CH633228A5 - Bogie de wagon de chemin de fer. - Google Patents

Description

La présente invention concerne d'une manière générale les boggies de wagons de chemin de fer.

La stabilité dynamique et l'aptitude à épouser les courbes des boggies ont fait l'objet d'une somme considérable d'études et d'analyses mathématiques, de simulations et d'expérimentations à échelle réduite ou en vraie grandeur. On a pu ainsi démontrer qu'il était théoriquement possible de réaliser un boggie autostable utilisant l'effet de guidage naturel de ses roues à bandage conique et des moyens de compensation agissant sur les essieux, tels que des bras de guidage, des tampons élastiques, etc.

Plusieurs boggies à guidage radial ont été mis au point pour les wagons de marchandises et les voitures de voyageurs. Le but à atteindre est d'obtenir un positionnement radial automatique du boggie au moment où il aborde une courbe et une stabilisation latérale des essieux sur voie rectiligne parcourue à grande vitesse. Diverses solutions sont proposées dans les brevets des E.-U.A. Nos 243797,3789770 et 3528374, dans le brevet sud-africain N° 72.7478 et dans le brevet canadien N° 1018404. Toutes ces solutions impliquent des modifications profondes de la structure du boggie et n'évitent pas les oscillations latérales à grande vitesse. De plus, dans la majorité des cas, le système de guidage masque certains organes essentiels du boggie, notamment les sabots de frein, et gêne les opérations d'entretien.

Un autre inconvénient de ces systèmes de l'art antérieur est la complication qu'ils introduisent sur le plan du montage et du démontage du boggie ou du système de guidage lui-même, ou des deux. En conséquence, l'industrie des chemins de fer a jusqu'ici été réticente à adopter ces nouveaux boggies.

Le boggie radial décrit dans le brevet des E.-U.A. N° 3789770, avec quelques modifications, donne des résultats satisfaisants sur le plan du guidage dans les courbes abordées à faible vitesse et de la stabilité sur trajectoire rectiligne à grande vitesse.

Il ne faut pas perdre de vue que le boggie standard actuel est l'aboutissement d'années de mise au point et de perfectionnements et que sa fiabilité a été largement démontrée dans les conditions d'utilisation très dures du matériel ferroviaire. Les phénomènes d'instabilité latérale sur voie rectiligne et de guidage insuffisant dans les courbes sont des problèmes relativement récents liés aux grandes vitesses commerciales, à l'augmentation de la longueur et du poids des wagons, au kilométrage accru du matériel roulant, à la disparition des ressorts à lame et à l'adoption de roulements à rouleaux pour les fortes charges par essieu. Ces derniers limitent la liberté axiale des essieux, laquelle avait tendance à compenser les écarts latéraux de la caisse et de la voie, ces perturbations étant maintenant directement transmises au boggie qui réagit par des oscillations périodiques et par une instabilité sur sa trajectoire.

Il faut également tenir compte des aspects techniques et économiques d'un remplacement complet des boggies en service, dont le coût serait sans doute prohibitif.

En conséquence, la présente invention se propose de résoudre les problèmes de guidage des boggies actuels à châssis en trois éléments qui comprennent une traverse dansante suspendue par des ressorts sur deux longerons latéraux portant une paire d'essieux espacés longitudinalement, au moins une entretoise de freinage portant les sabots, et deux étriers de guidage. Le boggie selon l'invention est défini par la revendication 1.

Il est possible de rééduquer les boggies standards existants avec un système de guidage du type décrit ci-dessus assurant le guidage radial et la stabilisation latérale à grande vitesse sans qu'il faille modifier les longerons et la traverse du châssis. Le système de

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guidage n'interfère pas avec le fonctionnement de la timonerie de freinage, permet d'inspecter visuellement les sabots et ne complique en rien les opérations d'entretien courant. De plus, la présence des étriers de guidage ne complique pas le montage et le démontage du châssis du boggie. La sécurité est parfaitement respectée en cas de rupture d'un élément du système de guidage.

