BE1000530A4 - Dispositif de guidage et de sustentation d'un vehicule ferroviaire. - Google Patents

Abstract

Boggie à roues indépendantes comprenant une traverse (3) et deux longerons (4) montés pivotants et inclinables par rapport à la traverse (3). Ces longerons (4) sont constitués de deux parties reliées entre elles par une articulation, constituée d'un pivot sensiblement vertical (8), permettant au dispositif de mieux suivre les courbes de la voie. La première partie du longeron (4) est un élément de charpente longitudinal (8) articulé à la traverse (3) par une articulation (12). Elle porte une roue motrice (6). La seconde partie du longeron (4) est un bras directionnel (7) qui prolonge l'élément de charpente longitudinal (5) et est solidaire de celui-ci par un pivot sensiblement vertical (8). Ce bras directionnel (7) porte une roue de guidage (9).

Description

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   DISPOSITIF DE GUIDAGE ET DE SUSTENTATION 
D'UN VFHICULE FERROVIAIRE 
La presente invention est relative      un dispositif de guidage et de sustentation d'un vehicule ferroviaire, constitue d'un boggie ä roues indépendantes comprenant une traverse assujettie ä une caisse du véhicule de manière      être perpendiculaire au plan vertical contenant l'axe longitudinal du véhicule au voisinage d'une   extrémité   de cette caisse ainsi aue deux longerons munis d'au moins une roue et, dans le sens longitudinal, sur des moyens d'articulation portes par la traverse de part et d'autre du plan vertical susdit. de manière   a   permettre aux roues portées par les longerons de suivre les courbures et de franchir les   inégalités   de la voie. 



   Elle trouve sa principale application dans le transport urbain, notamment lorsaue le parcours   presente   des courbes de faible rayon ou lorsaue l'infrastructure de la voie, en particulier pour le transport urbain souterrain, dans le cas du   metro,   exige le recours ä des dispositifs de guidage et de sustentation legers et peu encombrants. 

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   On connaît   déjà   un grand nombre de dispositifs de sustentation de véhicules ferroviaires aptes à assurer la stabilité dynamiaue de ces véhicules, tant en trajectoire rectiligne au'en traiectoire courbe inscrite ä grande vitesse. 



   Le brevet européen n* 0 060 000 décrit un dispositif de sustentation et de guidage d'un véhicule ferroviaire, éauipé d'au moins quatre roues montées sur un support destiné ä etre assujetti ä la caisse d'un vehicule, au voisinage d'une   extrémité   de cette caisse. 



  Ce dispositif est constitué d'une traverse maintenue perpenciculaire au plan vertical contenant l'axe longitudinal du véhicule et de deux longerons disposes, en position de service, dans le sens longitudinal de la caisse, de part et d'autre du plan vertical susdit. Ces longerons sont relies l'un a l'autre par J'intermediaire d'une tringle montée sur des rotules. Ils sont articules à la traverse commune par des pivots susceptibles de prendre une certaine inclinaison dans un plan sensiblement vertical. Ces pivots sont relies entre eux par des rotules et un palonnier solidaire de la traverse par un pivot perpendiculaire au plan formé par la traverse et l'axe longitudinal du véhicule. 



   Dans les courbes, les longerons pivotent par rapport ä la traverse autour de pivots sensiblement verticaux et forment les cotes opposes d'un   Parallelogramme   deformable, tandis aue la traverse reste perpendiculaire ä l'axe longitudinal de la caisse du   vehicule.   



   La rigidité des longerons   empeche   cependant les roues portées par un même longeron. et s'appuyant sur une même file de rail, de s'orienter simultanement 

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 tangentiellement au dit rail. 



   13 s'ensuit un glissement considerable du bourrelet d'une des roues ou des deux roues portées par le longeron   entralnant   un bruit   désagréable   et une usure accélérée des rails et des roues. 



