Brevet FR2860479A3 — publié le 20050408

FR 2860479 A3 20050408 FR 0311577 A 20031002 L'invention concerne un système de guidage pour véhicule le long d'au moins un rail directeur comprenant une face de roulement et dont au moins une face latérale constitue une face directrice, du type comprenant un dispositif de galet de guidage configuré pour coopérer avec ladite face de roulement et ladite face latérale et comportant une partie d'appui roulante destinée à être par sa face périphérique en contact de roulement avec la face supérieure de roulement du rail et au moins une partie latérale susceptible de venir en contact avec la face latérale en regard du rail. Des systèmes de ce type sont déjà connus. Ces systèmes sont adaptés pour coopérer avec un ou deux rails et leur dispositif de galet comporte une face d'appui roulant et au moins une partie latérale formée par un flasque qui est solidaire en rotation de la partie d'appui en faisant radialement saillie vers l'extérieur et vient en contact avec la face directrice du rail. Ce système de guidage connu présente l'inconvénient que le contact des faces latérales des flasques formant les joues avec les faces en regard de la tête du rail implique un frottement entre les surfaces en contact et ainsi usure à la fois du rail et du galet. L'invention a pour but de proposer un système de 25 guidage qui pallie cet inconvénient. Pour atteindre ce but, le dispositif de galet selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de galet comporte au moins un galet d'appui roulant et au moins un galet latéral formant ladite partie latérale et dont le diamètre et la forme de la face latérale destinée à venir en contact avec le rail sont choisis de façon que le galet latéral présente à son point de contact avec le rail la même vitesse que le galet central d'appui au niveau de sa face de roulement sur le rail. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un système de guidage selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe dans le plan vertical à travers la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue du dispositif de galet dans la direction de la flèche III-III de la figure 1; - les figures 4 à 7 sont des vues en coupe similaires à la figure 2 et montrent trois versions de mise en uvre d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 8 est une vue en coupe similaire à la figure 2, d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de galets selon l'invention - la figure 9 est une vue en coupe similaire à la figure 2, d'un perfectionnement au mode de réalisation de 20 la figure 2; - la figure 10 est une vue en coupe similaire à la figure 2 d'un quatrième mode de réalisation du dispositif de galet selon l'invention; - la figure 11 est une vue en perspective d'un 25 autre mode de réalisation du système de guidage selon l'invention; et la figure 12 est une vue partiellement en coupe verticale d'un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un système de guidage selon l'invention, qui permet de guider un véhicule avantageusement sur pneus roulant sur une chaussée, à l'aide d'un rail unique. Dans l'exemple représenté, le système comporte un dispositif de galet 1 engagé sur un rail 2 et qui constitue un palpeur mécanique monté à l'extrémité en forme d'une fourche 4 d'un bras 5 dont l'autre extrémité est montée pivotante autour d'un axe horizontal 6 sur une pièce en forme d'un cadre 7 lui-même monté pivotant autour d'un axe vertical 8 fixé entre deux consoles de support parallèles 9 et 10 associées à un essieu 11 de support de deux roues du véhicule équipé du système de guidage selon l'invention. A l'aide d'un système de man uvre et d'application de la charge 14 interposé entre le cadre support 7 et le bras 5, ce dernier peut être amené à pivoter autour de l'axe 6 pour être mise hors ou en engagement avec le rail 3. Le système 14 permet l'application du dispositif de galets 1 sur le rail, avec une force réglable. A l'extrémité de chaque essieu est prévu un levier pivotant 16 à deux bras 17, 18, dont l'axe de pivotement est supporté par l'essieu et qui comporte au niveau de l'axe de pivotement, mais orienté perpendiculairement, l'axe de rotation d'une roue 12. Ainsi le levier 16 constitue un triangle d'orientation de la roue. Comme le montre clairement la figure 1, une biellette 19 est interposée entre l'extrémité avant 21 du cadre support 7 et l'extrémité libre d'un des bras, dans le cas présent du bras 17 du triangle de direction 16. La biellette 19 s'étend parallèlement à l'essieu 11. Une autre biellette 22 interconnecte les extrémités libres des deux autres bras 18 des deux triangles de direction 16. On comprend aisément que tout changement d'orientation du rail, telle qu'une courbure du rail 2, est transmise par le dispositif de galets 1 au bras 5 et provoque un pivotement de ce dernier autour de son axe vertical 8 ce qui entraîne un changement d'orientation des