FR2838092A1 - Appui lateral flottant anti-basculement pour deux structures wagon successives articulees sur un meme bogie ferroviaire - Google Patents
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Abstract
Le perfectionnement se rapporte à un moyen anti-basculement agissant sur la plaque d'appui et de support (20) par laquelle l'appui latéral est en contact d'appui à glissement de friction avec le lisoir.Selon une variante, ce moyen anti-basculement est réalisé sous la forme de deux lames de torsion (43) et (44) dont une extrémité de chacune d'entre elles est fixée à l'extrémité correspondante de la plaque d'appui et de support (20) et dont l'autre extrémité est fixée à un support indépendant du lisoir.Cette invention intéresse les constructeurs de rames ferroviaires notamment celles à bogie commun.
Description
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La présente invention se rapporte à un appui latéral flottant à moyen anti-basculement pour deux structures wagon successives articulées sur un méme
bogie ferroviaire.
La demande française n 0202577 du 28 février 2002, du même déposant se rapporte à un appui latéral flottant pour deux structures wagon successives articulées sur un même bogie ferroviaire par l'intermédiaire d'une articulation commune de
pivotement stappuyant sur une crapaudine.
Selon cette invention on prévoit un appui latéral de part et d'autre de l' articulation centrale des deux structures wagon successives reposant sur un bogie commun. Chaque appui latéral se situe d'un côté entre les extrémités des deux structures wagon et le lisoir. Cette solution a pour but de désaccoupler les mouvements des extrémités des structures wagon, cest à-dire de rendre ces mouvements indépendants les uns des autres au niveau de lappui sur la suspension
latérale du lisoir.
Cette solution a également pour but de diminuer les jeux et les amplitudes de mouvements des extrémités des structures wagon dans le cas de forces
d'appui en opposition, c'est-à-dire en sens contraire.
Cette solution apporte dimportants avantages. L'indépendance de mouvement assure une grande fiabilité de fonctionnement et une meilleure longévité du matériel en raison de l' absence de sollicitation
mécanique de l'une des structures wagon sur l'autre.
Grâce à l' invention, par la limitation de l' interaction des structures et des jeux verticaux, on peut transporter de s charge s de hauteur maxima le dans
la limite du gabarit ferroviaire.
La constitution imaginée fonctionne par déplacement de plaques de friction l'une sur l'autre
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afin de dégrader l'énergie pour bénéficier dun effet d'amortissement. Cependant, les mouvements des extrémités provenant du roulage ne sont que rarement des mouvements de roulis et de tangage purs. De ce fait, ils présentent fréquemment une composante de
basculement souvent prépondérante en mouvement initial.
Celle-ci s'exergant sur les plaques dappui et de support dégrade la qualité d'appui de contact entre les plaques de friction et ainsi ne permet pas
d'en obtenir tout l'effet escompté.
De plus, la suspension du lisoir travaille de façon inégale ce qui la rend moins efficace et la fatigue. Dans les cas extrêmes, on peut aboutir à une
déformation.
- Le présent perfectionnement a pour but de réduire et de limiter le mouvement de basculement initial pour faire travailler la suspension du lisoir dans de bonnes conditions et assurer un bon contact uniforme entre les plaques de friction permettant ainsi de bénéficier d'un amortissement constant dont le plein
effet existe dès le début.
Il a pour but également d' augmenter l'effet recherché d'amortissement dans le cadre de ce type
d'appui flottant.
Drautres caractéristiques et avantages de
l' invention apparaîtront dans la description qui suit,
donnée titre d'exemple et accompagnce des dessins qui représentent: 30. 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 opposoes de deux structures wagons successives; 35. 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
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l' invention, la patte de liaison secondaire en premier plan étant enlevoe sur la figure 3 pour montrer le support d' articulation; les figures 5 et 6 sont des coupes respectivement transversale et longitudinale au niveau de l'appui latéral darticulation 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 figure 10 est une vue en perspective d' ensemble montrant deux appuis latéraux flottants comportant le perfectionnement selon l' invention sous la forme de deux lames de torsion; la figure 11 est une vue en agrandie de l'appui
latéral de gauche de la figure 10.