   La présente invention vise à remédier   a   cet inconvenient. Elle a pour objet un dispositif de guidage et de sustentation d'un véhicule ferroviaire, constitué d'un boggie   a   roues indépendantes susceptibles de pivoter autour d'un axe vertical et de se mouvoir indépendamment dans un plan vertical sur chacune des files de rail.

   Le boggie comprend une traverse assujettie une caisse du véhicule de maniere ä être perpendiculaire au plan vertical contenant l'axe longitudinal du véhicule au voisinage d'une extrémité de cette caisse ainsi   aue   deux longerons munis d'au moins une roue et, dans le sens longitudinal. sur des moyens d'articulation portes par la traverse de part et d'autre du plan vertical susdit, de maniere e permettre aux roues   portees   par les longerons de suivre les courbures et de franchir les   inégalités   de la voie. 



   Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce que les longerons comportent une articulation et sont constitues chacun d'un element de charpente longitudinal articule   a   la traverse et prolong par un bras directionnel   articule ment   de charpente longitudinal autour d'un pivot sensiblement vertical et muni   è   une   extrémité   libre d'une roue de guidage. 



   Dans une forme de réalisation   particuliere,     chaaue   longeron   presente   un appendice   s'retendant   vers l'interieur du boggie dans une direction transversale 

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 sensiblement perpendiculaire ä celle du bras et présentant des articulations sur lesauelles est fixee une entretoise. 



   Chaque bras directionnel porte avantageusement au voisinage de son extrémité libre un appendice s'étendant vers   l'Interieur   du boggie dans une direction transversale, sur   laouelle   est fixee une tringle solidaire de l'entretoise susdite. 



   La distance entre les points de fixation de l'entretoise au longeron est avantageusement déterminée en fonction de l'empattement, de la largeur de voie et de la position des articulations des elements de charpente à la traverse et du bras directionnel par rapport        ment   de charpente. 



   Selon une particularite de l'invention, le rapport de la distance entre le plan de la roue de guidage et le moyen d'articulation qui solidarise la tringle      l'appendice du bras directionnel et celle entre ledit plan de la roue de guidage et le moyen d'articulation aui solidarise la tringle ä l'entretoise, est choisi de telle maniere   aue   le plan de la roue de guidage soit sensiblement tangent ä la file du rail de façon à influencer favorablement l'inscription en courbe du boggie. 



   Selon un autre particularite de l'invention, les tringles sont   reliees   aux appendices des bras par   l'intermediaire   de rotules et ä l'entretoise par l'intermédiaire de pivots. 



   Un avantage de   l'invention. reside   dans le fait au'une paire de roues du dispositif selon l'invention 

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 s'appuyant sur une même file de rail, peuvent s'orienter simultanément tangentiellement ä la courbure de la voie. 



  Les caracteristiaues autocentrantes du dispositif de guidage et de sustentation ne sont pas reduites, parce que les bras directionnels et les longerons sont maintenus dans des plans verticaux strictement paralleles entre eux deux ä deux. Les vitesses de rotation de chacune des roues, motrices ou non, sont independantes. 



   D'autres   particularites   et détails de l'invention   apparaitront   au cours de la description suivante des dessins annexes au present   memoirs,   qui illustrent schématiquement une forme de realisation   préférée   du dispositif de guidage et de sustentation suivant l'invention. 



   Dans ces dessins : - la figure 1 est une vue en plan d'une forme de realisation   préférée   du dispositif suivant l'invention, sur trajectoire rectiligne ; - la figure 2 est une vue en elevation laterale du dispositif illustre ä la figure   1 ;   - la figure 3 est une vue en plan analogue ä celle de la figure 1 montrant le dispositif suivant l'invention s'inscrivant dans une courbe   d'une voie ferroviaire :   et   - la   figure 4 est une vue detaillee en   elevation   laterale de l'articulation du bras directionnel ä la poutre support dans les longerons. 

