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Suspension à essieu unique pour trains articulés.
Alan Richard Cripe.
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L'invention se rapporte d'une façon générale aux systèmes de suspension pour voitures de chemin de fer et elle concerne plus particulièrement les systèmes dans lesquels les extrémités se faisant face de deux voitures adjacentes reposent élastique- ment sur un essieu unique disposé entre elles.
Le système de suspension de 1:.:\::le auquel l'invention se réfère est le mieux illustré et décrit dans le brevet américain No. 2.954.746. Avec ce système de suspension particulièrement adapté au:: voitures à voyageurs articulées de faible poids et de hautes performances, les voitures individuelles s'inclinent dans les courtes à la manière d'avions en vol. Pour obtenir la rotation voult.e autour d'un axe longitudinal, les voitures sont montées d'une manière pendulaire ce qui permet un mouvement trans- versal limité entre le plancher de la voiture et l'essieu.
Par conséquent, le plancher de la voiture exécute un mouvement de translation dirigé vers l'extérieur sous l'influence de la force centrifuge qui se manifeste lorsque la voiture s'inscrit dans une courbe.
Des ressorts pneumatiques supportant la voiture sont montés sur une pluralité de bras de support qui se dressent au-dessus de leurs tourillons longitudinaux portés par les blocs paliers respectifs, auxquels ils sont connectés au moyen d'un support à torsion élastique. Les bras de support sont normalement sollicités pour maintenir la voiture dans une position centrale mais ils sont aménagés de telle facon qu'ils tournent dans la même direc- tion quand la voiture suit une courbe, développant ainsi un effort de torsion dans les supports à torsion élastique, qui a tendance à remettre les bras dans leur position centrale.
Lorsque les bras de support pivotent sur les tourillons et que leurs extrémités supérieures se déplacent en translation latéralement, le bras de
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support situé du coté intérieur de la courbe descend et le bras situé à l'extérieur se redresse de sorte que la voiture prend l'inclinaison voulue.
Dans des constructions antérieures, les forces de torsion développées dans les supports à torsion élastique pendant la translation latérale des bras de support étaient nécessairement communiquées à l'essieu par les blocs paliers et roulements et un couple de flexion était appliqué à l'essieu. Cette flexion s'ajoute à d'autres forces de flexion agissant sur l'essieu, y compris celle créée par l'action pesante de la voiture exercée à l'extérieur de la roue et celle provoquée par lecontact entre le flanc de la roue et le rail dans une courbe. Cotte force de flexion s'applique en outre au bloc palier et roulement de l'essieu sous la forme d'une force de torsion qui tend à faire tourner le bloc palier parallèlement à l'axe de l'essieu d'où résulte une charge excessive des paliers qui entraîne une augmentation de la complexité et du poids du bloc palier.
Le but de :La présente invention est de soustraire l'essieu ainsi que ses paliers aux forces de torsion créées par le mouve- ment latéral des voitures. A cet effet on a prévu une traverse entre les tourillons correspondants disposée transversalement do part et d'autre de la suspension, les différentes liaisons entre la traverse et les tourillons ayant pour but d'empêcher la rota- tion de ces derniers autour d'un axe longitudinal.
Bien qu'il soit nécessaire que le libre mouvement latéral entre la caisse de la voiture et l'essieu puisse avoir lieu pour obtenir l'inclinaison voulue ainsi que le mouvement vertical in- dispensable pour le fonctionnement du ressort pneumatique, il est néanmoins essentiel que ces mouvements ne dépassent jamais des limites prédéterminées. Le mouvement excessif de la caisse de la
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voiture dans la direction latérale peut provoquer une collision entre la voiture et des plates-formes surélevées ou des con- structions similaires se trouvant sur le parcours du train. Le mouvement vertical excessif peut en outre provoquer l'endommage- ment du système de suspension ou la séparation entre celui-ci et la voiture, par exemple en cas de déraillement.