roues 9 par l'intermédiaire des biellettes 19, 22 et des triangles de direction 16. On décrira ci-après différents modes de réalisation du dispositif galet 1 selon l'invention, en se reportant aux figures 2 à 10. La figure 2 montre une première version d'un premier mode de réalisation du dispositif de galet 1 selon l'invention. Ce dispositif comporte trois galets séparés, à savoir un galet central 24 et, de part et d'autre de celui-ci, deux galets latéraux 25 et 26. Les trois galets sont montés rotatifs sur un arbre coudé 28 réalisé en une pièce, qui comporte une partie centrale 29 de support du galet central 24 et, à droite et à gauche, une partie respectivement 30 et 31. Les parties 30 et 31 sont inclinées par rapport à l'axe de la partie centrale 29 de façon que les galets 25 et 26 soient inclinés par rapport au galet central 24 en se rapprochant au niveau du rail 2. Les galets 24, 25, 26 sont montés sur leurs parties d'axe respectivement 29, 30 et 31 par l'intermédiaire de roulements respectivement 33, 34, 35. Les parties d'axe inclinées 30, 31 sont retenues dans des pièces de support 37, 38 engagées dans les branches 40 de la fourche 4, avec interposition d'une couche élastomère 40, 41. Le rail 2 porte, dans l'exemple représenté, une partie formant tête 42 reliée à la base 43 par une partie intermédiaire plus étroite 44. La tête 42 du rail a une surface horizontale plane 45 et deux faces latérales 46, 47 qui sont inclinées en se rapprochant en direction de la base 43. Le galet central 24 présente une surface extérieure cylindrique 49 par laquelle elle vient en contact de roulement avec la face supérieure horizontale 45 du rail 2. Les galets latéraux 25, 26 ont un diamètre supérieur au diamètre du galet central 24 de façon que les parties radialement externes 51, 52 des faces latérales orientées vers le rail 2 fassent saillie au niveau de ce dernier, au-delà de la face périphérique 49 du galet central 24 pour pouvoir venir en contact avec les faces latérales inclinées respectivement 46, 47 de la tête 42 du rail. L'écart des surfaces latérales de contact 51, 52 des galets 25, 26 est supérieur à la largeur de la tête de rail 42 de façon que, lorsqu'une face est en contact avec la tête de rail, l'autre est écartée de la tête, comme le montre clairement la figure 2. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les faces de contact annulaires 51, 52 sont bombées et présentent, dans une coupe radiale, conformément à la figure 2, la forme d'un arc d'un cercle indiqué schématiquement en traits mixtes. Par conséquent, le contact entre les surfaces 51, 52 des galets et les faces latérales 46, 47 est sensiblement ponctuel. Sur la figure, la zone de contact ponctuel de la face bombée 52 du galet 26 avec la face latérale 47 de la tête de rail 42, est désignée par la référence 54. D'autre part, la distance radiale entre les axes des parties de bras inclinées 30, 31 et les zones de contact telle que la zone 54 des faces bombées 51, 52 des galets 25, 26 est égale à l'écart radial entre l'axe de la partie médiane 29 et la face périphérique de roulement 49 du galet central 24. Pour éviter toute vitesse différentielle entre le galet 24 roulant de façon permanente sur le rail 2 et les galets latéraux 25, 26 lors d'un contact entre les galets et la tête de rail 42, après un certain temps de non contact, le dispositif de galets comporte des moyens de synchronisation des galets par entraînement des galets latéraux par le galet central. Dans le cas de la figure 2, cet entraînement se fait à l'aide d'un engrenage. A cette fin, le galet central 24 porte sur chacune de ses faces latérales une couronne de dents radiales et chaque galet latéral 25, 26 porte sur sa face en regard une couronne dentée complémentaire respectivement 57 et 58. Comme le montre la figure, les dentures sont coniques et chaque denture d'un galet latéral engrène une denture du galet central au niveau de leur partie juste au-dessus du rail. Il est encore à noter que la figure 2 montre en 60 la gorge dans la chaussée qui loge la tête 42 du rail 2, et dont la largeur est choisie pour permettre l'engagement des parties radialement externes inférieures des galets latéraux 25, 26. On constate en outre que pour protéger le dispositif de galets 1 contre la pénétration de corps étrangers et des saletés, le dispositif est pourvu d'un carter de protection 62 qui recouvre en l'entourant l'espace entre les faces en regard des galets latéraux et du galet central. La figure 4 montre une autre version de réalisation du dispositif de galet 1 de la figure 2. Dans cette version de mise en oeuvre du dispositif 1, le galet central 24 porte sur son pourtour une bande en matière synthétique 63 dont la surface périphérique cylindrique extérieure constitue la face de roulement 42 du galet. Cette couche matière synthétique intercalée entre le galet central et le rail assure une isolation phonique. La figure 