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   Dans ces différentes figures, les memes signes de reference désignent les elements identiaues ou analogues. 



   Comme illustre aux figures 1 et 2, le dispositif de guidage et de sustentation, désigné dans son ensemble par le signe de reference 1 d'un vehicule ferroviaire, est un boggie ä roues indépendantes destin ä porter une caisse ou une partie de caisse 2 du véhicule ferroviaire susdit. Le plancher est montré en traits mixtes aux figures 1 et 2 susdites, au voisinage d'une   extrémité   de cette caisse 2. Ce dispositif 1 comprend une traverse 3 disposée perpendiculairement au plan vertical contenant l'axe longitudinal X-X'de la caisse 2 et deux longerons 4 qui, dans la position de service du dispositif, s'etendent dans le sens longitudinal de la caisse 2, de part et d'autre du plan vertical contenant l'axe longitudinal X-X'. Chaque longeron 4 est constitue de deux pieces   articulees   entre elles.

   La premiere de ces pieces est un element de charpente longitudinal 5 portant une roue 6, éventuellement motrice. Cet   element   de charpente longitudinal 5 est prolong par un bras directionnel 7 articulé ä l'element de charpente longitudinal 5 autour d'un pivot 8 sensiblement vertical. 



   Le bras directionnel 7 porte egalement au moins une roue 9. Chaque longeron porte donc une paire de roues 6, 9 destinées ä suivre une même file de rail,   schématisé   par des lignes 10. L'element de charpente longitudinal 5 porte de préférence des roues   6. de   grand diamètre qui constituent des roues porteuses éventuellement 

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 motorisees. Ces roues 6 sont montées sur le côté   exterieur   au voisinage   d'une extremitö   du longeron 4. 



  Les bras directionnels 7 porteront de preference des roues de petit diamètre gui sont des roues de guidage 9. 



  Ces roues de guidage 9 sont montées dans une fourche 11 prévue ä   1'extrémité   libre des bras directionnels 7. 



   Sur les longerons 4 sont montes des moyens d'articulation 12 portant la traverse 3 de maniere ä pouvoir, d'une part, pivoter dans le sens des fleches Y (Figure 1), et d'autre part, s'incliner dans le sens des fleches Z (Figure 2). Ces moyens d'articulation peuvent etre des pivots 13 portes par des bossages latéraux non montres. Ces pivots 13 sont susceptibles de prendre une certaine inclinaison dans un plan sensiblement vertical autour d'axes 14 paralleles ä l'axe longitudinal de la traverse 3, de façon que les longerons 4, c'est ä dire les elements de charpente longitudinaux 5 et les bras directionnels 7 puissent s'incliner dans le sens des flaches Z. 



   Chaaue element de charpente longitudinal 5   presente   un premier appendice 15 qui s'etend vers   l'interieur   du boggie, dans une direction transversale sensiblement perpendiculaire à celle d'une partie du longeron 4 joignant le pivot 13 au pivot 8. Selon l'invention, ces appendices 15 servent ä la fixation au moyen d'une articulation 16 d'une entretoise 17 reliant l'un ä l'autre les longerons 4. 



   Chague bras directionnel 7 porte au voisinage de son   extremita   libre un second appendice 18 qui s'étend vers l'intérieur du boggie dans une direction 

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 perpendiculaire au bras 7. Sur ce second appendice 18 est articulee ä l'aide d'une rotule 20, une tringle 19 solidaire de l'entretoise 17   ä   l'aide d'une rotule 21. 



   Les bras directionnels 7, les seconds appendices 18, les tringles 19 et l'entretoise 17 forment des quadrilateres articules, qui solidarisent les bras directionnels 7 aux longerons 4. 



   Lors de l'inscription en courbe, les roues de guidage 9 ecartent les bras directionnels 7 vers la gauche ou la droite afin de suivre les courbures du rail 10 tout en étant oriente tangentiellement audit rail 10. 



