des mouvements de grande amplitude correspondant au débattement de l'embase 18 permettant d'amortir les mouvements. On distingue ensuite la plaque d'appui et de support 20 montée en appui de frottement sur la face supérieure de l'embase 18 garnie d'une pièce intercalaire d'appui et de frottement 36. La plaque d'appui et de support 20 peut être réalisée selon différentes variantes technologiques par exemple en une structure composite formée de plusieurs plaques superposées par exemple trois comme représenté sur les figures ou toute autre constitution. La plaque d'appui et de support 20 présente sur sa face supérieure une zone de portée-friction 37 s'étendant par exemple de part et d'autre et autour du support d'articulation 21. Cette zone de portéefriction 37 est garnie autour du support d'articulation 21 mais à distance de celui-ci, d'un insert de friction 38 d'une seule pièce en forme de cadre ou en plusieurs pièces sur lequel vient porter chacune des semelles correspondantes 39 et 40 dont est équipée la sous face respectivement des éléments 25 et 26 de la patte double d'extrémité 24. L'insert de friction 38 en cadre est placé par exemple à distance par son périmètre intérieur des bords du support 21 et légèrement en retrait vers le bas par rapport au plan de la face supérieure de la plaque 20 d'appui et de support. Il garnit à encastrement la zone de portée-friction 37 et se trouve réalisé sous la forme d'une plaque massive ou à revêtement, en un matériau à fort coefficient de frottement permettant de dégrader une partie importante de l'énergie lors du travail d'appui et de déplacement en glissement-friction de la semelle 39 ou 40 de chaque sous face des éléments 25 et 26 composant la patte double d'extrémité 24 et l'insert de friction 38 de la zone de portée-friction 37 en regard. Il peut exister deux inserts 38 l'un et l'autre présents sur les parties longitudinales adjacentes au support 21 porte articulation. Selon la variante représentée, ce support 21 porte articulation est conformé en étrier vertical et se présente sous la forme d'un bloc mécanique formé par exemple de deux pièces de flanc assemblées par un pion 41 à la plaque d'appui et de support 20. Le support 21 comporte dans sa partie supérieure un logement de déplacement 42 pour l'axe de pivotement 22. Ce logement 42 est formé d'une cavité cylindrique transversale inférieure se prolongeant vers le haut par deux branches ouvertes ou jumelées par une liaison transversale de sécurité. L'axe de pivotement 22 de l'articulation peut se déplacer le long de ce logement 42 entre une position haute et une position basse et inversement. Sur cet axe de pivotement 22 sont montées les extrémités latérales de la patte à fourche 23. Le logement de déplacement 42 présente à l'effet de déplacement de l'axe 22 une section transversale de forme sensiblement oblongue ouverte vers le haut mais de préférence à sortie condamnée par la liaison transversale de sécurité par exemple par des boulons transversaux (non représentés). La mobilité verticale de l'axe de pivotement 22 entre une position basse et une position haute le long de son logement de déplacement 42 représente le débattement vertical utilisé comme liberté de mouvement conjointement avec le montage flottant de la plaque d'appui et de support 20 et la latitude de mouvement existant entre la patte d'extrémité 24 et la plaque d'appui et de support 20. Cette latitude de mouvement correspond à la course entre l'appui et la position relevée de la patte double 24 comme il sera décrit ciaprès dans l'explication du fonctionnement. On utilise également la mobilité inverse c'est-à-dire celle du support d'articulation 21 par rapport à l'axe de pivotement 22 qui, dans ce cas est fixe. Bien entendu, tous les cas de combinaison de ces mobilités sont possibles. Selon une variante, on peut réaliser le support 21 porte articulation mobile par rapport à la plaque 20 d'appui et de support pour obtenir une totale indépendance de mouvements entre l'une et l'autre extrémités des structures wagon. Selon cette variante, le support 21 porte articulation traverse ainsi la plaque 20 d'appui et de support pour exercer directement sa force de poussée sur et contre la pièce de friction 36 de l'ensemble de suspension 19 formant lisoir. A cet effet, ce support 21 peut être monté à coulissement dans un évidemment traversant au centre de la plaque 20 d'appui et de support (non représenté). Un mouvement guidé par des rainures, des gorges ou autres moyens permettraient un bon fonctionnement et une présentation correcte d'appui de la base de ce support 21. Bien entendu, dans ce cas, le débattement de l'axe 22 le long de son