5 montre une autre possibilité de mise en oeuvre de l'isolation phonique. Dans ce cas, le galet central 24 est pourvu d'une couche d'élastomère d'isolation phonique 64, qui est située à l'intérieur du galet en s'étendant sur toute la largeur du galet, parallèlement à l'axe de celui-ci. Pour assurer aussi une isolation phonique au niveau des galets latéraux 25, 26, ceux-ci sont réalisés en deux parties, une partie centrale en forme d'un moyeu 66 et une partie extérieure annulaire 67, avec interposition entre ces deux parties d'une couche d'élastomère isolante 68. Etant donné que le moyeu comporte une saillie radiale 69, audelà du bord inférieur de la partie annulaire extérieure 67, la couche isolante 68 a un profil en forme d'un L pour que l'effet d'isolation phonique soit optimale. Dans la version de mise en uvre du premier mode de réalisation, représenté sur la figure 6, une couche d'isolation phonique notée 71 est disposées sous la zone de contact des galets latéraux 24, 25 avec les faces latérales 46, 47 de la tête de rail 42, et les zones de contact sont à cette fin réalisées sous forme d'éléments annulaires séparés, arqués en conséquence. Ces éléments qui portent les références 72, 73 sont rapportés sur les galets, avec interposition des couches phoniquement isolantes 71. La figure 7 montre un autre mode de réalisation du dispositif de galet 1 de l'invention. Dans ce cas, la face supérieure de la tête de rail n'est plus plane, comme sur les figures 1 à 6, mais présente un évidement circonférentiel 75, symétrique par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal, dont le fond 76 est plane et constitue le chemin de roulement. Les surfaces latérales extérieures de contact de la tête, qui portent les références 77, 78, sont planes et inclinées en s'écartant en direction de la chaussée. Les surfaces inclinées 77, 78 s'étendent dans la direction de la base du rail 2 au-delà du niveau du fond 76. Pour pouvoir rouler sur la face de fond 76 du rail, le galet 24 présente une face périphérique étagée dont la partie médiane en saillie constitue la bande de roulement 80. Dans ce mode de réalisation, les galets latéraux 25, 26 peuvent être solidarisés en rotation du galet central 24 et s'étendent dans un plan parallèle au plan du galet central. En d'autres termes, les galets ne sont plus inclinés comme dans le premier mode de réalisation. Par conséquent, l'arbre 28 est un arbre droit. En faisant en sorte que les faces latérales de contact 51, 52 des galets latéraux viennent en contact avec les faces de contact 77, 78 de la tête de rail 42 au niveau du fond 76 du rail, les distances des points de contact notées comme auparavant 54 de l'axe des galets latéraux est identique à la distance de la face de roulement 80 du galet central de son axe de rotation, ce qui a pour conséquence que les vitesses des galets latéraux à leur point de contact 54 et du galet central au niveau de sa face de roulement 78 sont identiques. La figure 8 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif de galet 1 selon l'invention. Ce mode de réalisation a en commun avec les figures 2 à 5 que les galets latéraux 25, 26 sont des galets inclinés, et indépendants. Ce mode de réalisation se distingue du premier par les moyens de synchronisation des rotations de ces galets latéraux, du galet central 24. L'entraînement en rotation des galets latéraux par le galet central se fait à l'aide d'un dispositif à courroies et poulies. La rotation du galet central 24 est transmise par une première courroie 82 à une poulie 83 qui est solidaire en rotation d'un axe 84 qui porte deux autres poulies 85, 86 également solidaires en rotation de l'axe 84. Chacune des deux poulies 85, 86 transmet la rotation de l'axe 84 par l'intermédiaire d'une courroie 87, 88 au galet latéral correspondant 25, 26. Des poulies de renvoi 89, 90 sont prévues pour assurer l'orientation appropriée des courroies au niveau des galets. La figure 9 illustre une possibilité de rendre flexible aussi la synchronisation par engrenage des galets inclinés. A cette fin, on monte les anneaux crémaillère 57, 58 constituant des engrenages coniques sur les surfaces latérales internes des galets latéraux 25, 26 de façon qu'en cas de la présence d'une résistance à la rotation d'un anneau, supérieure à une valeur de seuil, l'anneau concerné puisse être en mesure de glisser sur sa face de support. A cette fin, comme le montre la figure 9, l'engrenage conique 57 qui est représenté comporte un prolongement annulaire axial 92 sur lequel est fixé une pièce annulaire par exemple en bronze 93, qui présente une section transversale en forme d'un L, à l'aide de vis 94. La branche libre 95 de la pièce 93 est pressée contre la face latérale de support 96 du galet 25 par un élément ressort 98 réalisé dans l'exemple représenté par un tore en élastomère, avec interposition d'une rondelle indiquée en 99, l'élément ressort 98 étant