  Ces deviations des bras directionnels 7 entraînent un mouvement de pivotement des elements de charpente longitudinaux 5 par rapport ä la traverse 3 autour des pivots sensiblement verticaux 13. 



   Ces pivots 13 peuvent d'ailleurs s'incliner dans un plan sensiblement vertical autour d'axes 14 parallèles   ä   l'axe longitudinal de la traverse 3, de façon que les elements de charpente longitudinaux 5 et les bras directionnels 7 puissent   eux-mamies   s'incliner dans le sens des fleches Z et assurent un contact permanent entre les roues 6,9 et la voie, quelles que soient les variations de niveaux des files de rails 10, comme décrit dans le brevet   européen nO 0   060 000. 



   L'entretoise 17 portant les articulations 16 qui la relient par des tringles 19 aux appendices 18 des bras directionnels 7, forment avec la traverse 3 et les   elements   de charpente 5 un quadrilatère deformable qui assure l'orientation correcte des roues 6 par rapport au rail 10. L'entretoise 17 prend une position horizontale, lorsque les files de rails 10 sont au meme niveau. Cette 

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 entretoise 17 est sensiblement parallele ä la traverse 12 dans les trajets rectilignes et   s'détend   alors perpendiculairement aux deux longerons 4. 



   Lorsque la voie prend une   cour bure à dévers   constant, on constate que les bras directionnels 7 qui provoauent par leur deviation par rapport ä une direction predeterminee le pivotement des longerons 4 par rapport ä la traverse 3, pivotent eux-mêmes par rapport aux elements de charpente longitudinaux 5 autour des pivots 8 en raison de la presence du quadilatere articulé gui solidarise les derniers aux tringles 19 et ä l'entretoise 17. 



   Le pivotement des bras directionnels 7 par rapport aux elements de charpente longitudinaux 5 permet d'assurer l'orientation correcte et simultanbe des roues   portees   par les memes longerons, tangentiellement ä la courbure de la file de rail 10 qui les porte. 



   Les longerons 4 constituent des leviers qui peuvent ä la fois pivoter et s'incliner par rapport à la traverse 3 sous l'action des bras directionnels 7. 



   Dans la forme de realisation   particuliere   illustree   ä   la figure 3, les pivots 13 autour desquels peuvent pivoter les longerons 4 sont articules d'une part autour d'axes 14 solidaires de la traverse 3 par des rotules ä un palonnier 22. Ce palonnier 22 qui presente un pivot vertical 23 solidaire de la traverse 3, maintient les axes des pivots 13 des longerons 4 dans des plans sensiblement verticaux tout en leur permettant de s'incliner dans ces plans. 



   A chacune de ses   extremities,   la traverse 3 est 

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 pourvue d'un bossage latéral 23 qui sert de point d'appui ä des moyens pour relier la traverse 3 au. plancher de la caisse 2. Ces moyens comprennent de maniere connue un ressort ä boudin 24 dont une extremite prend appui sur le bossage lateral 23 et dont l'extrémité opposée prend appui sur le plancher de la caisse 2. Une tige 25 munie      l'une de ses extremites d'une premiere rotule 26 solidaire de la traverse, 3 et ä son   extremiste   opposée d'une seconde rotule 27, solidaire d'une patte 28 fixée au plancher de la caisse 2, maintient la traverse sensiblement perpendiculaire ä l'axe longitudinal de la caisse, tout en permettant un deplacement lateral dans le sens des fleches W de la traverse 3 par rapport ä la caisse 2.

   Ce déplacement lateral est limite. Des pieces de butee portées par la traverse 3 et par la caisse 2 limitent le déplacement lateral de la traverse et limitent la compression des ressorts ä boudin 24. 



   Chaque roue de grand diametre 6 peut être reliee individuellement ä un ensemble moto-réducteur monobloc 29 solidaire de l'element de charpente longitudinal 5, la roue etant calée sur l'arbre de sortie 30 de cet ensemble. 