Le but de l'invention est donc de fournir un système de suspension à essieu unique dans lequel sont combinés des moyens pour limiter la descente verticale de l'essieu par rapport à la caisse de la voiture ainsi que le mouvement transversal entre ces deux éléments à des valeurs maximales prédéterminées. Le but est réalisé grâce à l'utilisation d'un organe flexible disposé de part et d'autre du système qui relie les blocs paliers et les voitures respectives avec un jeu suffisamment grand pour que le système de suspension puisse exécuter des mouvements ver- tical et transversal pendant son fonctionnement normal, les organes flexibles limitant toutefois, lorsqu'ils sbnt en pleine extension, les mouvements décrits ci-dessus à leurs maximums prédéterminés.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre 0'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1. est une vue en perspective du système de sus- pension selon 1 invention; la figure 2 est une vue en bout du système de suspension fixé à l'extrémité d'une voiture de chemin de fer illustrant plus particulièrement l'orientation préférée des organes flexibles qui limitent les mouvements transversaux et verticaux entre la voiture et le système de suspension, la voiture étant représentée
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en position inclinée;
et la figure 3 est une vue fragmentaire de l'extrémité du câble d'arrêt 40 muni d'un tampon élastique.
En se référant maintenant aux dessins on voit que la suspension qui va être décrite est généralement symétrique par rapport à sa ligne médiane et est placée, comme mentionné ci- dessus, dans l'espace entre les extrémités se faisant face des voitures adjacentes. Chaque extrémité d'un essieu rotatif unique 2, sur lequel sont calées des roues, tourillonne dans un bloc palier ou botte d'essieu 4 et le système de suspension prend appui sur ces blocs qui constituent le support vertical nécessaire pour les extrémités des deux voitures.
Des bielles de traînée téléscopiques 6 qui s'étendent en avant et en arrière sur chaque extrémité de l'essieu sont utili- sées pour positionner ce dernier dans l'espace entre les voitures et le maintenir sur la bissectrice de l'angle entre les voitures, comme cela a été décrit dans le brevet américain No. 2.935.031.
Les blocs paliers sont munis de tourillons longitudinaux (non représentés) sur lesquels des bras de support 8 et 10 sont montés à pivotement par l'intermédiaire de dispositifs à torsion élastique 12. Les bras de support sont aménagés à pivotement autour des tourillons dans un plan vertical parallele à l'axe de l'essieu lorsqu'une force centrifuge transversale est exercée sur les voitures circulant dans une coube. Lorsque les bras pivotent et les voitures exécutent un mouvement de translation latéral par rapport à l'essieu, l'extrémité libre du bras de support se trouvant à l'intérieur de la courbe plonge vers le bas tandis que le bras de support situé à l'extérieur de la courbe se dresse, comme le montre la figure 2.
Des ressorts pneumatiques 14 sont fixés sur les extrémités
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supérieures des bras de support respectifs avec lesquelles ils peuvent effectuer une translation latérale. Quatre barres verti- cales 20 dont les extrémités inférieures sont fixées sur les parties supérieures des ressorts sont connectées aux voitures respectives, à savoir deux barres pour chaque voiture, au voisinage! de leur ligne de fatte pour fournir le support pendulaire désiré, Les diverses interconnexions sont bien entendu réalisées sous forme de paliers élastiques qui permettent le mouvement universel limité nécessaire aux divers points de fixation.
Un support anti-cisaillement est prévu pour chaque ressort pneumatique grâce à des bielles latérales supérieures et inférieures 24 et 26 dont une extrémité est connectée d'une façon appropriée aux plaques de support supérieures 25 et inférieures 27 des ressorts, l'autre extrémité étant connectée à la caisse de la voiture. Lors- que les différentes bielles sont fixées de cette façon elles forment des fourchettes équilatérales et maintiennent les extré- mités supérieure et inférieure du ressort sur un axe vertical commun lorsque l'angle entre les voitures s'ouvre et se referme.
Etant donné que les diverses connexions entre les bielles indi- viduelles et les autres parties sont flexibles, les bielles per- mettent en même temps le libre mouvement vertical des ressorts lorsque ceux-ci amortissent la voiture en fonctionnement normal.