logé dans une pièce annulaire rapportée 100. Cette pièce présente une section transversale en forme d'un L dont une branche est fixée sur la face de support 96 du galet tandis que le bord de l'autre branche est recourbé pour former une gorge 101 de logement de l'élément ressort 98. La figure 10 illustre un quatrième mode de réalisation du dispositif de galet 1 selon l'invention, en deux versions légèrement différentes indiquées à gauche et à droite de l'axe de symétrie du galet central 24. Dans ce mode de réalisation, les galets latéraux 25, 26 sont indépendants du galet 24 mais sont montés rotatifs sur des parties d'arbre 30, 31 qui sont parallèles à la partie d'arbre 28 de support du galet central. Ce dispositif de galet est adapté pour rouler sur une tête de rail 42 dont la face de roulement est plane comme dans le cas de la figure 2. Par contre, les faces latérales par lesquelles les galets latéraux sont destinés à venir en contact avec le rail sont inclinées de la manière représentée sur la figure 7 et portent donc les références 77 et 78. Pour que les vitesses de rotation des galets au niveau des points de contact 54 avec la tête de rail 42 puissent être identiques à la vitesse de rotation au niveau de la face périphérique de roulement 49 du galet central 24, d'une part, et pour assurer la synchronisation en rotation des galets latéraux 25, 26 sur le galet central 24, d'autre part, les axes de rotation des galets latéraux sont décalés par rapport à l'axe de rotation du galet central et ce dernier porte une couronne dentée à sa périphérie, notée 104, 105 sur chaque côté qui engrène la couronne dentée intérieurement 106, est associée aux galets latéraux 25, 26. Les couronnes dentées 104, 105 du galet central, d'une part, et les couronnes 106, 107 des galets latéraux, d'autre part, ne sont pas concentriques et s'engrènent du côté du rail 2. Pour assurer une certaine flexibilité de la synchronisation en rotation des galets, chacune des couronnes 106, 107 est montée sur son galet par l'intermédiaire de deux patins par exemple en bronze 109 de façon à obtenir une liaison par frottement entre le galet et la couronne. Les patins de frottement en bronze sont appliqués contre les faces latérales de la couronne respectivement sous l'effet d'un élément ressort 108 interposé entre une face de support du galet et un élément annulaire rapporté qui prend appui sur l'un des patins 109, l'autre patin étant disposé entre la couronne et une autre surface d'appui solidaire du galet. La figure 11 illustre un autre mode de réalisation de l'agencement de support du dispositif de galet 1. L'agencement selon la figure 11 se distingue de celui montré sur la figure 1 par le fait que le bras 5 fait partie d'un parallélogramme, qui présente l'avantage que le dispositif de galet 1 lors de son déplacement vertical se déplace toujours en translation, sans aucun mouvement angulaire. A cette fin, la fourche 4 de retenue du dispositif de galets est articulée en 112 au bras 5 et deux bras supplémentaires 113 sont prévus qui sont articulés par une extrémité à des pattes 114 situées à l'avant de la fourche 4 et par leur autre extrémité au cadre de support 7. Le système de guidage selon l'invention n'a été décrit ci avant à l'aide de plusieurs modes de réalisation qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Des multiples modifications peuvent cependant être apportées à ce système, sans sortir du cadre de l'invention. La description qui précède a montré que le système de guidage d'un véhicule, selon l'invention, est constitué d'un palpeur actionneur mécanique qui est d'une part fixé aux éléments de direction du véhicule et qui d'autre part, roule sur le rail. Le système est particulièrement adapté pour équiper des tramways. Lorsqu'un tel tramway entre dans une courbe, le galet qui roule sur le rail est dévié vers l'intérieur de la courbe. Le galet étant lié à un bras, celui-ci pivote autour de son axe vertical de rotation. En prenant un certain angle, le bras influence l'orientation des roues du véhicule de manière à réduire l'angle du bras. Cette chaîne cinématique permet de transmettre les efforts nécessaires au changement de direction, l'information de changement de direction étant prise sur les faces latérales du rail. Les galets latéraux de ce dispositif permettent de reprendre les efforts sans occasionner des frottements. En effet, les galets se comportent comme des roues. Le contact rail/galets est ponctuel et sans frottement. L'invention assure une synchronisation permanente des galets. Pour assurer une certaine flexibilité de la synchronisation et permettre, le cas échéant, l'immobilisation de l'un des deux galets latéraux ou de l'ensemble des galets dans le cas de la présence d'un obstacle, l'invention propose une transmission par adhérence dont plusieurs possibilités de mise en uvre ont été décrites à titre d'exemple. Etant donné que le contact entre le