   Le dispositif de guidage et de sustentation qui fait l'objet de la presente invention peut être muni   d'equipements   auxiliaires, tels que moteurs. freins ä disques, freins ä patin magnétique sur rails, butée anti-déraillements, etc... 



   La combinaison d'un bras directionnel 7 et d'un element de charpente longitudinal 5 solidarise l'un   ä   l'autre par le guadrilatère articulé permet au dispositif selon l'invention d'attaquer des virages tres 

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 serres puisqu'il permet aux roues de s'orienter tangentiellement à la courbure de la voie. On évite ainsi le glissement des bourrelets 31 contre le rail 10. 



  Le reglage de la longueur des tringles 19 et le choix de leur point de solidarisation aux appendices 18 des bras directionnels 7 et sur l'entretoise 17 permet de   preregler   un parallélisme parfait des roues de guidage 9 ou de compenser une usure par un certain degre de pincement. 



   Ce dispositif permet d'assurer un autocentrage du véhicule gràce à une allure tronconnique des bandages 34 des roues 6, 9. 



   Ce dispositif permet egalement de conserver en outre les nombreux avantages   déjà   mentionnes dans le brevet européen n  0 060 000. 11 est de poids faible. Son encombrement réduit permet de diminuer la hauteur de plancher du vehicule par rapport à la voie, d'améliorer ainsi   l'accessibilite   dudit véhicule et de réduire le gabarit. 



   Une vue en coupe longitudinale du pivot 8 est montree à la figure   4. Le   pivot 8 s'appuie sur deux roulements   A   rouleaux coniques 35 dont les boitiers 36 sont-montes sur les elements de charpente longitudinaux 5. 



   Le dispositif se déforme   cinematiquement   sans faire apparaitre de contraintes ni d'efforts de rappel. De ce fait, la repartition des charges entre les roues 6,9 est pratiquement independante des elements   exterieurs   tels que le devers, les inégalités de voie et les mouvements de caisse du véhicule. La stabilite dynamique est aussi améliorée et les risques de deraillement sont 

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 reduits. En outre, on engendre moins de bruit et moins d'usure des roues et des rails dans les courbes de la. voie. 



   11 est evident que l'invention n'est pas limitee aux détails decrits plus haut pour   realiser   le pivotement et l'inclinaison des longerons 4 et gue de nombreuses modifications peuvent être apportées à ces details sans sortir du cadre de l'invention. 



   Les longerons 4 peuvent présenter une forme différente de celle montrée aux figures   l,   3 et 4 et etre par exemple rectilignes. Les roues 6,9 sont alors 
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 montées du meme côté du longeron 4. 



   Au lieu   d'être   articules chacun   ä   la traverse 3 par un pivot 13, les longerons 4 peuvent être articules à la traverse 3 par une rotule non montree   portee   par ladite traverse 3. Les longerons 4 doivent alors etre maintenus en place par une rotule 32   fixes   au palonnier 22, qui est solidaire de la traverse 3 par un pivot sensiblement vertical 23 dans la position de service du dispositif ou par une troisieme rotule.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de guidage et de sustentation d'un vehicule ferroviaire, constitue d'un boggie ä roues indépendantes comprenant une traverse (3) assujettie à EMI13.1 une caisse (2) du vehicule de maniere ä etre perpendiculaire au plan vertical contenant l'axe longitudinal (X-X') du vehicule au voisinage d'une extremiste de cette caisse (2) ainsi que deux longerons (4) munis d'au moins deux roues (6, 9) et montés dans le sens longitudinal sur des moyens d'articulation (lu), portes par la traverse (3) de part et d'autre du plan vertical susdit, de manière ä permettre aux roues (6, 9) portées par les longerons (4), de suivre les courbures et de franchir les inégalités de la voie, caractérisé en ce que les longerons (4)