Le système de guidage est efficace, ne modifie pas la flexibilité de la suspension et n'affecte pas le débattement normal des essieux lorsque le boggie roule sur une voie en spirale ou présentant le gauchissement maximal admissible. Enfin, l'ensemble du système de guidage est logé en dedans du châssis d'un boggie normal.

Les dessins annexés représentent à titre d'exemple un mode de réalisation préféré de l'objet de la présente invention.

La fig. 1 est une vue en plan de dessus d'un boggie de wagon de marchandises équipé du système de guidage décrit.

La fig. 2 est une vue en élévation latérale et en coupe partielle dans le plan 2-2 de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue en élévation frontale et en coupe partielle dans le plan 3-3 de la fig. 1.

La fig. 4 est une vue en plan du système de guidage assemblé.

La fig. 5 est une vue en élévation latérale du système de guidage qui n'est pas visible sur la fig. 2.

La fig. 6 est une coupe fragmentaire agrandie du dispositif d'accouplement qui relie les deux parties du système de guidage.

La fig. 7 est une coupe de détail montrant la partie mâle du dispositif d'accouplement.

La fig. 8 est une coupe de détail d'une variante de réalisation de la partie mâle.

Les fig. 9 à 13 sont des coupes fragmentaires illustrant différentes variantes de dispositif d'accouplement.

Les fig. 1 et 2 représentent un boggie classique 1 dont le châssis se compose de deux longerons latéraux espacés 2 et d'une traverse dansante 3 qui est suspendue par des ressorts 57 sur chacun des longerons 2. Les essieux 4 tournent des boîtes d'essieu 5 contenant des roulements à billes qui sont portées par les longerons 2. Le boggie comporte également un système de freinage de type unitaire,

constitué par des entretoises transversales 6 portant les sabots de frein à leurs extrémités. Ce boggie classique est converti en un boggie à guidage radial par l'adjonction d'étriers de guidage 7 et de tampons élastiques 8 intercalés entre les adaptateurs de boîte 9 et leurs supports horizontaux 10 formés par les longerons 2. Chaque étrier comporte deux bras latéraux parallèles 11 reliés par une poutre transversale 12, et un bras de liaison 13 solidaire de la poutre 12. Un accouplement flexible 14 relie les extrémités des bras de liaison 13 des deux étriers à proximité du centre du boggie. Les extrémités libres 15 des bras latéraux 11 sont rendus solidaires des adaptateurs de boîte 9 par des boulons à haute résistance 16. On pourrait aussi prévoir des ensembles monoblocs coulés ou soudés. Les boulons peuvent être vissés dans des trous taraudés des bras 11 ou munis d'écrous encastrés.

Chaque bras 11, à mi-distance entre les trous des boulons 16, comporte une cavité 59 (fig. 5) pour recevoir les pattes de montage 60 du tampon élastique 8 avec un jeu vertical suffisant pour permettre un démontage aisé. On peut ainsi remplacer le tampon 8 sans avoir à désolidariser l'adaptateur 9 de l'extrémité du bras 11.

Les bras 11 et la poutre transversale 12 ont des formes soigneusement étudiées pour ne pas interférer avec les longerons 2, les roues 17, la traverse 3, la plaque centrale de la crapaudine et les portées latérales de la caisse (non représentées sur les dessins) et le système de freinage, quels que soient le degré d'usure du matériel, les tolérances de fabrication, la déflexion de la suspension et la rotation du boggie. Le système de guidage doit aussi permettre d'inspecter l'état des freins et de remplacer éventuellement les sabots.

De même (fig. 3), le bras de liaison 13 est décalé vers le bas et sur le côté par rapport à l'axe longitudinal du boggie pour passer avec un jeu suffisant dans l'une des ouvertures 18 qui sont formées dans la traverse 3 pour le passage de la tringle de freinage. La tringle de frein (non représentée) passe par l'autre ouverture 19 de la traverse.

L'accouplement flexible 14 (fig. 6) comprend une broche cylindrique 22 qui s'engage dans un manchon élastique 21 collé dans un alésage cylindrique 23 du bras 13 de l'autre étrier. Le manchon élastique 21 est protégé intérieurement par une douille trempée 24 dans laquelle la broche 22 s'engage.