galet central et le rail, d'une part, et entre les galets latéraux et le rail, d'autre part, ne se fait pas par frottement, mais uniquement par roulement, le système n'engendre que peu de bruit. En prévoyant une couche d'élastomère, intercalée entre les bandes de roulement du galet central et des galets latéraux et le support du dispositif de galet, ce bruit est encore davantage réduit, la couche élastomère accomplissant un rôle d'isolation phonique. L'utilisation de galets inclinés est intéressante car elle ne nécessite qu'une fente étroite dans la chaussée. L'invention a été décrite ci avant, à titre d'exemple, dans plusieurs modes et versions de réalisation adaptées pour coopérer avec un seul rail de guidage. Bien entendu, l'invention couvre aussi des systèmes conçus pour coopérer avec plusieurs rails, par exemple deux rails parallèles comme cela est illustré sur la figure 12. Sur cette figure, les deux rails portent les références 116, 117 et le véhicule est équipé de deux 2860479 12 dispositifs de galet notés 118, 119 situés de part et d'autre du véhicule indiqué en 120. Chaque dispositif de galet 118, 119 correspond à une moitié du dispositif de galet 1, c'est-à-dire comprend un galet d'appui roulant 122 correspondant dans sa configuration et son fonctionnement au galet 24 des figures 2 à 10 et un galet latéral incliné respectivement 124, 125 dont la configuration et le fonctionnement correspondent à ceux des galets latéraux 25 et 26. Les galets 118 et 119 peuvent comporter toutes les caractéristiques constructives et fonctionnelles qui ont été présentées lors de la description du dispositif de galet 1 dans ses différentes versions de réalisation. On constate que les galets latéraux 124, 125 coopèrent avec les faces latérales extérieures respectives des rails comme les galets latéraux 25, 26 avec les faces latérales du rail directeur 2. REVENDICATIONS 1. Système de guidage d'un véhicule le long d'au moins un rail directeur comprenant une face de roulement et dont au moins une face latérale constitue une face directrice, du type comprenant un dispositif de galet de guidage configuré pour coopérer avec ladite face de roulement et ladite face latérale et comportant une partie d'appui roulante destinée à être par sa face périphérique en contact de roulement avec la face supérieure de roulement du rail et au moins une partie latérale susceptible de venir en contact avec la face latérale en regard du rail, caractérisé en ce que le dispositif de galet (1) comporte au moins un galet d'appui roulant (24) et au moins un galet latéral (25, 26) formant ladite partie latérale et dont le diamètre et la forme de la face latérale (51, 52) destinée à venir en contact avec le rail (2) sont choisis de façon que le galet latéral présente à son point de contact (54) avec le rail (2) la même vitesse que le galet central d'appui galet latéral pour chaque rail directeur. 3. Système de guidage pour véhicule le long d'un rail directeur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de galet comporte trois galets, et au moins un galet latéral (25, 26) formant ladite partie latérale et dont le diamètre et la forme de la face latérale (51, 52) destinée à venir en contact avec le rail (2) sont choisis de façon que le galet latéral présente à son point de contact (54) avec le rail (2) la même vitesse que le galet central d'appui (24) au niveau de sa face de roulement sur le rail. niveau de sa face de roulement sur le rail. Système de guidage selon la revendication 1, en ce qu'il est guidé le long de deux rails parallèles, dont les faces latérales constituent les faces directrices, en ce qu'il comporte un galet d'appui et un (24) au 2. caractérisé directeurs extérieures caractérisé 2860479 14 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones de contact (51, 52) des galets latéraux (25, 26) présentent, dans une coupe radiale, un profil bombé, avantageusement en forme d'un arc d'un cercle et en ce que les faces de contact (46, 47) du rail sont sensiblement planes. 5. Système selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un galet latéral (25, 26) est synchronisé en rotation avec le galet central (24). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation de la vitesse de rotation d'un galet latéral (25, 26) avec la vitesse de rotation du galet central (24) comportent des dentures (56, 57) associées respectivement au galet latéral (25) et au galet central (24), qui engrènent l'une l'autre. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une denture est montée sur son support par des moyens permettant un glissement entre la denture et le support lors de dépassement d'une force relative dépassant un seuil prédéterminé. 8. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation de la vitesse de rotation d'un galet latéral (25, 26) avec la vitesse de rotation du galet central (24) sont du type à courroies (82, 88) et à poulies (83, 86).