logement n'est plus totalement nécessaire car celui-ci est assuré par le déplacement de son support 21. On peut également envisager une variante selon laquelle le support d'articulation est mobile par rapport à la plaque d'appui et de support 20, mais agit indirectement sur le lisoir et ceci à travers cette plaque 20. Dans ce cas, il est possible de prévoir un débattement supplémentaire entre le support d'articulation et la plaque 20 par un intervalle avant contact. En roulage, selon les mouvements provenant d'une structure wagon ou de l'autre ou d'un côté ou de l'autre de la même structure wagon, les appuis latéraux flottants vont travailler se déplacer dans un sens ou dans un autre par exemple du bas vers le haut ou inversement. Les positions extrêmes sont représentées sur les figures 5 à 9. Dans le cas d'une poussée provenant de la structure wagon 1 de gauche (figures 5 et 6), lors d'un basculement vers le bas, la patte à fourche 23 d'extrémité va appuyer sur l'ensemble de suspension 19 ou lisoir par l'intermédiaire du support 21 porte articulation jusqu'à compensation ou contact de butée par les ressorts de compression 32 et 33 de l'ensemble de suspension 19 sur les pièces intérieures de butée et de guidage 34 et 35. En effet, dès que l'axe de pivotement 22 arrive en butée de fond de logement 42, l'ensemble de suspension s'affaisse dans un mouvement amorti sous la poussée de l'extrémité 3 correspondante de la structure wagon 1 en raison du travail des ressorts de la suspension. Si la poussée présente en plus une composante horizontale, la plaque d'appui et de support 20 ripe par glissement de friction sur la pièce intercalaire d'appui et de frottement 36. L'axe de pivotement 22 est prévu pour tourner dans son logement lors des basculements de tangage. Inversement, dans le cas des figures 7 et 8, la patte double d'appui 24 peut subir une poussée vers le bas et ce sont alors les deux éléments 25 et 26 de la patte double d'appui 24 qui affaissent l'ensemble de suspension 19 par appui de leurs semelles de garniture 39 et 40 sur la zone de portée-friction 37. L'ensemble de suspension 19 descend avec le support 21 porte articulation, laissant l'axe de pivotement 22 dans sa position dans son logement 42 grâce à la liberté de mouvement le long de ce logement à section oblongue. Toute composition des mouvements ci-dessus est possible en raison de l'absence de liaison mécanique fonctionnelle entre les pattes 23 et 24. On a ainsi rendu les mouvements de l'extrémité d'une structure wagon indépendants de ceux de l'extrémité de la structure wagon suivante dans la limite des débattements maximum en utilisation. Dans le cas de la variante à support 21 d'articulation coulissant indépendamment de la plaque 20 d'appui et de support, l'indépendance est totale. Chaque extrémité de chaque structure wagon peut se déplacer et agir seule sur la pièce de friction 36 du lisoir. L'intérêt général de la présente invention réside dans la présence d'au moins deux débattements l'un au niveau du support 21 d'articulation et l'autre entre la patte d'extrémité 24 et la plaque 20 d'appui et de support lors des mouvements dus au roulage. Selon les particularités des mouvements des extrémités, ces débattements ne sont pas forcément simultanés. Ils offrent dans tous les cas d'utilisation normale des structures wagon lors du roulage, une course à vide permettant d'éviter la transmission des mouvements à l'autre extrémité, sachant qu'en plus, ceux-ci sont amortis par les ressorts de l'ensemble de suspension 19. REVENDICATIONS 1. Appui latéral flottant pour deux structures wagon successives articulées entre elles sur un même bogie ferroviaire par une articulation centrale commune comprenant un ensemble de suspension élastique portant sur sa face supérieure une garniture de friction sur laquelle s'exercent des forces de poussée résultant des mouvements provenant du roulage des extrémités ou des pattes d'extrémité des structures wagon successives caractérisé en ce que . les forces de poussée s'exercent sur la garniture de friction de l'ensemble de suspension à travers une plaque d'appui et de support (20) venant porter à friction sur la garniture de friction de l'ensemble (19) de suspension élastique . les forces de poussée proviennent d'une part d'une extrémité ou d'une patte d'extrémité d'une des extrémités en simple contact d'appui avec la plaque (20) et d'autre part d'un support d'articulation relié par une articulation avec débattement à une extrémité ou à une patte d'extrémité de l'autre extrémité de la structure wagon suivante. 2. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que : . un support (21) porte articulation (22) est monté solidaire de la plaque (20) d'appui et de support elle même déplaçable par un contact d'appui glissant de friction sur la pièce de friction de l'ensemble (19) de suspension, . l'articulation (22) est montée déplaçable dans ce support (21) le long d'un logement entre une position haute et une position basse formant ainsi un premier débattement fonctionnel, . la deuxième extrémité ou patte d'extrémité de la structure wagon suivante est libre en débattement entre une position relevée et une position basse dans laquelle elle se trouve en contact d'appui glissant de friction avec la face supérieure de la plaque (20) formant ainsi une discontinuité occasionnelle de la liaison et un deuxième débattement fonctionnel 3. Appui latéral flottant selon la revendication 2 caractérisé en ce que le support (21) porte articulation est mobile par rapport à la plaque (20) d'appui et de support pour réaliser directement le contact d'appui glissant de friction sur la pièce de friction de l'ensemble (19) de suspension. 4. Appui latéral flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce que le support (21) porte articulation mobile par rapport à la plaque (20) d'appui et de support l'est à travers celle-ci pour réaliser directement le contact d'appui glissant de friction sur la pièce de friction de l'ensemble (19) de suspension. 5. Appui latéral flottant selon la revendication 3 caractérisé en ce que le support (21) porte articulation mobile par rapport à la plaque (20) d'appui et de support est en contact d'appui avec celle-ci pour réaliser indirectement le contact d'appui glissant de friction sur la pièce de friction de l'ensemble (19) de suspension. 6. Appui latéral flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce que le contact d'appui avec la plaque (20) d'appui et de support est un contact d'appui avec débattement. 7. Appui latéral flottant selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'appui glissant de friction entre la deuxième extrémité ou patte d'extrémité et la plaque (20) d'appui et de support s'effectue sur la face supérieure de cette plaque (20). 8. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe d'articulation (22) est un axe de pivotement. 9. Appui latéral flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'axe de pivotement (22) est monté et porté dans un logement de déplacement (42) à section de forme générale oblongue présentant en partie inférieure une forme cylindrique réceptrice dans laquelle vient buter l'axe de pivotement (22) et en ce que l'axe de pivotement est mobile le long de ce logement de déplacement entre une position haute et une position basse formant ainsi le premier débattement. 10. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plaque d'appui et de support (20) présente une face supérieure et une face inférieure d'appui, et en ce qu'un support (21) porte articulation est conformé en étrier et est porté par cette plaque d'appui et de support (20). 11. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plaque d'appui et de support (20) repose sur l'ensemble de suspension (19) par sa face inférieure qui se trouve en contact avec une pièce intercalaire de friction (36) portée par l'ensemble de suspension (19) sur laquelle il se déplace par glissement-friction, la pièce intercalaire de friction (36) étant portée par l'embase (18) de l'ensemble (19) de suspension. 12. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première extrémité ou patte (23) d'extrémité est terminée par une fourche montée sur l'axe de pivotement (22). 13. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième patte (24) d'extrémité est une patte double d'appui dont un au moins de ses éléments (25) ou (26) présente une sous face plane garnie d'une semelle en regard de la zone de portée-friction (37) de la face supérieure de la plaque d'appui et de support (20). 14. Appui flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce que la zone de friction (37) est garnie d'un insert de friction (38). 15. Appui flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'insert de friction (38) présente une forme en cadre et se trouve disposé autour de la base du support d'articulation légèrement en dessous du plan de la face supérieure de la plaque (20). 16. Appui latéral flottant selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'au moins un élément à sous face plane de la patte double d'extrémité (24) en regard de la face supérieure de la plaque d'appui et de support (20) est garni d'une semelle et arrive en contact de butée avec l'insert de friction (38) de la plaque (20) d'appui et de support et se déplace sur cet insert par glissement-friction.