Dans les autres modes de réalisation des fig. 12 et 13, la partie mâle 25 en forme de tonneau offre une certaine liberté angulaire et comporte une gorge annulaire 26 destinée à recevoir une bague 27 en Nylon ou autre matière antifriction. La bague 27 est coupée en 28 pour permettre sa mise en place.

La pièce mâle 25 peut être fixée au bras 13 par une partie conique 30 et par un boulon 29, ou de toute autre manière appropriée.

L'alésage 31 est chemisé d'une douille d'acier inoxydable 32 qui est parfaitement compatible avec la bague de Nylon 27. Il est important d'éviter que des particules étrangères ne viennent au contact des surfaces de frottement, ce qui peut être assuré par un joint 33 approprié monté entre les deux bras de liaison 13. Si les étriers de guidage sont fabriqués en fonte, il est préférable de prévoir un noyau ménageant le trou 35 et l'évidement conique 36 qui est ensuite usiné. D'autres ouvertures 37,38,39,40,43 sont à prévoir dans les étriers. Cependant, pour obtenir une résistance maximale dans l'espace disponible, il est préférable que les étriers soient réalisés en caisson fermé.

L'ouverture 40 (fig. 4) est un trou d'accès permettant de retirer la clavette qui retient le sabot de frein. D'une manière générale, le profil extérieur des étriers doit être étudié avec soin en vue de faciliter au maximum l'accès au système de freinage et d'offrir la garde nécessaire par rapport aux autres pièces. La surface intérieure 44, qui contourne la roue, est de préférence oblique parallèlement à la surface de roulement pour éviter l'accumulation de matières étrangères. En outre, le bord supérieur arrière 42 de l'étrier est chanfreiné et comporte des évidements 38 et 43 pour dégager l'espace nécessaire au-dessous de la plaque centrale et à ses têtes de boulon (non représentés) lorsque le boggie tourne et lorsque sa suspension est écrasée à fond.

Les extrémités 15 des bras latéraux 11 possèdent sur leurs faces externes des portées usinées 45 pour recevoir des surfaces complémentaires 46 spécialement usinées sur les adaptateurs de boîte 9. Ces deux usinages doivent être assez précis pour ne pas créer de contraintes latérales ou obliques excessives au niveau des roulements à billes des boîtes.

Le bon fonctionnement du boggie de l'invention dépend en partie du degré de rigidité latérale de son système de guidage. Des essais pratiques ont montré que la construction décrite et sa liaison élastique donnaient entière satisfaction.

Cependant, avec d'autres formes d'accouplement flexible, il pourra être nécessaire de modifier la rigidité latérale des étriers, ce qui est facile à réaliser en jouant sur les caractéristiques structurales des caissons.

La fig. 9 illustre une autre forme d'accouplement flexible utilisant une broche cylindrique 46 entourée de deux manchons élastiques 47 protégés extérieurement par des douilles d'acier 48. Dans ce cas, les deux bras 13 sont alésés symétriquement pour recevoir les deux extrémités de l'accouplement. Cette configuration est avantageuse car elle ne nécessite pas de traitements différents pour les deux étriers qui deviennent interchangeables. Il peut aussi y avoir plus de chemises élastiques et métalliques et elles peuvent aussi être fixées sur une partie seulement de la surface périphérique.

Sur la fig. 10, l'accouplement utilise une longue broche cylindrique 49 qui s'étend sur toute la longueur des deux bras 13 entre leurs coudes 51. On voit que des trous surdimensionnés sont percés dans les bras 13 à partir de leur extrémité, jusqu'au coude 51, pour recevoir librement la broche 49 qui est engagée dans des manchons élastiques 53.

La broche 49 est immobilisée axialement par des moyens d'arrêt 54 logés dans des cavités 55 des bras.

Cette construction permet de fabriquer les étriers avec des

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adaptateurs faisant partie intégrante de leurs extrémités et de les monter indépendamment sur le boggie avant la mise en place de la broche d'accouplement 49.

La variante de la fig. 11 utilise une articulation à tourillon 56 reliée à chaque bras 13 par des queues coniques et des tiges filetées 59.