On voit donc que les connexions principales du système do suspension pour chaque voiture comprennent deux barres de support, : quatre bielles latérales et deux bielles de traînée. Toutes les forces normales verticales et transversales s'exerçant sur la voiture sont encaissées par ces éléments. Les charges longitudi- nales sont directement transmises d'une voiture à l'autre par l'intermédiaire d'un accouplement pivotant (non représenté) qui relie les voitures au moyen d'une articulation se trouvant près
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du plan de l'essieu. Cet accouplement pivotant n'est cependant soumis à pratiquement aucune composante verticale puisque toutes les forces verticales sont directement transmises à l'essieu, comme cela a été décrit ci-dessus.
Des traverses avant et arrière 30 et 32 relient les touril- lons respectifs disposés transversalement de part et d'autre du système de suspension, les connexions entre les traverses et les tourillons étant prévues pour empêcher la rotation des derniers autour d'un axe longitudinal quand les bras de support se dé- placent en translation latérale et une force de torsion y est exercée. Les liaisons nécessaires sont de préférence réalisées, comme représenté, au moyen de quatre boulons qui pénètrent dans les traverses et s'engagent dans des trous coopérants pratiqués dans l'extrémité de chaque tourillon.
Etant donné que les forces principales agissant sur les traverses sont simplement celles qui produisent un moment de flexion dans un plan vertical, les traverses peuvent être 'relativement légères, de préférence de la forme générale d'une poutre I avec une âme orientée verticale- ment et ayant une certaine profondeur. Le moment de flexion asso- cié à l'armement des supports à torsion élastique est par con- séquent transmis de l'essieu aux traverses et la force de torsion s'exerçant sur les paliers de l'essieu par l'intermédiaire de la botte d'essieu est supprimée.
Le système de suspension décrit donne une liberté considérable de mouvement aux parties constitutives dans une direction latérale.
Bien qu'une telle liberté de mouvement soit essentielle pour le fonctionnement convenable du système, il est néanmoins nécessaire de limiter ce mouvement à un maximum pour chaque direction. Dans ce but, des câbles 40 ou d'autres organes flexibles ayant un effet similaire sont connectés des deux cotés entre les bottes d'essieu
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ou blocs paliers ou d'autres éléments du support de l'essieu et les caisses respectives des voitures par l'intermédiaire de fixations flexibles. Il est préférable d'intercaler un tampon de caoutchouc 41 en forme de paraboloide dans la fixation flexible aux voitures entre la fixation et l'extrémité supérieure de l'organe flexible.
Les câbles sont prévus avec suffisamment de mou qui est absorbé par des ressorts légers 42 afin de permettre le libre mouvement de translation des bras de support dans les limites préalablement établies, sauf lorsqu'ils sont sollicités par les dispositifs à torsion élastique. Bien que les câbles n'aient plus de fonction d'arrêt lorsque la voiture est arrêtée, ils établissent cependant des positions extrêmes que la voiture ne peut pas franchir.
Chaque organe flexible est de préférence orienté et connecté de telle façon qu'une extrapolation de son axe longitudinal en pleine extension 46 passe par l'axe longitudinal 48 de la voiture une hauteur correspondant approximativement à celle du centre de gravité 50 pour empocher qu'un moment de roulis ne soit com- muniqué à la voiture lorsque le câble limbe son mouvement trans- versai, comme décrit ci-dessus,
Il est également à conseiller de prévoir un dispositif d'arrêt dans le système de solidarisation de l'essieu à la voiture afin que ceux-ci ne puissent pas être séparés en cas d'un déraille- ment. rien entendu, ce dispositif d'arrêt ne doit aucunement gêner le fonctionnement normal de la suspension.
Il convient d'ailleurs d'utiliser les câbles présentés 40 pour exécuter cette fonction complémentaire. Les câbles 40 seront par conséquent orientés de façon telle qu'ils accomplissent la fonction combinée de limiter la séparation entre la voiture et l'essieu dans la direction latérale ainsi que dans la direction verticale.