   comportent une articulation et sont constitués chacun d'un element de charpente longitudinal (5) articule à la traverse (3) et prolonge par un bras directionnel (7) articule ä l'element de charpente longitudinal (5) autour d'un pivot sensiblement vertical (8) et muni ä une extremiste libre d'une roue de guidage (9).
2. 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que chaque longeron (4) presente un appendice (15) s, étendant vers l'intérieur du boggie dans une direction transversale sensiblement perpendiculaire ä celle du bras (7) et presentant des articulations sur lesquelles est fixée une entretoise (17).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entretoise (17) portant les articulations (16) qui le relient par des tringles (19) aux appendices (18) des bras directionnels (7), forme avec la traverse <Desc/Clms Page number 14> (3) et les éléments de charpente (5) un quadrilatère deformable qui assure l'orientation correcte des roues (6) par rapport au rail (10).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caractérisé en ce que chaque bras directionnel (7) porte au voisinage de son extremite libre un appendice (18) s'étendant vers l'intérieur du boggie dans une direction transversale, sur laquelle est fixée une tringle (19) solidaire de l'entretoise (17) susdite.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracterise en ce que le rapport de la distance entre le plan de la roue de guidage (9) et le moyen d'articulation qui solidarise la tringle (19) ä l'appendice (18) du bras directionnel (7) et celle entre ledit plan de la roue de guidage (9) et le moyen d'articulation qui solidarise la tringle (19) l'entretoise (17) est choisi de telle maniere que le plan de la roue de guidage soit sensiblement tangent ä la file du rail de façon a influencer favorablement l'inscription en courbe du boggie.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precbdentes, caractérisé en ce que les moyens (12) par lesquels les longerons (4) sont articules a la traverse commune (3), sont des pivots (13) susceptibles de prendre une certaine inclinaison dans un plan sensiblement vertical, dans la position de service du dispositif et relies entre eux par un palonnier (22) qui est articulé ces pivots (13) par des rotules (26) et qui est solidaire de la traverse (3) par un pivot sensiblement vertical (23), dans la position de service du dispositif ou par une rotule (27). <Desc/Clms Page number 15>
7. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les longerons (4) sont montes sur des pivots (13) relies entre eux par un palonnier (22) et relies ä la EMI15.1 * traverse commune (3) par l'intermediaire de rotules (31) de maniere à permettre ä ces longerons (4) de pivoter egalement autour de leur axe longitudinal.
8. 8. Dispositif suivant la revendication l, caractérise en ce que la traverse (3) est divisee en au moins deux parties (33) pouvant pivoter l'une par rapport ä l'autre autour de l'axe longitudinal de ladite traverse (3).
9. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque extrémité de ladite traverse (3) porte un pivot (13) sur lequel est monta un longeron (4), de façon ä ce que celui-ci puisse, à la fois, subir un mouvement de pivotement dans le sens des fleches (4) autour d'un axe sensiblement vertical et prendre une certaine inclinaison dans le sens des fleches (Z) dans un plan sensiblement vertical, dans la position de service du dispositif.
10. 10. Dispositif suivant la revendication 2,caractérisé en ce que les longerons (4) sont chacun, d'une part, articulbs ä la traverse (3) par une première rotule (31) portee par ladite traverse (3) et d'autre part, reliés par une seconde rotule (32) ä un palonnier (22), qui est solidaire de la traverse (3) par un pivot sensiblement vertical (23) dans la position de service du dispositif ou par une troisième rotule. <Desc/Clms Page number 16>
11. 11. Dispositif. selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tringles (19) sont reliées aux appendices (15) des bras (7) par l'intermédiaire d'articulations (16) et l'entretoise (17) par l'intermédiaire de pivots (21).
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le degré de pincement des roues de guidage (9) et/ou un rayon de braquage négatif est obtenu par le choix et la disposition des appendices (18) des bras directionnels (7) et des éléments de charpente longitudinaux, (5) et la fixation des tringles (19) sur l'entretoise (17).