Pour bien comprendre le présent perfectionnement, il est nocessaire de connaître
l'appui latéral flottant sur lequel il s' applique.
A cet effet, on présentera ci-après les principaux éléments constitutifs de l'appui latéral
flottant tel que déjà décrit dans un dépôt antérieur.
La présente invention sapplique 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.
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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 relices 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 relices 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 déextrémité 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
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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 disposoe 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 s'engageant à coulissement dans une cavité centrale 31. L'embase 18 est montée sur une suspension constituée dau 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 6 et 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
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de l'embase 18 vient en bout de course, en contact de butee 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 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 formee de plusieurs plaques superposees 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 portee-friction 37 s'étendant par exemple de part et d'autre et autour du support d' articulation 21. Cette zone de portee friction 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 équipee 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 d'articulation 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 portee-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
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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 ci-
après dans lexplication du fonctionnement. On utilise
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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 piaque 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 permettrait 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 darticulation 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 en se déplacant dans un sens ou dans un autre par exemple du bas vers le haut ou
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inversement. Les positions extrêmes sont représentées sur
les figures 5 à 9.
Dans le cas d'une poussee 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, dés que l'axe de pivotement 22 arrive en butee 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 poussee 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 poussoe 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
mecanique fonctionnelleentre les pattes 23 et 24.
On a ainsi rendu les mouvements de
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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
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 des moyens décrits ci dessus 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.
L'idée générale inventive du présent perfectionnement consiste à prévoir un moyen anti basculement en particulier de limitation du basculement pour la plaque d'appui et de support 20 par laquelle le dispositif dappui flottant est en contact avec le lisoir. Ce moyen peut être simple ou double, sous la forme d'un cadre ou d'une glissière ou de deux appuis d'extrémité ou de toute autre solution mettant en oeuvre des moyens classiques ou de fonctions secondaires dont la combinaison aboutit au même
résultat densemble.
On décrira ci-après à titre d'exemple non limitatif un des moyens à base de deux lames de torsion
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dont une extrémité de chacune est fixée sur une extrémité de la plaque d'appui et de support 20 et dont l'autre extrémité de chacune est fixée sur une platine faisant partie du châssis du bogie ferroviaire ou de sa crapaudine. Le présent perfectionnement concerne un moyen limitant le mouvement de basculement initial provenant de l'appui de la patte d'extrémité à fourche 23 par l'intermédiaire de laxe de pivotement 22 et/ou de
l'appui de la patte double dextrémité 24.
En raison du caractére symétrique de ltappui, le moyen se compose de deux éléments semblables raidisseurs fixés aux extrémités longitudinales de la plaque d'appui et de support 20 jouant le rôle de
structure d'appui sur l'embase du lisoir.
Selon la variante représentée, il s'agit de deux lames métalliques indépendantes de torsion 43 et 44 dont respectivement l'une des extrémités 45 et 46 est fixée sur une extrémité de la plaque dappui et de support et dont l'autre extrémité respectivement 47 et 48 est montée sur un support indépendant du lisoir par exemple une platine 49 adjacente, par exemple solidaire du chassis, mobile ou non avec lui ou par rapport à lui. Sur la variante représentée, on a choisi un
support solidaire de la crapaudine.
Il importe que le support sur lequel sont fixées les extrémités des lames métalliques de torsion ne soit pas animé selon des mouvements conjugués avec
ceux de l' articulation portée par l'appui flottant.
Ces lames de torsion 43 et 44 constituent une liaison de jumelage entre chacune des deux extrémités de la plaque d'appui et de support 20 d'un méme appui flottant. Elles constituent en méme temps et à chaque fois une liaison individuelle à résistance de torsion à
un point fixe voisin sur la platine commune 49.
Ces lames de torsion jumelées imposent une résistance mécanique pour réduire voire annuler
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l 'effort de basculement transmis par l' articulation de pivotement portée par la plaque d'appui et de support 20. Cette liaison assure également une résistance supplémentaire et une meilleure raideur à la suspension élastique lui évitant ainsi des mouvements latéraux
sources d'instabilité et de déformation.