La souplesse dans les autres directions est obtenue au moyen de manchons élastiques 58 qui sont interposés entre le tourillon et le corps. Le montage du boggie est simplifié, car on peut d'abord assembler les étriers sur le châssis et placer l'axe d'articulation en 5 dernier.

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3 feuilles dessins

Claims (14)

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   REVENDICATIONS

   1. Boggie de wagon de chemin de fer, comprenant deux longerons latéraux, une traverse suspendue par des ressorts sur les longerons, avec une crapaudine, deux essieux espacés portés par les longerons et placés aux extrémités opposées des longerons, au moins une entretoise de freinage portant des sabots, deux étriers rectangulaires de guidage chacun avec deux bras et une partie transversale, chacun partant de l'axe de l'essieu respectif et se prolongeant pratiquement jusqu'à un point situé essentiellement au milieu entre les deux axes, et un dispositif d'accouplement pivotant reliant entre eux les étriers en ce point essentiellement au milieu entre les deux axes, caractérisé en ce que la traverse (3) comporte au moins deux ouvertures (18,19), une tringle traversant une timonerie de freinage s'étendant à travers l'une des ouvertures, le dispositif d'accouplement pivotant (14) étant décalé vers le bas par rapport aux parties transversales (12), décalé latéralement de la ligne médiane longitudinale du boggie et s'étendant à travers l'autre des ouvertures (18) sans interférer avec la timonerie de freinage, et les bras des étriers de guidage (7) étant formés et agencés de façon à permettre l'inspection visuelle et l'accès matériel à l'entretoise de freinage (6) et aux sabots de freinage.
2. 2. Boggie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement (14) comprend une pièce métallique mâle (22,25) solidaire d'un étrier (7) qui s'engage dans une cavité (23,31) de l'autre étrier (7), l'agencement servant d'articulation angulaire des deux étriers (7) et des essieux (4) associés.
3. 3. Boggie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité (31) pour la pièce métallique mâle (22) comporte une chemise métallique (32) fixée à la cavité et que la pièce métallique mâle (25) a une forme de tonneau.
4. 4. Boggie selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce mâle (25) forme une gorge annulaire (26) et qu'une bague (27) en matériau lubrifiant est placée dans la gorge (26).
5. 5. Boggie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité (23) solidaire d'un étrier (7) comporte un manchon élastique (21) fixé à ses parois et une chemise métallique (24) fixée au manchon (21).
6. 6. Boggie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce mâle (46) comporte des chemises successives en matière élastique (47) et en métal (48) fixées au moins sur une partie de sa surface périphérique.
7. 7. Boggie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie transversale (12) de chaque étrier s'élargit sur approximativement le quart extérieur de sa longueur pour former une ouverture (40) d'accès pour placer et enlever une clavette de fixation du sabot de frein qui se trouve en dessous.
8. 8. Boggie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi de la partie transversale adjacente à la surface de roulement d'une roue est inclinée selon un angle égal à celui de la tangente à la périphérie la plus proche de la roue.
9. 9. Boggie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord supérieur arrière (42) de la partie transversale de chaque étrier est chanfreiné pour dégager l'espace nécessaire à la crapaudine lorsque la traverse est dans sa position verticale la plus basse et que les ressorts de suspension (57) sont comprimés à fond.
10. 10. Boggie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque étrier comporte un bras de liaison décalé vers le bas dont l'extrémité est équipée du dispositif d'accouplement (14).
11. 11. Boggie selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité souple (33) relie les deux bras de liaison (13).
12. 12. Boggie selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque étrier (7) comporte un bras de liaison décalé vers le bas (13), et que le dispositif d'accouplement (14) comporte une articulation (56) avec un tourillon le traversant pour relier les bras.
13. 13. Boggie selon la revendication 12, caractérisé en ce que le tourillon est entouré d'un manchon élastique.
14. 14. Boggie selon l'une des revendications 2, 3 ou 6, caractérisé en ce que la pièce métallique mâle est engagée dans la cavité avec un contact direct métal sur métal.