Elle assure aussi un effet supplémentaire d'amortissement des mouvements qui vient s'ajouter à la
dégradation de l'énergie par friction.
Selon une variante, on peut utiliser la méme lame de torsion pour les deux extrémités de la plaque d'appui et de support 20 du même appui flobtant. Cette lame commune aurait alors une extrémité conformée en fourche. Selon une autre variante, on utilise la même lame pour relier les deux extrémités correspondantes de la plaque d'appui et de support 20 des deux appuis flottants homologues. De ce fait, une seule lame réunit à chaque fois les deux extrémités correspondantes des appuis flottants, cette lame étant fixée dans sa partie
médiane à un support, par exemple la platine 49.
On peut aussi utiliser une seule lame commune avec chacune de ses deux extrémités conformoe en fourche pour former le moyen anti-basculement des deux appuis flottants Le dispositif d'appui flottant avec le moyen antibasculement selon l' invention fonctionne de la
façon suivante.
Lorsque l'impulsion initiale en mouvement de l'extrémité concernée est une tendance au basculement longitudinal et/ou transversal, la pression conséautive sur l'une des extrémités de la plaque d'appui et de support 20 est immédiatement neutralisée en général totalement par les couples inverses que lui oppose(nt)
la ou les lame(s) de torsion sollicitée(s).
Ces couples opposés étant fonction de
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l' effort de basculement, ils diminuent puis siannulent lorsque cet effort de basculement Colt vets zero
permettant ainsi an meilleur glissement de friction.
yes lames de torsion prdsentant regalement une resistance aux -efforts notamment longitudinaux, augmentent l'amortissement den mouvements et ainsi la
degradation de l'4nergie e'en trouve encore amAliorde.
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Claims (10)
1. Appui latéral flottant pour deux structures wagon successives articulées entre elles sur un même bogie ferroviaire par une articulation centrale commune, appui comprenant un ensemble de suspension élastique portant sur sa face supérieure une garniture de friction sur laquelle s'exercent des forces de poussée provenant des pattes d'extrémité et résultant des mouvements dus au roulage caractérisé en ce que l'on prévoit au niveau de la plaque d'appui et de support (20), un moyen antibasculement présentant une résistance aux impulsions de basculement provenant des pattes d'extrémité pour éviter à la plaque d'appui et de support (20) un mouvement de basculement et garantir ainsi à celle-ci un contact d'appui uniforme avec la face supérieure de l 'ensemble de suspension tout au cours du mouvement de travail de l'appui latéral flottant.
2. Appui latéral flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen anti basculement est prévu à au moins une extrémité de la
plaque d'appui et de support (20).
3. Appui latéral flottant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen
anti-basculement est du type à élément de torsion.
4. Appui latéral flottant selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen anti basculement est réalisé sous la forme d'au moins une
lame métallique de torsion t43) et/ou (44).
5. Appui latéral flottant selon la revendication 4 caractérisé en ce que la ou les deux lames de torsion (43) et/ou (44) sont fixées par l'une de leurs extrémité sur un méme support (49) indépendant du lisoir et par l'autre de leurs extrémités chacune sur une extrémité longitudinale de la plaque d'appui et de support (20) ou sur ces deux extrémités de la plaque
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d'appui et de support par une seule extrémité doublée.
6. Appui latéral flottant selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il n'existe qu'une seule lame de torsion et que cette lame unique présente une extrémité doublée dont chacune des branches est fixée sur une des extrémités de la plaque d'appui et de support (20) et présente une autre extrémité solidaire
d'un support indépendant du lisoir.
7. Appui latéral flottant selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le support
(49) est solidaire du châssis du bogie ferroviaire.
8. Appui latéral flottant selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le support (49) est solidaire de la crapaudine du bogie
ferroviaire.
9. Appui latéral flottant selon l'une
quelconque des revendications précèdentes caractérisé
en ce que chaque lame de torsion (43) et (44) se prolonge jusqu'à l'appui latéral homologue pour servir de moyen anti-basculement tout en étant fixé en partie
médiane au support (49).
10. Appui latéral flottant selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il existe
une seule lame de torsion à extrémités doublées.
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